第10講自然資源的開發(fā)利用-2019必修第二冊

第10講自然資源的開發(fā)利用

鋪?學(xué)習(xí)目標）

1.通過金屬冶煉原理的學(xué)習(xí)和冶煉方法的歸納，理解氧化還原反應(yīng)在金屬礦物開發(fā)中的應(yīng)用，構(gòu)建金屬冶

煉的思維模型。

2.通過鋁的冶煉成本的計算，認識合理開發(fā)和利用金屬資源的重要性和必要性。

3.以海水資源中的氯化鈉為原料，構(gòu)建物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系和思維導(dǎo)圖。

4.通過海水提澳工藝流程圖的設(shè)計與分析，形成工業(yè)上提取物質(zhì)的一般思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生模型認知和證

據(jù)推理的能力。

5.能從化學(xué)的角度分析從自然資源到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化途徑，認識化學(xué)方法在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用和貢獻，感受

化學(xué)科學(xué)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價值。

ma渝分析）

本節(jié)中海水資源的開發(fā)利用，是在初中學(xué)習(xí)海水制鹽原理以及學(xué)習(xí)了“海水中的重要元素-鈉和氯”的

基礎(chǔ)上，將海水制鹽獲得的各種鹽產(chǎn)物，進一步用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，例如鈉、鎂、鉀。從海水提取物質(zhì)過程

中，涉及物質(zhì)的除雜、分離和提純等基本實驗方法，涉及離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、元素化合物等基礎(chǔ)知識。

重點內(nèi)容為金屬冶煉原理，海水提澳工藝流程、原理和分離提純方法。難點為金屬活動性順序與金屬冶煉方

法的關(guān)系，物質(zhì)提取的一般思路和方法。

/仙導(dǎo)入）

內(nèi)容較多，由老師在課上結(jié)合“情景導(dǎo)入''文檔中的內(nèi)容為學(xué)生介紹即可。

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“量I知識點一:金屬礦物、海水資源的開發(fā)利用

一、金屬礦物的開發(fā)利用

（-）金屬元素在自然界中的存在形態(tài)

極少數(shù)游離態(tài)形式存在,如金、句等

金屬元素皿"一蕊形式存在

（-）金屬冶煉的一般原理

將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料，這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。

金屬的冶煉是利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，使金屬離子得到電子被還原成金屬原子，從而獲得金

屬單質(zhì)。即M〃'+ne-=Mo

（三）金屬的冶煉方法

1、金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系如下：

KCaNaMgAIZnFeSnPbCuHgAgPtAu

b——電解法一+—熱還原法一+?熱分+其他H

解法方法

2、金屬的冶煉方法

分解HgO2HgO」-2Hg+C>2t

熱分解法

分解AgaO2Ag2O------4Ag+C）2t

由解

冶煉鈉2NaCl（熔融）----2Na+Cht

電解法冶煉鎂MgCb（熔融）」^Mg+CLt

冶煉鋁2Al2。3（熔融）/74Al+3O2t

高爐煉鐵Fe2O3+3CO=^=2Fe+3CO2

熱還原法聲溫

鋁熱法煉鐵

2Al+Fe2O3-------Al2O3+2Fe

濕法煉銅Fe+CuSO4^=FeSO4+Cu

其他方法

火法煉銅Cu2S+O2=^=2CU+S02

（四）金屬礦物資源的開發(fā)和利用措施

1、提高金屬礦物的利用率。

2、開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法。

3、防止金屬的腐蝕。

4、使用其他材料代替金屬材料，減少金屬的使用量。

5、加強廢舊金屬的回收和再利用。

l__J例1.下列有關(guān)金屬冶煉的說法中，不正確的是（）

A.金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子被還原成單質(zhì)

B.用碳粉或鋁粉還原鐵礦石可以獲取金屬Fe

C.通過電解NaCl溶液的方法可以獲取金屬Na

【答案】C

【解析】金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子得電子變成金屬單質(zhì)，A正確；碳粉或鋁粉具有還原性，在高溫條件

下能將鐵礦石中的化合態(tài)的鐵還原為單質(zhì)鐵，B正確；電解熔融的NaCl可以制取Na,C錯誤；冶煉銅的常

用方法有火法煉銅：2CU2S+O22喳=2Cu+SO2和濕法煉銅：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4,都是銅元素得電子

被還原，D正確。

例2.鈦（Ti）有“未來鋼鐵”之稱，工業(yè)上常以反應(yīng)TiC14+2Mg=^Ti+2MgeL獲得海綿狀鈦，該反

應(yīng)進行時是在（）

A.稀有氣體中B.空氣中

C.氮氣中D.CCh氣體中

【答案】A

【解析】因為鎂可以與氧氣、氮氣和二氧化碳反應(yīng)，所以應(yīng)選擇沒有這些氣體存在的反應(yīng)環(huán)境，故A正

確。

例3.鉛的冶煉大致過程如下：

①富集：將方鉛礦（PbS）進行浮選；

②焙燒：2PbS+3O2=^=2PbO+2sCh;

③制粗鉛：PbO+C=^=Pb+COt；PbO+CO=^^Pb+CO2?

