新課標人教化學與可持續(xù)發(fā)展PPT學習教案

1、會計學1新課標人教化學與可持續(xù)發(fā)展新課標人教化學與可持續(xù)發(fā)展第1頁/共22頁第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源一、金屬礦物的開發(fā)利用1.金屬的冶煉實質冶煉金屬的實質就是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。2.金屬的冶煉方法(1)熱分解法：對一些不活潑的金屬，可以直接用加熱分解的方法使其從化合物中分離出來。(2)熱還原法：大部分金屬的冶煉，采用高溫下還原劑還原的方法。常用還原劑是H2、CO、C、Al等。(3)電解法：非?；顫姷慕饘伲ǔ２捎秒娊夥ㄒ睙?。2HgO = 2Hg + O2 2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱加熱加熱CuO+H2 = Cu + H2OFe2O

2、3+3CO = 2Fe + 3CO2 加熱加熱加熱加熱MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解電解電解電解電解冰晶石冰晶石冰晶石(Na3AlF6)的作用是熔劑，使Al2O3低于其熔點而熔化。 第2頁/共22頁K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 電解法電解法 熱還原法熱還原法 熱分解法熱分解法 物理提取法物理提取法 3.鋁熱反應: 鋁與氧化鐵反應的現(xiàn)象:放出大量的熱，發(fā)出耀眼的強光，紙漏斗被燒穿，熔融物落入沙中。鋁與氧化鐵反應

3、的化學方程式注意：注意：鎂條的作用：鎂條燃燒提供熱量，并促使KClO3發(fā)生分解。氯酸鉀的作用：KClO3分解放出O2，使鎂條劇烈燃燒，單位時間內(nèi)放出更多的熱 量，以引發(fā)Al與Fe2O3的反應。4.礦物資源的合理利用礦物資源的合理利用提高金屬礦物的利用率，減少金屬的使用量，加強廢舊金屬資源的回收和再利用，使用其他材料代替金屬材料等。（BX2.P90）問題1答案(僅供參考)：目前海底礦藏資源的勘探和開采技術還不夠成熟，要投入實用更面臨許多課題，主要是成本比陸地礦藏高，還存在破壞生態(tài)環(huán)境等問題。問題2答案(僅供參考)：回收的廢舊鋼鐵、鋁制品可用于鋼鐵和鋁的重新冶煉，既能節(jié)約能源、保護環(huán)境，又能降低金

4、屬材料的成本。 Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫第3頁/共22頁二、海水資源的開發(fā)利用 科學探究：科學探究：1.1.如何將海水中的溴離子變成溴單質？并設計方案。如何將海水中的溴離子變成溴單質？并設計方案。(1)(1)用蒸餾法將海水濃縮用蒸餾法將海水濃縮. .用硫酸將濃縮的海水酸化用硫酸將濃縮的海水酸化. .(2)(2)向酸化的海水中通入適量的氯氣向酸化的海水中通入適量的氯氣, ,使溴離子轉化為溴單質使溴離子轉化為溴單質. .(3)(3)向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸氣向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸氣, ,將溴單質吹入盛有將溴單質吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)二氧化

5、硫溶液的吸收塔內(nèi). .(4)(4)向吸收塔中的溶液內(nèi)通入適量的氯氣向吸收塔中的溶液內(nèi)通入適量的氯氣. .(5)(5)用四氯化碳用四氯化碳( (或苯或苯) )萃取吸收塔中溶液里溴單質萃取吸收塔中溶液里溴單質. .實驗方法：實驗方法：化學方程式化學方程式: :2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaClBr2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO42HBr + Cl2 + = Br2 + 2HCl2、如何證明海帶中有碘離子？、如何證明海帶中有碘離子？ 酸 化濃 縮海 水 吸 收 塔(SO ) 富 集 溴 Cl ClBr 空 氣 +H O(g)22222Br (g)+空氣 +H

