煤與石油的應用

第十五講金屬的冶煉與海水的利用一、金屬在自然界中的存在形式1．金、鉑等極少數(shù)金屬以 形式存在。TOC\o"1-5"\h\z2．絕大多數(shù)金屬以 形式存在。在金屬化合物中，金屬元素都顯 。二、金屬的冶煉方法1．熱分解法適用于 金屬的冶煉。(1)加熱分解HgO： 。(2)加熱分解Ag2O： 。2．電解法適用于 金屬的冶煉。冶煉金屬鈉： 。冶煉金屬鎂： 。冶煉金屬鋁： 。3．高溫還原法適用于大多數(shù)中等活潑金屬的冶煉，常用的還原劑有 、 、 等。高爐煉鐵： 。鋁熱反應煉鐵： 。用氫氣還原氧化銅： 。4．其他方法濕法煉銅： 火法煉銅： 。三、鋁熱反應實驗探究實驗裝置及操作「齡匚 \A亠Zri1[ AA44? /士 ",上小業(yè)八一HHnZ口業(yè)八Vf-去沢-^r、、/冃心"nr"實驗現(xiàn)象鎂條 ，放出一定的熱，使氧化鐵粉末和鋁粉在較冋溫度卜發(fā)生劇烈的反應：反應放出 ，并發(fā)出 ：紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細觀察，可以發(fā)現(xiàn)落下的杲原因鎂條燃燒，放出定的熱量，KCIO3作為 仕受熱彳狀丿態(tài)丨發(fā)生

分析分解，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應：應放出，該反，發(fā)出 ，生成的 在咼溫下呈熔融狀態(tài)原理應用該反應中鋁在高溫下還原出了 ，在冶金工業(yè)上也常用這一原理制取 的金屬，如：釩、鉻、錳等，3MnO2+4Al===溫2Al2O3+3Mn,另外該反應原理可以應用在生產(chǎn)上，如 等四、有效利用金屬資源的途徑TOC\o"1-5"\h\z1．提高金屬礦物的 ；2．減少金屬的 ；3．加強金屬資源的 ；4．使用 代替金屬材料。一、海水水資源的利用五．海水水資源的利用利用方式：主要包括海水的淡化和直接利用海水進行 等。海水淡化的途徑主要是從海水中提取淡水或從海水中把 分離出去。海水淡化的方法主要有 、 、 等。其中 的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。(4)海水的蒸餾六、海水化學資源的開發(fā)利用1．海水化學資源的特點海水資源的多樣性由于與巖石、大氣和生物的相互作用,海水中溶解和懸浮著大量的 和 ,按含量計，H2O中的H、O兩種元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11種元素超過總量的 ，其他為 元素，總計含有 多種元素。海水資源的分散性雖然海水中元素的種類很多，總儲量很大，但許多元素的 卻很低。例如海水中金(Au)元素的總儲量約為5X107t，而It海水中的含量僅有4X10fg。2．海水化學資源的開發(fā)利用從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn) 、 、 以及 、 、 等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取 、 、 及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)上的發(fā)展。海帶中提碘【點對點練習】知識點一金屬的冶煉原理1．下列敘述中正確的是（）含金屬元素的離子一定是陽離子在氧化還原反應中，非金屬單質(zhì)一定是氧化劑某元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，該元素一定被還原金屬陽離子被還原時，不一定得到金屬單質(zhì)2．有關金屬的冶煉原理下列說法正確的是（ ）肯定發(fā)生的是置換反應肯定發(fā)生的是分解反應肯定發(fā)生的是氧化還原反應只能用金屬作還原劑冶煉金屬用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各lmol,消耗鋁最少的是（）A．MnO2 B．WO3 C．Co3O4 D．Cr2O3知識點二金屬的冶煉方法4?冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣（或氫氣或一氧化碳）法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應用。