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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用导学案及答案
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用导学案及答案，共5页。学案主要包含了课标要求，学业质量水平，学习目标，教学内容等内容，欢迎下载使用。
认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的方法和意义，了解化学在开发利用自然资源中的重要作用。
【学业质量水平】
2-4能分析化学科学在开发利用自然资源、保护环境方面的价值和贡献。
【学习目标】
通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型
通过铝冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。
易海水资源中氯化钠为原料，构建物质间的转化关系。
通过海水提溴工艺的分析，形成工业上提取物质的一般思路和方法，培养学生模型认知和证据推理的能力。
【教学内容】
知识点一 金属矿物的开发利用
1．金属元素在自然界中存在的形态
(1)极少数不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在(2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
2．金属冶炼原理与实质
(1)原理：将金属从化合物中还原出来Mn＋＋ne－===M(2)实质：化合物中金属得到电子被还原成金属单质。
3.金属冶炼方法
(1)加热分解法(写出化学方程式)
①制Hg：2HgOeq \(=====,\s\up10(△))2Hg＋O2↑。②制Ag：2Ag2Oeq \(=====,\s\up10(△))4Ag＋O2↑。
(2)电解法(写出化学方程式)
①制Mg：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4())Mg＋Cl2↑。②制Al：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑。
③制Na：2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4())2Na＋Cl2↑。
注意：工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
(3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来
①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。
②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4())2Fe＋3CO2。
③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4())2Fe＋Al2O3。
铝热反应原理：活泼金属Al置换不活泼金属；铝和金属氧化物组成的混合物为铝热剂；
镁条为引燃剂，使氯酸钾分解；
氯酸钾为助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应；
引发操作：在铝热剂上面加少量氯酸钾，中间插一根镁条，用小木条点燃镁条；
内层漏斗底部剪一个孔目的：使熔融物易落下
蒸发皿成沙：一、防止熔融溅落物炸裂蒸发皿，二、防止熔融溅落物溅出
铝热反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。
铝热反应常用于：焊接钢轨、冶炼熔点高活动性弱于Al的金属的金属（如铁、钒、铬、锰等）、定向爆破。
4．合理开发和利用金属资源的主要途径
知识点二 海水资源的开发利用
（一）海水水资源的利用
（二）海水的化学资源利用
1海水提溴常用方法是空气吹出法。
(1)主要流程
(2)主要反应
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化) Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(提取)
2．海带提碘 课本106页 5
3．海水提镁 课本106页6
NaCl在工业上三大用途：侯氏制碱法（Na2CO3）、氯碱工业（NaOH）、制金属钠(Na)。
（1）制金属钠：电解熔融的NaCl。
（2）侯氏制碱（纯碱Na2CO3）法：向NaCl饱和溶液中先通入NH3，后通入CO2气体，生成溶解度较小的NaHCO3，然后过滤得到NaHCO3，加热分解制得纯碱。
方程式：NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3=△=Na2CO3+CO2+H2O
右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。
因为NH3极易溶于水，容易产生倒吸，所以a通入NH3，b通入CO2 。
（3）氯碱工业：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
第八章第一节 自然资源的开发利用 (第2课时）
【课标要求】
对比学习煤的干馏、气化和液化，石油的分馏、裂化和裂解，了解依据物质性质及其变化综合利用资源的方法，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
【学业质量水平】
5-1能列举事实说明化学科学在生产、生活中的应用价值，以及对人类文明的伟大贡献。
5-3能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径，能对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价。
【学习目标】
1．结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。
2．以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
3．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。
【教学内容】
煤 、 石油 、 天然气 是目前人类使用的主要能源(化石燃料)。
一．煤的组成及其综合利用
1．煤的组成：
