化學與自然資源開發(fā)利用

1、化學與自然資源的開發(fā)利用（歸納與整理）一、教學目標：知識與技能目標：1 .了解海水資源的概況、海水資源開發(fā)和利用的前景及化學在其中可以發(fā)揮的作用。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。2 .知道海水淡化的幾種方法；掌握海水蒸儲的原理。知道從海帶中提取碘的原理，了解非金屬置換反 應。3 .認識化石燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義。過程與方法目標1 .通過引導學生查閱資料，學習閱讀、查閱資料的方法，培養(yǎng)學生的自主學習能力和對所獲信息進行 加工，歸納概括形成一定結(jié)論的能力。2 .引導學生合作討論， 設(shè)計實驗，了解科學研究的基本方法，進一步形成交流反思、發(fā)現(xiàn)的學習習慣。3 .

2、通過對海水淡化和海帶中碘元素的檢驗方法的學習，體會在分離和提純物質(zhì)時化學實驗的重要作 用。、通過設(shè)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(zhì)（氣體）檢 驗的一般方法情感態(tài)度與價值觀目標1 .體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，揭示化學與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹立資源合 理開發(fā)意識。L.7%. 2 .在海帶中碘元素的檢驗實驗中，使學生形成實事求是、嚴謹細致的科學態(tài)度。知道學好化學等科學知識，為保護環(huán)境，解決能源危機作出貢獻。3 .在交流討論和實驗過程中，培養(yǎng)學生的合作意識，同時增進學生對化學科學的認識和興趣。、教學重點：1.海水的淡化；海帶中碘元素的提取。2 . 了解

3、化學方法在海水資源開發(fā)中的作用。3 .化石燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義。三、教學難點：1.海帶中碘的驗證，海水綜合利用的原則和意義。2.化石燃料的綜合利用四、教學方式與教學手段化學與可持續(xù)發(fā)展的觀念的形成與培養(yǎng)，需要學生自己的親身體會才能可能達成。所以要實現(xiàn)這一目標， 我采取了以下的教學方式， 主要目的在于改變學生被動接受式的單一學習方式，促進學生多樣化的學習方式的轉(zhuǎn)變。(1)多媒體展示法：由老師提供大量的圖片、圖表、資料、事例、多媒體課件等大量信息，結(jié)合教材內(nèi)容， 讓學生充分感受和體會。然后讓學生在班上交流自己的體會和認識。(2)小組合作討論法：讓學生根據(jù)自己的條件，以各種方式主動收集

4、相關(guān)信息，并且與同學交流討論。I - _" I I y(3)實驗法：充分發(fā)揮實驗的功能，讓學生做海帶中碘元素檢驗的實驗，體會在分離和提純物質(zhì)時化學實 驗的重要作用，形成實事求是、嚴謹細致的科學態(tài)度。(4)課內(nèi)與課外相結(jié)合，指導學生根據(jù)自己的興趣和條件選擇其中的一個內(nèi)容作為自己深入學習和研究的 小課題，進行更深入的學習和研究，完成小論文，表達自己對“化學與可持續(xù)發(fā)展”這一主題的認識和體會，反 饋學習效果。I五、教學過程一、開發(fā)利用金屬礦物和海水資源1.1金屬礦物的開發(fā)和利用 C'L 金屬的冶煉：金屬冶煉是工業(yè)上將金屬從含有金屬元素的礦石中還原出來的生產(chǎn)過程。常見金屬(金屬活動順

5、序表)冶煉的一般方法：金屬的活動性不同，冶煉的方法不同。 KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg -'電解法熱還原心熱分解法熱分解法：不活潑金屬(Hg及Hg以后)可以直接用加熱分解的方法將金屬從其化合物中還原出來，例如：2Hg+O 2T2HgO =2 Ag 2O4Ag+O 2 T熱還原法：一般活潑的金屬（Zn-Cu）,通常是在高溫下用還原劑（C、CO、H2、活潑金屬等）將金屬從其化合物中還原出來，例如：高溫Fe2O3+3CO =2Fe+CO 2 T高溫WO3+3H 2W+3H 2。高溫ZnO+C =Zn+CO TI" j I_高溫 _.，一一一Fe2O3+2Al =2

