归纳与整理设计意图

化学与自然资源的开发利用

一、内容及其解析

1．内容

教学内容如下

化学与自然资

源的开发利用

资源综合利用开发利用金属

环境保护

矿物和海水资

金属矿物的

海水资源的开化石燃料

开发利用

发利用

金可金天能

水持属属化量然煤石

续资的学资资油气

源发冶资

源源

的展炼源

环境保护与绿色化学

环境保护绿色化学

2、解析

（1）对核心内容的解析

本单元分为两节内容，第一节从学生对常见金属性质的了解的基础上，进一步研究金属的存在形式；金属的冶炼；金属的保护和利用。金属在人们的生活中起着非常重要的作用，所以了解金属的存在形式，金属的冶炼，但是现在金属腐蚀的特别厉害，所以还要学习金属的保护和利用。从本节内容来看，金属的存在；金属的冶炼；金属的保护是本节的主要内容。在化学与自然资源的开发利用中，金属是很重要的资源之一，能够有效的利用金属，制造金属，保护利用金属就显得非常重要，所以金属的冶炼是本节的核心内容。第二节从有机化合物及上学期环境化学的基础上，进一步研究煤、石油、天然气等有机化合物工业化学反应及绿色化学。从本节内容来看，煤、石油、天然气的综合利用和环境保护与绿色化学是本节的主要内容。在煤、石油、天然气的综合利用中，化石燃料的综合利用是高考常考的一个知识点且与工业生活息息相关，所以煤、石油、天然气的综合利用是本节的核心内容。

（2）对有关事实性知识（或概念、原理、策略、实验、听、说、读、写等）的解析

金属的冶炼需从冶炼方法及反应原理来掌握。所以，金属的冶炼的教学重点是金属的冶炼原理即热分解法、热还原法、电解法，而关键是热还原法。

煤、石油、天然气的综合利用是高考中的一个重点，尤其是化石能源的工业

应用流程与实际生活联系紧密。所以，化学与自然资源的开发利用的教学的重点是化石能源的工业工艺流程，而关键是煤、石油的工业加工流程。

二、目标及其解析

1．目标

（1）单元目标：

a、使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。

b、通过了解金属资源的开发；金属冶炼；人类冶炼和使用金属的历史；金属资源的回收和再利用；海洋资源的类型；海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力、比较能力。

c、掌握金属冶炼的方法和原理。

d、知道常见的化石能源及其优缺点。

e、学习相应的化学分析方法。

2．解析

（1）金属冶炼的原理就是指:热还原法、热分解法和电解法；

（2）知道常见的化石能源及其优缺点就是指:知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料，认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。

（3）学习相应的化学分析方法就是指:通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会解决物质（气体）检验的一般方法。

三、教学问题诊断分析

在本单元教学中可能遇到的困难（或障碍、问题）第一是热还原法，因为有部分学生在上册的氧化还原反应的内容没有掌握好，要利用氧化还原反应的内容来分析就会很困难。要解决这一困难（或障碍、问题），就要先复习氧化还原反应的知识。第二是对于化石能源工业流程比较陌生，因为学生对于这些方面比较生疏，不接触相关产业。要解决这一困难（或障碍、问题），就要通过纪录片等形式向学生展示化石能源工业的发展及相关原理。

四、教学支持条件分析

在本单元的教学中，可以利用视频动画

五、教学过程设计

第一节开发利用金属矿物和海水资源

一、金属矿物的开发利用

[导课]多媒体展示金属矿物及人类最早发现和应用得金属图片

[目的]引出金属的冶炼及冶炼方法

[内容] 1、金属元素的存在

除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。

2、金属的冶炼

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

[学生]阅读课本88页的内容总结金属冶炼方法

3、金属冶炼依据和方法

①热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。Hg

Ag 2HgO

2HgO22AgO4AgO2

②热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼

Zn Fe Sn Pb (H) Cu

a、加热或高温条件下用还原剂还原金属的氧化物。

b、常用的还原剂有：H2、

CO、C(焦炭) 、活泼金属(如

Al)

