归纳与整理优质课教案

化学与自然资源的开发利用

教学任务：

对金属冶炼方法的掌握

煤、石油、天然气的综合利用

环境保护

【知识点一】

一．金属矿物的开发利用

1．金属自然界中存在的形态：除了

等极少数金属以外，绝大多数金属以

的形式存在于自然界．在这些金属化合物中，金属元素都显

化合价．

2．金属冶炼的涵义：将其中的金属从其

中

出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。也就是在一定条件下，使金属离子

电子被还原成

，聚集成为金属单质．金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法，大部分金属的冶炼都是在高温下发生的

3．常见金属的冶炼方法

（1）热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属（金属活动顺序表中

及其以后的金属），如：

__________________________

_____

________________ （２）电解法：适合冶炼活动性很强的金属（一般在金属活动性顺序表中排在

及其以前的金属）。如：

；

；

；

（３）热还原法：用还原剂（C、CO、H2、Al等）还原金属氧化物，适用于金属活动性顺序表中的

与

之间的大多数金属的冶炼。如：

；

；

；

；

；

铝热反应实验现象及化学方程式：

现

象

铝与氧化铁反应的化学方程式

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：

Al＋

MnO2=

4．金属的回收和资源的合理开发和利用

地球上的金属矿物资源是有限的，我们必须合理开发和利用这些矿物资源，有效地使用金属产品、材料。主要途径有：

，

，

；

。

【自我测试】

1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于

(

)

燃烧，火珠

，沙里有火红熔融物

1

A．金属导电性强弱

B．金属在地壳中含量多少

C．金属的化合价高低

D．金属的活动性强弱

2．定向爆破建筑物时，应同时切断钢筋和炸碎水泥，除适宜的炸药外，还需用(

)

A．氧炔焰

B．铝热剂

C．液氯

D．电弧

3．下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是

(

)

A．用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠

B．在加热的情况下用氢气还原Al203得到金属铝

C．用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬

D．热分解法直接加热HgO得到金属Hg 4．下列不符合工业冶炼金属实际情况的是

(

)

5．用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是

(

) A．Mn02

B．W03

C．Cr203

D．Co304

6．(多选)所谓合金，就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物。下表中的金属，难与其他金属形成二元合金的元素是

(

)

A．Zn

B．Fe

C．W

D．Ag 7．铝的活泼性较强，直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用Al制作的，现在还保存在英国博物馆中。电解熔融的氧化铝(冰晶石作助熔剂)时，当电路中通过10mol电子时，理论上析出铝的质量是

(

)

A．90 g

B．180 g

C．270 g

D．540 g 8．热还原法冶炼金属的反应一定是

(

)

A．氧化还原反应

B．置换反应

C．分解反应

D．复分解反应

9．工业上冶炼金属钙可使用的方法是

(

)

A．热分解法

B．热还原法

C．铝热剂法

D．电解法

10．镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60％的镁从海水中提取。海水中主要含NaCl和MgCl2等。主要步骤如下；

(1)为了使MgCl2转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用___________，要使MgCl2完全转化为沉淀，加入试剂①的量应___________，验证MgCl2已完全转化为Mg(OH)2的方法是_______________________________。

(2)加入试剂①，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是

____________________ 。

(3)试剂②可以选用___________________________。

2

(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式

___________________________________________________________________ 【知识点二】

１．海水资源的广阔性：海洋占地球表面积的

，具有十分巨大的开发潜力．仅以海水资源为例，海水

和海水

具有非常广阔的前景．海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球总淡淡量的97%。海水中除了水以外，还含有多种常量元素和微量元素。