古代有（I）火燒孔雀石煉銅；（II）濕法煉銅；現(xiàn)代有（III）鋁熱法煉鉻；（W）從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是（ ）（I）用① B.（II）用② C.（III）用③D.（W）用④5?下列各組金屬最適合用H2或CO把它們從化合物中還原出來的是（）A.Ca、Mg B.Al、FeC.Fe、Cu D.Hg、Ag均能將Fe2O3還原成Fe的一組物質(zhì)是（）A.CO、O2、H2 B.CO、H2、CC.CO2、H2O、O2 D.CO2、O2、C知識點三鋁熱反應鋁能用來冶煉難熔金屬（如Cr、V、Mn等），這是因為鋁（）有兩性B.有良好的導電性C.熔點低D.有還原性，且在反應中放出大量熱如圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層紙漏斗取出，在底部剪一個小孔，用水潤濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上

F面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5g炒干的氧化鐵粉末和2g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中,上面加上少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實驗信息，回答下列問題：(1)寫出該反應的化學方程式：在該反應中 是氧化劑， 是還原劑，該反應稱為 反應。(2)選出該實驗的實驗現(xiàn)象(填寫在橫線上)：鎂條劇烈燃燒②放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射③紙漏斗的下部被燒穿④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w寫出下列操作或物質(zhì)的作用：TOC\o"1-5"\h\z內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔： ；蒸發(fā)皿盛沙： ；鎂條： ；氯酸鉀： 。知識點四海水水資源的開發(fā)利用9．歷史最久的海水淡化方法是( )蒸餾法B.電滲析法C?離子交換法D.過濾法10．許多國家十分重視海水資源的綜合利用。不需要通過化學變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是( )A?氯、溴、碘 B?鈉、鎂、鋁C.燒堿、氫氣 D.食鹽、淡水11．下列關于海水知識不正確的是( )海水資源的利用包括海水水資源利用和化學資源利用海水既苦又澀，不能直接利用海水中某些金屬元素總儲量很大，但富集程度卻很低海水淡化應同化工生產(chǎn)結(jié)合，同能源技術(shù)結(jié)合知識點五海水化學資源的開發(fā)利用12.已知海帶中的碘以I寵式存在，若將其轉(zhuǎn)化為單質(zhì)碘，不能使用的物質(zhì)是()A．Cl2 B．Br2 C．H2O2 D．H2O13．鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取出來的。主要步驟如下：

海水(主要含NaCl和—劑海水(主要含NaCl和—劑①MgSO等)ST2心MgCl2溶液MgClj6H2022熔融》Mg電解⑴為了使MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，試劑①可以選用 ，要使MgSO4完全轉(zhuǎn)TOC\o"1-5"\h\z化為沉淀，加入試劑①的量應 。⑵加入試劑①后，能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是 。⑶試劑②可以選用 。⑷無水MgCl2在熔融狀態(tài)下通電，會生成Mg和Cl2，寫出該反應的化學方程式：．煤、石油、天然氣的綜合利用1．煤的綜合利用煤的組成煤是由 和少量 組成的復雜混合物。煤的元素組成主要是—，還含有少量的—、—、N、S等元素。煤的綜合利用煤的綜合利用主要是通過煤的 、煤的 和 ，獲得潔凈的 和多種化工原料。煤的干餾煤的干餾是將煤 加強熱使其 的過程，也叫煤的焦化。煤的氣化意義：將煤轉(zhuǎn)化為 的過程。