下列說法正確的是（）

A.浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學(xué)變化

B.將1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要6g碳

C.方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbO

D.整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子

【答案】B

【解析】浮選法富集方鉛礦的過程中沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，故A錯誤；將1molPbS冶煉成Pb

的過程中，根據(jù)化學(xué)方程式得出，2Pbs?2PbO?C?2Pb,1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要0.5mol碳，

即需要6g碳，故B正確；方鉛礦焙燒反應(yīng)2PbS+302娶=2PbO+2sOz中，PbS中S元素化合價升高，是還

原劑，氧元素化合價降低，還原產(chǎn)物有PbO和SO?,故C錯誤；整個冶煉過程中，根據(jù)Pb原子守恒，1mol

PbS轉(zhuǎn)化為1molPbO,轉(zhuǎn)移電子6mol,1molPbO轉(zhuǎn)化為1molPb,轉(zhuǎn)移電子2mol,所以制取1molPb

共轉(zhuǎn)移8mol電子，故D錯誤。

例4.鋁熱反應(yīng)的實驗裝置如圖。下列有關(guān)鋁熱反應(yīng)的說法中，不正確的是（）

,鎂條

斗士一氯酸鉀

簟一氧化鐵和鋁

粉的混合物

I.?蒸發(fā)機

A.鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B.鋁熱反應(yīng)可用于冶煉某些金屬

C.實驗中鎂條的主要作用是還原氧化鐵

D.實驗現(xiàn)象為火星四濺，漏斗下方有紅熱熔融物流出

【答案】C

【解析】鋁熱反應(yīng)中放出大量的熱使生成的鐵熔化，所以鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，選項A正確；鋁的還原性

強，且鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，則可以通過鋁熱反應(yīng)冶煉某些高熔點的金屬，選項B正確；在鋁熱反應(yīng)中,

金屬鎂燃燒會放出大量的熱，為鋁熱反應(yīng)提供能量，選項C不正確。

練習(xí)1.下列各組金屬最適合用H?或C0把它從化合物中還原出來的是（）

、Mg、Al、Cu、Ag

【答案】C

【解析】K、Mg、Al不能用H2或CO還原，應(yīng)用電解法冶煉,A、B錯誤;Fe和Cu可采用熱還原法冶煉,C正

確;Hg和Ag常用熱分解法冶煉,D錯誤。

練習(xí)2.已知一些金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與其金屬活動性有著必然的聯(lián)系。據(jù)此推測,下列事件發(fā)生在鐵器時代之

前的是（）

A.金屬鈉的使用

B.青銅器的大量使用

C.海水提鎂

D.鋁熱法制銘

【答案】B

【解析】根據(jù)金屬活動性順序可知,青銅器的使用應(yīng)在鐵器時代之前,故選B。

練習(xí)3.能用鋁作原料來冶煉難熔的金屬是因為()

A.鋁的密度小，熔點較低

B.鋁在空氣中燃燒放出大量的熱

C.鋁在金屬活動性順序表中排在較前面

D.鋁具有還原性，發(fā)生鋁熱反應(yīng)時放出大量熱

【答案】D

【解析】利用鋁來冶煉難熔的金屬是利用鋁熱反應(yīng)來進行的。在鋁熱反應(yīng)中，鋁表現(xiàn)出還原性，可置換出其

他金屬；另外鋁熱反應(yīng)還有一個特點就是反應(yīng)能放出大量的熱，可使置換出的金屬熔化，達到冶煉的目的。

練習(xí)4.為了確定某鋁熱劑(含氧化鐵和鋁)的組成,分別進行下列實驗。

(1)若取ag樣品，向其中加入足量的氫氧化鈉溶液，測得生成的氣體為bL(標準狀況)。反應(yīng)的離子方程式

為,樣品中鋁的物質(zhì)的量為—(用含b的代數(shù)式表示)。

(2)若取ag樣品，在高溫下能恰好完全反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，樣品中氧

化鐵與鋁的質(zhì)量比為(用含a、b的代數(shù)式表示)。

(3)待(2)中反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,往其中加入足量的鹽酸,測得生成的氣體體積為cL(標準狀況)，則該氣體與(1)