２．海水资源的多样性：海水中含有丰富的水资源；另外，海水中溶解和悬浮有大量的____________和

，H

O

Cl

Na

K

Ca

S

C

F

B

Br

Sr等

种元素超过总量的

；微量元素计

多种．虽然海水中的元素种类

，总储量

，但富集程度却

．

３．海水资源的利用

（１）海水水资源的利用

海水水资源的利用主要包括

和

等。

海水淡化的途经：从海水中提取

或从海水中把

都可以达到淡化海水的目的．

海水淡化的方法：主要有

、

、

等．其中

的历史悠久，技术和工艺也比较完善，但

。因此，海水淡化同

结合、同

结合，成为海水综合利用的重要方向。

（２）海水化学资源的利用

海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。

【科学探究】１、海水提溴

实验方案：⑴用

法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

⑵向酸化的海水中通入适量的

，使溴离子转化为溴单质。

⑶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

溶液的吸收塔内。

⑷向吸收塔内中溶液内通入适量的氯气。

⑸用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔中溶液里的

单质。

化学方程式：

2NaBr＋Cl2＝

；

Br2＋SO2＋2H2O＝

；

2HBr＋Cl2＝

；

【科学探究】２、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H2O2将其氧化成I2，再用有机溶剂将I2萃取出来。

用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：

。

（2）操作步骤：

①取约3g干海带，把表面的浮着物用刷子刷净（不要用水冲洗，以免

洗去表面的碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却。

②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸2～3min ,过滤。

③在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/l）,再加入1mL H2O2（3%），现象：溶液

。再加入几滴淀粉溶液，现象是：溶液

。

【自主探究】常用物质分离的方法有哪些(多多益善)? ________________________________________________________________________

3

【自我测试】

1．海洋是非常巨大的资源宝库，以下有关海洋资源开发和利用的说法，不正确的有

(

)

A．海洋约占地球表面积71％，水储量达1．3×109亿吨，故人类不存在缺水问题

B．海水资源的利用包括水资源的利用和化学资源的利用，两者可以综合进行

C．海水中除H2O外，还含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、F等多种元素的化学资源

D．由于与岩石、大气和生物相互作用，海水中溶解和悬浮有大量无机物和有机物

2．如果实行海水淡化来供应居民饮用水，下列方法中在原理上完全不可行的是

A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化

(

)

B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化

C．将海水缓慢降温凝固以获得淡水

D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子

3．从海水中提取镁的方法是首先使海水中的Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀。从化学知识的角度和经济效益的角度考虑，可在海水中加入的物质是

(

)

A．NaOH

B．KOH

C．CaO

D．Na2O 4．为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了如下实验：

(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需仪器，用标号字母填写在横线上)。

A．烧杯

B．坩埚

C．表面皿

D．泥三角

E．酒精灯

F．干燥器

(2)步骤③的实验操作名称是__________ ；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是_____________。

(3)步骤④反应的离子方程式是____________________________________________ (4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是______________________________ (5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法__________ ___________________________________________________________________。

5．目前，从海水中提取的溴占世界溴年生产总量的1／3左右。海水中溴主要以NaBr的形式存在，工业上从海水中提取溴用下列方法：

(1)海水中加入氯水使NaBr氧化，反应的离子方程式为_______________________ (2)向溶液中鼓入空气，将Br2吹出，用纯碱吸收，反应的方程式为________________。

(3)将(2)所得溶液用稀H2SO4酸化，使NaBr、NaBrO3转化为单质溴，反应的离子方程式为______________________________________________ (4)这样制得的溴中含有少量的C12，除去Cl2的方法是_____________________ (5)若海水里溴含量为0．07％(质量分数)。则海水中溴化钠的质量分数为_______。

【知识点三】

一、煤的综合利用

4

1．煤的组成：由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物。主要含有___________元素，还含有少量的

等元素．

2．煤的综合利用主要是通过____________、___________和__________，获得洁净的燃料和多种化工原料．

(1)煤的干馏

①煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过②煤干馏的主要产物和用途（阅读课本）

(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__________________________________________

。

(3)煤的液化

煤的液化是固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料。直接液化是煤与氢气直接作用生成液体燃料，间接液化是先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂的作用下合成甲醇。

二、石油的综合利用

1．石油的成分：_____________________________________________________。

2．石油的分馏

(1)石油的分馏原理：_____________________________________________________。

实验如图所示，将100 mL石油注入到蒸馏烧瓶中，再加入几片碎瓷片以防石油暴沸．然后加热，分别收集60℃～150℃和150℃～300℃时的馏分，就可以得到汽油和煤油．

