《8.1 自然資源的開發(fā)利用》教案、導學案

《8.1自然資源的開發(fā)利用》教案【教學目標】知識與技能1.幫助學生認識和體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。常識性介紹金屬回收和資源保護的意義。2.知道化石燃料是重要的自然資源，了解化石燃料燃燒對環(huán)境的影響，懂得選擇對環(huán)境污染較小的燃料，認識化石燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義。3.揭示化學與可持續(xù)發(fā)展的重要關系。4.樹立資源保護意識及合理開發(fā)意識。5.初步培養(yǎng)自主查閱資料的能力。6.使學生初步掌握化學實驗基本操作、基本技能。過程與方法1.自主學習，培養(yǎng)學生自學能力。2.活動探究，通過了解金屬資源的開發(fā)；金屬冶煉；人類冶煉和使用金屬的歷史；金屬資源的回收和再利用；海洋資源的類型；海水資源的開發(fā)及利用現(xiàn)狀，培養(yǎng)學生歸納能力、比較能力。3.通過設計對化石燃料燃燒產(chǎn)物成分分析的定性定量實驗，使學生學會解決物質（氣體）檢驗的一般方法。情感態(tài)度與價值觀1.幫助學生樹立節(jié)約資源、愛護環(huán)境、變廢為寶等意識。2.通過金屬礦物以及海水資源的開發(fā)利用兩個專題，使學生熱愛自然，熱愛化學。【教學重點】了解化學方法在金屬礦物開發(fā)（主要是金屬冶煉）及海水資源開發(fā)中的作用；化石燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義。【教學難點】學生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎上，了解適用于不同金屬的冶煉方法；化石燃料的綜合利用?！窘虒W準備】多媒體、投影儀、砂紙、鐵架臺（帶鐵圈）、蒸發(fā)皿、濾紙、火柴、沙子、鋁粉或鋁銀粉（商業(yè)名稱）、鎂帶、氯酸鉀、氧化鐵粉末、小木條、焦炭、氨水、苯、甲苯；電教器材：視頻展示臺（包括錄像），實物投影儀、掛圖、標本等。【教學過程】【第一課時】情景導入、展示目標金屬在自然界中的分布很廣，但金屬元素一般分布在什么區(qū)域？（正確評價學生的回答，并補充）金屬元素廣泛分布于礦物中，動植物體內及海洋等區(qū)域中。金屬元素在自然界中，如礦物或海洋中，是如何存在的呢？這又與什么性質有關？板書：一、金屬的存在：游離態(tài)：少數(shù)不活潑的金屬；化合態(tài)：多數(shù)比較活潑的金屬介紹我國的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，國情教育。我們日常使用的金屬材料大多是金屬單質或合金。因此必須把化合態(tài)的金屬轉化為金屬單質－金屬的冶煉。板書：二、金屬的冶煉設問探究：我們該如何從礦石中提煉出金屬單質呢？根據(jù)什么原理？學生活動：分組討論、發(fā)言（正確評價學生的回答并復述）冶煉金屬的根據(jù)是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質，經(jīng)過三個步驟。冶煉的步驟：第一步：礦石的富集：除去雜質，提高礦石中有用成分含量。第二步：冶煉：利用氧化還原反應，在一定條件下，用還原劑還原。第三步：精煉：采用一定方法，提煉純金屬。板書：1、金屬冶煉的實質分析探討：金屬離子的得電子能力是否全都相同？這與什么有關？由于金屬的活動性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此，對于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進行冶煉。板書：2、金屬冶煉的方法一些不活潑的金屬，它們是在金屬活動順序中位于氫后面的金屬，如Hg、Ag等，其陽離子得電子能力很強，所以其還原的條件比較容易達到。Hg、Ag的氧化物受熱就能分解得到單質。板書：（1）熱分解法位于活動性順序表中前端的金屬如K、Na、Ca、Al等金屬，我們知道其還原性很強，容易失去電子，而其對應的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子；一般的還原劑都無法把它的陽離子還原出來。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。板書：（2）電解法對于大多數(shù)金屬，如位于金屬活動順序表中間一段的金屬所對應的離子，得電子能力較強，其化合物又不能通過受熱分解得到金屬單質，必須使用還原劑還原金屬陽離子。常見的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。板書：（3）熱還原法①常用還原劑：焦炭、CO、、活潑金屬(如Al)等練習：分別寫出這四種常用的還原劑冶煉赤鐵礦的化學方程式。點評并強調：若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在，應先將其轉化成氧化物?！緦嶒炋骄俊繉嶒炗^察、記錄實驗現(xiàn)象，并思考回答：反應前：無鐵存在。反應中：發(fā)光、放熱、反應劇烈。反應后：用磁鐵檢查生成物有塊狀物被吸起。。Al的還原性強于鐵，也能與化合態(tài)氧結合。