归纳与整理优质课一等奖教案

第四章

化学与自然资源的开发利用

第一节

开发利用金属矿物和海水资源

一、金属矿物开发利用

（一）、金属的冶炼

1、金属在自然界中的存在形式

（1）只有

金铂

等极少数金属以

游离态

的形式存在。

（2）绝大多数金属都以

化合态

的形式存在。

2、金属元素化合价的特点

只有正价没负价

。

3、金属冶炼的实质和原理

将金属由化合态还原为游离态，生成单质

4、金属冶炼的方法

(1)热分解法

原理：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,

适用范围：适用于

Hg、Ag

金属的冶炼。

举例：2HgO (2)热还原法

原理：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（焦炭、CO

、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来。

适用范围：适用于大多数

Zn至Cu

金属的冶炼。

高温

2Hg

+

O2

↑

；

2Ag2O

4Ag

+

O2

↑

。

举例：高炉炼铁：Fe2O3+CO

2Fe

+3CO2

；

Cu

+H2O

用氢气还原氧化铜：

CuO+ H2

高温

钨的制备：

WO3+3H2

W+3H2O

高温

铝热反应炼铁：

Fe2O3+2Al 铝热反应：（课本P89实验4-1）

2Fe+Al2O3

。

概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。

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原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。

铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3

、V2O5

、Cr2O3

等）组成的混合物。

特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。

现象：

。

注意事项：①实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；②铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果。

结论：

铝粉能将Fe2O3中的铁置换出来

。

应用：①焊接钢轨

②冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如V、

Cr、

Mn等。

(3)电解法

原理：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。

适用范围：适用于

Zn前

的金属的冶炼。

电解

举例：钠的冶炼：NaCl（熔融）

电解

2Na +

Cl2↑

4NaOH（熔融）

4Na+O2+2H2O

电解

镁的冶炼：MgCl2（熔融）

铝的冶炼：Al2O3

Mg +

Cl2↑

4Al

+3O2↑

一些对纯度要求较高的不活泼金属也可以采用电解其盐溶液的方法来进行冶炼,例如:

电解

2CuSO4+2H2O

(4)其他方法：

2Cu+2H2SO4+O2↑另外，某些不活泼金属的精炼也用电解法。

火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。

Cu2S

+

O2

湿法炼铜：Fe+CuSO4

Cu + FeSO4

。

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2Cu + SO2

（二）、有效利用金属资源的途径

1、提高金属矿物的

利用率。

2、减少金属的

使用量

。

3、加强金属资源的

回收和再利用

。4、使用

其他材料

代替金属材料。

【知识总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择

K Ca Na Mg Al

Zn Fe Sn Pb（H）Cu

Hg Ag

【质疑提问】铝热反应实验现象及化学方程式：

现

象

镁条

燃烧，发出刺眼的

光，火星

四射击

，沙里有火红熔融物，放出大量的热。

铝与氧化铁反应的

高温

Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3。

化学方程式

实验说明：

⑴Al与Fe2O3能发生铝热反应，与其它较不活泼金属氧化物也能发生铝热反应。

⑵铝热反应的最大特点是放出大量的热，在生产上利用这一特点，可用于焊接钢轨，冶金工业上也常用这一原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等。如：

4 Al＋

3MnO2（三）知识检测

1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是

A、Fe

B、Cu

C、Ag

D、Hg

3Mn+2Al2O3

2．在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（

）

A、Na

Mg

Al

C、Zn

Fe

Cu

Ag

B、Na

K

Zn

Fe

D、Mg

Al

Zn

Fe

3．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（

）

A、加热Al2O3

B、加热CaCO3

C、电解熔融NaCl

D、氯化钠与铝粉高温共热

4．铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质

（

）

A、金属性和非金属性

B、导电性

C、熔点低

D、还原性，在冶炼反应中放出大量热

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5．下列金属冶炼的反应原理，错误的是

（

）

电解

高温

A、2NaCl（熔融）

2 Na+Cl2↑

B、MgO+H2

高温

Mg+H2O 高温

C、Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2

D、2HgO2Hg+O2↑

答案：1B2A3C4D5B

第二节

资源综合利用

环境保护

一、煤的综合利用

1．煤的成分：是由_有机物和和少量无机物组成的___复杂混合物，主要含有__碳__元素，还含有少量的 H、O、N、S 等元素．

2．煤的综合利用主要是通过_煤得干镏_、煤的气化_和_液化__，获得洁净的燃料和多种化工原料．

(1)煤的干馏

①煤的干馏： 将煤隔绝空气加强热使之分解的过程 。

②煤干馏的主要产物和用途（阅读课本P95表4-2）

(2)煤的气化

煤的气化是 将其转化为可燃性气体的过程

。

煤气化的主要反应是__ C（S）+H2O（g）(3)煤的液化

煤的液化是

煤与氢气作用生成液体燃料_ 。直接液化是_煤与氢气作用生成液体燃料__，间接液化是_先转化为CO和H2，再在催化剂的作用下合成甲醇__。

CO(g)+H2(g) 。

二、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．主要用于

合成氨和

生产甲醇___等

三、石油的综合利用

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1．石油的成分：____由多种碳氢化合物组成的混合物_____。

