归纳与整理教案和课堂实录

石楼中学高一化学组

备课人：赵树光

审核：高一化学组

第4章

化学与自然资源的开发利用

归纳与整理

一、在教学中的地位和意义

对于化学与自然资源的开发利用这章知识内容，初中阶段已经学习过CO和H2还原CuO和Fe2O3得Cu和Fe单质，会简单的写出反应方程式。则对于金属的冶炼有一定的化学基础，在高中化学必修二中要求能理解从金属化合物需要化学方法得到金属单质，冶炼金属的方法有三种，熟练掌握热还原法、热分解法、电解法等方法，根据金属活动性顺序我们可以归类哪些金属用什么方法冶炼。在本章中关于海水资源的综合利用在2015年高考全国卷Ⅱ中涉及海水中提溴，海带中提碘这些往往结合实验相结合，通过工艺流程来考察，具有较强的综合性，对于工艺流程，高一学生初次接触，不易理解，难理解实验与化学工艺，则需要归纳与整理，加强巩固，为高考考察化学工艺流程图打下一定的基础。

二、学情分析

石楼位于山西吕梁地区，交通不便，教育落后，该班级为石楼中学高一普通班185班学生，学生基础差，学习积极主动性不高，部分学生仅限于被动复习，不会自己归纳与整理，对于本章内容知识框架构建也比较困难，针对这一现状，安排学生课下绘制本章思维导图来构建知识框架，在授课过程中应该充分发挥学生的主动性，课堂学生展示思维导图，学案中出现的问题在课堂进行合作探究学习，多让学生进行口头或黑板展示，需要学生反复加强知识的应用，适当练习巩固所学知识。

三、教学目标

1. 掌握金属冶炼的原理，熟悉金属冶炼的步骤以及方法。

2. 掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提溴，海带提碘。

3．认识煤、石油、天然气等化石燃料综合利用的意义；

四、教学重难点

掌握金属的冶炼方法、海水提溴、海带中提碘

五、教学流程

教师活动

PPT展示学案问题

依据出现的问题，制定出本节课的学习目标

环节一：要求学生课下本章思维导图，课堂使用采编仪展示学案思维导图，教师点评补充。

任务二：学案中部分错误率较高的题进行口头展示，要求学生限时完成。

任务三：提出4个问题，通学生讨论，口头展示，教师点过合作探究，教师引导回答。

评

总结本课，布置作业

学生展示，点评

巩固本章所学知识，教师点播启疑

进一步认识海水中获取溴、碘等提取物质的分离与提纯操作。

课堂展示思维导图，

小组代表介绍本章知识网络

发现学生对部分知识的记忆理解的不准确，查漏补缺，并纠正错误完善。

学生活动

理解、侧重目标

活动意图

明确学生复习中存在的问题

明确本节课的目标

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【课后作业】

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

【答案】B 【解析】湿法冶金术是用铁置换出硫酸铜溶液中的铜。

2、下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是(

) A.用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁

B.在加热情况下利用氢气还原氧化铝得到金属铝

C.用铝热法炼得熔点较高的金属铬

D.直接加热氧化汞得到金属汞

【答案】B 【解析】Mg、Al等活泼金属应用电解法冶炼；难熔的金属铬应用铝热法冶炼；汞很不活泼，可直接加热HgO制取Hg。

3、下列说法不正确的是(

)

A.从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应

B.往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输

C.赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的

D.海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属

【答案】D 【解析】本题考查海洋资源的利用与化学的关系，旨在考查考生运用化学知识分析实际问题的能力。从海带中提取碘，需将海带中的I-

氧化为I2，属于氧化还原反应。D项中B是非金属元素，故D错误。

4、海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)。

下列有关说法正确的是(

)

A.第①步中除去粗盐中的SO42-

、Ca2+

、Mg2+

、Fe3+

等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸

B.第②步中一般选用NaOH作沉淀剂

C.在第③④⑤步中溴元素均被氧化

D.从第③步到第⑤步的目的是浓缩

【答案】D 第2页

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【解析】A项，第①步中除去粗盐中的SO42-

、Ca2+

、Mg2+

、Fe3+

等杂质，加入的药品顺序为：NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸，Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加；B项，第②步中一般选用较为廉价的石灰乳作沉淀剂，而不选用成本相对较高的NaOH；C项，在第③⑤步中溴元素被氧化，在第④步中溴元素被还原；D项，从第③步到第⑤步的目的是浓缩。

5、下列说法中，错误的是(

) A. 天然气的主要成分是CH4

B. 淀粉、纤维素、蚕丝、油脂都是高分子化合物

C. 煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D. 石油的分馏产品如汽油、煤油、柴油等都是混合物

【答案】B 【解析】油脂的相对分子质量较小，不属于高分子化合物；石油的分馏产品如汽油、煤油等是由多种碳氢化合物组成的混合物。

6、下列关于煤、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.石油产品都可用于聚合反应

C.天然气是一种清洁的化石燃料

D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料

【答案】C 【解析】汽油是含有C5～C11的混合烃，属于混合物，A不正确；石油产品中烯烃、炔烃可以发生加聚反应，而烷烃不发生聚合反应，B不正确；水煤气是通过煤的气化得到的气体燃料，D不正确。