③电解法:适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。

K

Ca

Na

Mg

Al

MgCl2(熔融)MgCl22Al2O3(熔融)4Al3O2

2NaCl(熔融)2NaCl2④物理提取法：

适用于极不活泼的金属的冶炼。Pt Au “淘金”的原理:金的密度比沙大，用水洗法可淘去泥土沙粒。

4、铝热反应（适用于排在铝后面的金属）

课本89页实验4—1 （1）实验装置

（2）实验原理

2323

（3）实验现象：发光，放热，剧烈反应

（4）实验结论：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。

（5）其他铝热反应

高温

3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3

FeO+2Al===2Fe+AlO高温

高温

2Cr + AlO

Cr2O3+2Al

=== 23

高温

ＷO+２Al

===

Ｗ

+ Al2O3

3

（6）铝热反应的运用：焊接钢轨。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等等高熔点金属

[想一想] 工业上电解法制镁用MgCl2而不用MgO，电解法制铝用Al2O3而不用AlCl3，为什么？（已知熔点:MgO为2852℃、MgCl2为718℃；Al2O3为2050℃、AlCl3为190℃）

[师生共同讨论得出结论] ①MgO熔点高、耗能大

②AlCl3共价化合物熔融不导电。

5、合理开发和利用金属矿物资源

阅读课本89页最后一自然段，完成下表。

合理开发和利用金属矿物资源主要途回收金属的意义

径

(1)提高金属矿物的利用率

(1)节约矿物资源

(2)减少金属的使用量

(2)节约能源

(3)加强金属资源的回收和再利用

(3)减少环境污染

(4)使用其他材料代替金属材料

二、海水资源的开发利用

1、认识和体会海洋资源意义和作用

海洋资源是人类未来开发主要资源，是人类可持续发展的重要基础

[问题引入]日本为何觊觎我国的钓鱼岛? [目的]创设情景激发民族危机感并激发探索海洋科学精神

过渡：可见海洋资源开发具有战略意义，那么海洋资源有哪些呢？

2、海洋资源有哪些

海洋化学资源（海水淡化、海水晒盐、海水提矿）、海洋生物资源、海底矿产资源（锰结核）和海洋能源（石油、天然气）

[过渡]今天我们主要提取海洋中的化学物质，海带中含碘浓度是海水10万倍，提取海带中的碘元素

3、海带中提碘

实验内容：课本91页实验4—2 (1)海带中含有碘元素的检验

反应原理：2H2IH2O2I22H2O

实验步骤及证明方法：

水，加热

淀粉

H2O2

晒干灼烧

海带

海带灰

含碘离子的水溶液

I2

变蓝色

（2）海带中提碘

流程：海带

浸泡

氧化

过滤

提纯

碘单质

[过渡]：海水中还可以提取溴、镁等物质，接下来我们来学学提取溴的过程

4、海水提溴

(1)主要流程：

浓缩浓缩海通入海水Cl－

通入空气海水――→――→――→

－酸化水Br氯气Br2水蒸气吹入吸收塔反应后――→

SO2富集溴

（2）主要反应

－－①2Br+Cl2=Br2+2Cl(氧化) ②Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4(富集) ③2HBr+Cl2=2HCl+Br2（用四氯化碳（或苯）萃取溴并提取）

第二节资源综合利用环境保护

一、煤、石油和天然气的综合利用

1.煤的综合利用

(1)煤的组成

物质组成：有机物和少量无机物

元素组成：主要含碳元素、还含少量氢、氧、氮、硫等元素

(2)综合利用

①干馏

概念：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程

主要产品：焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气

②气化

概念：将煤转化为可燃性气体的过程

高温主要反应：C(s)＋H2O(g)

—CO(g)＋H2(g) ——→

③液化

直接液化：煤＋H2―→

液体燃料

气化催化剂间接液化：煤

—

—

—

→

CO

和H2

—

—

→

甲醇

—

2.天然气的综合利用

天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，主要用于合成氨和生产甲醇等。

3.石油的综合利用

(1)石油的组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等组成的，没有固定的沸点。

(2)石油的精炼

①分馏

概念：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程

成分：分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油

②裂化

目的：为了获得轻质油，特别是汽油的产量

③裂解

目的：为了获得乙烯、丙烯、甲烷等化工基本原料

④重新调整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。

4.以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

(1)三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶。

(2)加聚反应：由相对分子质量小的化合物生成相对分子质量很大的化合物(高分子化合物)的反应叫聚合反应。由不饱和的小分子相互加成的聚合反应，叫加成聚合反应，简称加聚反应。例如，乙烯可发生加聚反应生成聚乙烯。

二、环境保护与绿色化学

1.环境保护

(1)环境问题：主要是指由于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)环境保护的科学理念：从源头上减少和消除污染

2.绿色化学

(1)“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。

(2)绿色化学的核心就是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。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物)，这时原子利用率为100%。

六、课堂小结

1、金属冶炼的方法

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

2、铝热反应

3、有效利用金属资源的途径

4、海水中Br2、I2的提取原理

海水中提取Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2和I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开。

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