主要反應方程式： 。煤的液化a?直接液化：使煤與 作用生成液體燃料。b.間接液化：使煤先氣化為—和—，再催化合成天然氣的綜合利用成分：主要成分是 。用途：天然氣是一種清潔的 ，又是重要的化工原料，主要用于 和石油的綜合利用(1)石油的成分從組成元素上看，石油的成分主要是 和 。從組成物質(zhì)上看，石油是由各種 烴、 烴和 烴組成的混合物。(2)石油的分餾利用原油中各組分 的不同，將復雜的混合物分離成較簡單和更有用的混合物的過程叫做分餾。石油的裂化和裂解裂化就是在一定條件下，將 較大、沸點較高的烴斷裂為 較小、沸點較低的烴的過程。裂解又叫 裂化，是石油化工生產(chǎn)過程中，以比裂化更高的溫度，使長鏈烴斷裂成短鏈烴——乙烯、丙烯等的加工過程。石油的催化重整，可以使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為 ，從而獲得苯、甲苯等重要化工原料。蒸餾、分餾和干餾的區(qū)別與聯(lián)系蒸餾：把液體加熱到沸騰變?yōu)?，再使 冷卻凝結(jié)成 的操作。蒸餾可使混合物中沸點較低的組分揮發(fā)而達到 的目的。被蒸餾的混合物中至少要有一種組分為液體。各組分沸點差別 ，揮發(fā)出的物質(zhì)(餾分) 。若不同組分之間沸點差別小，或不同組分互溶形成恒沸液體，餾分則不純。分餾：對多組分混合物在控溫下先后、連續(xù)進行的 。分餾可使多組分混合物在一個完整的操作過程中分離為 餾分而達到 的目的。干餾：把 混合物(如煤、木材) 加強熱使它 的過程叫做干餾。蒸餾與分餾同屬 變化，干餾過程往往發(fā)生復雜的 變化。4．以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料TOC\o"1-5"\h\z(1)三大合成材料： 、 、 。(2)加聚反應：由相對分子質(zhì)量小的化合物通過加成反應相互結(jié)合成相對分子質(zhì)量很大的高分子化合物的反應。乙烯的加聚反應方程式為 。高分子化合物中的幾個化學用語(以聚乙烯為例)單體：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如 。鏈節(jié)：高分子化合物中的最小重復單元，如 。聚合度：高分子化合物中的鏈節(jié)數(shù)，如聚乙烯中的n。a.制備聚丙烯：nCH3CH===C斗催化劑 。■-[-H ■:IIJnTOC\o"1-5"\h\zb.制備聚2-丁烯( )nCH3CH===CHC斗催化劑 。知識點一煤的綜合利用1.煤的干餾( )就是煤的燃燒過程是在空氣中加熱的過程是隔絕空氣加強熱使煤分解的過程是一個物理變化下列關于煤的干餾的敘述中，正確的是( )加強熱使煤分解的過程稱為干餾煤的干餾是化學變化，石油的分餾是物理變化對煤進行干餾的主要目的是為了得到煤焦油煤是以單質(zhì)碳為主的復雜混合物，干餾時單質(zhì)碳與混合物質(zhì)發(fā)生了化學變化有關煤的敘述中不正確的是( )煤是工業(yè)上獲得苯、甲苯、二甲苯等芳香烴的重要來源物質(zhì)煤是由多種有機物組成的混合物，內(nèi)含煤焦油等成分C?煤除了含有C元素外，還含有少量的N、H、S、O等元素煤等化石燃料的儲量有限，節(jié)能和開發(fā)新能源是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵下列變化不屬于化學變化的是( )煤的干餾 B.煤的液化C?煤的氣化 D?煤的開采知識點二石油及石油化工下列關于石油組成的敘述中，正確的是( )石油是烯烴和其他一些不飽和烴的混合物石油是各種烷烴和烯烴的混合物石油是各種飽和烴的混合物石油是各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴的混合物