證明Al的還原性強于Fe，Al可與化合態(tài)的氧反應。（演示鋁熱反應，由學生寫出反應方程式，并分析各種試劑的作用）。在該反應中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經(jīng)引發(fā)，就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔為液態(tài)。發(fā)生了什么反應？如何書寫化學方程式呢？我們把上述反應稱為鋁熱反應。板書：②鋁熱反應應用探究：鋁熱反應有什么用途呢？鋁熱反應在生產(chǎn)中的應用：焊接鋼軌、冶煉難熔金屬。看錄像。體會化學在生產(chǎn)、生活中的實際應用，激發(fā)學生熱愛化學的情感。講述并板書：③應用：a：野外焊接。b：冶煉難熔金屬（要求學生寫出冶煉鉻、錳的反應）。；小結：金屬冶煉的方法：（投影）地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環(huán)境，那么我們應該具體怎么做呢？板書：三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護閱讀教材相關內容。正確評價學生的回答并歸納。有關金屬回收再利用的好處。1、廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。2、回收利用廢舊金屬的意義是減少垃圾量，防止污染環(huán)境且緩解資源短缺的矛盾。資料介紹：以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。如果人類消費的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達到產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬噸，這對保護全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省95％以上的能源消耗。每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源（電能約占82％），而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為（燃料約占80％），僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2.6％，優(yōu)勢比較明顯。由于鋁可以反復循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97％以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯著。小結：指導學生歸納本節(jié)課的內容。作業(yè)：上網(wǎng)查資料了解中國金屬的回收利用情況，并寫一份調查報告（300字左右）引入：海洋約占地球表面積的71%，具有十分巨大的開發(fā)潛力。海洋對于人類的意義，已不再局限于傳統(tǒng)的提供生存的自然環(huán)境、漁鹽之利、航運交通、國家安全等方面。海洋農牧化、海洋油氣開發(fā)、深海采礦、海水綜合利用等產(chǎn)業(yè)開發(fā)已形成規(guī)模，并顯示出巨大潛力。開發(fā)利用海洋資源，保護海洋生態(tài)環(huán)境，是解決人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑。我國的社會和經(jīng)濟發(fā)展將越來越多地依賴海洋。資料展示：海洋之所以被譽為人類未來的希望，是因為海洋中有豐富的資源和能源。海洋自然資源的分類有多種，《中國自然資源叢書·海洋卷》按照海洋資源的性質、特點、存在形態(tài)，將海洋資源分為6個大類：①海洋生物資源（包括漁業(yè)資源、藥物資源、珍稀物種資源）；②海底礦產(chǎn)資源（包括金屬礦產(chǎn)資源、非金屬礦產(chǎn)資源、石油和天然氣資源）；③海洋空間資源（包括土地資源、港口和交通資源、環(huán)境空間資源）；④海水資源（包括鹽業(yè)資源、溶存的化學資源、水資源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上風能資源）；⑥海洋旅游資源（包括海洋自然景觀旅游資源、娛樂和運動旅游資源、人類海洋歷史遺跡旅游資源、海洋科學旅游資源、海洋自然保護區(qū)旅游資源）。板書：一、海洋資源的分類【多媒體投影】本節(jié)我們僅以海水資源為例，一起來探究一下海水資源的利用和海水化學資源的利用前景。閱讀教材及資料并思考：1、海水中水資源的利用包括哪幾部分？2、海水淡化有哪些方法？資料展示：海水直接利用包括沿海工業(yè)冷卻用水、生活用水和耐鹽植物灌溉。這是海水資源開發(fā)的一個領域。據(jù)預測，2000年時美國工業(yè)用水的將由海水提供。我國今后也要發(fā)展海水直接利用工程。在沿海地區(qū)，特別是在電力、冶金、化工等行業(yè)推廣海水冷卻方法，同時推廣在生活領域中使用海水，如沖洗、除塵、消防、灌溉、印染等。目前青島市已有20多個單位直接利用海水，年用海水量占全市工業(yè)用水量的67％，上海石化總廠每小時用海水量達，青島、大連、天津等城市的發(fā)電、石油、化工等部門每年直接利用海水達。海水淡化現(xiàn)有20多種技術方法。