归纳与整理优秀获奖教案

《化学与自然资源的开发利用》知识整理

三维目标

知识与技能

1．使学生了解金属冶炼的一般原理，理解金属单质的活泼性与选择冶炼方法之间的联系。

2．开发利用金属矿物和海水资源，常识性介绍金属的回收和利用，了解化学与资源综合利用。[来源:学#科#网]

3．培养学生的环境意识和资源观念。

过程与方法

1．自主学习，自主归纳冶炼金属的方法，金属的回收和资源保护的有关知识。开发利用金属矿物和海水资源，了解化学与资源综合利用。加强环保意识。

2．通过典型例题的分析、学习，掌握分析问题、解决问题的方法。

3．探究与活动，通过复习，了解探究过程的意义和方法，培养从形象思维到抽象思维的能力。

情感、态度与价值观

1．通过复习，进一步培养学生爱国主义情感。通过介绍金属回收的重要意义，树立资源保护意识和环保理念。

2．树立正确的人生观、价值观：热爱科学、热爱社会、关注生活。通过搜集资料，培养学生搜集信息能力和自学能力。

教学重点：归纳能力、比较能力的培养。

教学难点：培养举一反三的能力，培养发散思维、创新思维的能力。

教具准备：实物投影仪。

教学过程

导入新课

我们这一章主要学习了资源的开发利用，下面我们进行系统复习。

要点一、金属矿物的开发利用

1、金属的冶炼

大多数金属的化学性质活泼，在自然界中主要以化合态形式存在（金、铂等少数金属例外），使用的金属大多数是人工制得的。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。金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。金属冶炼的方法主要有：

（1）热分解法

对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：

2HgO2Hg+O2↑

2Ag2O4Ag+O2↑

（2）热还原法

在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

WO3+3H2W+3H2O

（3）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+Cl2↑

4NaOH（熔融）K Ca Na Mg Al

4Na+O2↑+2H2O Zn Fe Sn Pb（H）Cu

强 → 弱

弱 → 强

电解法

热还原法

热分解法

Hg Ag

金属的活动顺序：

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

主要冶炼方法

金属活动性与冶炼方法的关系

2、铝热反应

要点诠释：

（1）原理：Al是还原剂，另一种氧化物是氧化剂。

（2）铝热反应的实质是铝将氧化物中的化合态金属还原为金属单质。

（3）反应特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。

（4）铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物组成的混合物。

（5）应用：冶炼难熔金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。

3、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。

要点二、海水资源的开发利用

1、从海水中提取淡水——海水淡化

海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。

2、从海水中提取溴的主要工艺流程

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气，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。

3、进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题

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。

如用H2O2作氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O

②实验注意事项：海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带更易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。

4、海水提取镁的原理

＋

海水的镁主要以Mg2形式存在，最终转化为Mg的途径有：

①加入石灰乳生成Mg(OH)2

MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2

②盐酸酸化

Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O

③电解熔融的MgCl2

MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑

要点三、煤、石油、天然气的综合利用

1．煤的综合利用

要点诠释：煤的干馏、气化、液化都是化学变化。

名称

蒸馏

定义

把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作

对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏

把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程

适用范围

被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体，各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯

多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分

变化类型

物理变化

分馏

干馏

物理变化

化学变化

化学“三馏”

2．石油的综合利用

要点诠释：

（1）石油的分馏为物理变化，裂化、裂解为化学变化，得到的产物均为混合物。

（2）烷烃裂化（裂解）后得到烷烃和烯烃。

（3）烷烃不论以哪种形式裂化（裂解），都遵循质量守恒定律。

石油的

炼制方法

石油的分馏

石油的裂化

在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

重油

汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等

化学变化

石油的裂解

在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃

石油分馏产品(包括石油气) 乙烯、丙烯等

化学变化

原理

用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物

主要

原料

主要

产品

主要变

化类型

原油

汽油、煤油、柴油、重油

物理变化

石油炼制方法的比较

3．天然气的综合利用

天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成氨和生产

甲醇等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。

4．以煤、石油、天然气为原料生产合成材料

以煤、石油、天然气为原料，通过聚合反应原理合成的材料的相对分子质量很大，属于高分子化合物。塑料、合成纤维、合成橡胶为三大合成材料。

要点四、高分子化合物

1、根据单体的结构书写聚合物的规律

要点诠释：

（1）单烯加聚口诀：双键变单键，组成不改变，两头伸出手，彼此连成链。例如：

（2）双烯加聚口诀：单改双，双改单，两头伸手，组成不变。例如：

（3）混烯加聚口诀：同（1）或（2）。生成的共聚物的类型据单体的排列而定。

2、根据高聚物的结构确定单体的规律

要点诠释：

（1）如果高聚物链节的主链中无双键，则判断反应类型为单烯加聚：把链节中主链碳原子两两断开，然后把主链碳原子的单键变双键即为相应的单体。

（2）如果高聚物链节的主链中有双键，则判断反应类型为双烯加聚或混烯加聚：把链节中主链上以双键为中心的四个碳原子与其它碳原子断开，这四个碳原子“单改双，双改单”