(2)石油的分馏产物：石油气、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：石油的裂化是将相对分子质量大，沸点高的烃断裂为相对分子质量

小，

沸点低的烃的过程。

(3)裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料．

如以C16H34为例，写出裂化反应的化学方程式(以分子中碳原子平均断裂为例)：

催化剂C16H34加热、加压――――→C8H18＋C8H16

催化剂C8H18加热、加压――――→C4H10＋C4H8

催化剂催化剂C4H10加热、加压――――→C2H6＋C2H4或

C4H10加热、加压――――→CH4＋C3H6

乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。

【思考题1】

石油的分馏、裂化、裂解都是化学变化吗？

三、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

_______和

___________等

【思考题2】

我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲的可再生能源——水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制(

) ①温室效应

②形成酸雨

③空气中的固体颗粒浓度

④白色污染

A．只有①

C．①②③

B．只有①②

D．①③④

程，如右图：

四、聚合反应和高分子化合物

5

由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如，www.xkb1.com

n CH2=CH2

n

CH2－CH2

聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯等。塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。

一定条件nCH2＝CHCH3――→。

1．三大人工合成的高分子材料：_______________________________ 2．写出下列反应方程式:

乙烯合成聚乙烯________________________________________ 丙烯合成聚丙烯________________________________________ 聚苯乙烯的加聚________________________________________ 聚氯乙烯的加聚________________________________________ 五. 环境保护与绿色化学

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。全球性和区域性环境问题包括：气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等。

2．工业“三废”问题：“三废”是指_____、_______、_______。除了自然因素外，大气污染主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中废水的任意排放会导致土壤、水源的污染；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。

3．绿色化学：绿色化学的核心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。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，即原子利用率为_____。

化学反应的原子经济性好坏是用原子利用率来衡量的。

原子利用率＝期望产物的总量与生成产物的总量之比

其特点是：①最大限度地利用原料；②最大限度地减少废物排放。

【思考题3】

“绿色化学”提倡化工生产应尽可能将反应物的原子全部利用上，从根本上解决环境污染问题。在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是(

) A．CH2＝CH2＋H3C

D．催化剂C．2 CH2＝CH2＋O2――→2H2CCOOOH

(过氧乙酸)―→H2CCH2＋CH3COOH OCH2＋CaCl2＋H2O B．CH2＝CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→H2COCH2

H2CCH2H2COCH2O＋H2O OHOH催化剂――→【思考题4】在“绿色化学”工艺中，理想的状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型中能体现“原子经济性”原则的是(

) ①置换反应

②化合反应

③分解反应

④取代反应

⑤加成反应

⑥加聚反应

6

A．①②⑤

B．②⑤⑥

C．③④

D．只有⑥

【小常识】

中学常见的污染环境的气体及其防治

SO2：工业上用浓氨水吸收，实验室用NaOH溶液吸收。

NOx：用NaOH溶液吸收。

H2S：用NaOH溶液吸收。

Cl2、Br2、HCl：用碱液吸收，Cl2、Br2还可用Na2SO3溶液吸收。

CO：用燃烧的方法除去。

【自我测试】

1．有关化石燃料的说法正确的是

(

)

A．因为地球上的蕴藏量是无限的，所以化石燃料是可再生的。

B．化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速率相当快，所以化石燃料相当于是无限的

C．化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的

D．化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过几亿万年才能形成的非再生资源

2．为了减少大气污染，许多城市推广清洁燃料，目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气，另一类是液化石油气，这两类燃料的主要成分是

(

)

A．碳水化合物

B．碳氢化合物

C．氢气

D．醇类

3．空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于

“蓝天工程”建设的是

(

)

A．推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染

B．实施绿化工程．防治扬尘污染

C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染

D．加大石油、煤炭的开采速率，增加化石燃料的供应量

4．下列叙述正确的是(

)

A．目前加碘食盐中主要添加的是KIO3

B．日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒

C．绿色食品是不含任何化学物质的食品

D．在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数

5. 在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用

CH3C≡CH合成CH2＝C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，在催化剂作用下还需要的其他反应物是

(

) A．CO和CH3OH C．H2和CO2

B．CO2和H2O D．CH3OH和H2

7