高中化学第一节 自然资源的开发利用教案配套课件ppt

这是一份高中化学第一节 自然资源的开发利用教案配套课件ppt，共57页。PPT课件主要包含了知识导航，学法指导，新课情景呈现，课前素能奠基，蒸馏法，电渗析法，离子交换法，膜分离法，潮汐能，波浪能等内容，欢迎下载使用。

第一节　自然资源的开发利用以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
第二节　化学品的合理使用1．知道化肥、农药的合理施用，了解药物的分类，知道常见的抗酸药和解热镇痛类药物及使用方法。2．了解食品添加剂，知道常见的食品添加剂及使用方法。3．认识经济发展与环境保护等的关系。树立自觉遵守国家关于化学品应用、化工生产、环境保护、食品与药品安全等方面法律法规的意识。
第三节　环境保护与绿色化学1．认识物质及其变化对环境的影响，依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境保护的作用。了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规，强化公众共同参与环境治理的责任。2．认识化学科学与技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。树立绿色化学的观念。结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。
1．理解本质·重联系。结合氧化还原反应和金属活动性顺序来理解金属的冶炼方法，理解金属活动性与相应的冶炼方法的辨证关系，并结合工业实际及所给题目的具体信息来分析金属的冶炼原理及方法。2．妙用图示·析流程。从海水中所含元素的存在形式和性质出发，找出提取碘、溴的方法，尝试利用流程图表示提取方案，思路清晰，一目了然，从而将知识学透、学活。3．微观分析·得规律。从海水中提取元素，图片记忆法固然重要，但无论哪种元素的提取，首先都必须富集元素，然后进一步发生反应提取。
4．火眼金睛·明辨析。正确辨析“二馏、二裂、二化”，即利用概念，正确辨析分馏、干馏、裂化、裂解、气化、液化，注意其区别与联系，加深对煤、石油、天然气三大化石燃料应用的认识。5．紧扣特征·找规律。依据加聚反应的断键、成键特点，总结加聚反应的常见类型，在此基础上得到单体的判断方法和规律。6．树立理念·保环境。树立环境保护的理念，认识环境污染的危害，了解“三废”的来源与处理方法，理解绿色化学及原子经济的概念。
第一节　自然资源的开发利用
第1课时　金属矿物的开发利用　海水资源的开发利用
现在我们家庭中大多都是不锈钢或陶瓷餐具，铝制餐具已逐渐退出，但在铝刚被提炼出来的19世纪，拿破仑大宴宾客及大臣时，其他人用银做的餐具而他自己却用铝做的餐具。1889年，德国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发现元素周期律和建立元素周期表上的贡献，赠给他一件贵重的奖品，就是用金和铝制成的一架天平。为什么在地壳中含量比铁还多的金属铝，在19世纪比金还贵重呢？随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？
海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。
开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的可靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达18 000 km，海岛海岸线长达14 000 km，这为我们开发利用海水资源提供了良好的自然条件。那么，海水的开发利用都包括哪些方面呢？你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗？
一、金属矿物的开发利用1．金属冶炼原理与实质(1)原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。(2)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即：Mn＋＋ne-==M。
2．金属冶炼的常用方法
3．金属矿物资源的开发和利用措施(1)提高金属矿物的利用率；(2)开发环保高效的金属冶炼方法；(3)防止金属的腐蚀；(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；(5)加强废旧金属的回收和再利用。
二、海水资源的开发利用1．海水资源的利用(1)利用途径：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有__________、____________、______________和____________等。其中__________的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
2．海水制盐(1)从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。(2)从海水中可以提取______________及其他化工产品。
(3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。如图为海水综合利用的示意图。
3．从海水中获取能量(1)从海水中提取铀和重水，用于________开发。(2)开发__________、__________等新型能源。
1．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。(　　)(2)海水中含有钾元素，仅通过物理变化就可以得到金属钾。(　　)(3)海水各种化学资源的开发过程中，必须都要发生化学反应。(　　)(4)实验室从海带中提取单质碘的方法是取样→灼烧→溶解→过滤→萃取。(　　)
2．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。如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(　　)A．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价高低D．金属的活动性强弱
解析：由图可知，性质越活泼的金属冶炼越难，使用年限越短，性质稳定的金属冶炼越容易使用年限越长，可见，金属被利用年限的前后主要取决于金属的活动性强弱，故选D。
3．下列说法错误的是(　　)A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等解析：金属的冶炼有电解法、加热分解、置换法等，电解法是电解熔融物质，不一定是熔融盐，不能是溶液，故选C。
4．地球上的大部分水是以海水形式存在的，若能找到海水淡化的大规模生产方法，将极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧缺的状况。下列有关海水淡化的方法在原理上完全不可行的是(　　)A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B．利用太阳能使海水蒸馏淡化C．将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
解析：明矾使海水中的悬浮颗粒沉淀下来而净化，不能使海水淡化，A项错误；利用太阳能将海水蒸馏淡化是可行的，B项正确；在一定条件下将海水缓慢凝固以获取淡水在原理上是可行的，C项正确；利用离子交换法可以使海水淡化，D项正确。
