人教版高中化學(xué)必修二 自然資源的開發(fā)利用 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展教學(xué)課件(第1課時(shí))

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物、海水資源的開發(fā)利用

[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]

1.了解金屬在自然界中的存在形式，理解金屬冶煉的一般原理，掌握活潑性不同的金屬冶煉的一般方法，形成金屬冶煉方法知識(shí)模型，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。2.了解海水的主要組成元素，了解海水資源及開發(fā)利用的主要方式，掌握從海水中提取溴的化學(xué)反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與變化觀念的學(xué)科素養(yǎng)。3.通過對(duì)金屬冶煉原理及海水資源綜合利用的認(rèn)識(shí)，體會(huì)化學(xué)對(duì)促進(jìn)人與自然和諧相處的意義，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。一、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬元素在自然界中的存在形態(tài)金屬元素極少數(shù)大多數(shù)游離態(tài)形式存在，如金、鉑化合態(tài)形式存在2．金屬冶煉的一般原理

將金屬礦物中的金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料，這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。

金屬的冶煉是利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，使金屬離子得到電子被還原成金屬原子，從而獲得金屬單質(zhì)。

即Mn＋＋ne－=M。熱分解法電解法熱還原法其他方法3．金屬的冶煉方法(1)金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系如下：(2)金屬的冶煉方法分解HgO分解Ag2O2HgO2Hg＋O2↑?2Ag2O4Ag＋O2↑?2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑電解冰晶石Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2?2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe?Cu2S＋O22Cu＋SO2?Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu冶煉鈉冶煉鎂冶煉鋁高爐煉鐵鋁熱法煉鐵濕法煉銅火法煉銅1．(2019·山東平邑一中高一月考)金屬元素的原子結(jié)構(gòu)決定了金屬元素的性質(zhì)、在自然界中的存在形式及冶煉方法。(1)金屬的冶煉一般有下列方法：a.焦炭法b.水煤氣(氫氣和一氧化碳)法c.活潑金屬置換法d.電解法請(qǐng)從上述四種方法中選擇相應(yīng)的字母填入表中空格：寫出Al與Cr2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________。高爐煉鐵濕法煉銅鋁熱法煉鉻工業(yè)上冶煉鋁

a

c

c

d

2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr高溫(2)銅在地殼中的含量遠(yuǎn)低于鋁，但人類利用銅的歷史遠(yuǎn)早于鋁，這與古代發(fā)生的森林大火有一定的關(guān)系，因?yàn)槿祟愒诖蠡鹬蟮幕覡a中會(huì)發(fā)現(xiàn)紅色發(fā)亮的物質(zhì)?，F(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到，這種物質(zhì)就是孔雀石[主要成分為Cu2(OH)2CO3，熱穩(wěn)定性差]在大火中轉(zhuǎn)化而生成的銅，寫出大火中與銅元素有關(guān)的三個(gè)化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Cu2(OH)2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑?2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2??2．如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問題：(1)該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺______，在試劑使用正確且符合要求的情況下引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為____________________________________________________，寫出鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)_________(填“能”或“不能”)發(fā)生，理由是_________________________________________。(3)若將所得產(chǎn)品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的現(xiàn)象是________________________，寫出鋁熱反應(yīng)的一種主要用途：____________________。(4)假設(shè)鋁足量且反應(yīng)充分，設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案,證明本實(shí)驗(yàn)中有單質(zhì)鐵生成：_____________________________________________________________________________________________________________________________。鎂條

在混合物中間插一根用砂紙打磨過的鎂條，然后點(diǎn)燃鎂條Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe高溫不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換出鎂

部分固體溶解，有氣泡產(chǎn)生焊接或冶煉熔點(diǎn)高的金屬混合物中先用NaOH溶液除去鋁，再加入稀硫酸，有氣泡冒出，說明有鐵生成；或用磁鐵靠近固體，有固體可被磁鐵吸引，說明有鐵生成4.金屬礦物資源的開發(fā)和利用措施(1)提高金屬礦物的利用率。(2)開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法。(3)防止金屬的腐蝕。(4)使用其他材料代替金屬材料，減少金屬的使用量。(5)加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。(1)在自然界中金屬元素都以化合態(tài)的形式存在(