中所得的氣體的體積比C:b=O

【答案】(D2A1+20H+2H.0—2A102+3H2t羨mol

(2)Fe2O3+2Al-2Fe+Al2O3(a-黑)：妥

33.633.6

(3)2:3

【解析】(D鋁熱劑中的氧化鐵與氫氧化鈉溶液不反應(yīng),鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為2A1+20H

+2H0—2A1O+3H^,由方程式可知3n(Al)=2n(㈤，n(Al)=—moL(2)鋁熱反應(yīng)為置換

22“22.4L/mol333.6

高溫h

反應(yīng)，化學(xué)方程式為Fe203+2Al-2Fe+AU)3,在鋁熱劑中鋁的質(zhì)量為七X27g,則氧化鐵的質(zhì)量為(a-

2X27)g,故樣品中氧化鐵與鋁的質(zhì)量比為(a-翟)：祟。⑶由于樣品在高溫下恰好完全反應(yīng)，所以

33.633.633.6

n(Al)=2n(Fe203),因此可得ag樣品中鋁的物質(zhì)的量與反應(yīng)后生成鐵單質(zhì)的物質(zhì)的量相等，它們在反應(yīng)中與

氫氣的關(guān)系式分別為2Ar3H八2Fe~2HZ通過計算可知(3)中和⑴中產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量之比為2：3,故

c：b=2：3。

(1)在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠后，其陽離子越容易被還原，金屬的位置越靠前，其陽離子越

難被還原。

(2)冶煉Mg時只能電解MgCb，不能電解MgO(熔點太高)。

(3)冶煉A1時只能電解AI2O3不能電解A1C13(共價化合物,熔融時不導(dǎo)電)。加入冰晶石(NeMlFe)的目的

是降低AID的熔化溫度。

(4)鋁熱反應(yīng)是利用鋁的強還原性，在高溫下將相對不活潑且熔點高的金屬從其金屬氧化物中還原出來，

因此只有A1和比A1活動性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物才能稱之為鋁熱劑，A1和MgO組成的混

合物不能稱之為鋁熱劑。

二、海水資源的開發(fā)利用

(-)海水水資源的開發(fā)利用

1、利用途徑：海水的淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻等。

2、海水淡化：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達到淡化海水的目的。海水淡化的

方法主要有蒸僧法、電滲析法、離子交換法和膜分離法等。其中蒸儲法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較成熟，

但成本較高。

3、海水的蒸錨

①主要儀器：A冷凝管，B蒸得燒瓶，C錐形瓶。

②冷卻水的流向：a口進，b口出。

③B中加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。

(-)海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用

1、海水中溶解和懸浮著大量的無機物和有機物。海水中含量最多的0、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、

Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其總含量超過99%,其他元素為微量。雖然海水中元素的種類很多，總儲

量很大，但許多元素的富集程度卻很低。

2、海水制鹽

從海水中制得的氯化鈉，可以食用，同時也是生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等的化工原料。

①氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水，可生產(chǎn)氫氧化鈉、氫氣和氯氣。

化學(xué)反應(yīng)方程式：2NaCl+2H2。誓^2NaOH+H2f+C12t?