目前技術純熟、經(jīng)濟效益較好的是蒸餾法、電滲析法和反滲透法。蒸餾法即通過將海水加熱蒸發(fā)，再把蒸汽冷凝得到淡水。這是傳統(tǒng)的方法，目前生產(chǎn)能力最大。這種技術正朝著容量大型化（日產(chǎn)以上）和目的多重化的方向發(fā)展，如利用淡化后的濃縮海水提取有用物質，利用發(fā)電廠余熱進行海水淡化等。我國已進行了日產(chǎn)百噸的淡化裝置試制，具備了設計和研制大、中型蒸餾淡化裝置的技術能力。海水水資源的利用包括兩個方面，1、海水直接利用。2、海水的淡化。板書：二、海水水資源的利用：1、海水直接利用。2、海水的淡化。水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本較高，因此可利用太陽能進行海水蒸餾淡化。蒸餾裝置圖資料展示：第二次世界大戰(zhàn)中，美國國防部制造了許多軍用海水淡化急救裝置，供飛行員和船員落水后取水用，這種裝置實際上是一種簡易的太陽能蒸餾容器。20世紀60年代，美國在佛羅里達的戴托納海灘，建立了供大規(guī)模太陽能蒸餾研制工作用的特殊實驗站。希臘、阿爾及利亞、澳大利亞等國也進行了許多太陽能蒸餾試驗。世界上最大的池式太陽能蒸餾器在希臘的帕特莫斯，玻璃總面積為8651平方米，最大日產(chǎn)量為40立方米淡水。太陽能蒸餾器結構簡單，主要由裝滿海水的水盤和覆蓋在它上面的玻璃或透明塑膠蓋板構成。水盤表面涂黑，裝滿待蒸餾的水，盤下絕熱，水盤上覆蓋的玻璃或透明塑膠蓋板下緣裝有集水溝，并與外部集水槽相通。太陽輻射透過透明蓋板，水盤中的水吸熱蒸發(fā)為水蒸氣，與蒸餾室內空氣一起對流。由于蓋板本身吸熱少，溫度低于池中溫水，水蒸氣上升并與蓋板接觸后凝結成水滴，沿著傾斜蓋板借助重力流到集水溝里，而后再流到集水器中。池式太陽能蒸餾器中海水的補充可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。雖然它有很多不同的結構形式，但基本原理是一樣的。這類蒸餾器是一種理想的利用太陽能進行海水淡化的裝置。海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開發(fā)價值。我國對海水化學元素的提取都有一些研究，可以列為未來的開發(fā)產(chǎn)業(yè)。板書：三、海水化學資源的利用【實驗探究】海水中幾種重要元素的提?。?.提溴；2.海帶中碘元素的證明？學生活動：1.，寫出有關海水提溴利用原理的化學方程式。2.“海帶中碘元素的證明”實驗現(xiàn)象寫出相關的化學方程式。作業(yè)：上網(wǎng)查資料了解從海水中提取其它元素（如鉀、鎂等），并寫一份調查報告（1000字左右）。【板書設計】一、金屬的存在：游離態(tài)：少數(shù)不活潑的金屬；化合態(tài)：多數(shù)比較活潑的金屬二、金屬的冶煉：1、金屬冶煉的實質；2、金屬冶煉的方法（1）熱分解法（2）電解法（3）熱還原法①常用還原劑：焦炭、CO、、活潑金屬（如Al）等②鋁熱反應③鋁熱反應的應用：a：野外焊接。小結：金屬冶煉的方法：三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護四、海水化學資源的利用【第二課時】引入：工業(yè)生產(chǎn)需要大量原料，消耗大量能源，在得到產(chǎn)品的同時產(chǎn)生了大量廢氣、廢水、廢渣。處理不當就會造成環(huán)境污染。氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨和赤潮等全球性和區(qū)域性環(huán)境問題，正在威脅著人類的生存和發(fā)展，保護自然環(huán)境已成為實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題。今天我們開始學習幾種重要的能源和環(huán)境保護的有關內容。板書：煤、石油和天然氣的綜合利用迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時也是重要的化工原料。如何實現(xiàn)化石燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料所造成的環(huán)境污染，是人類面臨的最大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在我們首先學習有關煤的綜合利用的相關知識。板書：1.煤的綜合利用煤是由有機物和無機物所組成的復雜的混合物，主要含有碳元素，此外還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素以及無機礦物質。板書：（1）煤成分：復雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。投影：煤的綜合利用主要是通過煤的干餾、煤的液化和汽化獲得潔凈的燃料和化工原料。板書：（2）煤的綜合利用：干餾、液化和汽化。煤的干餾是把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。在煤干餾的過程中，可以生成焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣等。