綜合測試卷1、選擇題(每題只有一個選項符合題意，每題2分，共20分)1.取一小段鎂帶，用砂紙除去表面的氧化膜，放入試管中。向試管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞試液。一會兒后發(fā)現(xiàn)鎂帶表面有氣泡放出，且鎂帶附近溶液變紅色。加熱試管至水沸騰。發(fā)現(xiàn)鎂帶表面有大量氣泡放出，且試管中的液體全部變?yōu)闇\紅色。關于該試驗，下列說法不.正.確.的是A.溫度越高，鎂與水反應的速率越快B.CD.鎂與水反應的化學方程式為：Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2fB.CD.氫氧化鎂顯堿性，且在水中有一定的溶解性宀“***?氫氧化鎂是離子化合物，它的電子式可表示為：HgMggH2.最早使用的化學電源(chemicalpowersource))是鋅錳電池，即大家所熟悉的干電池(drycell)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：盡管這種電池的歷史悠久，但對它的電化學過程尚未完全了解。一般認為，放電時，電池中的反應如下：E極：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－F極：Zn＋2NH4Cl===Zn(NH3)2Cl2＋2H＋＋2e－總反應式：2MnO2＋Zn＋2NH4Cl===2MnO(OH)＋Zn(NH3)2Cl2下列說法正.確.的是E極是電池的正極，發(fā)生的是氧化反應F極是電池的負極，發(fā)生的是氧化反應從結(jié)構(gòu)上分析，鋅錳電池應屬于可充電電池鋅錳電池內(nèi)部發(fā)生的氧化還原反應是可逆的3.我們已經(jīng)知道，溫度、固體表面積、反應物的狀態(tài)、液體的濃度、催化劑等都可以影響化學反應的速率，我們可以通過這些因素來調(diào)控反應速率。實驗室用30%左右的硫酸溶液(約3.7mol?L-1)與鋅粒反應制取氫氣。下列措施中不可能加快反應速率的是A.適當升高溫度 B?將鋅粒改為鋅粉將所用硫酸加適量水適當稀釋 D.尋找一種合適的催化劑并加入其中取一支大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷(methane)和半試管氯氣，用鐵架臺固定好。放在光亮處一段時間。下列對觀察到的現(xiàn)象的描述及說明正確的是試管中氣體顏色變淺，是因為發(fā)生了加成反應(acdditionreacticon)試管中有少量白霧生成，這是氯化氫的小液滴試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液體，這是甲烷與氯氣的混合溶液試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液體，這是CH3Cl小液滴在塑料袋中放一個成熟的蘋果，再放些青香蕉，將袋口密封。兩天后，發(fā)現(xiàn)青香蕉成熟了。導致青香蕉成熟的物質(zhì)是成熟蘋果釋放出的CHB.CHCOOH C.CHD.CHCHOH24 3 66 3 26.實驗室里有200mLCH3COOCH2CH3，經(jīng)檢驗，發(fā)現(xiàn)其中溶有少量CH3COOH。如果要除去這些ch3cooh，請選擇下列中的有效方法A.蒸餾B.水洗后分液C.用過量飽和Na2CO3溶液洗滌后分液用過量NaCl溶液洗滌后分液7．油脂是多種高級脂肪酸的甘油脂。油脂的下列敘述和用途中，與其含有不飽和的碳碳雙鍵有關的是油脂是產(chǎn)生能量最高的營養(yǎng)物質(zhì)利用油脂在堿性條件下水解（皂化反應cellulose）可以制得甘油和肥皂植物油經(jīng)過氫化（加氫），可以變成脂肪油脂是有機體組織里儲存能量的重要物質(zhì)8．利用金屬活性的不同，可以采取不同的冶煉方法冶煉金屬。下列反應所描述的冶煉方法不.可.能.實.現(xiàn)的是2Al2O3（熔融）冰晶石4A1+3O2fFezq+SC0』^ZFe+SCqFe＋CuSO4===FeSO4＋Cu2KC1（水溶液）』2K+Cp在石油工業(yè)發(fā)展的早期，乙烯和丙烯都曾被當著煉油廠的廢氣而白白燒掉，聚乙烯和聚丙烯的研制成功，使這些廢棄物得到了充分利用。分析丙烯的加成聚合過程，指出描述聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡式中正確的一項A.—CH2—CH— B.—CH2—仕CH3 CH2C.—CH=CH—Ch￡ d.—CH2—CH2—叫下列說法正確的是化學反應既遵守“質(zhì)量守恒”定律，也遵守“能量守恒”定律HF、HCl、HBr、HI的的穩(wěn)定性依次增強丁烷與異丁烷是同系物（homolog）石油裂化（cracking）的目的是使直鏈烴轉(zhuǎn)化為芳香烴二、選擇題（每題只有一個選項符合題意，每題3分，共24分）對于可逆反應M+3N=2Q達到平衡時，下列說法正確的是M、N、Q三種物質(zhì)的濃度一定相等M、N全部變成了Q反應混合物各組分的濃度不再變化反應已經(jīng)停止X、Y都是短周期元素，X原子最外層只有一個電子，Y元素的最高正價與最低負價的代數(shù)和為6,X和Y兩元素形成的化合物為R,則下列關于R的敘述正確的是R一定是共價化合物R一定是離子化合物R可能是共價化合物，也可能是離子化合物