6、Fe+Al 2O3 （鋁熱反應）.1 '*1 / j/ J ； / / « ：' / /_高溫 _Cr2O3+2Al =2Cr+Al 2O3 （鋁熱反應）»I:,、.、 ,電解法：非?；顫姷慕饘伲↘-AI ）用一般的還原劑很難將它們還原出來，通常采用電解熔融的 I金屬化合物的方法冶煉活潑金屬，例如：,、, 電解，2NaCl （熔融）=2Na+Cl 2 T,、, 電解，MgCl 2 （熔融）=Mg+Cl 2 T 1電解2A|2。3 （熔融）= = = = 4A1+3O 2 T 冰晶石有些金屬可以利用氧氣從其硫化物中冶煉出來，例如：冶煉銅高溫Cu2S+O2=2C

7、u+SO 2二、海水資源的開發(fā)利用1.海水水資源的利用：海水中水的儲量約占全球總水量的97%。海水中水資源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻海水淡化的方法：主要有蒸儲法、電滲析法、離子交換法等。太陽能從科小甲提取次小母小次化海水制鹽_ 'l /海水資源的開發(fā)利用從海水中提取鎂、鉀、澳、碘等化工產(chǎn)品l_ 'I yj/ s 匚從海水中獲取鈾和重水作為核能開發(fā)的重要原料 從海水中獲取其他物質(zhì)和能量-ii-.三、化學與資源綜合利用、環(huán)境保護考點一金屬礦物的開發(fā)利用？【例題】下表中金屬的冶煉原理與方法完全正確的是（）冶煉原理方法A、CaO+H2Ca+=O=熱還原法電B2

8、Al203（熔融）4Al+2冰晶石局溫CCu2S+O22Cu+SO2 分=僅供個人學習參考DCuSO4+2Na=Cu+Na2s煉銅選B。鈣是活潑金屬，不能用熱還原法冶煉，應用電解法，A錯誤；鋁是活潑金屬，應用電解法，B正確;C中，反應是火 法煉銅，利用的是氧化還原反應原理，將Cu2s中+1價銅轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅，該反應不屬于分解反應，不是熱分解法，C 錯誤；濕法煉銅需用與水不反應的較活潑的金屬作還原劑，如鐵等，鈉易與水反應，不能從溶液中還原出單質(zhì)銅,D錯誤?？键c二海水資源的綜合利用？【例題】海水是一個巨大的化學資源寶庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()IA.海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就

9、可以得到鉀單質(zhì)IB.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學變化I"I , IC.從海水中可以得到 NaCl,電解熔融NaCl可制備C12': -, - - , ":D.利用潮汐發(fā)電是將化學能轉(zhuǎn)化為電能選Q海水中的鉀元素是以化合態(tài)形式存在的 ，要由化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，一定發(fā)生氧化還原反應，故A不正確；海 水蒸發(fā)制海鹽，發(fā)生的是物理變化,B也不正確；電解熔融NaCl可以制得Na和Cl2,C正確；潮汐發(fā)電是動能、 勢能 轉(zhuǎn)化為機械能，機械能轉(zhuǎn)化為電能，因此D也不正確?！局R掃描】海水化學資源的開發(fā)利用從海水中提取物質(zhì)的方法1 .從海水中提取食鹽的主要工藝流程：從海水中制取鹽的