)(2)利用化合物冶煉金屬時(shí)，金屬元素一定發(fā)生還原反應(yīng)(

)(3)越活潑的金屬元素，人類利用的越晚(

)(4)用熱還原法冶煉金屬時(shí)，可以用H2將Mg從化合物中還原出來(

)(5)鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是用鋁將比鋁活潑性弱的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(

)(6)可以通過電解飽和食鹽水的方法獲取金屬鈉(

)(7)可以通過電解熔融的MgO和AlCl3來制備金屬M(fèi)g、Al(

)×√√×√××(1)在金屬活動(dòng)性順序中，金屬的位置越靠后，其陽(yáng)離子越容易被還原，金屬的位置越靠前，其陽(yáng)離子越難被還原。(2)冶煉Mg時(shí)只能電解MgCl2，不能電解MgO(熔點(diǎn)太高)。(3)冶煉Al時(shí)只能電解Al2O3不能電解AlCl3(共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。二、海水資源的開發(fā)利用1．海水水資源的開發(fā)利用(1)利用途徑：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。(2)海水淡化：海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法和膜分離法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較成熟，但成本較高。(3)海水的蒸餾①主要儀器：A__________，B__________，C__________。②冷卻水的流向：______口進(jìn)，____口出。③B中加入碎瓷片的目的是_______________冷凝管蒸餾燒瓶錐形瓶ab防止液體暴沸2．海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)海水中溶解和懸浮著大量的_______和______。海水中含量最多的_______兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其總含量超過99%，其他元素為______。雖然海水中元素的種類很多，總儲(chǔ)量______，但許多元素的富集程度卻_____。無機(jī)物有機(jī)物O、H微量很大很低(2)海水制鹽

從海水中制得的氯化鈉，可以食用，同時(shí)也是生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等的化工原料。②制鈉和氯氣：③制鹽酸：④制漂白劑(84消毒液)：⑤制純堿：電解飽和食鹽水，可生產(chǎn)氫氧化鈉、氫氣和氯氣。①氯堿工業(yè)：化學(xué)反應(yīng)方程式：2NaOH＋Cl2=NaClO＋NaCl＋H2O。NaCl＋CO2＋H2O＋NH3=NH4Cl＋NaHCO3↓2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。電解H2＋Cl22HCl點(diǎn)燃2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O?(3)海水提溴①海水提溴的方法(吹出法)工藝流程基本操作濃縮氧化吹出吸收蒸餾海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br－得到濃縮向濃縮的海水中通入Cl2，將Br－氧化成Br22Br-＋Cl2=Br2＋2Cl－利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出溴蒸氣吹出的溴蒸氣用SO2吸收。SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Br－再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴后蒸餾分離海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程圖如下所示：(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________。(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________。(3)步驟②中，用熱空氣將Br2吹出，利用溴的性質(zhì)為______________，從步驟②到步驟④的目的是____________________________________。(4)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是________(填字母)。A．NaOHB．FeCl2C．Na2SO3D．H2O(5)步驟⑤蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，則___________________________________。2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－

SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr易揮發(fā)將溴濃縮，提高Br2的提取率ABC溴不能完全蒸出，產(chǎn)率太低(1)海洋約占地球表面積的71%，因此地球不缺水，人類可以任意使用，不用節(jié)約(

)(2)海水淡化的方法中，蒸餾法成本最低(

)(3)海水中含量最多的兩種元素為Na元素和Cl元素(

)(4)海水中各種化學(xué)資源的開發(fā)過程中，必須都要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(

