1、第一节 自然资源的开发利用一、金属矿物的开发利用（一）金属元素在自然界的存在形态1、游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态的形式存在2、化合态：绝大多数金属以化合态的形式存在。在化合物中金属元素的化合价都是正价（二）金属的冶炼1、含义：将金属矿物中的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2、实质：使金属元素从化合态还原为游离态，反应的一般表达式为：Mn+ne-=M3、金属冶炼方法与金属活动性的关系方法适用金属常用冶炼方法电解法K、Ca、Na、Mg、Al冰晶石 电解2NaCl（熔融）2Na+Cl2、MgCl2(熔融)Mg+Cl22Al2O3（熔融） 4Al+3O2热还原
2、法Zn、Fe、Sn、Pb、CuC、CO、H22Al+Fe2O3 2Fe+ Al2O3（铝热法炼铁） 、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（高炉炼铁）CuO+H2Cu+H2O 、CuO+CCu+COCuSO4+Fe=Cu+FeSO4（湿法炼铜）、Cu2S+O22Cu+SO2（火法炼铜）热分解法Hg、Ag2HgO2Hg+O2 、2Ag2O4Ag+O2物理提取法Pt、Au淘金注：用电解法冶炼活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液（三）铝热反应1、概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应2、原理：铝做还原剂，另一种氧化物做氧化剂，用铝将氧化物中的金属元素置
3、换出来3、铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、Cr2O3、V2O5）组成的混合物4、反应特点：在高温下进行；反应迅速并放出大量的热；新生成的金属单质易与Al2O3分离5、应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；金属焊接，如野外焊接钢轨等6、实验注意事项：铝热反应的引燃剂为镁条，助燃剂为KClO3镁带表面的氧化膜要打磨干净，否则难以点燃。氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的，铝粉要用未被氧化的，否则反应难以进行Fe2O3与Al的质量比要控制在3：1，且二者要混合均匀，铝粉可稍过量，以保证Fe2O3完全反应内层滤纸要用水润湿，以防纸漏斗燃烧承接生成物的蒸发皿内垫适量细沙，一是防止蒸发
4、皿炸裂，二是防止熔融的液体溅出伤人实验装置不要距离人太近，且应远离易燃物使用Fe3O4代替Fe2O3。因为Fe2O3高温分解生成Fe3O4和O2，气体易造成高温熔融物喷溅，发生危险（四）金属矿物的合理开发和利用1、合理开发和利用金属矿物资源的原因：（1）资源有限且分布不均（2）金属的冶炼消耗许多能量（3）金属冶炼造成环境污染（4）金属腐蚀造成大量损失2、合理开发和利用金属矿物资源的措施：（1）提高金属矿物的利用率（2）开发环保高效的金属冶炼方法（3）防止金属的腐蚀（4）加强废旧金属的回收和再利用（5）使用其他材料代替金属材料二、海水资源的开发利用（一）海水水资源的利用1、海水水资源的利用主要包
5、括：海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等2、海水淡化的途径：从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去3、海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法（二）海水中提取溴1、流程空气吹出法2、具体的步骤和原理：步骤原理或解释浓缩海水晒盐和海水淡化后的母液中Br-得到浓缩氧化将海水浓缩后，向酸化的海水中通入适量的氯气，使Br-转化为Br2。Cl2+2Br-=2Cl-+Br2吹出利用溴的挥发性，在吹出塔中通入热空气，将溴从海水中吹出，进入吸收塔吸收吹出的Br2通入盛有SO2和H2O的吸收塔内，以达到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=4H+SO42+2Br氧化与蒸馏向吸收塔反应后的溶液中通入适量的
6、Cl2，将HBr氧化生成Br2，Cl2+2HBr=2HCl+Br2。再利用水蒸气在蒸馏塔中蒸馏分离出溴蒸气。最后通过冷凝器将溴蒸气冷凝，得到液溴注：（1）不能利用最初得到的含Br2的海水直接蒸馏获取液态溴，因为此时溶液中Br2的浓度较低，若直接蒸馏，处理量大，成本高。需要将生成的溴进一步转化为化合态以达到富集的目的，然后再进一步将化合态的溴转变为Br2，以达到提取的目的（2）空气吹出法从海水中提溴，主要是利用Br2沸点低，易挥发，能被热空气和H2O(g)以溴蒸气形式吹入吸收塔的原理（3）富集过程中的常见吸收剂还有纯碱溶液，原理为：吸收：3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO
7、2酸化：3H2SO4+5NaBr+NaBrO3=3Br2+3Na2SO4+3H2O（三）海水资源的综合利用除此之外，从海水中提取铀和重水具有一定的战略意义；潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也越来越受到重视三、煤、石油和天然气的综合利用（一）煤的组成及综合利用1、煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成元素以碳元素为主，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素2、煤的分类：按照含碳量逐渐降低的顺序排列为：无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤3、煤的综合利用途径（1）煤的干馏定义：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。属于化学变化主要产品和用途产品主要成分用途出炉煤气
8、焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料（2）煤的气化定义：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等 主要反应：C+H2O(g)CO+H2 ，CO和H2的混合气体叫做水煤气目的：获得高效清洁燃料（3）煤的液化催化剂定义：煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程化学变化催化剂分类：直接液化：煤+氢气 液体燃料间接液化：煤一氧化碳和氢气 甲醇等液体燃料（二）天然气的综合利用1、
9、主要成分：CH42、用途：3、天然气的水合物可燃冰（三）石油的综合利用1、石油的组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，无固定的熔沸点注：石油的组成成分中，在常温常压下有的呈气态，有的呈液态，还有的呈固态，即石油各组分之间沸点差距很大2、石油的综合利用途径（1）分馏定义：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程分类：常压分馏：、主要原料：原油、条件：常压加热、目的：将原油分离成轻质油等各种产物、主要产品：石油气、汽油、煤油、柴油、重油等减压分馏：、主要原料：重油、条件：减压加热、目的：将重油充分分离并防止炭化、主要产品：柴油、润滑油、燃料油、石蜡、沥青等变化类型：物理变化（2）裂化定义：在一
10、定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量较小、沸点较低的烃目的：提高轻质油（特别是汽油）的产量和质量主要原料：重油条件：催化剂、加热主要产品：汽油变化类型：化学变化（3）裂解：定义：在高温下把石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃。裂解就是深度裂化目的：获得短链气态不饱和烃主要原料：含有直链烷烃的石油分馏产物（包括石油气）条件：催化剂、高温主要产品：乙烯、丙烯、丁二烯等气态烃与少量液态烃变化类型：化学变化（4）催化重整定义：在加热和催化剂的作用下，通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃的过程目的：获得苯、甲苯等产品注：I、石油分馏所得的汽油为直馏汽油，多
11、为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应，因而当用汽油萃取水中卤素单质时，需选用直馏汽油II、石油裂化和裂解的主要反应：3、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 （1）目前多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料（2）以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，如：塑料、合成橡胶、合成纤维四、“三馏”的比较干馏蒸馏分馏原理隔绝空气、高温下使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点不同的各组分组成的混合物反应类型化学变化物理变化物理变化五、工业“六气”小结名称来源主要成分用途高炉煤气炼铁高炉CO2、CO、N2、H2、CH4燃料水煤气水煤气炉CO、H2燃料、化工原料石油气油田C4 以下的燃料、化工原料天然气天然气田、油田甲烷燃料、化工原料裂解气裂解炉乙烯、丙烯、1，3-丁二烯、甲烷、乙烷化工原料焦炉气炼焦炉H2、CH4、CO、C2H4燃料、化工原料
