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1、第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用海水资源的开发利用一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1.1.金属冶炼原理与实质金属冶炼原理与实质(1)(1)原理原理:将金属从其化合物中还原出来用于生产和制将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。造各种金属材料的过程。(2)(2)实质实质:用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质单质,即即:M:Mn+n+ne+ne-=M=M。2.2.金属冶炼的常用方法金属冶炼的常用方法【情境情境思考思考】当铁轨有缝隙时当铁轨有缝隙时,维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物维修
2、工人常将铝粉与氧化铁的混合物点燃点燃,让熔融的铁水流入铁轨的裂缝让熔融的铁水流入铁轨的裂缝,冷却后就将铁轨冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起。你知道其工作原理吗牢牢的黏结在一起。你知道其工作原理吗?提示提示:高温条件下高温条件下,铝粉与铝粉与FeFe2 2O O3 3发生反应发生反应,化学反应方化学反应方程式为程式为FeFe2 2O O3 3+2Al Al+2Al Al2 2O O3 3+2Fe+2Fe。3.3.金属矿物资源的开发和利用措施金属矿物资源的开发和利用措施(1)(1)提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率;(2)(2)开发环保高效的金属冶炼方法开发环保高效的金属冶炼方法;(3)(3)
3、防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀;(4)(4)使用其他材料代替金属材料使用其他材料代替金属材料,减少金属的使用量减少金属的使用量;(5)(5)加强废旧金属的回收和再利用。加强废旧金属的回收和再利用。二、海水资源的开发利用二、海水资源的开发利用1.1.海水资源的利用海水资源的利用(1)(1)利用途径利用途径:海水的淡化和直接利用海水进行循环冷海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。却等。(2)(2)海水淡化海水淡化:通过从海水中提取淡水或从海水中把盐通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去分离出去,都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有法主要有_、_、
4、_和和_等。其中等。其中_的历史最久的历史最久,技术和工艺也比较技术和工艺也比较成熟成熟,但成本较高。但成本较高。蒸馏法蒸馏法电渗析法电渗析法离子交换法离子交换法膜分膜分离法离法蒸馏法蒸馏法2.2.海水制盐海水制盐(1)(1)从海水中制得的氯化钠从海水中制得的氯化钠,可以食用可以食用,同时也是生产烧同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。(2)(2)从海水中可以提取从海水中可以提取_及其他化工产品。及其他化工产品。镁、钾、溴镁、钾、溴(3)(3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合,成为成为海水综合利用的重要
5、方向。如图为海水综合利用的示海水综合利用的重要方向。如图为海水综合利用的示意图。意图。3.3.从海水中获取能量从海水中获取能量(1)(1)从海水中提取铀和重水从海水中提取铀和重水,用于用于_开发。开发。(2)(2)开发开发_、_等新型能源。等新型能源。核能核能潮汐能潮汐能波浪能波浪能【巧判断巧判断】(1)(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。等。()(2)(2)海水中含有钾元素海水中含有钾元素,仅通过物理变化就可以得到金仅通过物理变化就可以得到金属钾。属钾。()(3)(3)海水各种化学资源的开发过程中海水各种化学资源的开发过程中,必须
6、都要发生化必须都要发生化学反应。学反应。()(4)(4)实验室从海带中提取单质碘的方法是取样实验室从海带中提取单质碘的方法是取样灼烧灼烧溶解溶解过滤过滤萃取。萃取。()知识点一金属的冶炼知识点一金属的冶炼【重点释疑重点释疑】1.1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系:金属单质还原性、失电子能力依次减弱金属单质还原性、失电子能力依次减弱,金属阳离子氧金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强。化性、得电子能力依次增强。【易错提醒易错提醒】常见几种金属的冶炼误区常见几种金属的冶炼误区(1)(1)工业上冶炼工业上冶炼AlAl时用时用AlAl2 2O O3 3而不用而不用A
