自然資源的開發(fā)利用課件【核心素養(yǎng)提升+備課精講精研】高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

自然資源的開發(fā)利用一、金屬元素在自然界中的存在形式存在形式游離態(tài)(金、鉑、銀等)化合態(tài)(絕大多數(shù)金屬)鉑礦金礦鐵礦鋁礦銅礦青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鋁等多種金屬的使用古代煉丹術(shù)家葛洪的《抱樸子》中記載有“丹砂燒之成水銀”。唐代詩(shī)人劉禹錫在《浪淘沙九首》中有云：“日照澄洲江霧開,淘金女伴滿江隈。美人首飾侯王印,盡是沙中浪底來(lái)”；北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中寫道：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗．挹其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”。

以上資料中涉及了哪些金屬的“冶煉”？二、金屬的冶煉將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)的過(guò)程，工業(yè)上稱之為金屬的冶煉。+ne-得電子，被還原Mn+M富集冶煉精煉由化合態(tài)（化合物）制備游離態(tài)（單質(zhì)）除去雜質(zhì)提高金屬的比例制備高純度的金屬KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬越活潑，越難冶煉，根據(jù)金屬元素活潑性的不同，金屬冶煉的方法也各不相同。Au、Ag、Cu、Fe、Al、Ti古代現(xiàn)代資料2.中國(guó)是世界最早對(duì)金屬資源進(jìn)行利用的國(guó)家。（1）火法煉銅，將孔雀石和焦炭混合加熱煉銅。先將孔雀石[Cu2(OH)2CO3]加熱分解成黑色固體、水和二氧化碳三種氧化物，然后利用焦炭去高溫還原獲得金屬銅。方程式為:Cu2(OH)2CO3==2CuO+CO2↑+H2O

△2CuO+C==2Cu+CO2↑高溫【討論】（1）這種金屬的冶煉方法稱為什么方法？（2）這種方法適用于什么類型的金屬的冶煉？（3）這種方法常用的還原劑有哪些？熱還原法適用于金屬活動(dòng)性介于Zn-Cu之間的大多數(shù)金屬的冶煉。C、CO、H2和Al等。資料3.近代1886年，美國(guó)大學(xué)生霍爾和法國(guó)大學(xué)生艾魯獨(dú)立研究電解制鋁。在實(shí)驗(yàn)中霍爾發(fā)現(xiàn)向氧化鋁中加入冰晶石，可以將氧化鋁熔化的溫度從2050°C降到950°C。這一創(chuàng)新是人類可以大規(guī)模的生產(chǎn)鋁。寫出方程式，并指出創(chuàng)新的價(jià)值是什么？2Al2O3===4Al+3O2↑通電冰晶石【討論1】回憶如何制備金屬鈉？

適合冶煉活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬K~Al（排在Zn前）消耗大量的電能，成本較高【討論2】這種方法適用于什么類型的金屬的冶煉？【討論3】用這種方法冶煉金屬有什么缺點(diǎn)？(4)電解法——適用于很活潑的金屬（KCaNaMgAl）①制Mg：______________________。②制Al：_______________________。③制Na：_______________________。注：①“熔融”而不是水溶液。

②必須是離子化合物，

共價(jià)化合物熔融不導(dǎo)電。思考：冶煉金屬鋁時(shí)為啥要定期更換碳素電極？高溫下，碳會(huì)被氧氣氧化金屬冶煉的原理與方法

2HgO====2Hg＋O2↑

加熱2Ag2O=====4Ag＋O2↑

加熱Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2

高溫2CuO+C======2Cu+CO2↑

高溫2CuO+H2======2Cu+H2O

Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O32Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑電解冰晶石MgCl2(熔融)====Mg＋Cl2↑電解2NaCl(熔融)====2Na＋Cl2↑電解KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu電解法熱還原法熱分解法物理方法(1)提高金屬礦物的利用率

(2)開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法

(3)防止金屬的腐蝕

(4)使用其他材料代替金屬材料

(5)加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用

合理開發(fā)和利用金屬資源有效途徑一、煤的綜合利用主要元素其他元素CH、O、N、S等煤直接燃燒產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、廢氣，污染環(huán)境、燃燒效率低！(1)煤的干餾(2)煤的氣化(3)煤的液化煤的綜合利用主要途徑1.煤的組成—有機(jī)物+少量無(wú)機(jī)物煤的綜合利用(1)煤的干餾：將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過(guò)程。煤焦油出爐煤氣焦炭【思考】煤的干餾為什么要隔絕空氣？

若不隔絕空氣，在高溫條件下，煤會(huì)在空氣中燃燒。煤的綜合利用(2)煤的氣化將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。主要反應(yīng)：水煤氣

C+H2O(g)

CO+H2

高溫【思考】為什么一不小心將少量水灑在燒得通紅的煤上時(shí)，火不但沒(méi)有熄滅，反而燒得更旺？

這就是煤的氣化，燒得通紅的煤與水蒸氣反應(yīng)生成可燃性氣體H2和CO，所以燃燒更旺。(3)煤的液化將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過(guò)程。(1)天然氣的主要成分：甲烷(2)天然氣的用途：2.天然氣的綜合利用3、石油的綜合利用各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物。沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)，只能在一定溫度范圍內(nèi)熔化或汽化。分餾催化裂化裂解催化重整分餾利用各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過(guò)程(蒸餾原理)石油氣（C≤4）汽油（C5~C11）煤油（C11~C16）柴油（C15~C18）重油輕質(zhì)油【概念辨析】比較蒸餾、分餾、干餾蒸餾分餾干餾操作過(guò)程產(chǎn)物反應(yīng)類型隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解液態(tài)混合物各組分沸點(diǎn)不同而分離蒸餾原理物理變化物理變化化學(xué)變化混合物純凈物純凈物在一定條件下把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的重油斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的汽油。催化裂化

C8H18

C4H10+C4H8

催化劑加熱、加壓C16H34

C8H18+C8H16催化劑加熱、加壓烷烴烷烴烯烴又稱深度裂化。采用比裂化更高的溫度再斷裂成乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。裂解C4H10

CH4+C3H6催化劑加熱、加壓C4H10

C2H4+C2H6催化劑加熱、加壓催化重整在加熱和催化劑的作用下，通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。獲得苯、甲苯等重要的化工原料。1、石油的分餾、裂化和裂解有什么區(qū)別？方法原理原料目的分餾常壓利用加熱和冷凝，把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物原油得到不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)品減壓重油裂化熱裂化在一定條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴重油提高汽油的產(chǎn)量催化裂化裂解(深度裂化)在高溫下，把長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態(tài)烴和液態(tài)烴含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品獲得短鏈不飽和烴【思考與交流】1.石油的分餾、裂化、裂解、催化重整屬于物理變化還是化學(xué)變化？2.石油分餾得到的各種分餾產(chǎn)品是純凈物嗎？分餾屬于物理變化，裂化、裂解、催化重整屬于化學(xué)變化3.

裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，但直餾汽油不可以，其原因是什