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教学ppt课件

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教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前·新知导学，化合物，不活泼，非常活泼，利用率，回收和再利用，其他材料，NaMg，循环冷却，电渗析等内容，欢迎下载使用。

①了解金属在自然界中的存在形式，了解金属的冶炼方法及铝热反应原理，了解金属回收和资源保护的意义。②了解海水资源、海水淡化的方法。了解海水资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴。
③了解煤、石油和天然气的组成及其综合利用。④了解化肥、农药对农业生产的作用与危害及合理施用化肥、农药的方法。⑤了解合理用药的重要性及滥用药物的危害。⑥了解常见食品添加剂以及如何合理使用食品添加剂。⑦了解化学在环境保护中的重要作用。⑧了解节约能源和防止污染的重要性。⑨了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。
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
　　　　　金属矿物的开发利用1．金属在自然界中的存在形态
2．金属的冶炼将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料的过程。(1)热分解法。适用于________的金属的冶炼。写出下列反应的化学方程式。①加热分解HgO: ___________________________________。②加热分解Ag2O: ___________________________________。
(2)电解法。适用于____________的金属的冶炼。写出下列反应的化学方程式。①冶炼金属钠：______________________________。②冶炼金属镁：______________________________。③冶炼金属铝：_______________________________。
铝的生产原理示意图如下：
【答案】氧化铝　冰晶石　
(3)高温还原法。适用于大部分中等活泼的金属，常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、一些活泼金属等。请完成下列冶炼金属的化学方程式。①焦炭还原氧化铜：_____________________________。②一氧化碳还原氧化铁：________________________________。③氢气还原氧化铜：____________________________。④铝热反应冶炼铁：_______________________________。
3．有效利用金属资源的途径(1)提高金属矿物的____________。(2)防止金属的____________。(3)加强废旧金属的____________________。(4)使用____________代替金属材料。
(1)金属铜的冶炼，除了高温还原法外，你还能列举出哪些获得金属铜的方法？
(2)冶炼镁是电解熔融的MgCl2，冶炼铝为什么不采取电解熔融的AlCl3?【答案】因为氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电。
　　　　(2021·重庆万州期末)2019年诺贝尔化学奖颁给了美国德州大学奥斯汀分校教授约翰·古迪纳夫，美国纽约州立大学宾汉姆顿分校教授斯坦利·威廷汉姆和日本旭化成株式会社研究员吉野彰三人，以表彰他们在锂离子电池研发领域做出的卓越贡献。冶炼金属锂使用的方法是(　　)A．热分解法B．高温还原法C．电解法D．淘洗法【答案】C
　　　　　海水资源的开发利用1．海水资源(1)海洋约占地球表面积的71%，海水约占地球总水量的97%。(2)海水中的化学元素。
2．海水资源的开发利用(1)主要包括海水淡化和直接利用海水进行__________等。海水淡化的方法主要有______法、________法和____________法等。(2)海水制盐。①氯化钠除供食用外，还可用于生产________、________、钠、氯气、________等。②从制盐基础上，还可从海水中制取______、______、________及其他化工产品。(3)从海水中还可提取______和重水，获得________、________等新型能源。
3．海水提溴——“吹出法”提溴过程
Cl2＋2Br－===2Cl－ ＋Br2 　
Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2　
(1)海水淡化、制盐、提取溴等属于物理变化还是化学变化？Ｋ【答案】海水淡化和海水制盐是物理变化，海水提取溴是化学变化。(2) “吹出法”提溴过程中有两次氧化过程，都是用氯气将溴离子氧化为溴，这样做的目的是什么？【答案】富集溴。
【解析】从海水中提取溴，先用Cl2将溴离子氧化为溴单质，再用空气吹出生成的溴，用SO2作还原剂使Br2转化为氢溴酸，最后用Cl2将氢溴酸氧化为Br2后蒸馏分离。
重难点一　金属的冶炼原理
1．金属活动性顺序与金属冶炼的关系
2.金属冶炼的热还原法(1)热还原法的分类。
③用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物，得不到纯度较高的金属。④用铝热反应冶炼金属，虽克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题，但是成本较高。
　　　　下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　)
【答案】C【解析】活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu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均正确；C中为火法炼铜，C错误。