7、lClAlCl3 3,因为因为AlClAlCl3 3为为共价化合物共价化合物,熔化后不导电。但冶炼熔化后不导电。但冶炼AlAl时需加入冰晶石时需加入冰晶石(Na(Na3 3AlFAlF6 6),),以降低熔化温度。以降低熔化温度。(2)(2)工业上冶炼工业上冶炼MgMg时用时用MgClMgCl2 2而不用而不用MgO,MgO,因为因为MgOMgO的熔点的熔点很高很高,耗能大。耗能大。(3)Au(3)Au、PtPt一般用物理法提取。一般用物理法提取。(4)(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比利用铝热反应不能冶炼还原性比AlAl强的金属强的金属,如如MgMg、NaNa等。等。2.2.铝热反应实验铝热
8、反应实验实验实验原理原理AlAl作还原剂作还原剂,金属氧化物作氧化剂金属氧化物作氧化剂,用铝将氧化物中用铝将氧化物中的金属置换出来的金属置换出来实验实验操作操作 实验实验现象现象(1)(1)镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧(2)(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应反应(3)(3)反应放出大量的热反应放出大量的热,并发出耀眼的白光并发出耀眼的白光(4)(4)纸纸漏斗的下部被烧穿漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中有熔融物落入沙中实验实验结论结论在高温下在高温下,铝与铝与FeFe2 2O O3 3发生反应发生反应,放出大量的热放出大量的热(1)(1)铝热反应的引燃剂为镁条铝热反应的
9、引燃剂为镁条,助燃剂为氯酸钾。助燃剂为氯酸钾。(2)(2)铝热剂为混合物铝热剂为混合物,是由铝粉和金属氧化物是由铝粉和金属氧化物(Fe(Fe2 2O O3 3、FeFe3 3O O4 4、CrCr2 2O O3 3、V V2 2O O5 5、MnOMnO2 2等等)粉末组成的。粉末组成的。(3)(3)镁条要打磨净表面的氧化膜镁条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃否则难以点燃;氧化铁氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的粉末与铝粉要选择干燥的;铝粉要用没有被氧化的铝粉要用没有被氧化的,否否则反应难以进行。则反应难以进行。(4)(4)蒸发皿中的细沙要适量蒸发皿中的细沙要适量,既要防止蒸发皿炸裂既要防止蒸发皿
10、炸裂,又要又要防止熔融的液体溅出伤人。防止熔融的液体溅出伤人。【思考思考讨论讨论】(1)(1)能否通过电解熔融的能否通过电解熔融的MgOMgO制取金属镁制取金属镁?提示提示:不能。不能。MgOMgO的熔点比的熔点比MgClMgCl2 2的熔点高的熔点高,需要消耗很需要消耗很大的能量大的能量,成本太高。成本太高。(2)(2)能否通过电解能否通过电解AlClAlCl3 3制取金属铝制取金属铝?提示提示:不能。氯化铝是共价化合物不能。氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子熔融状态下以分子形式存在形式存在,没有自由移动的离子没有自由移动的离子,不发生电离。不发生电离。(3)(3)如图是我国古代和现代冶金
11、的两张图片如图是我国古代和现代冶金的两张图片,那么人类那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系?提示提示:金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼在状态和金属的活泼性。金属越活泼,冶炼时所需条件冶炼时所需条件要求越高要求越高,在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼活泼,冶炼的方法越简单冶炼的方法越简单,人们使用的时间越早人们使用的时间越早,所以有所以有青铜、铁器等时代的发展历程。青铜、铁器等时代的发展历程。【案例示范案
12、例示范】【典例典例】下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项选项冶炼原理冶炼原理方法方法A A2HgO 2Hg+O2HgO 2Hg+O2 2热分解法热分解法B B2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)4Al+3O)4Al+3O2 2电解法电解法C CCuCu2 2S+OS+O2 2 2Cu+SO 2Cu+SO2 2热分解法热分解法D DFeFe2 2O O3 3+2Al 2Fe+Al+2Al 2Fe+Al2 2O O3 3热还原法热还原法【解题指南解题指南】解答本类试题应注意根据金属活动性顺解答本类试题应注意根据金属活动性顺序选择合适的冶炼方