煤是由 有机物 和少量 无机物 组成的复杂混合物，其组成以 碳元素 为主，还含有少量
氢、氧、氮、硫 等元素。
2．煤的综合利用：
煤的综合利用的主要途径是 煤的干馏 、 煤的气化 和 液化 ，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。
二．天然气的组成及其综合利用
高温、高压
催化剂
一定条件
CH4 + H2O CO + 3H2
高温、高压
催化剂
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
CO + 2H2 CH3OH
注：苯中并不含有苯、甲苯和粗氨水，是通过煤的干馏得到的。
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( )
(2)煤的气化与液化与一般物质气化或液化原理相同。( )
(3)将煤在空气中强热分解的过程为煤的干馏。( )
三．石油的组成及其综合利用
1．石油的组成：石油主要是由多种 碳氢化合物 化合物组成的 混合物 。
2．石油的综合利用
（1）分馏： 利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程 。
（2）石油经分馏（常压蒸馏）后可以获得 汽油（直馏汽油）（含C5~C11） 、 煤油（含C11~C16） 、 柴油（含C15~C18） 等含碳原子少的轻质油；石油经减压蒸馏后可得到沥青（用于铺路）、燃料油（船或火力发电的燃料）、石蜡（化工原料）、润滑油（例如机油）。
（3）还有很多含碳原子多的 重油 （含C20以上）需要通过 催化裂化 过程将重油裂化为汽油（裂化汽油）等，再进一步 裂解 ，可以获得很多重要的化工原料，如 乙烯 、 甲烷 等短链烃。问：直馏汽油和裂化汽油有何区别？
（4）催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的 重新调整 ，可以使 链状烃
转化为 环状烃 ，如 苯 和 甲苯 等。
(1)石油的分馏、裂化和裂解均为化学变化。( )(2)石油的分馏产品为纯净物( )
(3)裂化的目的为了提高汽油的质量与产量。( )(4)重油的裂化可以得到乙烯等气态化工原料。( )
(5)裂化汽油可用作萃取剂萃取溴水中的溴。( )
(6)石油在加热和催化剂的作用下可使烃分子重整生成苯、甲苯等有机物。( )
四．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
1.三大合成高分子材料： 塑料 、 合成橡胶 、 合成纤维 ，这三大合成高分子材料主要是以煤、石油、天然气为原料生产的。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等。
2.合成高分子化合物的常见反应类型
（1）加聚反应：由许多 小分子 经过加成反应合成 高分子化合物 的反应称为加成聚合反应，简称 加聚 反应。
如nCH2＝CHCH3eq \(――→,\s\up7(一定条件))
3．化学“六气”的主要成分
高炉
煤气
水煤
气
天然
气
液化
石油气
焦炉气
裂解气
主要
成分
CO、
CO2
H2、
CO
CH4
C3H8、
C4H10
H2、
CH4、
C2H4、
CO
C2H4、
C3H6、
C4H8、
CH4
认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的方法和意义，了解化学在开发利用自然资源中的重要作用。
【学业质量水平】
2-4能分析化学科学在开发利用自然资源、保护环境方面的价值和贡献。
【学习目标】
通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型
通过铝冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。
易海水资源中氯化钠为原料，构建物质间的转化关系。
通过海水提溴工艺的分析，形成工业上提取物质的一般思路和方法，培养学生模型认知和证据推理的能力。
【教学内容】
知识点一 金属矿物的开发利用
1．金属元素在自然界中存在的形态
(1)极少数不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在(2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
2．金属冶炼原理与实质
(1)原理：将金属从化合物中还原出来Mn＋＋ne－===M(2)实质：化合物中金属得到电子被还原成金属单质。
3.金属冶炼方法
(1)加热分解法(写出化学方程式)
①制Hg：2HgOeq \(=====,\s\up10(△))2Hg＋O2↑。②制Ag：2Ag2Oeq \(=====,\s\up10(△))4Ag＋O2↑。
(2)电解法(写出化学方程式)
①制Mg：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4())Mg＋Cl2↑。②制Al：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑。
③制Na：2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4())2Na＋Cl2↑。
注意：工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
(3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来
①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。
②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4())2Fe＋3CO2。
③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4())2Fe＋Al2O3。
铝热反应原理：活泼金属Al置换不活泼金属；铝和金属氧化物组成的混合物为铝热剂；
镁条为引燃剂，使氯酸钾分解；
氯酸钾为助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应；
引发操作：在铝热剂上面加少量氯酸钾，中间插一根镁条，用小木条点燃镁条；
内层漏斗底部剪一个孔目的：使熔融物易落下
蒸发皿成沙：一、防止熔融溅落物炸裂蒸发皿，二、防止熔融溅落物溅出
铝热反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。
铝热反应常用于：焊接钢轨、冶炼熔点高活动性弱于Al的金属的金属（如铁、钒、铬、锰等）、定向爆破。
