归纳与整理课程导入及其完整教案

第四章 化学与自然资源的开发利用复习

学习目标

1.

掌握金属的存在形式和冶炼方法铝热反应；

2.

掌握海水化学资源的开发和利用

3.

树立资源环保意识和合理开发意识

授课内容

金属的冶炼

自然界中的金属大都以化合态存在

要考虑的问题:合适的冶炼方法、矿石的富集、如何精炼

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

有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。

在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。

2．电解法

在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

3.热还原法

多数金属的冶炼过程属于热还原法 常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气

和活泼金属等

练 习

1.下列各组金属最适合用 H2 或 CO 把它 从化合物中还原出来的是 A. Ca、Mg B. Al、Fe C. Fe、Cu D. Hg、Ag 2.列金属氧化物不能用焦炭还原的是 A. CaO B. Ag2O C. CuO D. Fe2O3 3、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

4、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：

① Na ② Zn ③ Hg ④ Au 铝热反应

1、镁条的作用是什么？

2、氯酸钾的作用是什么？

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。

反应现象：剧烈反应，发出强光，纸漏 斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。

结论：铝是常用的还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。

其它铝热反应 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

1

原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等等高熔点金属

不同金属冶炼方法的选择归纳：

K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱Hg Ag︱Pt Au

电解法 热还原法 热分解法 物理提取法

金属的回收和资源保护

1、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

2、回收金属的实例

（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；

（3）定影液用于回收银

二、海水资源的开发利用

从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中

海水中的化学资源

海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万

海水资源的广泛性：

◆海洋约占地球表面积71%

海水中的水1.3×109 亿吨 

占地球总水量97%（3% 在陆地、淡水）



海水中除了水以外，还含有80多种元素，有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少（如Au）

海水资源的多样性：

海水资源的分散性：

海水资源的利用：

主要有：

1.海水中水资源的利用

海水的淡化（咸水

→

淡水）

2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却

用水）

海水的淡化：

（1）海水淡化的途径: ◆从海水中提取淡水

◆从海水中分离出盐

（2）海水淡化的方法:p90 ◆蒸

馏

法（最先使用，技术成熟，但成 本高）

◆电渗析法（成本低，但未能大量生产）

◆离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）

海水的综合利用

（1）海水制盐——生产 NaCl

（2） NaCl的水溶液制 NaOH

（3）制金属 Na

（4）制 Na2CO3 ◆从海水中制金属镁

海水

蒸发

母海水中提取溴的实验

实验方法：

（1）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。

（2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。

2

（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的 吸收塔内。转化为氢溴酸

（4）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。最后经蒸馏可得液溴 (用CCl4萃取) 海水中提取溴实验的方程式

如何证明海带中存在碘元素? [实验4-2] （一）实验方法：

（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净 （不要用水洗，有 I-）。

将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。 （2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，

停止加热，冷却。 （3）将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入10ml蒸馏

水，搅拌，煮沸2min－3min，使可溶物溶解，过滤。 （4）向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1ml H2O2溶液，

观察现象。取少量上述滤液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象。 (二)实验现象：

加入H2O2溶液后，溶液颜色变为深黄色；加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色。

(三) 化学方程式：

练 习

镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制造镁粉是镁蒸气在气体中冷却,下列可做冷却剂的是(1)空气 (2)CO2 (3)Ar (4)H2 (5)N2 A.(1)(2) B.(2)(3) C.(3)(4) D.(4)(5)( )