其中焦炭是冶金工業(yè)的重要原料；煤焦油中含有各種烴的同系物和酚類，是重要的化工原料，焦爐氣中含有甲烷、乙烯、一氧化碳等氣體燃料，是重要的燃料；粗氨水可以生產(chǎn)化肥。這樣，煤就可以得到綜合利用。板書：煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產(chǎn)品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。投影：煤干餾的主要產(chǎn)品和用途煤的汽化原理：有機物轉化為可燃氣體。板書：煤的汽化：煤的液化原理：直接液化、間接液化。板書：提問天然氣主要成分？板書：2、天然氣天然氣的主要用途：化石燃料、化工原料。板書：（1）化石燃料（2）化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成多個碳原子的有機化合物。閱讀：資料卡片——甲烷水合物【例題】最近，新華社的一條消息中披露：我國南海海底發(fā)現(xiàn)巨大的“可燃冰”帶，能源總量估計相當于中國石油總量的一半；而我國東海“可燃冰”的蘊藏量也很可觀……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶體（）。請結合初中化學知識回答下列問題：（1）下列說法中正確的是（填序號）___________________________。A.晶體中水是溶劑B.的組成元素有3種C.中和的質量比為D.可燃冰能燃燒，說明水具有可燃性（2）可燃冰的發(fā)現(xiàn)為我國在新世紀使用高效新能源開辟了廣闊的前景．你認為能開發(fā)利用的新能源還有（至少填寫二種）__________________，__________________。解答：（1）溶劑是能夠溶解其他物質的物質，溶劑與溶質間沒有固定的組成，而的組成固定，故A不正確。中含C、H二元素，中含H、O二元素，故由C、H、O三元素，組成B正確。分子中與的物質的量之比為，而其式量不等則C不正確?？扇际怯捎诜纸猱a(chǎn)生的原因，故D不正確。（2）新能源是指以新技術為基礎，系統(tǒng)開發(fā)利用的能源包括太陽能、生物能、風能、地熱能、氫能源等。復習初中有關石油的知識。石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和環(huán)烷烴所組成的混合物。石油的大部分是液態(tài)烴，同時在液態(tài)烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。石油主要含有碳和氫兩種元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素。石油的化學成分隨產(chǎn)地不同而不同。板書：3、石油（1）石油的成分：碳氫化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。石油的煉制：原油成分復雜，還含有水和氯化鈣、氯化鎂等鹽類。原油必須先經(jīng)過脫水、脫鹽等處理過程，才能進行煉制。經(jīng)過脫水、脫鹽的石油主要是烴類的混合物，因此沒有固定的沸點。給石油加熱時，低沸點的烴先氣化，經(jīng)過冷凝先分離出來。隨著溫度升高，較高沸點的烴再氣化，經(jīng)過冷凝也分離出來。這樣繼續(xù)加熱和冷凝，就可以把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物。這種方法叫做石油的分餾。工業(yè)上分餾石油是在分餾塔中進行。石油通過分餾的方法獲得汽油、煤油和柴油等輕質液體燃料。但產(chǎn)量不高，僅占石油總質量的25％左右。為了提高輕質液體燃料的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，在石油工業(yè)上采用了裂化的方法。裂化就是在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。板書：（2）石油的煉制：分餾利用原油中各成分沸點不同，將復雜的混合物分離成較簡單更有用的混合物的過程。裂化在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。投影：板書：規(guī)律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產(chǎn)量。在石油化工生產(chǎn)過程里，常用石油分餾產(chǎn)品（包括石油氣）作原料，采用比裂化更高的溫度（，有時甚至高達以上），使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。工業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。所以說裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過程。板書：裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉化為環(huán)狀烴。三大合成材料與煤、石油、天然氣的關系，聚乙烯塑料的合成及應用。投影：原油的分餾及裂化產(chǎn)品用途示意圖聚乙烯的生成原理：在適當溫度、壓強和有催化劑存在的情況下，乙烯雙鍵里的一個鍵會斷裂，分子里的碳原子能互相結合成為很長的鏈。