归纳与整理（附）：

一、金属矿物的矿物利用

除了少数金属外，大多数金属以化合物的形式存在于自然界。由金属矿物转变成金属，一般要经过探矿、开采、选矿、冶炼等阶段。

1.金属冶炼的实质

实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即M(化合态) →M(游离态)。

2.金属冶炼的方法

(1)电解法：适用于一些非常活泼的金属。

2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

n0(2)热还原法：适用于较活泼的金属。

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

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(3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。

2HgO2Hg＋O2↑

3.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系

金属的活动性顺序

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

自然界中的存在形态

主要冶炼方法

4．几种常用金属冶炼方法的比较

方法名称

△K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu 强→弱

弱→强

化合态

电解法

Hg Ag Pt Au 多数是化合态、极少数是游离态

热还原法

热分解法

游离态

物理方法

举例

2Ag2O=====4Ag＋O2↑2HgO=====2Hg＋O2↑

△主要特点

适合冶炼活动性较差的金属

冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低

冶炼金属纯度较高，成本较高

热分解法

CO作还原剂

热还Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2

WO3＋3H2===== W＋3H2O Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3 4Na＋TiCl4=====4NaCl＋Ti 2ZnO＋C=====2Zn＋CO2↑

2CuO＋C===== CO2↑＋2Cu 高温高温高温高温高温高温原法

H2作还原剂

Na、Mg、Al热还原法

C作还原剂

作还原剂

冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高

冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳) 电解法

2Al2O3(熔融)===== 4Al＋3O2↑

冰晶石电解金属纯度高，耗电量大，生产成本高

特别提示

炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含碳的合金。

二、海水资源的综合利用

1.海水淡化

(1)主要方法。

①蒸馏法；②电渗析法；③离子交换法。

(2)蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点，液态水变为水蒸气，与海水中的盐分离，水蒸气冷凝得淡水。

2．海水化学资源的利用

(1)海水制盐

海水制盐又称海水晒盐。其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料：

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①氯碱工业：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

③制盐酸：H2＋Cl2=====2HCl ④制漂白剂：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O ⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑

特别提示

海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca、Mg、SO4等杂质，精制后得到NaCl饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。

(2)海水提镁

反应流程：

2＋2＋2－电解电解点燃△

有关反应的化学方程式：

①CaCO3=====CaO＋CO2↑ ②CaO＋H2O===Ca(OH)2 ③MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ⑤MgCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O ⑥MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

△(3)海水提溴-----空气吹出法

流程：

①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩；

②氧化：向浓缩的海水中通入适量的Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br===Br2＋2Cl；

③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。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；

④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。

(4)海带中提碘

①流程

海带――→海带灰→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质；

②主要的化学原理：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O或Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

特别提示

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＋－－－－－高温HCl电解灼烧

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①海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均可为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2或I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开；

②利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水，以减少能耗。利用海水淡化后溴离子得到浓缩的浓海水，以提高制溴的效益。

三、两大化石燃料的综合利用

1．煤的综合利用

将煤作为燃料，主要是利用其燃烧放出的热量，但是，将煤直接燃烧不但利用率较低，而且还会造成严重的环境污染。将煤进行加工后综合利用是合理用煤的重要发展方向，当前，煤的综合利用方法主要是煤的干馏、煤的气化和液化。

(1)煤的干馏

①概念：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，工业上也叫煤的焦化。

理解这一概念，要注意以下两个方面：

隔绝空气：这是煤的干馏的先决条件，否则，强热条件下煤会燃烧生成CO2和H2O等物质。

煤的干馏是化学变化，煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是分解反应，属于化学变化。

②煤干馏的主要产品及其用途

干馏产品

出炉

煤气

焦炉气

粗氨水

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

氨气、铵盐

主要用途

气体燃料、化工原料

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料

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粗苯

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

煤焦油

酚类、萘

沥青

染料、医药、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、燃料、电石

焦炭

碳

③煤中不含苯、萘、蒽等物质：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。

(2)煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为 C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)。

(3)煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

2．石油的综合利用

石油直接应用的效益非常低，一般不直接使用，而是要加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、石油的裂化和裂解、石油的催化重整等。

石油加工(炼制)方法比较

石油炼制的方法

常压

分馏

减压

催化裂化

在催化剂存在的条件下，原理

用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物

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

主要原料

原油

溶剂油、汽油、主要产品

煤油、柴油、重油

将原油分离成目的

轻质油等各种产物

主要变化类型

重油

润滑油、凡士重油

抗震性能好的汽油和甲乙烯、丙烯、丁二烯等

裂解

高温在高温下，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

含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气) 林、石蜡、沥青、烷、乙烷、丙烷、丁烷、煤焦油

将重油充分分离并防止炭化

乙烯、丙烯等

提高汽油的产量和质量

获得短链气态不饱和烃

物理变化

化学变化

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