)(5)從溴化鉀中獲取單質(zhì)溴發(fā)生了氧化還原反應(yīng)(

)(6)除了從海水中獲取淡水和化學(xué)物質(zhì)外，其他就沒有什么價(jià)值了(

)××××√×3．從海水中獲取能量(1)從海水提取鈾和重水，用于核能開發(fā)。(2)開發(fā)潮汐能、波浪能等新型能源。隨堂演練知識(shí)落實(shí)1．(2020·湖南婁底檢測(cè))從本質(zhì)上講，工業(yè)上冶煉金屬的反應(yīng)一定都屬于(

)A．氧化還原反應(yīng)B．置換反應(yīng)

C．分解反應(yīng)D．復(fù)分解反應(yīng)2．(2019·云南廣南二中月考)下列金屬的冶煉方法不正確的是(

)A．汞、銀等不活潑金屬用熱分解法B．鉀、鈉、鈣、鎂等活潑金屬用電解法C．鋁、鋅、鐵、鉛、銅等金屬用熱還原法D．氫氣、碳、鋁等都可用作冶煉金屬的還原劑AC3．(2020·河南周口中英文學(xué)校月考)下列關(guān)于鋁熱反應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是(

)A．鋁熱劑中還原劑是鋁粉B．鋁熱劑是純凈物C．鋁與Fe2O3可組成鋁熱劑D．鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)B4．(2019·廣州中大附中期末)海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫(kù)，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是(

)A．海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就能得到鉀單質(zhì)B．海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備NaD．利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C5．(2020·山東聊城高一檢測(cè))下列關(guān)于海水資源利用的認(rèn)識(shí)，錯(cuò)誤的是(

)A．海水中金、鍶、碳、銅、鐵等元素屬于微量元素B．海底多金屬結(jié)合礦含有鐵、錳、鈷等多種金屬元素C．通過蒸餾法、電滲析法、離子交換法等可以實(shí)現(xiàn)海水的淡化D．海水提溴過程中溴元素依次發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)A第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展自然資源的開發(fā)利用第2課時(shí)煤、石油和天然氣的綜合利用

[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]

1.了解煤、石油、天然氣的組成及綜合利用的意義，提高宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。2.了解煤、石油、天然氣綜合利用的內(nèi)容，培養(yǎng)變化觀念的學(xué)科素養(yǎng)。3.了解節(jié)約能源及防止污染的重要性，培養(yǎng)關(guān)注社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。一、煤和天然氣的綜合利用1．煤的組成煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含有碳元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。2．煤的綜合利用(1)煤的干餾①定義：將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程，也叫煤的焦化。②主要產(chǎn)品：出爐煤氣(焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯)，煤焦油，焦炭。(2)煤的氣化①定義：將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。②主要反應(yīng)：C＋H2O(g)CO＋H2。高溫(3)煤的液化直接液化：間接液化：煤與氫氣作用生產(chǎn)液體燃料煤CO和H2甲醇等氣化催化劑某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中用下圖模擬煤的干餾，按要求回答相關(guān)問題：(1)儀器d的作用是_______________，e處點(diǎn)燃的氣體主要有____________________。(2)c中液體分層，其中水層里溶有__________，有機(jī)物層可以通過________的方法使其中的重要成分分離出來。冷卻H2、CO、CH4、C2H4粗氨水蒸餾3．天然氣的綜合利用天然氣主要成為CH4應(yīng)用清潔的化石燃料化工原料合成氨生產(chǎn)甲醇等(1)把煤加強(qiáng)熱使之分解的過程為煤的干餾(

)(2)煤俗稱煤炭，因此可看作碳元素形成的單質(zhì)(

)(3)煤中含粗苯、煤焦油等物質(zhì)，可通過蒸餾獲取苯、甲苯等芳香烴(

)(4)在一定條件下，煤可以和氫氣直接反應(yīng)生成液體燃料(

)(5)煤的氣化和液化都是物理變化(

)(6)天然氣是清潔的化石燃料，對(duì)環(huán)境沒有污染(

)××√×××二、石油的綜合利用化石能源與合成高分子材料1．石油的組成由多種______________組成的混合物。碳?xì)浠衔?．石油的綜合利用(1)石油的分餾：利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過程，分餾后可獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油。(2)石油的裂化①目的：提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量。②原理：C16H34