②制鈉和氯氣：2NaCl(熔融)3=2Na+CLt=

③制鹽酸：H2+CI2里=2HC1。

④制漂白劑(84消毒液)：2NaOH+Ch=NaClO+NaCl+H2Oo

⑤制純堿：NaCl+C02+H20+NH3=NH4C1+NaHCO3I;2NaHCO3=^=Na2CO3+C02t+H20<,

3、海水提漠

①海水提澳的方法（吹出法）

提取③空氣

國門粗盤，石F1①硫酸酸%含BQ吹出含Br

也!」底因②氯氣氧化2

的海水的空氣

工藝

④so?吸收

⑦冷凝

流程漠水

1於a分離I塞與L_■吸電t液1

述四圍U⑥蒸館混合物⑤氧化

粗澳水

濃縮海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br一得到濃縮

氧化向濃縮的海水中通入CL,將B「氧化成Bn

基本

吹出利用浪的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出浪蒸氣

操作

吸收吹出的溟蒸氣用SCh吸收

蒸鐳再用CL將HBr氧化得到產(chǎn)品浪后蒸鐳分離

②氧化、吸收環(huán)節(jié)主要離子方程式：

-1

2Br+Cl2=Br2+2C「、SO2+Br2+2H2O=4H+SOF+2Bf。

（三）從海水中獲取能量

1、從海水提取鈾和重水，用于核能開發(fā)。

2、開發(fā)潮汐能、波浪能等新型能源。

△■J例1.海水中含有氯化鎂,下列從海水中提取鎂涉及的化學(xué)方程式中,不正確的是（）

A.制石灰乳:Ca0+H20^=Ca(0H)2

B.制Mg(OH)2:MgCL+Ca(OH)Mg(OH)2+CaCl2

；=

C.制MgCl2:Mg(OH)2+2HCl^MgCl2+2H2O

D.在MgCL溶液中加Na制Mg:MgC12+2Na=^=2NaCl+Mg

【答案】D

【解析】鈉是活潑金屬,在水溶液中和水劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣,氫氧化鈉和氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化

鎂沉淀,得不到金屬鎂,金屬鎂常用電解熔融氯化鎂的方法來制取。

例2.從海帶中提取碘單質(zhì)，工藝流程如下。下列關(guān)于海帶制碘的說法錯誤的是（）

灼燒擎過濾--CC14

干海帶―*海帶灰浸泡懸濁液一＞濾液H2O2碘水一＞L的CC"溶液

A.實驗室灼燒干海帶在堵崩中進行

B.沸水浸泡的目的是使I充分浸出

C.由濾液獲得碘水,發(fā)生的離子方程式為2F+H202^=L+20H

D.碘水中加入CCL得到L的CCL溶液,該操作為萃取

【答案】C

【解析】干海帶灼燒得到海帶灰,海帶灰加沸水浸泡過濾得到含有碘離子的濾液,加入酸化的過氧化氫溶液

氧化碘離子生成碘單質(zhì),加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固體灼燒應(yīng)在用煙中進行,A正確；

沸水浸泡海帶灰的目的是加快r的溶解,并使之充分浸出,B正確；由濾液獲得碘水,正確的離子方程式為21.

+2H'+HA===I2+2HQC錯誤;碘易溶于四氯化碳等有機溶劑，碘水中加入CC"發(fā)生萃取，得到L的CCL溶

液,D正確。

I'例3.海水中溪元素以BJ形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取澳的工藝流程圖如下所示：

(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是o

(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

⑶步驟②中，用熱空氣將Br?吹出，利用澳的性質(zhì)為，從步驟②到步驟④的目的是

(4)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Bn的是(填字母)。

A.NaOHB.FeCl2C.Na2so3D.H20

(5)步驟⑤蒸儲過程中，溫度應(yīng)控制在80?90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣

隨浪排出，溟蒸氣中水分增加；若溫度過低，則。

【答案】(l)2Br+Cb=Br2+2Cl(2)SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr

(3)易揮發(fā)將浪濃縮，提高Bn的提取率

(4)ABC(5)溟不能完全蒸出，產(chǎn)率太低

【解析】(4)NaOH和Bn反應(yīng)生成NaBr、NaBrO和H2O,可以吸收，A正確；Fe?+有還原性，可以被溟氧

化為Fe3\Bn被還原為Br,可以吸收Bn，B正確；Na2so3可以和Bn反應(yīng)，將Bn還原為Br,能吸收

Bn，C正確；比0和Bn反應(yīng)微弱，不能充分吸收Bn，D錯誤。

例4.海水是巨大的資源寶庫，可以進行綜合利用。從海水中提取淡水、NaCl和澳的過程如下：

(1)步驟I獲得Bn的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為。

⑵步驟H用S02水溶液吸收Br2,使澳蒸氣轉(zhuǎn)化為氫溪酸以達到富集的目的，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。在該反應(yīng)中，氧化劑是(填化學(xué)式)；若反應(yīng)中生成2moiHBr,則消耗

________molSO2o

(3)根據(jù)上述反應(yīng)可判斷出S02、CL、Br2三種物質(zhì)氧化性由強到弱的順序是?

【答案】⑴C12+2B「=2C「+Br2

(2)Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBrBr21

(3)C12>Br2>SO2

【解析】海水淡化可得到NaCl,電解熔融的NaCl可得到Na和Cl2,利用生成的Cb氧化濃縮海水中的Br-

得到Bn,發(fā)生的離子反應(yīng)為Cb+2Br=Br2+2C「然后通入空氣吹出Be,再用SO2水溶液吸收Br2,

發(fā)生反應(yīng)Br2+SCh+2H2O=H2so4+2HBr,該反應(yīng)中氧化劑為B3還原劑為SCh,反應(yīng)中每生成2mol

HBr,消耗1molSO2。通過上述過程中的反應(yīng)可判斷出三種物質(zhì)的氧化性由強到弱的順序為C12>Br2>SC)2。

練習(xí)1.下列哪種方法不能實現(xiàn)海水的淡化()