13、法。序选择合适的冶炼方法。【解析解析】选选C C。活泼金属。活泼金属K K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等用电解等用电解法冶炼法冶炼,中等活泼金属中等活泼金属ZnZn、FeFe、SnSn、PbPb、CuCu等用热还原等用热还原法冶炼法冶炼,不活泼金属不活泼金属HgHg、AgAg利用热分解法冶炼利用热分解法冶炼,故故A A、B B、D D正确正确,C,C项项,不属于分解反应不属于分解反应,错误。错误。【迁移迁移应用应用】1.1.冶炼金属一般有下列四种方法冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法焦炭法水煤气水煤气(或或氢气氢气,或一氧化碳或一氧化碳)法法活泼金属置换法活泼金属置换法电解法。四电
14、解法。四种方法在工业上均有应用。古代有种方法在工业上均有应用。古代有()()火烧孔雀石炼铜火烧孔雀石炼铜;();()湿法炼铜湿法炼铜;现代有现代有()()铝热法炼铬铝热法炼铬;();()从光卤石中炼从光卤石中炼镁镁,对它们的冶炼方法的分析不正确的是对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A.()A.()用用B.()B.()用用C.()C.()用用D.()D.()用用【解析解析】选选B B。选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然。选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。界中存在的状态及金属的活动性。()、()、()、()发生的反应分别是发生的反应分别是():Cu):Cu2 2(O
15、H)(OH)2 2COCO3 3 2CuO+CO 2CuO+CO2 2+H+H2 2O,C+2CuO O,C+2CuO 2Cu+CO2Cu+CO2 2,符合符合;():Fe+CuSO):Fe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu,+Cu,符合符合;():2Al+Cr):2Al+Cr2 2O O3 3 Al Al2 2O O3 3+2Cr,+2Cr,符合符合;():):先从光卤石中提取先从光卤石中提取MgClMgCl2 2,再电解再电解MgClMgCl2 2:MgClMgCl2 2(熔融熔融)Mg+Cl)Mg+Cl2 2,符合符合。高温高温=电解电解=2.2.如图所示如图所示,用两张圆
16、形滤纸分别折用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起叠成漏斗状套在一起,使四周都有四使四周都有四层。把内层漏斗取出层。把内层漏斗取出,在底部剪一个在底部剪一个孔孔,用水润湿用水润湿,再跟另一纸漏斗套在一起再跟另一纸漏斗套在一起,架在铁圈上架在铁圈上,下面放置盛沙的蒸发皿。把下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g5 g炒干的氧化铁粉末和炒干的氧化铁粉末和2 g2 g铝粉混合均匀铝粉混合均匀,放在纸漏斗中放在纸漏斗中,上面加少量氯酸钾并上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条在混合物中间插一根镁条,用小木条点燃镁条。用小木条点燃镁条。(1)(1)写出该反应的化学方程式写出该反应的化学方程式:_,:_,在该反
17、应中在该反应中_是氧化剂是氧化剂,_,_是还原剂是还原剂,该该反应称为反应称为_反应。反应。(2)(2)选出该实验的实验现象选出该实验的实验现象:_(:_(填写在横线上填写在横线上)。镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧;放出大量的热放出大量的热,并发出耀眼的光芒并发出耀眼的光芒,火星四射火星四射;纸漏斗的下部被烧穿纸漏斗的下部被烧穿;有红热状态的液有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体。液珠冷却后变为黑色固体。(3)(3)写出下列操作或物质的作用写出下列操作或物质的作用:内层纸漏斗底部剪一内层纸漏斗底部剪一个孔个孔:_;:_;蒸发皿盛沙蒸发皿盛沙:_;:_;镁
18、条镁条:_;_;氯酸钾氯酸钾:_:_。(4)(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁如何用简单的方法证明生成物中有金属铁?【解析解析】铝粉和某些金属氧化物铝粉和某些金属氧化物(Fe(Fe2 2O O3 3、CrCr2 2O O3 3、V V2 2O O5 5等等)组成的混合物叫铝热剂组成的混合物叫铝热剂,在高温下发生铝热反应在高温下发生铝热反应,可用可用来冶炼难熔的相对较不活泼的金属来冶炼难熔的相对较不活泼的金属(如如V V、CrCr、MnMn等等)、焊接钢轨等。利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应焊接钢轨等。利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同同时促使时促使KClOKClO3 3分解产生分解产