板書：（3）石油重要產(chǎn)品：投影：聚乙烯顆粒：聚乙烯及聚丙烯與白色污染關系，提醒同學們愛護環(huán)境，不亂丟塑料垃圾。投影：塑料制品的回收與利用思考與交流：1、回收利用廢舊合成材料的途徑？2、通過必要的數(shù)據(jù)論證限制生產(chǎn)使用聚苯乙烯快餐盒的意義。【閱讀】科學視野——壁虎的腳與膠粘劑壁虎能在光滑的墻壁上行走自如，甚至能貼在天花板上。這表明，壁虎的“腳”底與物體表面之間必定存在很強的特殊黏著力，但這種力量究竟從何而來呢？科學家對壁虎進行了研究，發(fā)現(xiàn)它的每只“腳”底部長著大約50萬根極細的剛毛，而每根剛毛末端又有約400～1000根更細的分支。這種精細結構使得剛毛與物體表面分子間的距離非常近，從而產(chǎn)生“范德瓦爾斯力”。據(jù)計算，一只大壁虎的4只“腳”產(chǎn)生的總作用力壓強相當于10個大氣壓。而這種力的產(chǎn)生靠的是分子間的范德華力人們從壁虎腳的附著力得到的啟示今后有可能派上用場，如用于研制爬墻機器人，或研制世界上第一種干性粘合劑。小結：略作業(yè)：【板書設計】三、煤、石油和天然氣的綜合利用1、煤的綜合利用（1）煤成分：復雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。（2）煤的綜合利用：干餾、液化和汽化。煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產(chǎn)品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。煤的汽化：2、天然氣（1）化石燃料（2）化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成多個碳原子的有機化合物。3、石油（1）石油的成分：碳氫化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。（2）石油的煉制：分餾——利用原油中各成分沸點不同，。將復雜的混合物分離成較簡單更有用的混合物的過程。裂化——在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。規(guī)律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產(chǎn)量裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉化為環(huán)狀烴。（3）石油重要產(chǎn)品：《8.1自然資源的開發(fā)利用》導學案【學習目標】1.了解金屬冶煉的原理和方法，理解鋁熱反應的實質。2.了解海水淡化的方法，了解海水資源的開發(fā)利用的原理。3.了解煤、石油、天然氣的綜合利用方法，了解三大合成材料。【學習重難點】重點：了解金屬冶煉的原理和方法，了解海水資源的開發(fā)利用的原理。難點：了解煤、石油、天然氣的綜合利用方法?！緦W習方法】閱讀、反思、歸納、總結。【學習過程】【知識梳理】一、金屬礦物的開發(fā)利用思考1：鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么人類對鋁的使用比鐵、銅晚得多？__________________________________________________________?；貧w教材1．金屬在自然界中的存在在地殼中除了金、鉑等少數(shù)極不活潑的金屬外，絕大多數(shù)金屬元素以______形式存在于自然界。2．金屬冶煉的實質金屬元素只有正價，所以金屬的冶煉過程就是把金屬_________的過程。3．金屬冶煉的方法（1）熱分解法如由HgO、冶煉Hg、Ag（2）熱還原法①CO還原②還原：③C還原CuO：（3）電解法工業(yè)上用電解法冶煉Na、Mg、Al的化學方程式分別為：___________________、___________________、_________________。二、海水資源的開發(fā)利用思考2：現(xiàn)有以下化工生產(chǎn)過程：①海水的淡化；②海水中提取食鹽；③海水中提取金屬鎂；④海水中提取碘；⑤海水中提取溴。其中涉及氧化還原反應的有________?；貧w教材1．海水水資源的利用（1）海水的淡化方法主要有_________、_________和_________等。（2）蒸餾法原理：利用水的沸點低，蒸餾時水汽化，而其他物質沸點高，不能汽化，水蒸氣冷卻得到淡水。注意：①海水蒸餾原理的裝置中冷卻水的流向（低進高出），目的是保證冷凝管中充滿冷卻水，冷卻效果更好和冷凝水的利用效率更高。②為防止暴沸，海水中必須加入碎瓷片。2．海水化學資源的開發(fā)利用三、煤、石油和天然氣的綜合利用思考3：煤的干餾與石油的分餾有何不同？_________________________________________________________。回歸教材1．煤的綜合利用（1）煤的組成有機物和少量無機物組成的復雜混合物，主要含有____元素，還含有____、____、____、____等元素。（2）煤的綜合利用①煤的干餾煤的干餾指將煤_____________使之分解的過程，工業(yè)上也叫_________。②煤的氣化將煤轉化為____________的過程，目前主要方法是碳和水蒸氣反應制水煤氣。化學方程式為_____________________。