2．石油的分馏

(1)石油的分馏原理： 利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程__。

(2)石油的分馏产物：石油气（C4以下烷烃）、汽油、煤油、柴油、重油等．

3．石油的裂化和裂解

(1)裂化的目的：提高轻质液体燃料的产量．

(2)裂化的原理：石油的裂化是__石油的裂化是将石油中长链烃分解成短链烃的方法

。

(3)裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料．

四、合成材料

1．三大合成材料__塑料

、合成橡胶___ 、_合成纤维____ 2．写出下列反应方程式: 乙烯合成聚乙烯________________________________________ 丙烯合成聚丙烯________________________________________ 苯乙烯合成聚苯乙烯________________________________________ 氯乙烯合成聚氯乙烯________________________________________ 五. 绿色化学

绿色化学核心是___________________________________________________ 原子经济是指____________________________________________________,此时原子利用率为________,【思考与交流】以乙烯为原料生产环氧乙烷中两种生产工艺的原子利用率分别为_____________、 ______________

【知识检测】

1．下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(

) A．石油裂解得到的汽油是纯净物

B．石油产品都可用于加成反应

C．天然气是一种清洁的化石燃料

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D．煤就是碳，属于单质

2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是(

) A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭

B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料

C．将煤变为煤饼作燃料

D．将石油裂解制得乙烯等化工原料

3．下列变化属于化学变化，且产物中有气体、液体、固体的是(

) A．石油分馏

C．煤的干馏

B．石油裂解

D．煤的气化

4．石油裂解的目的和原理是(

) A．使具有长链的烃深度裂化，断裂成各种短链的气态不饱和烃和少量液态烃

B．使直链烃转化为芳香烃

C．避免炭化结焦

D．除去石油中的杂质

5．可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是(

) A．乙醇

B．溴的四氯化碳溶液

D．盐酸

C．NaOH溶液

【能力提升】

6．下图是实验室干馏煤的装置图，根据图回答下列问题。

(1)指出图中各仪器的名称：

b：____________，c：____________，d：____________。

(2)装置c的作用：

__________________________________________________，

有机物可通过__________的方法使其中的重要成分分离出来。

(3)e处点燃的气体是__________，火焰呈______色。

7．现以C8H18为原料经裂解制得乙烯，进而制得1,2-二溴乙烷，根据如图所示装置，结合有关知识回答问题：

(1)制取乙烯的化学方程式为

____________________________________________________ 6 / 9

___________________________________________________。

(2)制取的二溴乙烷可能混有一些杂质，这些杂质可能是

_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)冷凝管的进出水方向为__________________，使用冷凝管的目的是

________________________________________________________________________。

(4)设计三种简单的实验证明广口瓶内发生的是加成反应而不是取代反应：

①第一种

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

②第二种

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

③第三种

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

【参考答案】

1．C

[石油裂解得到多种烃的混合物，石油产品中的烷烃不能发生加成反应，天然气是一种清洁的化石燃料，煤是由复杂的有机物和无机物组成的混合物，主要元素是碳。] 2．C

[煤的综合利用包括煤的干馏、气化和液化；石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解、重整等。煤变成煤饼，并未改变其成分及结构，不属于煤的综合利用。] 3．C

[煤干馏的产品中焦炭是固体，煤焦油是液体，焦炉气是气体。] 4．A

[A项，石油的裂解是深度裂化，目的是为了获取大量石油化工原料。作为合成原料的主要是气态烯烃，其中以乙烯量为最大，其次还有丙烯、丁二烯等。裂化产物中还有作为芳香烃的液态产品：苯、甲苯、二甲苯；B项，使直链烃转化为芳香烃属于结构的重新调整；C项，重油采用减压蒸馏是为了避免炭化结焦；D项与裂解原理和目的无关。] 7 / 9

5．B

[裂化汽油由饱和烃和不饱和烃组成，直馏汽油仅含饱和烃，故可利用不饱和烃的性质来选择试剂。] 6．(1)硬质玻璃管

烧杯

U形管

(2)将干馏生成的气体降温和冷凝

分馏

(3)焦炉气

蓝

Al2O3Al2O37．(1)C8H18――→C―→C2H4＋C2H6

4H10＋C4H8，C4H10―△△(2)

(3)b处进水，a处出水

使辛烷冷凝回流

(4)①向广口瓶中加入适量AgNO3溶液，无淡黄色沉淀生成，证明是加成反应

②向广口瓶中加入适量紫色石蕊试液，溶液不变红，证明是加成反应

③用pH试纸测定广口瓶中试剂的pH，不显酸性，证明是加成反应

Al2O3Al2O3解析

C8H18裂解反应有C8H18

――→CH10＋CH8，CH10

――→C2H乙烯4＋C2H乙烷6，444辛烷丁烷丁烯丁烷△△Al2O3C4H10

――→CH甲烷4＋C3H丙烯6，因此与Br2发生反应生成的杂质可能有：

丁烷△8 / 9

证明广口瓶内发生的是加成反应可用反证法，若为取代反应，则有HBr生成，可用AgNO3溶液、紫色石蕊试液、pH试纸检验。

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