第八章 化學與可持續(xù)發(fā)展 課件(共65張PPT)-高一化學課件（人教版2023必修第二冊）

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第八章化學與可持續(xù)發(fā)展

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用

本節(jié)提綱

01

金屬礦物的開發(fā)利用

一、金屬元素在自然界中的存在形式

存在形式

游離態(tài)(金、鉑、銀等)

化合態(tài)(絕大多數金屬)

鉑礦

金礦

鐵礦

鋁礦

銅礦

二、金屬的冶煉

將金屬從其化合物中還原出來的過程，工業(yè)上稱之為金屬的冶煉。

+ne-

得電子，被還原

Mn+

M

由化合態(tài)（化合物）

制備游離態(tài)（單質）

除去雜質

提高金屬的比例

制備高純度的金屬

二、金屬的冶煉方法

（1）物理法——游離態(tài)金屬

一萬年前

美人首飾侯王印，盡是沙中海底來。

二、金屬的冶煉方法

（2）熱分解法——不活潑金屬

8000年前

《天工開物》冶煉銀的方法：銀礦受熱發(fā)生分解反應

除了金、鉑等極少數金屬，絕大多數金屬元素以化合物的形式存在于自然界。化學要研究如何合理、高效地開發(fā)利用這些金屬礦物，將其中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產各種金屬材料，這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。根據金屬活潑性的不同，可以采用不同的冶煉方法。對一些不活潑金屬，可以直接用加熱分解的方法將它們從其化合物中還原出來。例如:

（2）熱分解法——不活潑金屬

（3）熱還原法——大部分金屬

1300年前

爐火照天地，

紅星亂紫煙。

大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應來完成的，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等,如我們在初中學過的用碳還原氧化銅和一氧化碳還原氧化鐵。

一些活潑金屬也可作還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。例如,鋁熱反應的原理是:

（3）熱還原法——大部分金屬

一些活潑金屬也可作還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。例如,鋁熱反應的原理是:

（3）熱還原法——大部分金屬

鋁熱反應：鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生的劇烈并放出大量熱的化學反應

應用：冶煉難熔的較不活潑的金屬，如Cr、V、Mn等；焊接鋼軌

鎂條

氯酸鉀

氧化鐵和鋁粉的混合物

鋁熱反應

鋁＋某些金屬氧化物金屬＋氧化鋁

高溫

鋁熱劑：

鋁和某些金屬氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5)組成的混合物。

特點：

被還原出來的金屬熔化，與熔渣分離。體現(xiàn)鋁的還原性、氧化鋁熔點高的性質。

鎂條：

提供高溫條件（引燃劑）

氯酸鉀：

助燃劑

焊接鋼軌

金屬冶煉

3MnO2+4Al====3Mn+2Al2O3

高溫

Cr2O3+2Al====2Cr+Al2O3

高溫

（4）電解法——非常活潑的金屬

對一些非?；顫姷慕饘?采用一般的還原劑很難將它們從其化合物中還原出來，工業(yè)上常用電解法冶煉。例如:

冰晶石：降低氧化鋁的熔點

化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3

類型離子化合物離子化合物離子化合物共價化合物

熔點/℃28002050714191

[資料卡片]

①電解制備Mg采用的原料為MgCl2而不用MgO，為什么？

②電解制備Al時所采用的原料為Al2O3，能不能采用AlCl3？

③能否電解NaCl溶液來制取Na？

注意：

①必須“熔融”而不是水溶液。

②必須是離子化合物，共價化合物熔融不導電。

（5）其他方法

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

Cu2S+O2===2Cu+SO2

高溫

火法煉銅

濕法煉銅

火燒孔雀石（Cu2(OH)2CO3）煉銅

Cu2(OH)2CO3==2CuO+H2O+CO2

C+2CuO===2Cu+CO2

高溫

思考

人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活潑性有什么關系？

金屬冶煉方法的選擇取決于金屬在自然界中的存在形式和金屬的活潑性。金屬越活潑,冶煉時所需條件越復雜，在人類歷史上使用的時間相對越晚;金屬越不活潑，冶煉的方法越簡單，人類使用的時間越早。所以人類使用金屬的年代依次為青銅時代、鐵器時代。

KCaNaMgAl;ZnFeSnPb(H)Cu;HgAg;PtAu

電解法

熱

還

原

法

熱

分

解

法

物

理

提

純

電解熔融氯化物

電解熔融Al2O3

依據上述關系，填寫冶煉下列金屬的化學方程式：

合理開發(fā)和利用金屬礦物資源的主要途徑

(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)加強廢舊金屬的回收和再利用。

(5)使用其他材料代替金屬材料，減少金屬的使用量。

海水資源的開發(fā)和利用

一、海水水資源的利用

1.海水淡化

蒸餾法

電滲析法

離子交換法

最先使用，技術成熟，但成本高

成本低，但未能大量生產

目前正迅速發(fā)展，

但需要不斷更新離子交換樹脂

2.直接利用海水進行冷卻循環(huán)