A.蒸儲法B.電滲析法C.離子交換法D.電解法

【答案】D

【解析】蒸僧法、電滲析法和離子交換法都能除去海水中的鹽分,使海水淡化，電解法不能使海水淡化。

練習(xí)2.下列有關(guān)海水資源的利用的說法不正確的是()

A.從海水中制取鎂、鉀、澳及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)上的發(fā)展

B.海帶中的碘以r形式存在，向海水中滴加淀粉,有藍色出現(xiàn)

c.海水提漠的過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以氧化還原反應(yīng)為主

D.海水淡化的方法主要有蒸儲法、電滲析法、離子交換法等

【答案】B

【解析】海水制鹽得到的苦鹵中含有鎂、鉀、浪的化合物,從苦鹵中可制取鎂、鉀、澳及其化工產(chǎn)品,A正確;

海帶中的碘以r形式存在,單質(zhì)碘遇淀粉變藍色,I遇淀粉不變藍色,B錯誤;海水提浪的過程中主要包括海水

中的Br與氯氣反應(yīng)生成單質(zhì)漠、單質(zhì)漠與二氧化硫反應(yīng)生成氫澳酸和硫酸、氫漠酸與氯氣反應(yīng)生成單質(zhì)漠,

這些反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),C正確;海水淡化的方法主要有蒸僧法、離子交換法、電滲析法等,D正確。

練習(xí)3.從海水中提取部分物質(zhì)的過程如圖所示，下列有關(guān)說法錯誤的是()

「粗鹽幺二精鹽一-氯堿工業(yè)

海水一上*無水

p*Mg(OH)2―?MgCl2-6H2OMgCk

一母液一

溶液

fNaBrBr2④-HBrBr2

A.過程①需要加入化學(xué)試劑，再經(jīng)過沉淀、過濾等操作

B.母液到無水MgCL的一系列變化中未涉及氧化還原反應(yīng)

C.工業(yè)上一般用電解氯化鎂溶液制取Mg單質(zhì)

③和⑤均涉及反應(yīng)：該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)

D.2Br+C12=Br2+2Cr,

【答案】C

【解析】過程①是粗鹽的提純，需要加入NaOH、BaCL、Na2cO3等化學(xué)試劑，再經(jīng)過沉淀、過濾等操作除

去雜質(zhì)，A項正確；母液到無水MgCb的一系列變化中，經(jīng)過了復(fù)分解反應(yīng)、分解反應(yīng)，但未涉及氧化還原

反應(yīng)，B項正確；工業(yè)上一般用電解熔融氯化鎂來制取Mg,C項錯誤；反應(yīng)③和⑤是置換反應(yīng)，D項正確。

練習(xí)4.從海帶中提取碘，可經(jīng)過以下實驗步驟完成。下列有關(guān)說法正確的是()

A.灼燒過程中使用的玻璃儀器有酒精燈、燒杯、玻璃棒

B.氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2r+H2O2=l2+2OH-

C.檢驗碘單質(zhì)時，可選用淀粉，若淀粉變藍說明海帶中一定含有碘單質(zhì)

D.分液時，先打開活塞放出下層液體，再關(guān)閉活塞，從上口倒出上層液體

【答案】D

【解析】灼燒過程使用的儀器有：泥三角、珀煙、酒精燈、玻璃棒、三腳架，用到的玻璃儀器為酒精燈、玻

璃棒，故A項錯誤；氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2H++2「+比02=12+210,故B項錯誤；經(jīng)過

題述一系列操作，并不能說明海帶中含有碘單質(zhì)，故C項錯誤；分液時，先打開活塞放出下層液體，再關(guān)閉

活塞，從上口倒出上層液體，故D項正確。

“喜【知識點二:煤、石油和天然氣的綜合利用

一、煤和天然氣的綜合利用

(-)煤的組成

煤是由有機物和少量無機物組成的復(fù)雜混合物,主要含有碳元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。

(二)煤的綜合利用

1、煤的干儲

①定義：將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程,也叫煤的焦化。

②主要產(chǎn)品：出爐煤氣（焦爐氣、粗氨水、粗苯），煤焦油，焦炭。

2、煤的氣化

①定義：將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。

②主要反應(yīng)：C+H2O（g）=^=CO+H2?

