归纳与整理教学设计范文

化学与自然资源的开发利用

【学习目标】

1．了解金属在自然界中的存在形式。

2．掌握金属的冶炼方法。

3．掌握铝热反应原理及实验。

4．了解金属回收和资源保护的意义。

5. 认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。

6．了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。

7．掌握金属冶炼的一般原理基础及不同金属的冶炼方法。

8．掌握从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品原理及方法。

9．认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。

10．了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。

11．了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。

12．了解节约能源和防止污染的重要性。

13．了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。

【学习过程】

1．金属单质在自然界中的存在形式：少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、铜、银；化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。金属在自然界的分布特点是：量大，自然界中的金属元素种类约占全部元素种类的80%；面广，矿物中、动植物体中、水中都含有金属元素；形态不一，有游离态，也有化合态；数量不均，自然界中以化合态形式存在的金属元素多，以游离态形式存在的金属元素少；有的金属元素含量高，有的金属元素含量低。

2.金属的冶炼：

（1）用化学的方法把化合态的金属变成游离态金属。将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。

（2）金属冶炼的实质：用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

H

Cu

Hg

Ag

Pt

Au 金属活动性逐渐减弱、金属离子的的电子能力逐渐增强

（3）金属冶炼的步骤：

①矿石的富集：减少杂质，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，用还原剂把金属矿石中以化合态存在的金属还原成金属单质；

③精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。

3.金属的冶炼方法：不同金属冶炼方法的选择

1

(1)热分解法：适用于不活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式：

①加热分解HgO：2HgO②加热分解Ag2O：2Ag2O2Hg＋O2↑

4Ag＋O2↑

(2)电解法：适用于非常活泼金属的冶炼。请补全下列反应的化学方程式：

①冶炼金属钠：2NaCl(熔融)②冶炼金属镁：MgCl2(熔融)③冶炼金属铝：2Al2O3(熔融)2Na＋Cl2↑

Mg＋Cl2↑

4Al＋3O2↑

（3）高温还原法：适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有C、CO、H2等。

①高炉炼铁：Fe2O3＋3CO②铝热反应炼铁：Fe2O3＋2Al③用氢气还原氧化铜：CuO＋H2（4）其他方法

①火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2

2Fe＋3CO2

2Fe＋Al2O3

Cu＋H2O ②湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 4.铝热反应：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应，Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来。铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。

5．合理开发和利用金属矿物资源

2

海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。

【阅读教材】P82最后一自然段 6．海水中含有的各种元素的特点：

种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。

7．从海水中提取物质的方法

⑴．从海水中提取食盐的主要工艺流程

从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。

⑵．从海水中提取镁的主要工艺流程

镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下：

（1）为了使MgCl2转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用

，要使MgCl2完全转化为沉淀，加入试剂①的量应

，验证MgCl2已完全转化为Mg（OH）2的方法是

。

（2）加入试剂①，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是

。（3）试剂②可以选用

。（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式

。

答案. （1）过量NaOH 取上层清液，滴入NaOH溶液，不产生沉淀

3

（2）过滤

（3）HCl

（4）MgCl2Mg+Cl2↑

⑶．从海水中提取溴的主要工艺流程

【科学探究】P83设计一个实验方案模拟从海水中提取溴，并写出反应的方程式。

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：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl ③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4

④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2HBr+Cl2=2HCl+Br2

⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。

【科学探究】怎样通过实验证明海带中确实存在碘元素。

⑷．从海带中提取碘的实验

【演示实验】课本P83实验4-2 -①反应原理：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。

-+ 用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I+H2O2+2H=I2+2H2O ②提取流程

含碘元素的溶液

残渣

含碘单质的有机溶液

试剂

含碘单质的溶液

海带

灼烧

海带灰

溶解，过滤

③实验注意事项

海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。

3．

海水综合利用联合工业体系一例（如教材P84图）（投影展示）

8.海水资源的开发利用简述

（1）从海水中提取淡水——海水淡化

（2）海水制盐

（3）从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品

（4）从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料

（5）从海水中获取其他物质和能量

9．煤的综合利用

我国不仅煤资源、煤产量都名列世界前茅，同时也发现煤和使用煤最早的国家。早在战国时的《山海经》已有煤的记载，西汉时期已经使用煤来炼铁，而英国人到了16世纪才会用煤炼铁。当前，我国工业燃料动力的80%依靠煤，化工原料的65%是煤。

(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，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

(2)煤的综合利用：

4

v

10.天然气的综合利用

(1)组成：天然气的主要成分是CH4。

(2)应用：作为化工原料，主要应用于合成氨和生产甲醇等。

11．石油的综合利用

(1)组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

(2)综合利用：

12．以煤、石油、天然气为原料生产合成材料

(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。

(2)加聚反应(以乙烯制聚乙烯为例)：。

①单体——聚合成高分子化合物的小分子，聚乙烯的单体是CH2===CH2。

②链节——高分子化合物中的最小结构单元，聚乙烯的链节是—CH2—CH2—。

③聚合度——高分子化合物中所含链节的数目，聚乙烯的聚合度为n。

【归纳总结】

5

（1）“三馏”的比较

原理

干馏

隔绝空气、高温下使物质分解

产物为混合物

蒸馏

根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离

产物为单一组分的纯净物

化学变化

物理变化

产物为沸点相近的各组分组成的混合物

物理变化

分馏

与蒸馏原理相同

产物

反应

类型

（2）“二裂”的比较

名称

定义

在一定条件下，把相对分子质量大、沸点裂化

高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

裂解

13.环境保护与绿色化学

1.环境问题的含义：是指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。

2.保护环境工作者当前的任务：对环境情况的监测；三废（废气、废水、废渣）的治理；寻找源头治理环境污染的生产工艺要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。

3.环境污染的分类：

（1）按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染；

（2）按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染；

（3）按造成污染的性质分：化学污染、生物污染、物理污染、固体废弃物污染、能源污染。

4.六大环境问题：

环境问题

温室效应

酸雨

臭氧层破坏

CO2

SO2、NOx

氟氯代烷、NOx

主要污染物

主要危害

造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等

土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等

到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害

刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡

在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃

获得短链不饱和烃

目的

提高轻质油的产量，特别是提高汽车油产量

光化学烟雾

碳氢化合物、NOx

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①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农白色污染

废弃塑料制品

作物减产；②混入生活垃圾中难处理、难回收；③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡

赤潮和水华

废水中含N、P元素的营使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中养物质

溶解的氧，使水体变成浑浊绿色，水质恶化

5.绿色化学：绿色化学可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。

（1）绿色化学的特点：开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂；开发绿色工艺；开发和生产绿色产品。

（2）“原子经济”：“原子经济”要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。化学反应的“原子经济”好坏用原期望产物的总质量子利用率来衡量：原子利用率＝×100%。

生成物的总质量

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