　　　　金属材料在日常生活、生产中有着广泛的应用。下列关于金属的说法不正确的是(　　)A．越活泼的金属越难冶炼B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的【答案】D
【解析】金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子，因此金属越活泼，对应金属阳离子氧化性越弱，则金属越难冶炼，A、C均正确；合金一般比各成分金属的熔、沸点更低，硬度更大，B正确；因AlCl3为共价化合物，其熔融状态下不导电，因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝，而通常用电解Al2O3的方法来冶炼铝。
　　　　下列化工生产原理正确的是(　　)A．用电解熔融NaCl的方法来制取金属钠B．用电解熔融AlCl3的方法来制取金属铝C．用钠加入MgCl2溶液的方法制取金属镁D．用铝粉与NaCl晶体共热的方法制取金属钠【答案】A
【解析】本题易忽视金属的活泼性对金属的冶炼方法的影响，混淆各类冶炼方法，导致错选C项或D项。AlCl3是共价化合物，熔融AlCl3不导电，应采用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝，B错误；钠易与水反应产生H2，不会置换出Mg，C错误；Na比Al更活泼，NaCl与Al不发生反应，D错误。
重难点二　海水提溴[重难理解]1．生产流程图
　　　　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：
(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，下列也能吸收Br2的是________。A．NaCl　B．FeCl2　C．Na2SO3　D．H2O(4)步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：_____________________________。(5)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴？_________________________________________。
【答案】(1)2Br－＋Cl2 === Br2＋2Cl－(2)SO2＋Br2＋2H2O === H2SO4＋2HBr　(3)BC(4)若温度过高，大量水蒸气随溴蒸出，所得气体中水蒸气的含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低(5)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高，而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了
下列推断不合理的是(　　)A．热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B．SO2吸收溴的反应方程式为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBrC．流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等D．没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能【答案】C
【解析】溴易挥发，用热空气将溴吹出，A正确；SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，B正确；流程中SO2被氧化为H2SO4，不可能被循环使用，C错误；“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高，消耗能源少，成本低，D正确。
重难点三　海带提碘、海水提镁[重难理解]1．海带中含有碘元素的检验(1)实验步骤。(2)主要反应：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O
2．海带中提碘(1)主要流程：海带灼烧→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质(2)主要反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
【特别提醒】(1)海水中的碘的浓度很低，碘一般从海带或一些海藻植物中提取。(2)由于I2易升华，从碘的有机溶剂溶液中提取时应采用水浴加热，可避免高温下I2的升华。
3．海水中提镁(1)工艺流程。
　　　　 下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是(　　)
 A．用装置甲灼烧碎海带B．用装置乙过滤海带灰的浸泡液C．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2D．用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气【答案】B
(一)在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集？ 学生提出三个不同观点。观点 1：直接往海水中加入沉淀剂。观点 2：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂。观点 3：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂。
请你评价三个学生提出的观点是否正确(填“是”或“否”)，并简述理由。
(二)在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的分离？(1)为了使镁离子沉淀下来，加入的足量试剂①是_______________ (填化学式)。(2)加入的足量试剂②是____________(填化学式)。
(3)从节约能源，提高金属镁的纯度分析，以下适宜冶炼镁的方法是____________(填字母)。