煤的［-直接液化:使煤與氫氣作用生成液體燃料。

液化t間接液化:煤My）和乩催化劑,甲醇等。

（三）天然氣的綜合利用

LI例1.下列關(guān)于煤、石油及其所得產(chǎn)品的敘述正確的是（）

A.煤的氣化和液化都是物理變化

B.煤的干儲和石油的分儲發(fā)生的都是化學(xué)變化

C用澳的四氯化碳溶液可鑒別直儲汽油和裂化汽油

D.煤和石油都是混合物，都只由碳和氫兩種元素組成

【答案】C

【解析】煤的氣化是將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程；煤的液化是將煤與上在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為液體燃料

或利用煤產(chǎn)生的H2和CO通過化學(xué)合成產(chǎn)生液體燃料或其他液體化工產(chǎn)品的過程，因此煤的液化和氣化都

是化學(xué)變化，故A錯誤；分儲為物理變化，而干儲為化學(xué)變化，故B錯誤；裂化汽油中含有不飽和燒，能與

澳發(fā)生加成反應(yīng)，直儲汽油為飽和燒，不能使濱水褪色，所以可用澳水鑒別，故C正確；煤中主要含有碳元

素，石油中主要含有碳和氫兩種元素，煤和石油同時還含有少量的硫、氧、氮等元素，故D錯誤。

例2.下列關(guān)于煤和石油的說法不正確的是（）

①石油是混合物，其分儲產(chǎn)品煤油為純凈物

②煤油可由石油分儲獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉

③煤經(jīng)過氣化和液化等物理變化可轉(zhuǎn)化為清潔燃料

④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量

⑤煤的干儲屬于化學(xué)變化

⑥煤是工業(yè)上獲得芳香燒的一種重要來源

⑦通過煤的干饋，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦爐氣等產(chǎn)品

A.①③B.②④⑥C.①②?D.③④⑦

【答案】A

【解析】石油是混合物，其分儲產(chǎn)品煤油仍為混合物，故①錯誤；煤油可由石油分儲獲得，可用作燃料，煤

油的密度比鈉小，故能用于保存金屬鈉，故②正確：煤的氣化和液化有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，故③錯

誤；石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量，故④正確；煤的干儲是將煤隔絕空氣加強

熱使煤分解的過程，是化學(xué)變化，故⑤正確；煤的干儲可以獲得芳香崎，故煤是獲得芳香燒的一種重要的來

源，故⑥正確；通過煤的干儲，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦爐氣等產(chǎn)品，故⑦正確。

例3.煤是一種重要能源，工業(yè)上常把煤進行氣化和液化處理,變?yōu)榍鍧嵞茉础Ｓ伤魵夂蜔霟岬臒o煙煤

作用可得水煤氣，水煤氣是混合氣體，主要由兩種無色無味氣體組成,是重要的工業(yè)原料。

(1)工業(yè)上生產(chǎn)水煤氣時，燃料層的溫度會下降,這說明

(2)提出猜想:水煤氣的成分可能是①CO和氫氣，②(填化學(xué)式)和氫氣。提出以上猜想的依據(jù)

是。

設(shè)計實驗:請從下列裝置中選擇一種,設(shè)計簡單的實驗證明猜想。

髓--NaOH溶液建瑩-澄清石灰水

r~~——yK一—一7

AB

(3)你選擇的裝置是(填字母)。

(4)實驗結(jié)論:如果，那么猜想—(填序號)合理。

【答案】(1)碳和水蒸氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

(2)CO2化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變

(3)B

(4)澄清石灰水不變渾濁①(或澄清石灰水變渾濁②

【解析】(1)因碳和水蒸氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),故隨著反應(yīng)的進行燃料層的溫度會下降。

(2)因反應(yīng)物是碳和水蒸氣,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,元素的種類在化學(xué)反應(yīng)前后沒有變化，由此可以推測水

煤氣的成分可能是CO和氫氣或C02和氫氣。

(3)一般用澄清的石灰水檢驗二氧化碳。

(4)如果澄清石灰水不變渾濁,那么猜想①是合理的;如果澄清石灰水變渾濁,那么猜想②是合理的。

練習(xí)1.下列說法正確的是()

A.裂化汽油和直儲汽油都可以與澳水反應(yīng)使其褪色

B.煤通過干儲可獲得焦爐氣、煤焦油、焦炭等

C.石油通過分儲得到的汽油是純凈物

D.煤通過氣化、液化這樣的物理變化可獲得潔凈的燃料

【答案】B

【解析】直饋汽油是飽和燒，不能與澳水反應(yīng)使其褪色，故A錯誤；石油通過分儲可得到的汽油屬于含Cs?