19、生O O2 2,使镁条快速燃烧。使镁条快速燃烧。答案答案:(1)2Al+Fe(1)2Al+Fe2 2O O3 3 2Fe+Al 2Fe+Al2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3AlAl铝热铝热(2)(2)(3)(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引燃剂裂蒸发皿引燃剂,引起氯酸钾分解助燃剂引起氯酸钾分解助燃剂,为镁条为镁条继续燃烧提供氧气继续燃烧提供氧气,引发铝热反应引发铝热反应(4)(4)用磁铁吸引生用磁铁吸引生成物成物,磁铁上有黑色物质被吸附磁铁上有黑色物质被吸附,则证明生成物中有金则证明生成物中有金属铁。属铁。【补偿训练补偿训练】下列说法中下列说法
20、中,正确的是正确的是()A.A.金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来B.B.金属冶炼过程中金属冶炼过程中,被冶炼的金属只能被氧化被冶炼的金属只能被氧化C.C.金属冶炼过程中金属冶炼过程中,被冶炼的金属只能被还原被冶炼的金属只能被还原D.D.金属冶炼过程中金属冶炼过程中,被冶炼的金属既可被氧化被冶炼的金属既可被氧化,也可被也可被还原还原【解析解析】选选C C。金属冶炼的原理是利用氧化还原反应。金属冶炼的原理是利用氧化还原反应,把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。在金属把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。在金属的冶炼过程中的冶炼过程中,被冶炼的金
21、属只能得到电子被还原。被冶炼的金属只能得到电子被还原。知识点二海水提溴的工艺知识点二海水提溴的工艺【重点释疑重点释疑】1.1.工艺流程工艺流程2.2.主要过程主要过程【思考思考讨论讨论】(1)(1)已知已知2Br2Br-+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl-,SO,SO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=O=+2Br+2Br-+4H+4H+,根据上述反应判断根据上述反应判断SOSO2 2、ClCl2 2、BrBr2 2三种三种物质氧化性由强到弱的顺序是怎样的物质氧化性由强到弱的顺序是怎样的?提示提示:氧化剂氧化性大于氧化产物氧化剂氧化性大于氧化产物,则氧化性为则氧化性
22、为ClCl2 2BrBr2 2SOSO2 2。(2)(2)有人说步骤有人说步骤通入氯气氧化后直接用有机溶剂萃取通入氯气氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可出溴即可,你认为其建议是否合理你认为其建议是否合理?提示提示:不合理不合理,直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂,还会造成一部分溴流失还会造成一部分溴流失,使成本增加。使成本增加。【案例示范案例示范】【典例典例】海水中溴元素以海水中溴元素以BrBr-形式存在形式存在,工业上用空气工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示:(1)(1)步骤步骤反应的离子方程式是反应的离子
23、方程式是_。(2)(2)步骤步骤反应的化学方程式是反应的化学方程式是_。(3)(3)从理论上考虑从理论上考虑,下列物质也能充分吸收下列物质也能充分吸收BrBr2 2的是的是_(_(填字母填字母)。A.NaOHA.NaOHB.FeClB.FeCl2 2C.NaC.Na2 2SOSO3 3D.HD.H2 2O O(4)(4)步骤步骤蒸馏过程中蒸馏过程中,温度应控制在温度应控制在808090 90。温度。温度过高或过低都不利于生产过高或过低都不利于生产,若温度过高若温度过高,大量水蒸气随大量水蒸气随溴排出溴排出,溴蒸气中水分增加溴蒸气中水分增加;若温度过低若温度过低,则则_。【解析解析】(1)(1)
24、海水中的溴离子容易被氯气氧化为溴的单海水中的溴离子容易被氯气氧化为溴的单质质,氧化性氯气比溴强氧化性氯气比溴强,反应的离子方程式为反应的离子方程式为2Br2Br-+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl-;(2);(2)溴单质有氧化性溴单质有氧化性,二氧化硫具有还原二氧化硫具有还原性性,溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应,反反应的化学方程式为应的化学方程式为SOSO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+2HBr;+2HBr;(3)NaOH(3)NaOH溶液和溴单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水溶液和溴