10、方法主要有：鹽田法、電滲析法和冷凍法。其中鹽田法 (又叫灘曬法)歷史最悠久，而且也是最簡便和經(jīng)濟有效的方法?，F(xiàn)在還在廣泛采用。鹽田法：鹽田建在海灘邊，借用海灘逐漸升高的坡度，開出一片片象扶梯一樣的池子。利用漲潮或用風車和泵抽取海水到池內(nèi)。海水流過幾個池子，隨著風吹日曬，水份不斷蒸發(fā)，海水中的鹽濃度愈 來愈高，最后讓濃鹽水進入結(jié)晶池，繼續(xù)蒸發(fā)，直到析出食鹽晶體。我國是世界上最大的產(chǎn)鹽國，年產(chǎn)鹽量近 2000萬噸，占世界食鹽產(chǎn)量的80%2 .從海水中提取澳的主要工藝流程(1)用蒸儲法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化。(2)向酸化的海水中通入適量的氯氣，使濱離子轉(zhuǎn)化為澳單質(zhì)。反應的化學方程式為：2

11、NaBr+Cl2=Br2+2NaCl ;(3)向含澳單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將澳單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達到富集的目的，反應的化學方程式為：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4僅供個人學習參考2HBr+Cl2=2HCl+Br2(4)向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣，反應的化學方程式為:(5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的澳單質(zhì)，得到產(chǎn)品澳。3 .從海帶中提取碘(1)反應原理：海帶中的碘元素主要以I-的形式存在，提取時用適當?shù)难趸瘎?H2O2)各其氧化成I2,再用有機溶劑將I2萃取出來。用H2O2做氧化齊心反應的離子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2

12、+2H2d(2)操作步驟：C I取約3g干海帶，把表面的浮著物用刷子刷凈(不要用水沖洗，以免洗去表面的碘化物)，用剪刀剪碎后，用酒精濕潤，放入田期中。點燃酒精燈，灼燒海帶至完全變?yōu)榛覡a(注意通 風)停止加熱，冷卻。I I金/ /將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，向其中加入10ml蒸儲水，攪拌、煮沸 23min,過濾。在濾液中滴入幾滴稀硫酸(3mol/l )，再加入1mLH2O2(3%) ,現(xiàn)象：溶液變棕黃色。再加入幾滴淀粉溶液， 現(xiàn)象是：溶液變藍色。(3)提取I2流程：C含碘元素的溶液殘渣試劑一人4含碘單質(zhì)的溶液海帶I I含碘單質(zhì)的有機溶液考點三化石燃料的綜合利用？【例題】下列說法中不正確的是() IA

13、.天然氣屬于化石燃料B.煤是由焦炭、煤焦油、粗苯等成分組成的有機物和無機物的混合物C.化石燃料在燃燒過程中能產(chǎn)生污染環(huán)境的CO SO2等有害氣體D.煤轉(zhuǎn)化為煤氣后燃燒，可以提高燃燒效率【解析】選B。天然氣、石油、煤均是化石燃料，煤是成分復雜的混合物，煤干儲以后得到的焦炭、煤焦油、粗苯等是化學變化后產(chǎn)生的，故A X,B錯；化石燃料中往往含有 S、N等元素，故燃燒后能產(chǎn)生SO2 NO NO冷有害氣 體，若不能充分燃燒，則會產(chǎn)生CO氣體，煤轉(zhuǎn)化為煤氣后，燃燒充分，提高了燃燒效率，故C、D對。煤的綜合利用途徑：通過煤的干儲、煤的氣化和液化獲得潔凈的燃料和多種化工原料。煤的干儲：將煤隔絕空氣加強熱使之分

14、解的過程叫做沒得干儲，也叫煤的焦化。氣體：焦爐氣：H2、CH4 C2H4 CO （燃料、化工原料）粗氨水：氨、俊鹽（化肥）液體：粗苯：苯、甲苯、二6 （炸臼 染料、合成材料）煤干儲的主要產(chǎn)品酚類、奈（染料、農(nóng)藥、合成丹料）煤焦油I"瀝青（筑路材料、制碳素電極）固體：焦炭（冶金、合成氨造氣、電石、燃料）煤的氣化：將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體過程。（主要反應是碳和水蒸氣反應生成水煤氣等）高溫主要反應：C（s） + H2 O（g）CO（g） + H 2（g）水煤氣J1直接液化：煤+H2液體燃料煤的液化催化劑間接液化：煤H21CO甲醇（CH3OH；H .石油的煉制（1）石油的分儲（物理加工過程）：-