一、海水水資源的利用

1.海水淡化

蒸餾法

石棉網

放少量碎瓷片或沸石，防止液體暴沸

冷凝管中水從下口進，上口出

溫度計的水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處

二、海水化學資源的利用

海水中的化學元素

二、海水化學資源的利用

1.海水制氯化鈉

海水

引入

鹽田

風吹日曬

飽和食鹽水

粗鹽

提純

NaCl

可溶性雜質：Ca2+、Mg2+、SO42-

過濾除去泥沙

BaCl2

除雜試劑：

Na2CO3

NaOH

先加BaCl2，后加Na2CO3

先過濾后再加稀鹽酸

蒸發(fā)結晶

二、海水化學資源的利用

NaCl

1.海水制氯化鈉

①氯堿工業(yè)

電解

2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

②制鈉和氯氣

電解

2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑

③制鹽酸

④制漂白劑(84消毒液)

⑤侯氏制堿

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

點燃

H2＋Cl22HCl

NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NH4Cl＋NaHCO3↓

Δ

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

二、海水化學資源的利用

2.海水提溴

海水

提取

粗鹽

苦鹵

硫酸酸化

①氯氣氧化

含Br2的海水

熱空氣吹出

含Br2的空氣

吸收液

含Br2的水溶液

Cl2

溴蒸氣

蒸餾

冷凝分離

液溴

粗溴水

②SO2吸收

二、海水化學資源的利用

②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

①2Br-＋Cl2===Br2＋2Cl-

2.海水提溴

③2Br-＋Cl2===Br2＋2Cl-

二、海水化學資源的利用

3.海水提鎂

貝殼

煅燒

①

CaO

水

②

石灰乳

沉淀池

③

海水

引入

過濾

Mg(OH)2

MgCl2·6H2O

HCl氣氛中加熱脫水

⑤

MgCl2

Mg+Cl2

電解

⑥

鹽酸、濃縮

④

鹽酸

Cl2循環(huán)利用

二、海水化學資源的利用

3.海水提鎂

①

高溫

CaCO3CaO＋CO2↑

CaO＋H2O===Ca(OH)2

②

③MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋CaCl2

④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

⑤

高溫

MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

電解

⑥

二、海水化學資源的利用

4.海帶提碘

海帶

灼燒

海帶

灰

溶解、

過濾

含I-的溶液

殘渣

含碘單質的溶液

H2O2/Cl2

含碘單質的有機溶液

萃取分液

單質碘

蒸餾

2H++2I-+H2O2=I2+2H2O

Cl2+2I-=2Cl-+I2

二、海水化學資源的利用

海水提Mg

海水淡化

海水提取NaCl

Br2的提取

煤、石油和天然氣的綜合利用

[素養(yǎng)發(fā)展目標]

1．了解煤、石油、天然氣的組成及綜合利用的意義，提高宏觀辨識與微觀探析的能力。

2．了解煤、石油、天然氣綜合利用的內容，培養(yǎng)變化觀念的學科核心素養(yǎng)。

3．了解節(jié)約能源及防止污染的重要性，培養(yǎng)關注社會可持續(xù)發(fā)展的科學態(tài)度與社會責任。

1．煤的組成

2．煤的綜合利用

(1)主要途徑

(2)實際意義

①減少污染物的排放：減少煤燃燒產生的SO2、NOx、CO和粉塵等污染物的排放。

②提高煤燃燒的效率：煤的氣化、液化都是使煤變成清潔能源的有效途徑，煤的燃燒效率也有很大的提高。

③獲得重要的化工原料：通過煤的干餾，可獲得大量重要的化工原料。

3．天然氣的綜合利用

1．石油的組成

石油是由多種_______________組成的混合物。

碳氫化合物

2．石油的綜合利用

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______、____________和____________。

塑料

合成橡膠

合成纖維

(2)以煤、石油和天然氣為原料，通過化學反應可以制得合成高分子材料。例如：

①乙烯制聚乙烯：__________________________________________。

②丙烯制聚丙烯：。

(3)隨著合成材料的大量生產和使用，急劇增加的廢棄物也給人類社會造成了巨大的環(huán)境壓力。

1．有人認為“可燃冰”(天然氣水合物)的開采和利用實現(xiàn)了“由水變成油”的夢想，這種說法對嗎？

提示：不對。因為“可燃冰”中含有CH4和H2O，并不是只有H2O，可燃冰能燃燒是其中的可燃性成分CH4的作用。

2．生活中汽車的車用燃料一般為裂化汽油。這種汽油和分餾汽油有何區(qū)別？如何鑒別？

提示：分餾汽油主要是飽和烴的混合物，裂化汽油中含不飽和烴。裂化汽油和分餾汽油可用溴的四氯化碳溶液鑒別。

3．煤的干餾和石油的分餾，兩種變化在本質上的差別是什么？

提示：煤的干餾為化學變化，石油的分餾為物理變化。

化學中“三餾”的比較

名稱干餾蒸餾分餾

原理隔絕空氣，高溫下使物質分解根據液態(tài)混合物中各組分沸點的不同進行分離與蒸餾原理

相同

名稱干餾蒸餾分餾

產物產物為混合物產物為單一組分的純凈物產物為沸點相

近的各組分組

成的混合物

變化化學變化物理變化物理變化

第二節(jié)化學品的合理使用

[素養(yǎng)發(fā)展目標]