C”的燒的混合物，故C錯誤；煤的氣化、液化屬于化學(xué)變化，故D錯誤。

練習(xí)2.下列說法正確的是（）

A.汽油與水不相溶，可以用裂化汽油萃取澳水中的澳

B.石油含有烷燒、環(huán)烷燒、芳香燒，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有機物

C.煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源、減小環(huán)境污染的有效途徑

D.沸點范圍：汽油＞煤油〉柴油〉重油

【答案】C

【解析】裂化汽油是石油通過裂化得到的，含有不飽和崎，不飽和燒能和澳發(fā)生加成反應(yīng)，所以裂化汽油不

能萃取濱水中的浪，故A錯誤；石油含有烷燒、環(huán)烷燒、芳香燒；煤干儲后生成苯、甲苯、二甲苯等芳香燃，

本身不含有苯、甲苯、二甲苯等芳香燒，故B錯誤；煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源的有效途徑，故C

正確；石油分儲時，首先分儲出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油、重油，故其沸點：汽油〈煤油〈柴油＜

重油，故D錯誤。

練習(xí)3.下列屬于物理變化的是（）

①石油的分儲②煤的干鐳③石油的裂化④鋁熱反應(yīng)⑤由乙烯制備聚乙烯⑥將氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧

⑦乙烯催熟果實⑧將苯加入溟水中⑨海水蒸儲制取淡水

A.①②③④B.①②⑤⑦C.①⑧⑨D.①②⑥⑨

【答案】C

【解析】蒸儲和分儲的原理相同，都是利用沸點不同分離物質(zhì)，將苯加入澳水中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而是苯萃

取淡水中的溪，故①⑧⑨均屬于物理變化，其余各項均發(fā)生了化學(xué)變化。

二、石油的綜合利用化石能源與合成高分子材料

（-）石油的組成

由多種碳氫化合物組成的混合物。

（二）石油的綜合利用

1、石油的分儲：利用石油中各組分沸點的不同進行分離的過程，分儲后可獲得汽油、煤油、柴油等含碳原

子少的輕質(zhì)油。

2、石油的裂化

①目的：提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量。

②原理（以C|6H34為例）：

CM力2%心嗎H|8+C8H16。

催化劑

3、石油的裂解

①目的：生成乙烯等氣態(tài)化工原料。

②原理：c8H18吧巴壓〈Hio+C4H8。

催化劑

加熱加壓

CHX：2H6+C2H4。

410催化劑

加熱加壓

CMirNH4+C3H6。

催化劑

4、石油的催化重整

①目的：使鏈狀炫轉(zhuǎn)化為環(huán)狀燃。

②產(chǎn)品：苯或甲苯等化工原料。

(三)化石能源與合成高分子材料

1、三大合成高分子材料包括：塑料、合成橡膠、合成纖維。

2、以煤、石油、天然氣為原料，通過化學(xué)反應(yīng)可以制得合成高分子材料。例如:

催化劑

①乙烯制聚乙烯：nCH2=CH2>CH2—CH2

鯉鴛玉

②丙烯制聚丙烯：〃CH2=CH—CH3

CH

i-X,例1.下列有關(guān)石油的煉制及產(chǎn)品，說法正確的是(

)

A.石油的分儲和煤的干儲都屬于化學(xué)變化

B.石油分儲所得的微分都是混合物

C.通過石油分儲可以獲得大量的芳香煌

D.石油分僧得到汽油、煤油、乙烯等產(chǎn)品

【答案】B

【解析】石油分儲為物理變化；煤的干儲為化學(xué)變化，芳香燃主要從煤的干儲產(chǎn)品煤焦油中獲取。

|}_1例2.“煤制油”的關(guān)鍵技術(shù)是煤的氣化，而目前煤的氣化主要是煤中的碳和水蒸氣的反應(yīng)：C(s)+

H2O(g)=^CO(g)+H2(g),該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)所需能量是由間歇進行的碳的燃燒(氧氣用空氣代替)來

提供的：C+O2^^CO2。下面關(guān)于該過程的說法不正確的是()

A.煤的氣化可以減少煤直接燃燒對環(huán)境造成的粉塵污染

B.第一個反應(yīng)需要吸熱，所以煤的氣化從能量角度來看，得不償失

C.煤氣化后作為燃料，燃燒充分，熱利用率高

D.上述兩個反應(yīng)，反應(yīng)后的混合氣體中除去CO、CO2后主要就是合成氨的兩種原料氣體

【答案】B

【解析】雖然在煤的氣化過程中，會有一部分煤的潛在能量受到損失，但由于加工后得到的氣態(tài)燃料的熱利

用率高，而且比較清潔，因此從總體來看，將煤氣化或液化后再使用，還是比較合理的，故B錯誤。

例3.煤是一種常用燃料。由于煤燃燒產(chǎn)生的廢氣中含有SCh、CO、NO2和NO等多種有害氣體和

煙塵，會對環(huán)境造成污染，因此需要對煤進行加工后再燃燒，或?qū)U氣凈化后再排放。

(1)煤的氣化和液化能提高煤的利用率，又能減少有害氣體的排放。寫出煤氣化的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：