15、汽化-冷凝-液化，把石物（叫做儲分，仍然是混合A.石油分儲的原理：利用各種姓的沸點不同，將石油不斷的加熱油分離成不同沸點范圍的蒸儲產(chǎn)物）的過程叫做石油的分儲。B.實驗室蒸儲石油的裝置（如下圖）：儀器名稱：溫度計；蒸儲燒瓶；冷凝器；接收器;冷水進口；是熱水出口。裝置中要加碎瓷片，以防止暴沸。I - _-dI 石油氣液化石油氣。.<I .'I'_1.C.石油分儲主要產(chǎn)品：4/ 汽油、煤油、柴油、重油等。JIn"（2）石油的裂化（化學加工過程）：在一定條件下，將相對分子質(zhì)量較大、血點較高的小裂為相對分子質(zhì)量較小的爛的過程0主要目的：提高輕質(zhì)油（汽油、煤油、柴油）的產(chǎn)量

16、，同時得到石油裂化氣原料：石油分儲產(chǎn)品（重油）反應：以十六烷白豳“裂化反應為例：加熱、加壓Cl6 H34C8H18 + C8 H16十K烷辛烷辛烯催化劑加熱、加壓C8H18C4H10 + C4H8辛烷丁烷丁烯催化劑加熱、加壓GH6丁皖甲皖丙腐化劑加熱、加壓C4 H10C2H 6 + C2H4I丁烷乙烷乙烯裂化氣（含乙烯、丙耀化藜1布等）主要產(chǎn)品：重油汽油、煤油、柴油I ,* I J I '/1/ f分儲所得汽油（直鐳汽油）：烷燒汽油：C卜C11的燃的混合物裂化所得汽油：烷燒和不飽和燒（具有烯煌的性質(zhì)）（3）石油的裂解（深度裂化一化學加工過程）：采用比催化裂化更高的溫度，使碳碳鍵斷裂的更

17、徹底，主要目的得到氣態(tài)的不飽和燃。原料：汽油。主要目的：制得石油裂解氣，進行三大合成。高溫裂解 | 1主要產(chǎn)品：汽油石油裂解氣（含乙烯、的烯、丁烯、丁二烯）石油的催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀建轉(zhuǎn)化為環(huán)狀燒（如果或甲苯等）三大合成材料（合成有機高分子）（1）合成塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。塑料的主要成分：合成樹脂 +添加劑（增塑劑、防老化劑等）熱塑性塑料：可以反復加工，多次使用（聚乙烯聚氯乙烯等）塑料的性能熱固性塑料：一次加工成型，受熱不軟化（酚醛塑料（2）合成纖維植物纖維：棉花、木材、亞於（成分：纖維素）天然纖維, vL動

18、物纖維：羊毛、蠶絲（成分：蛋白質(zhì)）纖維人造纖維：人造棉、人造絲、人造毛（成分：纖維素）| X化學纖維YL0 yI I 7/I / /合成纖維：六大綸（滌綸、錦綸、月青綸、丙綸、維綸、氯綸）（是 利用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料制成的）（3）合成橡膠：順丁橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、硅橡膠等。4.2合成有機高分子的反應：聚合反應：在一定條件下，由小分子（單體）合成高分子（分子量巨大的化合物）的反應。聚合反應加雌合（加聚反應）：由單體生成高分子的反應。縮合聚合（縮聚反應）：由單體生成高分子的同時還有小分子生成。X1 'r>, J X（1）加聚反應：CH由乙烯制聚乙烯：nCH2= CH2CH2= CH2不nI IX、！