25、单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水,可以吸收可以吸收,故故A A正确正确;FeCl;FeCl2 2溶液具有还原性溶液具有还原性,可以被溴可以被溴单质氧化为氯化铁单质氧化为氯化铁,可以吸收溴单质可以吸收溴单质,故故B B正确正确;Na;Na2 2SOSO3 3 溶液具有还原性溶液具有还原性,可以被溴单质氧化可以被溴单质氧化,能吸收溴单质能吸收溴单质,故故C C正确正确;H;H2 2O O和溴单质反应微弱和溴单质反应微弱,不能充分吸收溴单质不能充分吸收溴单质,故故D D错误错误,故答案为故答案为ABC;(4)ABC;(4)在溴水中在溴水中,溴的沸点是溴的沸点是58.5,58.5,水的沸点是水的沸点是
26、100,100,温度过高温度过高,大量水蒸气随之排出大量水蒸气随之排出,溴溴蒸气中水分增加蒸气中水分增加;温度过低温度过低,溴不能完全蒸出溴不能完全蒸出,产率低。产率低。答案答案:(1)2Br(1)2Br-+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl-(2)SO(2)SO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+2HBr+2HBr(3)ABC(3)ABC(4)(4)溴不能完全蒸出溴不能完全蒸出,产率低产率低【母题追问母题追问】(1)(1)在步骤在步骤中溴元素均被氧化中溴元素均被氧化?提示提示:不是。步骤不是。步骤和和2Br2Br-+Cl+Cl2 2=B
27、r=Br2 2+2Cl+2Cl-,溴被氧溴被氧化。步骤化。步骤SOSO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+2HBr,+2HBr,溴元素被还原。溴元素被还原。(2)(2)如何分离溴的四氯化碳溶液如何分离溴的四氯化碳溶液?提示提示:蒸馏。溴易溶于四氯化碳蒸馏。溴易溶于四氯化碳,根据沸点不同用蒸馏根据沸点不同用蒸馏的方法分离。的方法分离。【迁移迁移应用应用】从淡化海水中提取溴的流程如下从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是下列有关说法不正确的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号()A.XA.X试剂可用试剂可用NaNa2 2SOSO3 3饱和溶液饱和溶液
28、B.B.步骤步骤的离子反应的离子反应:2Br:2Br-+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl-+Br+Br2 2C.C.工业上每获得工业上每获得1 mol Br1 mol Br2 2,需要消耗需要消耗ClCl2 2 44.8 L 44.8 LD.D.步骤步骤包含萃取、分液和蒸馏包含萃取、分液和蒸馏【解析解析】选选C C。NaNa2 2SOSO3 3+Br+Br2 2+H+H2 2O=NaO=Na2 2SOSO4 4+2HBr,A+2HBr,A正确正确;步骤步骤利用氯元素的非金属性比溴元素强利用氯元素的非金属性比溴元素强,可以利用置可以利用置换反应制取换反应制取BrBr2 2,B,B正确正确;反应反
29、应和反应和反应均使用到均使用到ClCl2 2,故制取故制取1 mol Br1 mol Br2 2消耗消耗2 mol2 mol氯气氯气,但未标明氯气所处的但未标明氯气所处的温度和压强温度和压强,无法计算消耗氯气的体积无法计算消耗氯气的体积,C,C错误错误;从浓溴从浓溴水中提取溴水中提取溴,可利用有机溶剂可利用有机溶剂(如苯如苯)萃取溴萃取溴,然后分液然后分液得到溴的有机溶液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得到纯净的溴再经蒸馏可得到纯净的溴,D,D正确。正确。【补偿训练补偿训练】1.1.目前从海水中提取的溴约占世界溴年产量的三分之目前从海水中提取的溴约占世界溴年产量的三分之一一,从海水中提取溴的主要步
30、骤可表示为从海水中提取溴的主要步骤可表示为()A.A.氧化氧化吸收吸收吹出吹出B.B.氧化氧化吹出吹出吸收吸收C.C.吹出吹出氧化氧化吸收吸收D.D.吹出吹出吸收吸收氧化氧化【解析解析】选选B B。从海水中提取溴。从海水中提取溴,先用氧化剂将溴离子先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质氧化为溴单质,再用热空气吹出后用碱液吸收。再用热空气吹出后用碱液吸收。2.(20192.(2019黄冈高一检测黄冈高一检测)“)“空气吹出法空气吹出法”海水提溴的海水提溴的工艺流程如下工艺流程如下:下列说法中下列说法中,不正确的是不正确的是()A.A.实验室保存溴通常加少量水实验室保存溴通常加少量水B.B.海水提溴与海水
31、提镁发生的所有反应均为氧化还原海水提溴与海水提镁发生的所有反应均为氧化还原反应反应C.C.经过吸收塔后经过吸收塔后,溴元素得到了富集溴元素得到了富集D.D.蒸馏塔中还发生了化学变化蒸馏塔中还发生了化学变化【解析解析】选选B B。溴易挥发。溴易挥发,加水液封可以减少挥发损失加水液封可以减少挥发损失,故故A A 正确正确;海水提镁的过程中海水提镁的过程中,发生了镁盐与碱反应生发生了镁盐与碱反应生成氢氧化镁的复分解反应成氢氧化镁的复分解反应,为非氧化还原反应为非氧化还原反应,故故B B 错错误误;经过吸收塔后经过吸收塔后,溶液中的溶液中的BrBr-浓度远大于进入吹出塔浓度远大于进入吹出塔之前的海水中