煤液化是(填“物理”或“化學(xué)”)變化。

⑵煤的干帽是煤綜合利用的重要途徑。煤干館時得到的固體產(chǎn)品是,其用途是

(3)將煤直接進行燃燒，造成環(huán)境污染的主要方面之一是形成硝酸型酸雨。寫出有關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硝酸的化學(xué)

方程式：_________________________________

(4)向煤中添加生石灰是燃煤脫硫的一種方法，而且能變廢為寶，用化學(xué)方程式表示反應(yīng)原理:

【答案】(l)C+H2O(g)^^CO+H2化學(xué)

(2)焦炭可作燃料及工業(yè)原料

(3)2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+N0

(4)CaO+SO2=CaSO3,2CaSO3+O2=2CaSO4

【解析】略

I--例4.某研究學(xué)習(xí)小組在實驗室中模擬石油的煉制，設(shè)計了如圖的裝置。

實驗過程中，可觀察到b中試管內(nèi)有少量液體凝結(jié)且聞到有汽油的氣味,c中試管內(nèi)酸性高缽酸鉀溶液褪色。

(1)實驗研究小組模擬的是(填化工工藝名稱)。

(2)b中試管內(nèi)的液體(填“能"或''不能")用來萃取'澳水中的'浪。若不能，請說明理由：

____________________________________________________________(若能，此空不填)。

(3)c中試管內(nèi)酸性KMnCU溶液褪色，體現(xiàn)了酸性KMnO4溶液的性。

(4)寫出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化學(xué)方程式：0

(5)實驗過程中，裝置d中的澳的四氯化碳溶液褪色，寫出驗證烯煌與澳水的反應(yīng)是加成反應(yīng)而不是取代反

應(yīng)的方法：。

【答案】（1）石油的裂化

（2）不能裂化產(chǎn)物中有烯燃，易與漠發(fā)生加成反應(yīng)

⑶氧化

催化劑

⑷C|6H34---------------V8H18+C8H16

A

（5）向反應(yīng)后的溶液中滴加石蕊溶液，溶液不變紅，則說明該反應(yīng)為加成反應(yīng)而非取代反應(yīng)

【解析】實驗為石油的裂化，其產(chǎn)物為烷燒和烯燒，烯煌能使酸性KMnO,溶液褪色，也能和澳發(fā)生加成反應(yīng)，

在用乙烯和丙烯為原始原料合成丙烯酸乙酯的流程中，CH2=CHz和水發(fā)生加成反應(yīng)生成A,A為CH3cH2OH,

CH2=CHCHO氧化生成B,B為CH2=CHCOOH,CH2=CHCOOHCH3cH20H發(fā)生酯ft■反應(yīng)生成

CH2=CHC00CH2cH3。

練習(xí)1.加熱聚丙烯廢塑料可以得到碳、氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯。用如圖所示裝置探究廢舊塑

料的再利用。下列敘述不正確的是（）

A.裝置乙試管中收集到的液體在催化劑存在下可以與Br2發(fā)生取代反應(yīng)

B.裝置丙中的試劑吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體后得到的產(chǎn)物的密度均比水大

C.最后收集的氣體可以作為清潔燃料使用

D.甲烷的二氯代物有2種

【答案】D

【解析】加熱聚丙烯廢塑料可以得到碳、氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯，冷卻時裝置乙試管中得到苯

與甲苯，在催化劑存在下可以與B0發(fā)生取代反應(yīng)，故A正確；在裝置丙中乙烯、丙烯和澳發(fā)生加成反應(yīng)得

到漠代燒，產(chǎn)物的密度均比水大，故B正確；最后收集的氣體為氫氣、甲烷，均具有可燃性，可作燃料，故

C正確；甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，四個氫原子相同，二氯代物只有一種，故D錯誤。

練習(xí)2.下列關(guān)于有機高分子化合物的說法不正確的是（）

A.有機高分子化合物稱為聚合物，是因為它們大部分是由小分子通過聚合反應(yīng)制得的

B.有機高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，但其結(jié)構(gòu)是若干鏈節(jié)的重復(fù)

C.對于一種高分子材料，〃是一個整數(shù)值，因而它的相對分子質(zhì)量是確定的

D.高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料兩