4．合理开发和利用金属资源的主要途径
知识点二 海水资源的开发利用
（一）海水水资源的利用
（二）海水的化学资源利用
1海水提溴常用方法是空气吹出法。
(1)主要流程
(2)主要反应
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化) Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(提取)
2．海带提碘 课本106页 5
3．海水提镁 课本106页6
NaCl在工业上三大用途：侯氏制碱法（Na2CO3）、氯碱工业（NaOH）、制金属钠(Na)。
（1）制金属钠：电解熔融的NaCl。
（2）侯氏制碱（纯碱Na2CO3）法：向NaCl饱和溶液中先通入NH3，后通入CO2气体，生成溶解度较小的NaHCO3，然后过滤得到NaHCO3，加热分解制得纯碱。
方程式：NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3=△=Na2CO3+CO2+H2O
右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。
因为NH3极易溶于水，容易产生倒吸，所以a通入NH3，b通入CO2 。
（3）氯碱工业：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
第八章第一节 自然资源的开发利用 (第2课时）
【课标要求】
对比学习煤的干馏、气化和液化，石油的分馏、裂化和裂解，了解依据物质性质及其变化综合利用资源的方法，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
【学业质量水平】
5-1能列举事实说明化学科学在生产、生活中的应用价值，以及对人类文明的伟大贡献。
5-3能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径，能对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价。
【学习目标】
1．结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。
2．以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
3．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。
【教学内容】
煤 、 石油 、 天然气 是目前人类使用的主要能源(化石燃料)。
一．煤的组成及其综合利用
1．煤的组成：
煤是由 有机物 和少量 无机物 组成的复杂混合物，其组成以 碳元素 为主，还含有少量
氢、氧、氮、硫 等元素。
2．煤的综合利用：
煤的综合利用的主要途径是 煤的干馏 、 煤的气化 和 液化 ，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。
二．天然气的组成及其综合利用
高温、高压
催化剂
一定条件
CH4 + H2O CO + 3H2
高温、高压
催化剂
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
CO + 2H2 CH3OH
注：苯中并不含有苯、甲苯和粗氨水，是通过煤的干馏得到的。
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( )
(2)煤的气化与液化与一般物质气化或液化原理相同。( )
(3)将煤在空气中强热分解的过程为煤的干馏。( )
三．石油的组成及其综合利用
1．石油的组成：石油主要是由多种 碳氢化合物 化合物组成的 混合物 。
2．石油的综合利用
（1）分馏： 利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程 。
（2）石油经分馏（常压蒸馏）后可以获得 汽油（直馏汽油）（含C5~C11） 、 煤油（含C11~C16） 、 柴油（含C15~C18） 等含碳原子少的轻质油；石油经减压蒸馏后可得到沥青（用于铺路）、燃料油（船或火力发电的燃料）、石蜡（化工原料）、润滑油（例如机油）。
（3）还有很多含碳原子多的 重油 （含C20以上）需要通过 催化裂化 过程将重油裂化为汽油（裂化汽油）等，再进一步 裂解 ，可以获得很多重要的化工原料，如 乙烯 、 甲烷 等短链烃。问：直馏汽油和裂化汽油有何区别？
（4）催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的 重新调整 ，可以使 链状烃
转化为 环状烃 ，如 苯 和 甲苯 等。
(1)石油的分馏、裂化和裂解均为化学变化。( )(2)石油的分馏产品为纯净物( )
(3)裂化的目的为了提高汽油的质量与产量。( )(4)重油的裂化可以得到乙烯等气态化工原料。( )
(5)裂化汽油可用作萃取剂萃取溴水中的溴。( )
(6)石油在加热和催化剂的作用下可使烃分子重整生成苯、甲苯等有机物。( )
四．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
1.三大合成高分子材料： 塑料 、 合成橡胶 、 合成纤维 ，这三大合成高分子材料主要是以煤、石油、天然气为原料生产的。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等。
2.合成高分子化合物的常见反应类型
（1）加聚反应：由许多 小分子 经过加成反应合成 高分子化合物 的反应称为加成聚合反应，简称 加聚 反应。
如nCH2＝CHCH3eq \(――→,\s\up7(一定条件))
3．化学“六气”的主要成分
高炉
煤气
水煤
气
天然
气
液化
石油气
焦炉气
裂解气
主要
成分
CO、
CO2
H2、
CO
CH4
C3H8、
C4H10
H2、
CH4、
C2H4、
CO
C2H4、
C3H6、
C4H8、
CH4
相关学案
高中化学第一节 自然资源的开发利用学案设计： 这是一份高中化学第一节 自然资源的开发利用学案设计，共4页。学案主要包含了防止熔融溅落物炸裂蒸发皿，二等内容，欢迎下载使用。
高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用学案： 这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用学案，共6页。
必修 第二册第一节 自然资源的开发利用导学案： 这是一份必修 第二册第一节 自然资源的开发利用导学案，共2页。