③煤的液化直接液化：讓煤與______作用生成液體燃料。間接液化：先把煤轉化為________，再在催化劑作用下合成______等液體燃料。2．石油的綜合利用（1）石油的成分石油主要是由多種__________組成的混合物。（2）石油的分餾利用原油中各組分______的不同，將復雜的混合物分離成較簡單和更有用的混合物的過程叫做分餾。分餾是__________變化。其主要目的是得到______、______、______等輕質油。（3）石油的裂化①條件：催化劑、高溫。②過程：含碳原子較多，沸點較高的烴斷裂為含________________的烴，裂化是__________變化。③主要目的：將重油轉化為輕質油，提高輕質油的產(chǎn)量。（4）石油的裂解①定義石油在更高的______下發(fā)生______裂化，石油中的烴分子斷裂成以乙烯、丙烯為主的________。②生產(chǎn)目的：生產(chǎn)______、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。3．天然氣的綜合利用（1）主要成分是______，是一種清潔的化石燃料和重要的化工原料。（2）天然氣與水蒸氣反應制取H2。原理：4．三大合成材料（1）三大合成材料：__________________。（2）加成聚合反應合成聚乙烯的化學方程式為_____________________，單體為__________，鏈節(jié)為____________，聚合度為____。四、環(huán)境保護與綠色化學思考4：在下列制備環(huán)氧乙烷的反應中，最符合“綠色化學”思想的是________。【知識拓展】一、金屬的冶煉1．金屬冶煉方法與金屬活動性順序的關系金屬活動性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、AgPt、Au自然界中存在形態(tài)化合態(tài)多數(shù)化合態(tài)，極少游離態(tài)游離態(tài)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法金屬的富集2．鋁熱反應（1）原理鋁將金屬氧化物中化合態(tài)的金屬還原為金屬單質，如、、、、、等。（2）反應特點①引燃劑：鎂條、氯酸鉀。②反應條件：高溫。③反應現(xiàn)象：劇烈燃燒，放出大量的熱，導致混合物劇烈反應過后，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。④結論：中的鐵被還原為單質鐵，單質鋁被氧化為，由熔融物及鐵珠可知此反應放出大量的熱，使生成的鐵熔化為鐵水。（3）應用①野外焊接鋼軌。②冶煉高熔點金屬?！纠?】冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣（或或CO）法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應用。古代有（Ⅰ）火燒孔雀石法煉銅，（Ⅱ）濕法煉銅，現(xiàn)代有（Ⅲ）鋁熱法煉鉻，（Ⅳ）從光鹵石（）中煉鎂，對它們的冶煉方法分析不正確的是（）。A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用② C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④二、設計從海水中提取溴、碘的主要工藝流程1．從海水中提取溴的主要工藝流程（1）流程（2）有關反應的化學方程式①②③2．從海水中提取碘的主要工藝流程（1）流程（2）有關反應的離子方程式【例2】全球海水中溴的蘊藏量豐富，約占地球溴總蘊藏量的99%，故溴有“海洋元素”之稱。海水中溴含量約為，其工業(yè)提取方法有：（1）空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴單質。該方法涉及的反應有：①______________________________________（寫出離子方程式）；②；③_________________________（寫出離子方程式）；其中反應②中氧化劑是________，還原劑是____________。（2）空氣吹出吸收法。該方法基本同（1），只是將溴吹出后是用來吸收的，使溴轉化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質溴。寫出溴與二氧化硫反應的化學方程式：__________________________________。（3）溶劑萃取法。該法是利用單質溴在水中和溶劑中的溶解度不同的原理來進行的。實驗室中萃取用到的實驗儀器名稱是____________。下列可以用于海水中溴的萃取試劑的是______。①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸 ④己烯【同步練習】海帶中含碘元素。從海帶中提取碘有如下步驟：①通入足量；②將海帶焙燒成灰后加水攪拌；③加振蕩；④用分液漏斗分液；⑤過濾。合理的操作順序是（）。A．①②③④⑤ B．②⑤①③④C．①③⑤②④ D．②①③⑤④三、設計從海水中提取鎂的主要工藝流程1．分析原理首先要分析Mg的冶煉原理：,所以我們首先要獲得純凈的。2.分析初始原料（1）海水中含有，但濃度太低，所以要富集。方法：蒸發(fā)濃縮海水。