【答案】(一)观点1：否　海水中镁离子浓度小，沉淀剂的用量大，不利于镁离子的沉淀观点2：否　能源消耗大，海水的综合利用低，成本高观点3：是　镁离子富集浓度高，成本低(二)(1)Ca(OH)2　(2)HCl　(3)c
【解析】(二)(1)加入试剂①从经济效益考虑，要使用氢氧化钙。(2)要使氢氧化镁转化为氯化镁，则需要加入盐酸反应。(3)对于a、b来说，制取单质镁，不用电解或用碳还原氧化镁的方法，原因是氧化镁相对氯化镁来说，熔点太高，消耗能源太多，a、b错误；制取镁时，要把氢氧化镁转化为无水氯化镁，然后电解熔融状态的氯化镁，c正确，d错误。
　　　　海带中含有碘元素。从海带中提取碘有如下步骤，合理的操作顺序是(　　)①通入足量Cl2　②将海带焙烧成灰后加水搅拌　③加CCl4振荡　④用分液漏斗分液　⑤过滤A．①②③④⑤　　　　　B．②⑤①③④C．①③⑤②④D．②①③⑤④【答案】B【解析】从海带中提取碘的过程是焙烧→溶解→过滤→用Cl2把I－氧化成I2→CCl4萃取→分液。
　　　　海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按照如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得的产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是(　　)A．此法的优点之一是原料来源丰富B．进行①②③步操作的目的是从海水中提取氯化镁C．第④步电解时会产生氯气D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、置换反应和复分解反应
【答案】D【解析】海水和贝壳都易于得到，而且十分丰富，所以此法的优点之一是原料来源丰富，A正确；海水中含有氯化镁，但浓度低且含有其他杂质，不能直接蒸发结晶，通过步骤①②③可以得到较纯净的氯化镁，B正确；贝壳的主要成分是碳酸钙，碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳，发生的是分解反应；电解熔融氯化镁时产生氯气和镁，属于分解反应；生石灰和水反应是化合反应，氢氧化钙与氯化镁反应、氢氧化镁与盐酸反应都属于复分解反应，所以提取镁的过程中没有涉及置换反应，C正确，D错误。
1．已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，请你推测下列事件发生在铁器时代之前的是 (　　)A．金属铝的冶炼B．青铜器时代C．金属钾的使用D．戴维发现金属钠【答案】B【解析】金属越不活泼，越易被还原成金属单质，被发现和使用得越早。在四个选项中，比铁不活泼的金属只有Cu，B正确。
2．海洋是一个巨大的宝藏，期待着人们的开发和利用。下列物质不经过化学变化就能从海水中获得的是(　　)A．单质溴　　　　　B．单质镁C．烧碱　D．食盐【答案】D
3．下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是(　　)A．活动性强的金属B．活动性弱的金属C．人类较早使用的金属D．明代作货币的金属【答案】A【解析】金属活动性强的金属如Na、K、Mg、Ca等，一般用电解熔融盐的方法冶炼。
4．从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是(　　)A．加适量的KI溶液B．通入溴蒸气C．加入适量的NaOH溶液D．加入适量的NaBr溶液【答案】D【解析】Cl2和Br2均能与KI反应生成I2，A错误；Cl2与Br2不发生反应，B错误；Cl2和Br2均与NaOH发生反应，C错误；Cl2与NaBr发生反应：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，D正确。
5．下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是(　　)【答案】A
【解析】海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，加明矾不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化，A错误。
【解析】本题错选C的主要原因是忽略了工业生产中冶炼Mg采用电解熔融的MgCl2而不采用熔融的MgO，原因是MgO的熔点远高于MgCl2的熔点，在熔化时要消耗更多的能量。海水中镁元素是以Mg2+形式存在的，应先加入石灰乳使Mg2+沉淀生成Mg(OH)2，B错误。
7．自然资源的利用具有广阔前景。(1)冶炼金属常用以下几种方法：a．以C、CO或H2作还原剂　b．铝热反应法c．电解法　d．热分解法冶炼下列金属各采用哪种方法？①Fe、Zn、Cu等相对较活泼金属________(填序号，下同)。②Na、Mg、Al等活泼金属________。③Hg、Ag等不活泼金属________。④V、Gr、Mn、W等高熔点金属________。
(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气，将溴离子氧化，该反应的离子方程式是_________________________。(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。工业上常用于沉淀Mg2+的试剂A的俗名是________，氢氧化镁转化为MgCl2的离子方程式是______________________________。
(4)海带灰中富含以I－形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下图所示：
①灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是______。步骤②加热煮沸一会儿的目的是______________________________。②向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，写出该反应的离子方程式：__________________。反应结束后，再加入CCl4作萃取剂，振荡、静置，可以观察到CCl4层呈________色。