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第四章 化学与自然资源的开发利用 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.金属在自然界中的存在形式 金、铂等极少数金属以 形式存在；绝大多数金属以 形式存在。
金属化合物中,金属元素都显 化合价。
2。
金属的冶炼 金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程.金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。
总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。
金属冶炼的方法主要有：⑴热分解法：对于 金属，可以直接用 方法将金属从其化合物中还原出来，例如： HgO Ag 2O⑵热还原法:在金属活动性顺序表中处于 位置的金属，通常是用还原剂（ 、 、 、 等）将金属从其化合物中还原出来，例如：Fe 2O 3 ＋ COWO 3 ＋ H 2 ZnO ＋ C MgO ＋ C⑶电解法：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,例如： 2NaCl （熔融）2Na+Cl 2↑ MgCl 2(熔融)2Al 2O 3(熔融） ⑷其他方法：湿法炼铜：CuO+H 2SO 4=CuSO 4+H 2O ； CuSO 4+Fe=Cu+FeSO 4火法炼铜： 2Cu 2S+3O 2=2Cu 2O+2SO 2 ； Cu 2S+2Cu 2O=6Cu+SO 2【练习1】冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气(或H 2或CO)法，③活泼金属置换法,④电解法,四种方法在工业上均有应用。
古代有(Ⅰ）火烧孔雀石〔Cu 2（OH ）2CO 3〕法炼铜,（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ)铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl •MgCl 2•6H 2O ）中炼镁。
对它们的冶炼方法分析不正确的是（ )A 。
（Ⅰ)用① B.（Ⅱ）用② C ．（Ⅲ）用③ D ．（Ⅳ）用④知能检测：1。
我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。
我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是A 。
Fe B.Cu C 。
Ag D 。
Hg2.在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（ ）A.Na Mg AlB.Na K Zn FeC 。
Zn Fe Cu Ag D.Mg Al Zn Fe3。
下列冶炼方法中,可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（ )A 。
加热Al 2O 3 B.加热CaCO 3C.电解熔融NaClD.氯化钠与铝粉高温共热4.铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质 （ ）A.金属性和非金属性B.导电性C.熔点低 D 。
还原性，在冶炼反应中放出大量热5.下列金属冶炼的反应原理，错误的是 （ ) 2 Na+Cl 2↑ B 。
MgO+H 2 高温 Mg+H 2OA.2NaCl(熔融) 3Fe+4CO 2 D.2HgO 高温2Hg+O 2↑ C 。
Fe 3O 4+4CO 6.镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。
主要步骤如下：⑴为了使MgSO 4转化为Mg(OH ）2，试剂①可以选用 ，要使MgSO 4完全转化为沉淀,加入试剂①的量应 ；电解冰晶石 电解 高温⑵加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH)2沉淀的方法是；⑶试剂②可以选用 ;⑷无水MgCl2在熔融状态下通电，该反应的化学方程式为: 。
7.某化学课外小组用海带为原料制取了少量的碘水。
现有CCl4从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离出两种溶液。
其实验操作可分解为如下几步:（A）把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中; （B）把50mL碘水和15mLCCl4加入分液漏斗中,并盖好玻璃塞；(C)检验分液漏斗活塞上的玻璃塞是否漏液； (D）倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正; (E)旋开活塞，用烧杯接收溶液；（F)从分液漏斗的上口倒出上层水溶液; （G）将漏斗上口的玻璃塞打开,使凹槽对准小孔； (H）静置，分层。
⑴正确的操作顺序是：_____→_____→_____→ （A）→ (G) →_____→ （E) → (F)。
（填写字母编号)⑵上述（E）步骤的操作应注意:__________ __________ ____________；上述(G）步骤操作的目的是：______________ ____________.⑶能用CCl4萃取碘的原因是_________ _______________。
⑷下列物质，不能用作从溴水中萃取溴的溶剂的是__________.A.苯 B。
四氯化碳 C。
酒精 D.碘化钾第二节化学与资源综合利用、环境保护一、煤的组成及其综合利用1．煤的组成: 煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。
主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素.2．煤的综合利用：煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。
（1）煤的干馏:煤干馏是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。
煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。
煤的干馏实验装置如图：煤干馏的主要产品和用途煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高（2）煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程,主要反应为：C （s)+H2O（g) −−→−高温 CO（g)+H2（g）这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。
C＋O2 ===CO2+热碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。
中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。
即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。
CO＋3H2→CH4＋H2O+热利用焦炉煤气还是目前最便宜的生产煤气的方法。
（3）煤的液化煤的直接液化：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。
二、石油的组成及其综合利用石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物.1．石油的分馏石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。
石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油.干馏、分馏和蒸馏的区别：干馏是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应.如：煤的干馏。
蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。
属于物理变化.分馏是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。
如石油的分馏.2．石油的催化裂化石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程。
石油裂化的产品再经过进一步裂解,可以获得很多重要的化工原料。
例如，C 16H 34 →---催化剂加热、加压C 8H 18+C 8H 16 ； C 8H 18→---催化剂加热、加压 C 4H 10+ C 4H 8 C 4H 10 →---催化剂加热、加压 C 2H 6+C 2H 4 ; C 4H 10→---催化剂加热、加压CH 4+C 3H 8乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料.3．其它的石油加工石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。
4．聚合反应和高分子化合物由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大)的反应叫做聚合反应。
例如，n CH 2=CH 2 聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。
相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别.高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等,也有人工合成的,如聚乙烯、聚丙烯等。
塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。
练习：1． 地球大气中因二氧化碳含量增加而引起“温室效应”，下面关于大气中二氧化碳增加的主要来源的说法中，最不合理的一种是（ )A ．人和动物呼出的二氧化碳B ．石油产品大量燃烧C ．森林大面积缩小，吸收二氧化碳的能力减少D ．煤的燃烧2、煤在干馏时得到气态产物是（ ）A ．天然气B ．水煤气C ．焦炉气D ．高炉煤气3．下列物质属于纯净物的是（ ）①酒精②天然气③煤焦油④甲醇⑤煤⑥石油⑦冰醋酸⑧工业酒精⑨焦炉气⑩汽车废气A ．①③④⑨B ．②⑤⑦⑧C ．①②④⑦⑨D ．①④⑦4. 下列变化属于物理变化的是（ ）A 。
煤的干馏B 。
裂解 C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等D.古代植物变质成煤5．丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃.如果丁烷裂解率为90％，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（ ）A ．19%B ．25%C ．36％D ．40％6．在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料，但2000年3名诺贝尔化学奖得主的研究成果表明，塑料经改造后能像金属一样具有导电性。
要使塑料聚合物导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合（再经掺杂处理).目前导电聚合物已成为物理学家和化学家研究的重要领域。
由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是2－CH 2n五、绿色化学与清洁生产绿色化学的核心是要利用化学原理从源头消除污染。
绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性"为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零排放”。
[答案］以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为：采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为:100％.要发展绿色化学意味着要从过去的污染环境的化工生产转变为安全的、清洁的生产.清洁生产的重点在于：①设计比现有产品的毒性更低或更安全的化学品，以防止意外事故的发生;②设计新的更安全的、对环境良性的合成路线，例如尽量利用分子机器型催化剂、仿生合成等，使用无害和可再生的原材料；③设计新的反应条件,减少废弃物的产生和排放，以降低对人类健康和环境产生的危害。