6、 O(g)22HBr+H SO2 4 第4頁/共22頁實驗方法：實驗方法：、取約干海帶，用刷子去凈其表面上的附著物。把海帶、取約干海帶，用刷子去凈其表面上的附著物。把海帶剪碎后用適量剪碎后用適量 酒精濕潤，放入坩堝中。酒精濕潤，放入坩堝中。、點燃酒精燈將海帶灼燒至完全成灰，停止加熱，使海帶灰、點燃酒精燈將海帶灼燒至完全成灰，停止加熱，使海帶灰冷卻至室溫。冷卻至室溫。、將海帶灰轉移至小燒杯中，加入約、將海帶灰轉移至小燒杯中，加入約10蒸餾水，攪拌。蒸餾水，攪拌。用小燒杯盛著用小燒杯盛著 將混合物煮沸約，冷卻后過濾。將混合物煮沸約，冷卻后過濾。、在濾液中滴入幾滴約、在濾液中滴入幾滴約moL的硫酸，

7、再加入約的硫酸，再加入約質量分數(shù)為的質量分數(shù)為的22溶液，觀察現(xiàn)象。再向溶液中加入幾滴溶液，觀察現(xiàn)象。再向溶液中加入幾滴淀粉溶液，再觀察現(xiàn)象。淀粉溶液，再觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：加入加入H2O2溶液后，溶液由無色變?yōu)樯铧S色；加入淀粉溶液后，溶液溶液后，溶液由無色變?yōu)樯铧S色；加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{色。又變?yōu)樯钏{色?；瘜W方程式：化學方程式：2KI + H2O2 + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2H2O第5頁/共22頁實驗說明：實驗說明：1.1.在海帶中碘與有機基團在海帶中碘與有機基團(R)(R)結合成碘化物結合成碘化物(RI)(RI)，海帶，海帶燃燒后的灰中燃燒后的灰中

8、RIRI轉化為轉化為KIKI、NaINaI等，當加入等，當加入H H2 2O O2 2（在酸（在酸性條件下）時可生成單質碘。性條件下）時可生成單質碘。2H+ + H2H+ + H2 2O O2 2 + 2I + 2I- -=I=I2 2 + 2H + 2H2 2O O生成的單質碘可用生成的單質碘可用CClCCl4 4萃取。萃取。2.2.將海帶剪碎后，再用酒精潤濕，可使海帶易于灼燒將海帶剪碎后，再用酒精潤濕，可使海帶易于灼燒全，灼燒時產(chǎn)生的煙也較少，并縮短灼燒時間。全，灼燒時產(chǎn)生的煙也較少，并縮短灼燒時間。 3.3.海帶如果用水浸泡，碘化物會部分溶解而損耗，因海帶如果用水浸泡，碘化物會部分溶解而

9、損耗，因此干海帶比濕海帶的實驗效果好。此干海帶比濕海帶的實驗效果好。問題和討論提示：問題和討論提示：實驗中的下述現(xiàn)象可以說明海帶的成分中含有碘：實驗中的下述現(xiàn)象可以說明海帶的成分中含有碘：滴加淀粉試液后，溶液變?yōu)樗{色；加入滴加淀粉試液后，溶液變?yōu)樗{色；加入CClCCl4 4并振蕩后，并振蕩后，CClCCl4 4層呈黃色。層呈黃色。第6頁/共22頁第二節(jié) 資源綜合利用 環(huán)境保護一、煤、石油和天然氣的綜合利用(化石燃料：煤、石油和天然氣， 主要能源，重要的化工原料。)1、煤的組成及其綜合利用、煤的組成及其綜合利用煤的組成煤的組成無機物無機物Si 、Al、 Ca、 Fe 有機物有機物C 元素元素大量

10、大量H 、N、S、O等元素等元素 少量少量污染環(huán)境污染環(huán)境COx NOx SO2 煙煙塵塵(1). 第7頁/共22頁（2）.煤的綜合利用煤的干餾煤的干餾：將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，叫做將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，叫做煤的干餾。煤的干餾。煤的氣化：煤的氣化：在一定條件下把煤及其干餾物轉化為煤氣（在一定條件下把煤及其干餾物轉化為煤氣（CO、H2）。 煤的液化煤的液化： 在一定條件下將煤轉化為液體燃料在一定條件下將煤轉化為液體燃料又稱人造石油又稱人造石油，可繼續(xù)精制成汽油、柴油、液化石油氣、甲醇。在，可繼續(xù)精制成汽油、柴油、液化石油氣、甲醇。在石油資源日益減少的情況下，煤的液化具有十分