即为相应的单体。若链节中主链上还有其它碳原子，则规律与（1）同。

要点五、绿色化学

要点诠释：

（1）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”。

（2）从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）

（3）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）

（4）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）

（5）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%。

【典型例题】

类型一：金属矿物的开发利用

例1

以下方法可用于工业冶炼金属的是（

）

A．电解熔融AlCl3获取金属铝

B．电解MgCl2溶液获取金属镁

C．用CO还原铁矿石来获取金属铁

D．电解饱和食盐水来获取金属钠

举一反三：

【变式1】冶炼金属一般有下列四种方法：

①焦炭法；②水煤气（或H2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）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)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

类型二：海水资源的开发利用

例2

2010年6月5日世界环境日。深圳及周边沿海城市海域赤潮现象日益严重，导致鱼类大量死亡，可见，海洋保护环境刻不容缓。在海水中溴以溴化镁和溴化钠的形式存在。经过晒盐和氯化钾后的卤水中，溴的含量已提高100倍左右。只要把卤水加入反应塔中，通过氯气（1）和水蒸气蒸馏，就可以把“溴”蒸出来（2），也有借助煤油从海水中提溴的（3），煤油用过之后还可以回收（4）。土法提溴可用盐酸作用于漂白粉（5）或用二氧化锰氧化盐酸制取氯。

请完成以下几个问题：

（1）写出卤水中通入氯气时发生反应的离子方程式______________________________。

（2）为什么通过蒸馏法就可以将溴蒸出来？______________________________________。

（3）用煤油提取溴的方法叫_____________________，煤油能作溴的萃取剂的原因是_______________________，如何分离海水和溴的煤油溶液？__________________。

（4）如何分离溴和煤油？_________________________________________________________。

（5）漂白粉的主要成分是_______________，其中能与浓盐酸反应的是_______________，它跟盐酸反应的化学方程式为_____________________________________________，这是一个氧化还原反应，其中氧化剂是_______________，盐酸表现_______________性。

举一反三：

【变式1】海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘以离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程如图所示：

（1）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①

；写出过程②中有关反应的化学方程式

。

（2）提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为（

）

A．酒精、四氯化碳

B．四氯化碳、苯

C．汽油、醋酸

D．汽油、甘油

（3）为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是

。

类型三：煤、石油、天然气的综合利用

例3

用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：

已知：在催化剂并加热的条件下-CHO可以被氧气氧化成-COOH。

根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：

（1）由CH2=CH2制得有机物A的化学反应类型是______________________；

（2）丙烯醛[ CH2═CHCHO ]中含有的官能团______________________（填名称）；

（3）A与B合成丙烯酸乙酯的化学反应方程式是：_________________________________________________；

该反应的类型是______________________反应。

（4）由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是：_________________________，该高分子化合物的链节是______________________。

举一反三：

【变式1】下图为石蜡裂化的实验装置图。试回答下列问题：

（1）Ⅰ中Al

2O3的作用是_____________________。

（2）Ⅱ中水的作用是_________________________。

（3）Ⅲ中KMnO4酸性溶液的作用是__________________。

（4）Ⅱ中试管中的液体具有________的气味，该液体是__________，若从中获得较纯的组分，还应进行________操作。若把这种液体分别注入盛有酸性KMnO4溶液和溴水的两支试管里，观察到的现象是______________________，发生反应的类型分别是______、______。

（5）石蜡中含有C20H42的烷烃，写出C20H42发生裂化反应的一个化学方程式：

________________________________________________________________________。

类型四：高分子化合物

①苯乙烯（C6H5-CH=CH2）

②丁烯（CH2=CH-CH2-CH3）

③丁二烯（CH2=CH—CH=CH2）

④丙烯（CH2=CH-CH3）

⑤苯丙烯（C6H5-CH2-CH=CH2）

举一反三：

A．氯乙烯

C．氯乙烯和乙烯

类型五：绿色化学

例5

绿色化学是从源头上防止污染产生或将化学过程对环境的负面影响降低到最低限度的化学。不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是（

）

A．用过量的氯气进行性质实验

B．用双氧水代替高锰酸钾制氧气

C．用溴水代替碘水进行萃取实验

D．用铜粉代替铜丝进行Cu和浓HNO3的反应

举一反三：

【变式1】“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应，不符合绿色化学理念的是（

）

A．消除硝酸工业尾气的氮氧化物：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O B．制Cu(NO3)2：3Cu+8HNO3(稀)=3 Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O C．将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放，如：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O D．制CuSO4：2Cu+O2

2CuO

CuO+ H2SO4(稀)= CuSO4+H2O