D．R不可能是氣態(tài)物質(zhì)，只可能是固態(tài)物質(zhì)以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法很多。經(jīng)典的方法是氯代乙醇法，它包括兩步反應:①CH2=CH2+Cl2+H2° ClCH2CH2OH+HCl②ClCH2②ClCH2CH2OH+HCl+Ca(OH)2 由錘現(xiàn)代石油化工采用銀作催化劑，可以實現(xiàn)一步完成「反應式為2A2CH2=CH2+O2^-a^H2C CH222222與經(jīng)典方法相比，現(xiàn)代方法的突出優(yōu)點是：所使用的原料沒有爆炸的危險符合綠色化學(greenchemistry)中的最理想的“原子經(jīng)劑”(atomeconomy)對設備的要求較低充分利用了加成反應的原理某元素原子的質(zhì)量數(shù)為A,它的陰離子Xn"核外有x個電子，w克這種元素的原子核內(nèi)中子數(shù)為A(A(A—x+n)A. molww(A+x一n),B molBAw(A一x+n)7 w(A一x一n),C mold molAA“生物質(zhì)”是指植物或動物生命體衍生得到的物質(zhì)的總稱。作為人類解決能源危機重要途徑之一的“生物質(zhì)能”，主要指用樹木、莊稼、草類等植物直接或間接提供的能量。古老的刀耕火種，燒柴做飯、燒炭取暖等粗放用能方式正被現(xiàn)代科學技術(shù)所改變。下列關于“生物質(zhì)能”的說法，不.正.確.的是利用生物質(zhì)能就是間接利用太陽能生物質(zhì)能源是可再生的能源解決農(nóng)村能源的一條重要途徑是充分利用好生物質(zhì)能源生物質(zhì)能的缺點是可造成嚴重的環(huán)境污染在N2+3H2=2NH3的反應中，經(jīng)過一段時間后，NH3的濃度增加了0.6mol?L-1,在此時間內(nèi)用NH3表示的反應速率為0.3mol?L-1S-1。則此一段時間是：A.1秒 B.2秒C.0.44秒 D.1.33秒有一種有機化合物，它的分子模型可表示為右圖所示。請通過分析，指出有該有機化合物參與且正確的化學方程式是催化劑I、TOC\o"1-5"\h\zCHCOOH+CHCHOH CHCOOCHCH+HO ■3 3 2 加熱 3 2 3 22CHCHOH+2Na 2CHCHONa+Hf3 2 3 2 2催化劑.2CHCHOH+O 2CHCHO+2HO322△32催化劑ICH=CH+HC1催化劑”CHCHCl2232某有機物的結(jié)構(gòu)為下圖所示，這種有機物不.可.能.具有的性質(zhì)是①可以燃燒；②能使酸性KMnO/容液褪色；③能跟NaOH溶液反應；④能發(fā)生酯化反應； ch=CH2⑤能發(fā)生加聚反應；⑥能發(fā)生水解反應 一CH廠COOHA.①④B.只有⑥C.只有⑤D.④⑥ CH2OH三、填空題（共20分）19.（每空2分，共6分）腈綸織物產(chǎn)泛地用作衣物、床上用品等。腈綸是由ch2=ch-cn聚合而成的，ch2=ch-CN可以由下列反應制得：2CH-CH=CH+2NH+30 2CH=CH-CN+6HOTOC\o"1-5"\h\z3 2 3 2 2 2丙烯可以由石腦油裂解制得：C1oH22—2C3H6+X1022 3 6（1）寫出上述反應中X的結(jié)構(gòu)簡式 。（2）合成高分子化合物（如腈綸等）部分地取代了棉、麻等天然材料，為什么前者作為廢棄物易產(chǎn)生環(huán)境污染，而后者卻不會？ 。（3）生物質(zhì)含有葡萄糖、淀粉和纖維素等糖類，也稱碳水化合物，綠色植物將二氧化碳和水變成碳水化合物的過程稱為光合作用。寫出由二氧化碳、水變成葡萄糖的化學方程式在原子序數(shù)為1一18號元素中：（1）與水反應最劇烈的金屬是 （填元素符號）。（2）與水反應最劇烈的非金屬單質(zhì)是