归纳与整理教学实录

第四章

化学与自然资源的开发利用

知识点归纳与整理

一、教学目标

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。

二、教学重难点

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

三、教学过程

一、金属矿物的开发利用

1、金属在自然界中的存在：

金、铂等极少数金属以游离态形式存在于自然界中，而绝大多数金属元素以化合态形式存在。在这些金属化合物中，金属元素都呈正价。

2. 金属冶炼的实质

使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程。Mn++ne—

===== M 3. 金属冶炼的方法

（1）热分解法

△

△

2HgO

2Hg + O2↑ ，2Ag2O

4Ag + O2↑

（2）

电解法冶炼金属

如Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，方程式依次为：

2Al2O3

电解

4Al + 3O2↑

MgCl2

电解

Mg + Cl2↑

2NaCl

电解

2Na + Cl2↑

（3）热还原法

2CuO + C Fe2O3 + 3CO

△

2Cu + CO2↑

3CO2

+

2Fe

Al2O3 + 2Cr

10 Al +3V2O5

高温

△

2Al + Cr2O3

高温

6V + 5Al2O3 要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法。金属活动顺序如下

K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Cr

Ni

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au

电解法

热还原法

热分解法

物理提取法

二、海水资源的开发利用

海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水的化学资源的利用。

1. 海水水资源的开发利用

海水淡化的主要方法有:

蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。

2.

海水化学资源的开发利用

例：海带提碘

①

反应原理：Cl2氧化I—的离子方程式为：H2O2+ 2I— +2H+===== I2 + 2H2O

②

工艺流程：

例：海水提溴

①

在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子生成单质溴。原理为：

Cl2 + 2Br—===== Br2 + 2Cl—

②

工艺流程：

海水

③

基本操作

Ⅰ. 浓缩:海水晒盐和海水淡化过程中副产物Br—得到浓缩；

Ⅱ. 氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br—氧化成Br2，反应离子方程式为

Cl2 + 2Br—===== Br2 + 2Cl—

Ⅲ. 富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收，反应方程式为：Br2 + SO2 + 2H2O ===== 2 HBr+ H2SO4

Ⅳ. 提取：再用Cl2氧化HBr得到产品溴。

三、化石燃料的综合利用

液溴

冷凝分离

蒸馏

提取粗盐

海带

灼烧

海带灰

浸泡

含I—的溶液

氧化

碘水

萃取分液

蒸馏

I2

苦卤

硫酸酸化

氯气氧化

含Br2的海水

空气吹出

含Br2的空气

SO2吸收

溴蒸气

溴水混合物

粗溴水

氯气

吸收液

1、煤的组成及其综合利用

2、天然气的组成及其综合利用

①天然气的主要成分是甲烷

②天然气的综合利用：

a、化石燃料

b、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物

3、石油的组成及其综合利用

(1) 主要成分

a.元素：C、H(质量分数之和达97％~ 98％)、N、P、S、O等。

b. 物质：烷烃、环烷烃、芳香烃等。

(2)石油化工

①

常压分馏(所的产物均为混合物)

液化石油气（C4以下）

汽油(C5 - C11)

煤油（C11 - C16）

柴油（C15 - C18）

重油(C20以上)：需减压分馏，可得柴油、石蜡油、润滑油和沥青等。

(3) 裂化

目的：为了提高轻质液体燃料的产量和质量。

类型：热裂化和催化裂化。

实例：C16H34

C8H18

+

C8H16 (4)

裂解：深度裂化

十六烷

△

辛烷

辛稀催化剂

目的：获得气态短链不饱和烃做化工原料。

主要产品：乙烯、丙烯、丁烯等小分子烃；

副产品：甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷等

实例：

催化剂辛烷

丁烷

丁烯

丁烷

催化剂

C2H6

+

C2H4 C8H18

加热、加压

C4H10

+

C4H8

C4H10 加热、加压

乙烷

乙稀

4、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

三大合成材料：塑料、合成橡胶和合成纤维

四、绿色化学与环境保护

1. 环境问题

环境问题主要是指由于人类不合理地开发利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农生产中和人类生活中所造的环境污染。

①“三废”的污染是指

(1)

大气污染

大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物。

(2) 水污染

工业废水，生活污水，农田过度施肥，喷洒农药都会对水源造成污染。

(3) 固体废弃物污染

如白色污染

当今环境污染主要存在以下几个方面的问题

环境问题

温室效应

酸雨

臭氧层破坏

主要污染物

CO2

SO2、NOx

氟氯代烷、NOx

碳氢化合物、NOx

主要危害

造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减少。

土壤酸化、水源污染、建筑物被侵蚀等。

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的危害。

刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，是人生并甚至死亡。

光化学烟雾

①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产；

白色污染

废弃塑料制品

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

2. 绿色化学

(1) 原子经济

原子经济要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子的利用率达到100％，也就是说在化学反应中不产生任何废物。如化合、加成、加聚等反应就可达到。

(2) 绿色化学

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的污染。

3. 可持续发展

可持续发展是指满足现代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力的发展，需要经济、社会、资源和环境保护协调发展。可持续发展的要点是发展援助、环境保护、清洁水源、能源开发、绿色贸易。

4.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利用；

④使用其他材料代替金属材料。

练习：

1、目前，工业上冶炼铝通常采用的方法是（

）

A、CO或氢气还原法

B、电解法

C、铝热反应法

D、热分解法

2、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属

的是（

）

A、加热氧化镁

B、氯化钠与铝粉高温共热

C、电解熔融氯化钠

D、加热碳酸钙

废水中含N、P的营养物质

使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊绿色、水质恶化。

原子利用率=期望产物的总质量100%生成物的总质量

3、已知MgO、MgCl的熔点分别为2852℃、710℃，将MgO、MgCl加热熔融后通电电解，22都可得到金属镁，海水中含有MgCl,工业上从海水中提取镁，正确的方法是（ ）

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