32、的之前的海水中的BrBr-浓度浓度,因此得到了富集因此得到了富集,故故C C正确正确;蒸蒸馏塔中发生的反应为馏塔中发生的反应为2Br2Br-+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl-+Br+Br2 2,故故D D正确。正确。【素养提升素养提升】海洋约占地球表面积的海洋约占地球表面积的71%,71%,具有十分丰富的资源。具有十分丰富的资源。海洋资源包括海洋资源包括:海洋生物资源海洋生物资源(图图1);1);海底矿产资源海底矿产资源(包括石油天然气等包括石油天然气等,图图2);2);海洋能源海洋能源,包括潮汐能、包括潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。它们是波浪能、海水温差能、海流能及盐度差
33、能等。它们是 “再生性能源再生性能源”,永远不会枯竭永远不会枯竭,也不会造成环境污染也不会造成环境污染(图图3)3)。问题问题1.1.海水总量极大海水总量极大,金、铀等微量元素在海水中的金、铀等微量元素在海水中的总量自然也大总量自然也大,但从海水中获取这些微量元素的成本很但从海水中获取这些微量元素的成本很高。试分析其原因。高。试分析其原因。提示提示:由于金、铀等微量元素在海水中的含量很低由于金、铀等微量元素在海水中的含量很低,从从海水中富集含微量元素的化合物需要很高的成本。海水中富集含微量元素的化合物需要很高的成本。问题问题2.2.潮汐能是一种应用前景广阔的绿色能源潮汐能是一种应用前景广阔的绿
34、色能源,试分析试分析开发利用潮汐能的途径有哪些开发利用潮汐能的途径有哪些?提示提示:人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能。潮汐能的利用一般分两种形式潮汐能。潮汐能的利用一般分两种形式:一是利用潮汐一是利用潮汐的动能的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或水轮发电机水轮发电机;二是利用潮汐的位能二是利用潮汐的位能,在电站上下游有落在电站上下游有落差时引水发电。差时引水发电。【课堂回眸课堂回眸】第2课时煤、石油和天然气的综合利用 一、煤的综合利用一、煤的综合利用1.1.煤的组成煤的组成2.2.煤的
35、综合利用煤的综合利用【微思考微思考】若从煤焦油中分离出芳香烃若从煤焦油中分离出芳香烃,应采用什么方法应采用什么方法?提示提示:煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。【巧判断巧判断】(1)(1)煤俗称煤炭煤俗称煤炭,因此可看作碳元素形成的单质。因此可看作碳元素形成的单质。()提示提示:。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂的混合物。的混合物。(2)(2)煤里主要含碳及少量的其他元素煤里主要含碳及少量的其他元素,但绝大多数都含但
36、绝大多数都含硫硫,工业上大量燃烧含硫燃料会形成工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨酸雨”。()提示提示:。煤中的硫元素在燃烧时会生成。煤中的硫元素在燃烧时会生成SOSO2 2气体气体,SO,SO2 2气气体是形成酸雨的主要污染物之一。体是形成酸雨的主要污染物之一。二、天然气的综合利用二、天然气的综合利用【情境情境思考思考】我国在南海北部神狐海域进行的我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰可燃冰”试开采获试开采获得成功得成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采为可燃冰的开采迈
37、出了重要的一步。迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温可燃冰是一种由天然气与水在低温(0(010)10)、高压、高压(10(107 7Pa)Pa)条件下形成的类冰状结晶物质条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水又名天然气水合物。合物。有人认为有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想梦想”,这种说法对吗这种说法对吗?提示提示:不对。因为可燃冰中含有不对。因为可燃冰中含有CHCH4 4和和H H2 2O,O,可燃冰中并不可燃冰中并不是只有是只有H H2 2O,O,是其中的可燃性成分是其中的可燃性成分CHCH4 4的作用。的作用。三、石油的综
38、合利用三、石油的综合利用【巧判断巧判断】(1)(1)煤、石油和天然气是不可再生能源煤、石油和天然气是不可再生能源,也是新型清洁也是新型清洁能源。能源。()提示提示:。煤、石油和天然气不是新型清洁能源。煤、石油和天然气不是新型清洁能源。(2)(2)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。()提示提示:。二氧化碳不是大气污染物。二氧化碳不是大气污染物。(3)(3)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。()提示提示:。裂化汽油含有不饱和烃。裂化汽油含有不饱和烃,会与溴反应。会与溴反应。四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料四