1．體會化學科學發(fā)展對藥物合成的貢獻，初步建立依據物質性質分析健康問題的意識。

2．樹立自覺遵守國家關于化學品應用、化工生產、食品與藥品安全等方面法律法規(guī)的意識。能夠作出具有社會責任感的決策。

3．能借助國家關于安全生產、食品安全、藥物開發(fā)等方面的法律法規(guī)分析與化學有關的社會熱點問題。

1．化學品的分類

2．合理施用化肥

(1)施用化肥的目的：保障農作物______，減少農作物______。

(2)施用化肥時需考慮的因素：土壤____________、作物____________、化肥____________。

增產

損失

酸堿性

營養(yǎng)狀況

本身的性質

(3)不合理施用化肥的危害

①由于很多化肥______溶于水，過量施用不僅會造成浪費，部分化肥會隨著雨水流入河流和湖泊，造成__________________，產生______等污染現(xiàn)象。

②影響土壤的____________和土壤______。

易

水體富營養(yǎng)化

水華

酸堿性

結構

3．合理施用農藥

(1)施用農藥的目的：減少農作物______。

(2)農藥的發(fā)展：早期農藥有除蟲菊、煙草等植物和波爾多液、石灰硫黃合劑等無機物。后來人們研制出了有機氯農藥、有機磷農藥、氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯類農藥等有機合成農藥。

(3)農藥的發(fā)展方向：______、______和____________。

損失

高效

低毒

低殘留

(4)不合理施用農藥的危害

①可能會破壞害蟲與天敵之間的生態(tài)平衡，一些害蟲還會產生抗藥性；可能會引起一些昆蟲的大量死亡。

②造成土壤和作物的農藥殘留超標。

③造成大氣、地表水和地下水的污染。

在農業(yè)生產中是否應該繼續(xù)施用化肥和農藥的小組辯論中，正方小明和反方小剛分別敘述了自己的觀點：

(1)下面事實不能支持小明觀點的有哪些？說明理由。

A．可以解決快速增長人口的吃飯問題

B．可以促進農作物生長，殺滅害蟲，形成良性的生態(tài)循環(huán)

C．合成農藥用量少、見效快

D．降低了農業(yè)生產成本，可以促進農業(yè)機械化、規(guī)?；l(fā)展

提示：不能支持小明觀點的是B項。理由：農藥可以殺滅害蟲，但會破壞整個生物鏈的良性發(fā)展。

(2)持反方觀點的小剛從生態(tài)系統(tǒng)、害蟲的抗藥性及食品中化肥、農藥的殘留等方面進行了駁斥，下列兩例事實是小剛對濫用殺蟲劑造成的惡性循環(huán)的論證：

事實1.在遠離施藥地的南極，在海鳥和魚體內都檢測出了某些農藥成分。

事實2.喜馬拉雅山的積雪中也發(fā)現(xiàn)了某些農藥成分。

這些事實說明了________(請選擇下面的序號)。

①農藥、化肥被考察隊或登山者帶到南極或高山上

②農藥、化肥的濫用已影響到全球的生態(tài)循環(huán)

③農藥、化肥成分可以在生態(tài)鏈中富集，導致生物鏈系統(tǒng)發(fā)生變化

②③

化肥、農藥的利與弊

利弊

①提高農產品產量；②與有機肥料和天然農藥相比，化肥和合成農藥用量少、見效快；③降低生產成本，促進農業(yè)機械化發(fā)展①濫用農藥會破壞生態(tài)環(huán)境；

②研制和施用殺蟲劑等農藥已進入惡性循環(huán)；

③影響食品品質

1．藥物的分類

(1)按來源可分為____________與____________。

(2)按使用嚴格程度可分為____________和____________。

(3)按作用分為抗酸藥、解熱鎮(zhèn)痛藥、合成抗菌藥和抗生素等。

天然藥物

合成藥物

處方藥

非處方藥

2．藥物的作用機理

(1)有的藥物是通過改變機體細胞周圍的物理、化學環(huán)境而發(fā)揮藥效，如抗酸藥能中和胃里過多的胃酸，緩解胃部不適。

(2)更多的藥物是通過藥物分子與機體生物大分子的功能基團結合而發(fā)揮藥效，其____________與生物活性密切相關。

分子結構

3．阿司匹林

(1)阿司匹林是一種重要的合成藥物，化學名稱是____________，具有____________作用。

乙酰水楊酸

解熱鎮(zhèn)痛

(2)以水楊酸為原料制取阿司匹林的化學方程式如下：

(3)不良反應：在人體內產生的水楊酸會刺激胃黏膜，長期大量服用阿