化学与自然资源的开发利用(wy).ppt
化学与自然资源的开发利用,1,奇妙的大自然,2,资源,物质 能量,化学反应与化学工艺,金属矿物、海水资源、化石燃料,3,金属矿物的开发利用,4,金属的冶炼（metal smelting）,ore,金属矿物的开发利用,矿石中金属元素的存在： 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。,6,金属的冶炼原理,冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。,7,高炉冶铁,Fe2O3 + 3CO 2Fe +3CO2,高温,热还原法,ZnO + C CO +Zn,高温,CuO + C CO +Cu,高温,孔雀石,焦炭还原法,热还原法,Fe3O4 + 4H2 3Fe +4H2O,高温,WO3 + 3H2 3H2O + W,高温,很纯，活性高 “引火球”,氢气还原法,热还原法,铝热反应 实验41,注意观察现象,11,秋浦歌 炉火照天地， 红星乱紫烟。 赧郎明月夜， 歌曲动寒川,李白,诗歌中的化学,反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。,铝热剂,铝还原剂,13,铝热反应,Fe2O3 + 2Al 2Fe +Al2O3,高温,Cr2O3 + 2Al Al2O3 + 2Cr,高温,3MnO2 + 4Al 2Al2O3 + 3Mn,高温,热还原法,2HgO O2 + 2Hg,HgS +O2 SO2 + Hg,辰砂 朱砂,热分解法,历史回眸,那些活泼性很强的金属元素是怎样冶炼出来的呢？ 让我们来回顾一下钠、钾、钙、锶、镁、钡这六种 元素的发现史吧，正是由于伏打在1800年发表了关 于他的电堆的论文，引起了很多科学家对于电化学 的研究兴趣，先是英国化学家尼科尔森和卡里斯尔电解水实验 的成功。而后就是英国的化学天才戴维在18071808年之间， 通过电解熔融的碳酸盐和强碱，发现了这六种活泼性很强的金属 元素，为化学元素大家庭增添了不少新成员！而且戴维的成就都 是在四十岁以前作出来的，这也是我们年轻人的榜样啊！,Davy,H. 1778-1829,碱金属元素的发现,电解法,冰晶石,湿法冶金,CuSO4 +Fe FeSO4 + Cu,4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 4NaAu(CN) 2 + 4NaOH,Zn + 2 Au(CN) 2- Zn(CN) 4- + 2Au,金的冶炼,湿法炼铜,金属的冶炼（metal smelting）,ore,电解法,热分解法,热还原法,湿法冶金,金属活动性（还原性）：,强,弱,电解法,热还原法,热分解法,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,离子的氧化性,弱,强,20,海水资源的开发和利用,海洋中的矿产资源,22,海水中的化学元素组成,海水资源的利用,海水水资源的利用 海水化学资源的利用,24,1、从海水中提取淡水海水淡化 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。,海水蒸馏原理示意图,进,出,原理： 加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。,25,太阳能蒸发海水示意图：,26,2、海水晒盐（煮海为盐）,27,含80多种元素，以氢、氧、 氯、钠、镁、硫、钙、钾等 较多。被称为“元素的故乡”。,海水中铀多达45亿吨 是已知陆地铀矿储量 的4500倍。氘有50亿 吨足够人类用上千万 年,海水中的化学资源,28,熔融电解,苦卤,提炼,海水提取镁的工业流程,科学探究： 如何证明海带中有碘？,化学方程式： 2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O,31,海带提碘：,海带,海带灰,溶解过滤,灼烧,残渣,含I-的溶液,稀H2SO4 H2O2,含I2的溶液,含I2的有机溶液,萃取,32,思考与交流： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材P91页资料卡片海水提溴。,1、推测海水提溴的步骤和实验装置； 2、写出相关的化学方程式。,浓缩海水,溴单质,氢溴酸,单质溴,33,合理开发和利用矿物资源，主要途径有：, ,34,图4-5 海水综合利用联合工业体系,35,石油（petroleum) 煤(coal),石油 煤,成分：烷、环烷、芳香烃,炼制和加工的目的,分离,转变,分馏,裂化和裂解,煤的干馏,煤的气化和液化,汽油 C5C11,煤油 C11C16,柴油 C15C18,常压蒸馏塔,重油 C20以上,减压蒸馏塔,燃料油,沥青,石蜡,润滑油,催化裂化,石油气 C4以下,Liquid petroleum gas,LPG,原油,石油化工厂的景观,使用清洁能源(H2)的汽车,40,资源 金属矿物 海水资源 化石燃料,化学原理与开发 还原法获得金属单质 混合物分离，氧化法获得非金属单质 干馏，蒸馏，裂解,可持续发展 金属的回收 联合生产 绿色化学 原子经济 深加工，增加技术含量,
