第二节　资源综合利用　环境保护课时教学实录

第一节

开发利用金属矿物和海水资源

一、金属矿物的开发利用

1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。

2、金属冶炼的涵义：简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。金属冶炼的实得电子、被还原

质是把金属元素从化合态还原为游离态，即M（化合态） M（游离+n0态）。

3、金属冶炼的一般步骤： (1)矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。(3)精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。

4、金属冶炼的方法

(1)电解法：适用于一些非常活泼的金属。

2NaCl（熔融）＋3O2↑

电解

2Na＋Cl2↑

MgCl2（熔融）

电解

Mg＋Cl2↑

2Al2O3（熔融）

电解

4Al冰晶石

(2)热还原法：适用于较活泼金属。

Fe2O3＋3COCO↑

高温

2Fe＋3CO2↑

WO3＋3H2

高温

W＋3H2O

ZnO＋C

高温

Zn＋常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，如Al，

Fe2O3＋2Al反应）

高温

2Fe＋Al2O3（铝热反应）

Cr2O3＋2Al

高温

2Cr＋Al2O3（铝热

(3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。

2HgO

△

2Hg＋O2↑

2Ag2O

△

4Ag＋O2↑

探究实验4 - 1

【提出问题】

①活泼金属能像CO那样做还原剂还原出金属吗？

②若能，

Fe2O3 跟Al在高温条件下反应生成什么？

反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中——铁。

结论：一些活泼的金属也可作还原剂还原金属

问题：

1、镁条的作用是什么？

2、氯酸钾的作用是什么？

3、写出该反应的化学方程式：

5、 (1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。(2)废旧金属的最好处理方法是回收利用。(3)回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。

金属的活动性顺序

K、Ca、Na、

Zn、Fe、Sn、

Hg、Ag Pt、Au Mg、Al Pb、(H)、Cu 金属原子失电子能力

强

弱

金属离子得电子能力

弱

强

主要冶炼方法

电解法

热还原法

热分解法

富集法

还原剂或

强大电流

H2、CO、C、

加热

物理方法或

特殊措施

提供电子

Al等加热

化学方法

二、海水资源的开发利用

1、海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库 海水中含有80多种元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11种元素的含量较高，其余为微量元素。常从海水中提取食盐，并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物。

2、海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸气冷凝得淡水。

海水蒸馏原理示意图

3、海水提溴

a实验装置

b 实验流程图

浓缩海水 溴单质 氢溴酸 溴单质

c有关反应方程式：①2NaBr＋Cl2＝Br2＋2NaCl

②Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4

③2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br2

4、海带提碘

－海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。证明海带中含有碘，

证明海带中含有碘，有以下步骤：

①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；

②在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液；

③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。

(1)合理的步骤是:

(2)证明含碘的步骤是：

现象是：

反应的离子方程式是：

实验方法：(1)用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。(2)灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。(3)将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。(4)在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。

证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2I＋H2O2＋2H＝I2＋2H2O 5、粗盐提纯氯化钠方案

－＋

6、海水中提取镁单质

请写出其中的化学反应方程式：

练习：

1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（ ）

A、加热氧化铝 B、加热碳酸钙

C、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热

2、根据金属在金属活动顺序表中的位置

及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：

①Na ②Zn ③Hg ④Au

3、铝能用来冶炼难熔金属（如Fe 、V、Mn等），这是因为铝有( ) A．两性 B．良好导电性 C．熔点低 D．还原性，在反应中放出大量热

4、100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯，赠送给门捷列夫。

思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝

制品又比使用铁制品晚？

答：金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。

5、宋代时期，人们发现江西上饶有一口

苦泉，蒸发这种苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水

的铁锅用久了会变成铜锅，这是湿法炼铜的起

源，请写出该反应的离子方程式 :

第二节

化学与资源综合利用、环境保护

一、煤和石油

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，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。

2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化。

煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。

煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体（CO、H2）的过程。

煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。

煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

(甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃的燃料。)

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种

清洁燃料，可以直接用作燃料。

3、石油的组成：石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。按元素来看：碳、氢含量为97%--98% 按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物

4、石油的加工：石油的分馏、催化裂化、裂解。

二、环境保护和绿色化学

环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。

1、环境污染:

是指生活与生产活动中，排放的有毒、有害物质的含量超过了环境的自净能力，使环境质量发生恶化，危及人类健康和生存的现象。

按环境要素分：大气污染、水体污染和土壤污染

按人类活动分：工业环境污染、农业环境污染和城市环境污染

按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（嘈声污染、放射线污染、热污染、电磁波污染）、固体废弃物污染、能源污染

（1）大气污染

大气污染物：颗粒物（粉尘）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷等。 大气污染的防治：合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术；加强大气质量监测；充分利用环境自净能力等。

污染物

含硫化合物

碳的化合物

含氮化合物

碳氢化合物

卤素化合物

一次污染物

SO2、H2S CO NO2、NO、NH3 C2~C6化合物

HF、HCl、Cl2 二次污染物

SO3、H2SO4、硫酸盐

无

NO2、HNO3、硝酸盐

醛、酮、过氧乙酰硝酸酯

无

大气污染的危害：危害人体健康、影响动植物生长、破坏建筑材料、改变地球的气候

大气污染的防治：调整能源结构、合理规划工业发展和城市建设布局、充分利用环境自净能力、运用各种防治污染的技术、制定大气质量标准、加强大气质量监测

大气污染的监测：

（1）空气质量日报的主要内容：空气污染指数、空气质量级别、首要污染物等。

（2）我国空气污染指数的项目暂定为：SO2、NO2和可吸入颗粒物等

（2）水污染

水的污染源：工业废水、生活污水、农用排水、垃圾渗漏等

水污染物：重金属（Ba2＋、Pb2＋等）、酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，植物营养物质的污染、石油和难降解的有机物，洗涤剂、病原体、放射性、悬浮固体物和热污染等。 水污染的防治方法：控制污水的任意排放用物理、化学、生物等方法的综合治理。

（3）土壤污染

土壤污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、

农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。 土壤污染的防治措施：控制、减少污染源的排放。

2、绿色化学

绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物），这时原子利用率为100％。

期望产物的总质量

原子利用率100%生成物总质量



绿色化学的核心内容之二：5R原则



Reduction——“减量”



Reuse——“重复使用”



Recycling——“回收”



Regeneration——“再生” 

Rejection ——“拒用



绿色生活方式“5R原则”



“Reduce”

节约资源，减少污染；



“Reevaluate”

绿色生活，环保选购；



“Reuse”

重复使用，多次利用；



“Recycle”

分类回收，循环再生；



“Rescue”

保护自然，万物共存

3、环境污染的热点问题：

（1）形成酸雨的主要气体为SO2和NOx。

（2）破坏臭氧层的主要物质是氟利昂（CCl2F2）和NOx。

（3）导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是CO2。

（4）光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物。

（5）“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。

（6）引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素。（含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因之一。）