C8H18＋C8H16。催化劑加熱、加壓(3)石油的裂解①目的：生成乙烯等氣態(tài)化工原料。②原理：C8H18

C4H10＋C4H8催化劑加熱、加壓C4H10

C2H6＋C2H4催化劑加熱、加壓C4H10

CH4＋C3H6催化劑加熱、加壓(4)石油的催化重整①目的：②產(chǎn)品：使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。苯或甲苯等化工原料。某研究學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬石油的煉制，設(shè)計(jì)了如圖的裝置。實(shí)驗(yàn)過程中,可觀察到b中試管內(nèi)有少量液體凝結(jié)且聞到有汽油的氣味，c中試管內(nèi)酸性高錳酸鉀溶液褪色。(1)實(shí)驗(yàn)研究小組模擬的是__________________(填化工工藝名稱)。(2)b中試管內(nèi)的液體_____(填“能”或“不能”)用來萃取溴水中的溴。若不能，請(qǐng)說明理由：_______________________________________(若能,此空不填)。(3)c中試管內(nèi)酸性KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)了酸性KMnO4溶液的______性。(4)寫出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化學(xué)方程式：____________________。(5)實(shí)驗(yàn)過程中，裝置d中的溴的四氯化碳溶液褪色，寫出驗(yàn)證烯烴與溴水的反應(yīng)是加成反應(yīng)而不是取代反應(yīng)的方法：_____________________________________________________________________________________________。石油的裂化不能裂化產(chǎn)物中有烯烴，易與溴發(fā)生加成反應(yīng)氧化C16H34

C8H18＋C8H16催化劑△

向反應(yīng)后的溶液中滴加石蕊溶液，溶液不變紅，則說明該反應(yīng)為加成反應(yīng)而非取代反應(yīng)3．化石能源與合成高分子材料(1)三大合成高分子材料包括：

塑料、合成橡膠、合成纖維。nCH2=CH2─CH2─CH2

─n催化劑②丙烯制聚丙烯：nCH2=CH2─CH3─CH2─CH

─n催化劑CH3①乙烯制聚乙烯：(2)以煤、石油、天然氣為原料，通過化學(xué)反應(yīng)可以制得合成高分子材料。例如：(1)石油的分餾為物理變化，獲取的各種產(chǎn)品為混合物()(2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同(

)(3)裂化汽油不能用作提取溴的萃取劑(

)(4)含4個(gè)碳原子的烷烴，經(jīng)催化裂解后，只能生成2種氣態(tài)烴(

)(5)石油在加熱和催化劑的作用下，可通過結(jié)構(gòu)重整，獲取苯、甲苯等環(huán)狀烴(

)(6)許多性能優(yōu)異的合成高分子材料的原始原料為煤、石油和天然氣(

)√×√×√√隨堂演練知識(shí)落實(shí)1．(2020·江西宜春第九中學(xué)檢測(cè))下列關(guān)于煤、石油及其所得產(chǎn)品的敘述正確的是(

)A．煤的氣化和液化都是物理變化B．煤的干餾和石油的分餾發(fā)生的都是化學(xué)變化C．用溴的四氯化碳溶液可鑒別直餾汽油和裂化汽油D．煤和石油都是混合物，都只由碳和氫兩種元素組成C2．(2019·上海知行中學(xué)高一檢測(cè))下列關(guān)于煤和石油的說法不正確的是(

)①石油是混合物，其分餾產(chǎn)品煤油為純凈物②煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉③煤經(jīng)過氣化和液化等物理變化可轉(zhuǎn)化為清潔燃料④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量⑤煤的干餾屬于化學(xué)變化⑥煤是工業(yè)上獲得芳香烴的一種重要來源⑦通過煤的干餾，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦?fàn)t氣等產(chǎn)品A