11、誘人石油資源日益減少的情況下，煤的液化具有十分誘人的前景。的前景。 2、天然氣的組成及其綜合利用、天然氣的組成及其綜合利用 天然氣主要成分是甲烷。天然氣是一種清潔燃料，可以直接用作燃料天然氣主要成分是甲烷。天然氣是一種清潔燃料，可以直接用作燃料。天然氣更是一種重要的化工原料，主要用于合成分子內(nèi)含兩個或兩個以天然氣更是一種重要的化工原料，主要用于合成分子內(nèi)含兩個或兩個以上上碳原子的其他有機化合物。碳原子的其他有機化合物。3、石油的組成及其綜合利用、石油的組成及其綜合利用（1）石油的成分：）石油的成分：含烴的混合物含烴的混合物按元素來看：碳、氫含量為按元素來看：碳、氫含量為97%-98% 按物質來

12、看：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物按物質來看：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物 第8頁/共22頁過程過程原理原理原料原料產(chǎn)品及用途產(chǎn)品及用途脫水脫水脫鹽脫鹽分餾分餾裂化裂化催化裂化催化裂化裂解裂解（2）石油煉制除去原油中的鹽和水，減少對設除去原油中的鹽和水，減少對設備的腐蝕。備的腐蝕。原油原油利用加熱和冷凝，把石油分成利用加熱和冷凝，把石油分成不同沸點范圍的產(chǎn)物。不同沸點范圍的產(chǎn)物。原油原油石油氣，汽油，煤油石油氣，汽油，煤油，柴油，重油。，柴油，重油。（直餾汽油）（直餾汽油）在一定條件下加熱，把相對分子質量在一定條件下加熱，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子

13、質量較小、沸點較低的烴。較小、沸點較低的烴。重油重油輕質液體燃料輕質液體燃料（裂化汽油）（裂化汽油）在一定條件下使用催化劑并加熱，把在一定條件下使用催化劑并加熱，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量較小、沸點較低的烴。相對分子質量較小、沸點較低的烴。重油重油輕質液體燃料（輕質液體燃料（裂化汽油）裂化汽油）采用比裂化更高的溫度，使其中采用比裂化更高的溫度，使其中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等小的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等小分子分子直鏈烷烴直鏈烷烴石油氣石油氣乙烯、丙烯、乙烯、丙烯、丁二烯等（有丁二烯等（有機化工的原料機化工的原料）第9頁/共22頁水石油沸石凝

14、結 的 汽 油上 升 的 石 油 蒸 氣加 熱 爐鋪 路瀝 青減 壓 蒸 餾船 或 火 力 發(fā) 電的 燃 料燃料油各 種 化 工 原 料 液 化 石 油 氣柴油 柴 油 發(fā) 動 機 的燃 料 汽 油 發(fā) 動 機 的燃 料 飛 機 燃 料 煤 油 爐 的 燃 料 石蠟機 油潤 滑 油催化裂化常壓蒸餾汽 油煤 油柴 油 C 以 下石 油 氣4C C 汽 油C C 煤 油C C 柴 油5 1115111618 重 油C 以 上20石油分餾裝置石油分餾裝置原油的分餾及裂化的產(chǎn)品和用途示意圖原油的分餾及裂化的產(chǎn)品和用途示意圖第10頁/共22頁二、環(huán)境保護與綠色化學二、環(huán)境保護與綠色化學被污染的小河被污染

15、的小河第11頁/共22頁殺人霧殺人霧 空氣污染最典型的事件是空氣污染最典型的事件是50年代倫敦的冬季煙霧污染，年代倫敦的冬季煙霧污染，4天天奪走奪走4000多條人命。過后的兩個月中，又陸續(xù)有多條人命。過后的兩個月中，又陸續(xù)有8000多人死亡多人死亡。 時至時至1952年，倫敦仍用煤發(fā)電，距市中心不遠有許多工廠年，倫敦仍用煤發(fā)電，距市中心不遠有許多工廠，居民家庭用煤取暖，蒸汽機車拖著列車穿梭于倫敦和各大城，居民家庭用煤取暖，蒸汽機車拖著列車穿梭于倫敦和各大城市之間，對卡車和小汽車尾氣污染也不加控制。這些污染源產(chǎn)市之間，對卡車和小汽車尾氣污染也不加控制。這些污染源產(chǎn)生大量的碳、硫化物以及其它的化學