2.下列叙述中所描述的物质一定是金属元 素的是

A．易失去电子的物质

B．原子最外层只有一个电子的元素

C．单质具有金属光泽的元素

D．第三周期中，原子的最外层上只有2个电子的元素

3.铝加入下列物质中会产生气体的是

A．熔融NaCI

B．KOH溶液

C．Na2O2 固体

D．Na2O2和水

4.铝热剂中铝的作用是

A．催化剂

B．氧化剂

C．还原剂

D．填充剂

5.下列冶炼金属的反应，一定是置换反应 的是

A．热分解法 B．电解法 C．铝热法炼铁 D．高炉炼铁

6.下列说法中不正确的是

A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，用还原剂在一定条件下将金属从矿 石中还原出来

B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂

C．金属由化合态变为游离态，都是被还原

D．金属单质被发现和应用得越早，其活动性一

般较弱

7.下列冶炼金属的反应，一定是分解反应 的是（ ）

A．热分解法 B．电解法 C．铝热法炼铁 D．高炉炼铁

8.列金属冶炼方法与其他三种不同的是

3

A．Fe B．K C．Mg D．Al 9.下列海洋资源中属于可再生资源的是

A．海底石油、天然气 B.潮汐能

C.滨海砂矿 D.锰结核

10.下列哪种方法不能实现海水的淡化

A．蒸馏法 B．电渗析法

C．离子交换法 D．电解法

11.下列属于海水化学资源利用的是

A．海水淡化 B．海水提盐 C．海水提溴 D．海水发电

12.用 H2 做还原剂和用金属做还原剂相比 较，所得金属的纯度

A．用 H2 高 B．用金属的高 C. 二者相同 D．无法比较

1 三、煤的组成和综合利用

1、煤的种类与组成

(1)煤的种类

(2)煤的组成

方法：煤的干馏、煤的液化、煤的气化

目的：获得洁净的燃料和多种化工原料。

（1）煤的干馏（煤的焦化）

定 义：将煤隔绝空气加强热使它分解的过程。

主要产品：出炉煤气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭

煤干馏的主要产品和用途

(2)煤的气化

化学变化

定义：

将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。 目的：把煤转化成清洁能源，提高利用率

（3）煤的液化

在一定条件下将煤转化为液体燃料



煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。化学变化

直接液化:煤的液化、间接液化

二、天然气的组成及其综合利用

我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？



天然气主要成分：甲烷。



综合应用：



一种清洁燃料，可以直接用作燃料。



一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。

三、石油的组成及其综合利用

四、（1）石油的组成：

由多种碳氢化合物组成的混合物

（2）石油的成分

气态：石油气 液态：汽油、煤油 固态：沥青

含烃的混合物

按元素来看：碳、氢含量为97%--98%

4

按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物

分馏：将化合物按沸点不同经分馏塔分离

裂化：将碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为碳原子数较少、沸点较低的烃的过程

(3)石油的综合利用：

裂解：深度裂化

催化重整：在加热和催化剂的作用下，将石油中链状烃重新调整结构转化为环状烃

石油的裂化：

石油分馏产品（重油）

目的：提高轻质油（特别是汽油）的产量和质量

含有不饱和烃,能使溴水褪色,不能用来萃取溴. 成分: [注意]汽油有直馏汽油和裂化汽油两种. 直馏汽油是由石油直接分馏而得的汽油(不含烯烃)；

裂化汽油是由重油经裂化而制得的汽油(含有烯烃)。

石油的裂解: 为了获得更多的短链的不饱和烃（如乙烯、丙烯、丁烯、甲烷、乙烷等），以进行三大合成（塑料、橡胶、纤维） 目的: 原料：汽油

在更高的温度下，使长链烃（石油分馏产物）断裂成乙烯、丙烯等短链烃。

原理：把链状烃转化成为环状烃的过程.如:苯或甲苯等. 催化重整:

石油的组成：各种烃(烷烃、环烷烃、芳香烃)组成的混合物

四、环境保护与绿色化学

生态环境破坏

环境问题的含义

保护环境工作者当前的任务：

（1）对环境情况的检测

（2）三废的治理

（3）寻找源头治理环境的生产工艺

要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。

环境污染

废气（化学燃料燃烧及工厂废气）

废水（工业废水、生活废水等）

废渣（工业垃圾、生活垃圾等）

绿色化学理念（防治优于治理）

核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。

从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）

从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）

从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）

热点：原子经济性——反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100% 绿色化学理念（防治优于治理）

核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。

从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）

从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）

5

从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）

热点：原子经济性——反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100% 环境污染的类别：

1、大气污染：来自工业废气，汽车尾气，生活废气（硫与氮的氧化物，碳氧化物，氮氢化物，卤素化合物，放射性）

人类保护伞的洞——臭氧层被破坏

空中死神——酸雨

全球变暖——温室效应

光化学烟雾

无形杀手——居室污染

汽车尾气催化转化原理

2、水污染：来自工业废水、生活废水(无

机物, 重金属盐类,营养物有机物, 洗

涤剂, 石油) ·水体富营养化（N、P、K、S的化合物）

·（生活污水、农田排水、化肥、合成洗涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖——

赤潮、水华）

水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类

（如蓝藻

、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。

淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。

赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出

不同颜色。 3、土壤污染

来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留(Cl,P,S)、放射物质残留

重金属污染：

如 汞、镉、铅、铬、砷

猫自杀事件——水俣病（汞污染）

骨骼畸形变脆——骨痛病（镉污染）

智力发展隐性杀手——铅污染

4、噪声污染 5、辐射污染

6、食品污染：

6