（2）海水中除含有外，還含有、、、、、等其他可溶性離子，所以還要分離、提純。分析離子只有與反應生成沉淀，所以我們可以用價格便宜的堿使Mg2＋生成沉淀，從而將分離出來。3．制得無水得到的沉淀與鹽酸反應生成溶液，進一步處理即可得到無水，電解即可得到鎂單質。【例3】鎂是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂從海水中提取，海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：（1）若在空氣中加熱，生成的是或MgO，寫出相應反應的化學方程式：_______________________________________。用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的氣流中加熱，能得到無水，其原因是_________________________。（2）沉淀中混有的應怎樣除去？寫出實驗步驟：_________________________________________________________。（3）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。溶解時：_________________________________________________。過濾時：_________________________________________________。蒸發(fā)時：_________________________________________________。（4）獲得的反應為（不考慮其他反應）。事實上，生產(chǎn)中一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是否需要補充，簡要說明理由。四、蒸發(fā)、蒸餾（分餾）、干餾的對比蒸發(fā)是將溶液中的溶劑加熱到沸騰（汽化）而揮發(fā)掉，最后余下固體溶質的過程，如蒸發(fā)食鹽水而得到食鹽，用到的儀器主要是蒸發(fā)皿。蒸餾是將液態(tài)物質加熱到沸騰（汽化），并使其冷凝（液化）的連續(xù)操作過程，如分餾原油得到汽油、煤油等，用到的主要儀器是蒸餾燒瓶、冷凝管等。干餾是將有機物（如煤、木材）在密閉裝置（隔絕空氣）加強熱使其分解的過程。其裝置和原理都與蒸發(fā)、分餾有較大的區(qū)別。干餾屬于化學變化。而蒸發(fā)、分餾是物理變化?，F(xiàn)總結如下表：蒸發(fā)分餾（裝置見下圖）干餾（裝置見下圖）操作過程加熱、攪拌加熱和冷凝隔絕空氣加強熱原理物理變化物理變化物理、化學變化儀器蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈、鐵架臺蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計、錐形瓶、酒精燈、鐵架臺、牛角管等大試管、酒精噴燈、鐵架臺、U形管等目的得到固體溶質分離液體與液體混合物得到化工原料分餾干餾【例4】下列說法正確的是（）。A．從萃取分液后的溴的四氯化碳溶液中提取溴可以用蒸發(fā)的方法B．將石油進行分餾是利用了物質物理性質的差異C．利用蒸餾原理從海水中提取淡水是海水淡化技術發(fā)展的新方向D．利用干餾可以把煤中的碳單質與煤焦油等分開【實驗與探究】海水資源的開發(fā)與利用自然資源的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展是當今社會的熱點問題，高考中經(jīng)常以海水資源的綜合利用與科技前沿及化學實驗結合，考查學生分析問題、解決問題的能力。實驗典例海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：（1）請列舉海水淡化的兩種方法：________、________。（2）將溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、________、________或H2、________。（3）步驟Ⅰ中已獲得，步驟Ⅱ中又將還原為，其目的為__________________。（4）步驟Ⅱ用水溶液吸收，吸收率可達95%，有關反應的離子方程式為______________________________，由此反應可知，除環(huán)境保護外，在工業(yè)生產(chǎn)中應解決的主要問題是____________________。（5）某化學研究性學習小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關資料：的沸點為，微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后，繪制了如下裝置簡圖：請你參與分析討論：①圖中儀器B的名稱：______________________________________________；②整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因為________________；③實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件：________；④C中液體產(chǎn)物顏色為________，為除去該產(chǎn)物中仍殘