16、煙霧漂浮在空氣中。生大量的碳、硫化物以及其它的化學煙霧漂浮在空氣中。12月月5日一場濃霧籠罩著倫敦，空氣中的污染物與霧混合在一起，彼日一場濃霧籠罩著倫敦，空氣中的污染物與霧混合在一起，彼此產(chǎn)生化學反應。此產(chǎn)生化學反應。4天后污染濃度增強了天后污染濃度增強了10倍，毒性加強。倍，毒性加強。 12月月7日市中心能見度降低到日市中心能見度降低到5米以下，因而被稱為米以下，因而被稱為“黑暗的黑暗的星期日星期日”，汽車無法行駛，泰晤士河上的船也無法航行。煙霧，汽車無法行駛，泰晤士河上的船也無法航行。煙霧進入了莎士比亞劇場，舞臺無法看清，因此正在上演的歌劇進入了莎士比亞劇場，舞臺無法看清，因此正在上演的歌

17、劇茶花女茶花女演到第一幕結束就被迫中止。演到第一幕結束就被迫中止。12月月10日大霧散去，日大霧散去，4000人死亡，其中大部分是老人，感人死亡，其中大部分是老人，感染支氣管炎和有關肺部疾病的患者達數(shù)千人。染支氣管炎和有關肺部疾病的患者達數(shù)千人。 第12頁/共22頁日本水俁病日本水俁病事件： 從1949年起，位于日本熊本縣水俁鎮(zhèn)的日本氮肥公司開始制造氯乙烯氯乙烯和醋酸乙烯醋酸乙烯。由于制造過程要使用含汞（含汞（Hg）的催化劑）的催化劑，大量的汞便隨著工廠未經(jīng)處理的廢水被排放到了水俁灣。1954年年，水俁灣開始出現(xiàn)一種病因不明的怪病，叫水俁病水俁病，患病的是貓和人，癥狀是步態(tài)不穩(wěn)、抽搐、手足變形

18、、神經(jīng)失常、身體彎弓高叫，直至死亡。經(jīng)過近十年的分析，科學家才確認：工廠排放的廢水中的汞是水俁病的起因。汞被水生生物食用后在體內(nèi)被轉化成甲基汞轉化成甲基汞（CH3Hg），這種物質通過魚蝦進入人體和動物體內(nèi)后，會侵侵害腦部害腦部和身體的其他部位，引起腦萎縮、小腦平衡系統(tǒng)被破壞等多種危害，毒性極大。在日本，食用了水俁灣中被甲基汞污染的魚蝦人數(shù)達數(shù)十萬。 第13頁/共22頁l 2月月02日：國際濕地日日：國際濕地日l 3月月22日：世界水日日：世界水日l 4月月22日：地球日日：地球日l 5月月31日：世界無煙日日：世界無煙日l 6月月05日：世界環(huán)境日日：世界環(huán)境日l 6月月17日：世界防治荒漠化

19、日：世界防治荒漠化和和 干旱日干旱日l 7月月11日：世界人口日日：世界人口日l 9月月16日：國際保護臭氧層日：國際保護臭氧層日日l 10月月4日：世界動物日日：世界動物日l10月月16日：世界糧食日日：世界糧食日l12月月29日：國際生物多樣性日：國際生物多樣性日日 把保護生態(tài)環(huán)境看把保護生態(tài)環(huán)境看成自己的神圣使命，正成自己的神圣使命，正成為世界上越來越多人成為世界上越來越多人的共識。請看的共識。請看 -第14頁/共22頁 綠色化學又稱環(huán)境友好化學，它的主要特點是綠色化學又稱環(huán)境友好化學，它的主要特點是： 1 1充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；充分利用資源和能源，采用無毒、無害的

20、原料； 2 2在無毒、無害的條件下進行反應，以減少廢物向環(huán)境排放在無毒、無害的條件下進行反應，以減少廢物向環(huán)境排放； 3 3提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)所消納，實現(xiàn)“零排放零排放”； 4 4生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰(zhàn)，國際上對此很重視。綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰(zhàn)，國際上對此很重視。19961996年，美國設立了年，美國設立了“綠色化學挑戰(zhàn)獎綠色化學挑戰(zhàn)獎”，以表彰那些在綠色，以表彰