1．能否通过电解熔融的MgO制取金属镁？提示：不能。MgO的熔点比MgCl2的熔点高，需要消耗很多的能量，成本太高。2．能否通过电解AlCl3制取金属铝？提示：不能。氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，没有自由移动的离子，不发生电离。
3．如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：金属单质还原性、失电子能力依次减弱，金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强。
易错提醒：常见几种金属的冶炼误区(1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。但冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。(3)Au、Pt一般用物理法提取。(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。
(1)铝热反应的引燃剂为镁条，助燃剂为氯酸钾。(2)铝热剂为混合物，是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。(3)镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。(4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
　　　　　冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法　②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法　③活泼金属置换法④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是(　　)A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
1．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　)
解析：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C项，不属于分解反应，错误。
提示：氧化剂氧化性大于氧化产物，则氧化性为Cl2>Br2>SO2。
2．有人说步骤①通入氯气氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建议是否合理？提示：不合理，直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂，还会造成一部分溴流失，使成本增加。
　　　　　海水中溴元素以Br-形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示：
(1)步骤①反应的离子方程式是____________________________。(2)步骤③反应的化学方程式是______________________________。(3)从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br2的是__________(填字母)。A．NaOH B．FeCl2C．Na2SO3 D．H2O(4)步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则__________________________。
2Br－＋Cl2====Br2＋2Cl－　
SO2＋Br2＋2H2O====H2SO4＋2HBr　
溴不能完全蒸出，产率低　
解析：(1)海水中的溴离子容易被氯气氧化为溴的单质。氧化性氯气比溴强，反应的离子方程式为2Br-＋Cl2===Br2＋2Cl-；(2)溴单质有氧化性，二氧化硫具有还原性，溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr；
(3)NaOH溶液和溴单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水，可以吸收，故A正确；FeCl2溶液具有还原性，可以被溴单质氧化为氯化铁，可以吸收溴单质，故B正确；Na2SO3溶液具有还原性，可以被溴单质氧化，能吸收溴单质，故C正确；H2O和溴单质反应微弱，不能充分吸收溴单质。故D错误，故答案为ABC；(4)在溴水中，溴的沸点是58.5 ℃，水的沸点是100 ℃，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低。
下列有关说法不正确的是(　　)A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br-＋Cl2===2Cl-＋Br2C．工业上每获得1 ml Br2，需要消耗Cl2 44.8 LD．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
铝的冶炼史1825年，丹麦的奥斯特分离出少量的纯铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了，所以不允许大规模地生产铝。又过了27年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪着金属光泽的小铝球。因此在19世纪，铝是一种珍贵的金属，它的价格同黄金相当。
1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯·马丁·霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教授(这位教授正是维勒的学生)说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。”这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。霍尔在自己家里的柴房中办一个家庭实验室，经过两年的不断探索终于在1886年2月的一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上，后来，这些铝球竟成为“王冠宝石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。
还有一件值得提及的事，非常巧合，一位与霍尔同龄的年轻的法国化学家埃鲁也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法。霍尔与埃鲁在遥远的两大洲，同年来到人世(1863年)又同年发明了电解炼铝法(1886年)。虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷，但后来却成为莫逆之交。1911年，当美国化学工业协会授予霍尔著名的佩琴奖章时，埃鲁还特意远涉重洋到美国参加了授奖仪式。亲自向霍尔表示祝贺。或许是上天的旨意，1914年，这两位科学家又都相继去世。难怪当后人们一提起电解炼铝法的时候，便总把霍尔和埃鲁的名字联在一起。
〔即时训练〕用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 ml，消耗铝最少的是(　　)A．MnO2　B．WO3　C．Cr2O3　D．C3O4