39、、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料1.1.三大合成材料三大合成材料:_:_、_、_,_,这三这三大合成材料大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。2.2.合成材料的大量生产和使用合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物对人急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。类社会造成巨大的环境压力。塑料塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维知识点煤、石油、天然气的综合利用知识点煤、石油、天然气的综合利用【重点释疑重点释疑】1.1.化学化学“三馏三馏”的比较的比较名称名称原理原理特点特点干馏干馏隔绝空气、高温下使物质隔绝空气、高温下使物质分解的过程分
40、解的过程属于化学变化属于化学变化,产物为混产物为混合物合物蒸馏蒸馏根据液态混合物中各组分根据液态混合物中各组分沸点不同沸点不同,加热使某一组分加热使某一组分蒸发进行分离蒸发进行分离属于物理变化属于物理变化,产物为单产物为单一组分的馏出物一组分的馏出物分馏分馏根据液态混合物中各组分根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离沸点不同进行分离属于物理变化属于物理变化,产物为沸产物为沸点相近的各组分组成的点相近的各组分组成的混合物混合物2.2.化学中化学中“两裂两裂”的比较的比较名称名称定义定义目的目的裂化裂化在一定条件下在一定条件下,把相对分把相对分子质量大、沸点高的烃断子质量大、沸点高的烃断裂为相对分
41、子质量小、沸裂为相对分子质量小、沸点低的烃点低的烃提高轻质油的产量提高轻质油的产量,特别特别是提高汽油的产量是提高汽油的产量裂解裂解在高温下在高温下,使具有长链分使具有长链分子的烃断裂成各种短链的子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃获得短链不饱和烃3.3.化学化学“六气六气”的主要成分的主要成分高炉高炉煤气煤气水煤气水煤气天然气天然气液化液化石油气石油气焦炉气焦炉气裂解气裂解气主主要要成成分分COCO、COCO2 2H H2 2、COCOCHCH4 4C C3 3H H8 8、C C4 4H H1010H H2 2、CHCH4 4、C C2 2H H4 4
42、、COCOC C2 2H H4 4、C C3 3H H6 6、C C4 4H H8 8、CHCH4 4【思考思考讨论讨论】(1)(1)如何从石油中得到乙烯如何从石油中得到乙烯?提示提示:乙烯是石油裂解得到的乙烯是石油裂解得到的,是石油深度裂化的产物。是石油深度裂化的产物。(2)(2)裂化和裂解有何区别和联系裂化和裂解有何区别和联系?提示提示:二者均属于化学变化。裂化和裂解的目的不同二者均属于化学变化。裂化和裂解的目的不同,裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。裂化的目的是提高优质、轻质油的产量基本原料。裂化的目的是提高优质、轻质油
43、的产量,特特别是提高汽油的产量。别是提高汽油的产量。【案例示范案例示范】【典例典例】如图是实验室干馏煤的装置图如图是实验室干馏煤的装置图,根据图示回答根据图示回答下列问题。下列问题。(1)(1)指出图中仪器名称指出图中仪器名称:b_;d_:b_;d_。(2)(2)装置装置c c的作用是的作用是_,_,d d中的液体有中的液体有_和和_。煤焦油可以通过。煤焦油可以通过_的方法使其中的重要成分分离出来。的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e(3)e处点燃的气体是处点燃的气体是_,_,火焰的颜色是火焰的颜色是_色。色。(4)(4)下列叙述错误的是下列叙述错误的是_。A.A.煤发生了化学变化煤发生了
44、化学变化B.dB.d中液体的中液体的pH7pH7C.dC.d中液体只有一层中液体只有一层D.eD.e处的气体可以还原氧化铜处的气体可以还原氧化铜,可以使溴水褪色可以使溴水褪色【解题指南解题指南】解答本题应该注意以下两点解答本题应该注意以下两点:(1)(1)煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。(2)(2)分离有机物液体混合物常用分馏的方法。分离有机物液体混合物常用分馏的方法。【解析解析】煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气,出炉出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等煤气包括焦炉气、粗氨水等,经经c c装置的降温和冷凝装置的降温和冷凝,
