化学与可持续发展

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1、第四章 化学与可持续发展,第一节 开发利用金属矿物和海水资源,第二节 资源综合利用 环境保护,复 习,一、金属矿物的开发和利用,1 开发利用金属矿物和海水资源,金属活动性顺序,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,金属活动性由强逐渐减弱,在自然界的中，少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以化合态存在。,（一）冶炼金属的方法,要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,1、热分解法（适合一些不活泼金属）,2HgO = 2Hg + O2 ,加热,2Ag2O = 4Ag + O2 ,加热,2、电解法（适合一些非常活泼金属）,MgC

2、l2 (熔融) = Mg + Cl2 ,电解,2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 ,电解,冰晶石,2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 ,电解,3、热还原法（适合大部分金属）,CuO+H2 = Cu + H2O,Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 ,高温,高温,K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,归纳：,电解法,热还原法,热分解法,物理 提取法,Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3,高温,3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3,高温,Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3,高温,3Co3

3、O4+8Al = 9Co + 4Al2O3,高温,（二）铝热反应,引发剂,铝热剂,铝热反应的应用,铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等,（三）金属的回收和资源保护,回收金属的意义： （1）节约矿物资源；（2）节约能源； （3）减少环境污染。,二、海水资源的开发利用,1.海水的淡化,海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、 离子交换法等。,2KI+H2O2+H2SO4 = I2+2H2O+K2SO4,2、海带中碘元素的检验,现象：淀粉溶液变蓝,通氯气,浓缩海水,溴单质,氢溴酸,溴单质,通空气、水蒸气， SO2吸收,

4、2HBr + Cl2= Br2+2HCl,2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl,2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2HBr,富集Br元素,3、海水中溴的提取,2 煤、石油和天然气的综合利用,一、煤、石油和天然气的综合利用,无机物,有机物,C 元素为主,H 、N、S、O 等元素 少量,Si 、Al、 Ca、 Fe,污染环境,COx NOx SO2 等烟尘,（1）煤的组成,1、煤、石油和天然气中获得基本化工原料,煤渣,（2）煤的干馏,将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏（煤的焦化） 煤干馏的主要产物：,焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭,（3）煤的气化,在一定条件下把煤

5、及其干馏物转化为可燃性气体过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（CO、H2）。,（4）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。 CO+2H2 CH3OH 甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃的燃料。,（1）天然气的组成及其综合利用,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。,（2）石油的组成及其综合利用,石油的成分：,石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。 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,2 、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料,石油炼制：,a、石油的分馏,b、石油的催化裂化,c 、石油裂解（深度裂化）,d、石油催化重整,聚乙烯的生成,高分子化合物及其特征,（加聚反应）,(3）生产合成材料,（单体）,（聚乙烯）,（链节）,(n 为聚合度),加成聚合反应,聚合反应：由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。,缩合聚合反应（缩聚反应）,单体间（小分子）相互反应而成高分子化合物，同时还生成小分子（如水、氨等分子）的反应。,（加聚反应）,酚醛树脂,