21、那些在綠色化學領域中做出杰出成就的企業(yè)和科學家。綠色化學將使化學化學領域中做出杰出成就的企業(yè)和科學家。綠色化學將使化學工業(yè)改變面貌，為子孫后代造福。工業(yè)改變面貌，為子孫后代造福。第15頁/共22頁保護環(huán)境保護環(huán)境 從我做起從我做起 “一室不掃，何以掃天下”。胸懷大志的青年朋友，為了一高的明天，讓我們攜起手來從身邊做起吧!第16頁/共22頁典例精析：典例精析：【例1】下列各組物質，不能用溴水區(qū)分開來的是() A.苯和甲苯 B.蒸餾汽油和裂化汽油 C.甲苯和苯乙烯 D.煤油和四氯化碳答案：A蒸餾汽油不能使溴水褪色，而裂化汽油能。前者分子中不含碳碳雙鍵，而后者分子中含有碳碳雙鍵。苯、甲苯、二甲苯只能

22、萃取溴，不能與溴水反應褪色，但能使溴水層褪色；苯乙烯能使溴水褪色。前三者分子中不含碳碳雙鍵，后者分子中含有碳碳雙鍵。【例2】下列反應制取乙醇，原子經(jīng)濟性最差的是() A.乙烯水化法：CH2=CH2+H2O CH3CH2OH B.乙醛還原法：CH3CHO+H2 CH3CH2OH C.鹵代烴水解法：CH3CH2Br+H2O CH3CH2OH+HBr D.酯類水解法：CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH解析：根據(jù)原子利用率=期望產(chǎn)物總質量與生成物總質量之比，及A、B生成物都是期望產(chǎn)物，可知它們的原子利用率都是100%。分析C、D有兩種方法。方法1(計算法)：C：原子利用率= 1

23、00% = 100% =36.2%。)HBr()OHHC()OHHC(r52r52rMMM814646第17頁/共22頁)COOHCH()OHHC()OHHC(3r52r52rMMM604646D：原子利用率=100% =100%=43.4% 方法2(推斷法)：C、D比較，都生成1 mol C2H5OH時，C的副產(chǎn)物是HBr，D的副產(chǎn)物是CH3COOH，且都是1 mol。由于Mr(HBr)=81Mr(CH3COOH)=60，故原子利用率DC。答案：C方法2是方法1的升華，在很多問題中，推斷要比計算快捷得多。【例3】(1)同乙烯類似，丙烯在(CH3CH= CH2)在一定條件下也能發(fā)生加成反應生成

24、聚丙烯，聚丙烯的結構簡式為 答案： (2)下列有機物，合成時用了3種單體：這3種單體的結構簡式分別是 ：(按C原子數(shù)由小到大的順序寫)。CH 2 CH nCH 3 CH CH CH nCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 答案：CH2=CH2CH3CH=CH2CH3CH=CHCH3 【例4】 在“綠色化學工藝”中，理想狀態(tài)是反應物中原子全部都轉化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。在用CH3CCH合成CH2C(CH3)COOCH3的過程中，欲使原子利用率達到最高，還需要的其他反應物有 A.CO和CH3OH B.CO2和H2OC.H2和CO D.CH3OH和H2第18頁

25、/共22頁解析：生成物比反應物多2個C原子、2個O原子和4個H原子，只有A答案正好符合這一要求。其他答案不管怎樣組合都達不到這一要求。例5如圖所示，分餾裝置中，如果有錯誤請指出并加以改正：(1) ，(2) ，(3) 。(1)蒸餾燒瓶中溫度計水銀球應在支管口處，而不應插在液面下。 (2)冷凝管的冷水流向是錯誤的，應從a處流入b處流出 。 (3)接收儀器應用小口的錐形瓶，而不應用大口的燒杯，以免蒸氣揮發(fā)太多答案：第19頁/共22頁例6 有效地利用現(xiàn)有能源和開發(fā)新能源已受到各國的普遍重視。 (1)可用改進汽油組成的辦法來改善汽油的燃燒性能。例如，加入CH30C(CH3)3來生產(chǎn)“無鉛汽油”。 CH30C(CH3)3分子中必存在的原子間連接形式有 (填寫編號) 。 (2)天然氣的燃燒產(chǎn)物無毒、熱值高，而且管