45、粗粗氨水和煤焦油变为液体在氨水和煤焦油变为液体在d d中聚集中聚集,则液体显碱性则液体显碱性;焦炉焦炉气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性,可用于还原可用于还原氧化铜氧化铜,这些气体燃烧产生蓝色火焰这些气体燃烧产生蓝色火焰;焦炉气中含有乙焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色烯可以使溴水褪色;煤焦油是有机物的液态混合物煤焦油是有机物的液态混合物,应应采用分馏的方法分离。采用分馏的方法分离。答案答案:(1)(1)硬质玻璃管硬质玻璃管U U形管形管(2)(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝粗氨水煤焦将干馏生成的气体进行降温和冷凝粗氨水煤焦油油分馏分馏(3)(3)焦炉气蓝
46、焦炉气蓝(4)C(4)C【母题追问母题追问】(1)b(1)b中剩余的固体是什么中剩余的固体是什么?提示提示:焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。(2)(2)点燃点燃e e处的气体之前处的气体之前,必须进行哪项操作必须进行哪项操作?提示提示:检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯度度,防止爆炸。防止爆炸。【迁移迁移应用应用】1.1.下列关于化石燃料的加工说法正确的是下列关于化石燃料的加工说法正确的是()A.A.石油裂化主要得到乙烯石油裂化主要得到乙烯B.B.石油分馏是化学变化石油分馏是化学变化,可得到汽油、煤油可得到汽油、
47、煤油C.C.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D.D.煤制煤气是物理变化煤制煤气是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要是高效、清洁地利用煤的重要途径途径【解析解析】选选C C。石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质。石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质燃料油燃料油,而石油裂解的目的才是获得乙烯而石油裂解的目的才是获得乙烯,A,A项错误项错误;石石油分馏是物理变化油分馏是物理变化,B,B项错误项错误;煤制煤气是化学变化煤制煤气是化学变化,D,D项项错误错误;煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气焦炉气
48、,C,C正确。正确。2.2.下列说法中错误的是下列说法中错误的是()A.A.石油中含有石油中含有C C5 5C C1111的烷烃的烷烃,可以通过石油的分馏得到可以通过石油的分馏得到汽油汽油B.B.含含C C2020以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D.D.煤中含有苯和甲苯煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来们分离出来【解析解析】选选D D。石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤。石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等
49、轻质液体燃料油和柴油等轻质液体燃料,但产量不高。通常采用裂化但产量不高。通常采用裂化的方法的方法,提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物组成的复杂混合物,主要含碳元素主要含碳元素,还含有少量的氢、还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素氧、氮、硫等元素,并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物的混合物,可以生产芳香族化合物苯和甲苯。可以生产芳香族化合物苯和甲苯。【素养提升素养提升】我国的煤炭资源相对比较丰富我国的煤炭资源相
50、对比较丰富,加快加快“煤制油煤制油”的发展的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。煤间接液化的典型流程示意图。(1)(1)写出煤气化反应的化学方程式写出煤气化反应的化学方程式?思考说明煤气化的思考说明煤气化的意义。意义。提示提示:C+HC+H2 2O(g)CO+HO(g)CO+H2 2。煤气化能够减少煤燃烧时。煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染的粉尘污染,提高煤燃烧的效率提高煤燃烧的效率,气化后的产品可以用气化后的产品可以用于化工生产于化工生产,提高煤的综合利用价值。提高煤的综合利用价值。(2)(2)如图中由