資源簡介

第八章 化學與可持續發展
第一節 自然資源的開發利用 教案
一、核心素養：
1.掌握金屬冶煉的一-般原理，了解適用于不同金屬的冶煉方法。
2.以金屬礦物的開發和利用為例.認識化學方法在實現物質間轉化中的應用，體會保護金屬資源的重要性。
3、通過海水提鎂、海水提溴工藝流程的設計與分析，形成工業上提取物質的一般思路和方法，培養學生模型認知和證據推理的能力。
4、能從化學的角度分析從自然資源到產品的轉化途徑，認識化學方法在實現物質轉化中的作用和貢獻，感受化學科學在生產、生活中的應用價值。
5、明確化學研究和應用必須同自然環境互相協調，走可持續發展的道路。認識化學在環境保護中的作用，樹立綠色化學的觀念。
二、教學目標：
1. 通過金屬冶煉原理的學習和冶煉方法的歸納，理解氧化還原反應在金屬礦物開發中的應用，構建金屬冶煉的思維模型。認識合理開發和利用金屬資源的重要性和必要性。
2.以海水、金屬礦物、煤、石油等的開發利用為例，了解依據物質性質及其變化綜合利用資源和能源的方法。認識化學對于構建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發揮的作用,體會化學對促進人與自然和諧相處的意義。
三，重點難點：
教學重點：
了解化學方法在金屬礦物開發（主要是金屬冶煉）及海水資源開發中的作用。
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。
四、教學過程：
導入：
1、什么是自然資源，最常見的自然資源貯藏在哪里？
2、化學在自然資源的開發利用方面有何種作用與價值？
【教師】：自然資源是人類社會發展不可或缺的自然物質基礎，包括土地與土壤資源、礦產資源、生物資源、水資源、能源資源、環境資源等，根據其能否再生
可以分為可再生資源和不可再生資源?？沙掷m發展的目標是在滿足人類需要的同時，強調人類的行為要受到自然界的制約，強調人類代際之間、人類與其他生物種群之間、不同國家和不同地區之間的公平。它包括經濟可持續發展、社會可持續發展、資源可持續發展、環境可持續發展等方面。
【板書】：
一、金屬礦物的開發利用
1.金屬元在自然界存在的形態
(1)極少數的不活潑金鳳金、鉑等)以游離態的形式存在。
(2)絕大多數金屬以化合態的形式存在。
2.金屬冶煉的原理與實質
原理：利用氧化還原反應的原理，在一定條件下，把金元素由化合態還原為游離態。
實質:化合物中金屬得到電子被還原生成金屬單質。
3.金屬的冶煉方法
(1)熱分解法:像汞、銀等不活潑金屬,其陽離子得到電子的能力很強,所以其還原條件也較容易達到。
它們的氧化物受熱就能分解得到單質。反應的化學方程式:
3.金屬的冶煉方法
(1)熱分解法:像汞、銀等不活潑金屬,其陽離子得到電子的能力很強,所以其還原條件也較容易達到。
它們的氧化物受熱就能分解得到單質。反應的化學方程式:
(2)電解法:像鈉、鎂、鋁等幾種金屬的還原性很強，其對應的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子,因此用-般的方法和一般的還原劑很難使其從化合物中還原出來,只能用電解的方法來冶煉。反應的化學方程式:
點撥:工業上冶煉鎂是電解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔點比MgCl2的高，冶煉鋁是電解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是 共價化合物，熔融狀態不導電。
(3)熱還原法:大多數金屬都是在高溫下被合適的還原劑還原獲得。
常用的還原劑：焦炭、一氧化碳、氫、活潑金屬(如鋁)等。
寫出下列反應的化學方程式:
高爐煉鐵:
鋁熱反應煉鐵:
其他：
鋁熱反應實驗：
實驗裝置
實驗現象 鎂條劇烈燃燒,并發出耀眼的白光,放出一定的熱,使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應,反應放出大量的熱;紙漏斗的下部被燒穿,有紅熱狀態的液珠落人蒸發皿內的細沙中;液體冷卻后變為黑色固體，除去外層熔渣,仔細觀察,可以發現落下的是鐵珠。
實驗分析 鎂條燃燒,放出一定的熱, KClO3作為助燃劑在受熱狀態下發生分解,使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發生劇烈的 反應: 該反應放出大量的熱使生成的鐵在高溫下呈熔化狀態。
4.金屬礦物資源的合理開發和利用
(1)原因
①地球上金屬礦物資源有限。
②金屬冶煉消耗很多能量、造成環境污染。
③金屬腐蝕現象造成大量損失。
(2)措施
①提高金屬礦物的利用率。
②開發環保高效的金屬冶煉方法，防止金屬的腐蝕。
③加強廢舊金屬的回收和再利用。
④使用其他材料代替金屬材料。
二、海水資源的開發利用
1.海水水資源的利用
(1)海水水資源利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進行循環冷卻等。
(2)海水淡化:
【教師】：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，但成本較高。
2.海水的化學資源利用
(1)海水中的化學元素
海水中含量最多的為O、H兩種元素，還有CI、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、
Sr、B、F等11種元素。其他為微量元素，如Au。
(2)海水中化學資源的利用
點撥:吹出發”從海水中提取溴的流程
濃縮 海水曬鹽和海水淡化過程中Br-得到濃縮
氧化 向濃縮海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉化為溴單質: 2NaBr +Cl2 = 2NaC1+Br2
吹出 向氧化后的溶液中通入空氣和水蒸氣，將溴單質吹出
吸收 用二氧化硫作還原劑便吹出的溴轉化為HBr：
蒸餾 用氯氣將HBr氧化為Br2,然后蒸餾?；瘜W方程式為：
【教師】：除了上面一些實例，從海水獲得其他物質和能量也具有廣闊的前景。例如，鈾和重水是核能開發中的重要原料，從海水中提取鈾和重水具有一-定的戰略意義;潮汐能、波浪能等新型能源的開發和利用也越來越受到重視。
三、煤、石油和天然氣的綜合利用
【教師】：煤、石油和天然氣是人類使用的主要能源，同時它們也是重要的化工原料。如何實現化石燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料燃燒所造成的環境污染，是人類面臨的重大挑戰。
1、煤
（1）煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，其組成以碳元素為主，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。
（2）煤的干餾
煤的干餾是指將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程，工業上也叫煤的焦化。
閱讀課本P102
（3）煤的氣化是將煤轉化為可燃性氣體的過程，主要反應是碳與水蒸氣反應生成水煤氣等。
（4）煤的液化
煤可以直接液化，使煤與氫氣作用生成液體燃料;煤也可以間接液化，一般是先轉化為一氧化碳和氫氣，然后:在催化劑的作用下合成甲醇等。
2、天然氣
3、石油
（1）石油是由多種碳氫化合物組成的混合物，成分復雜。
（2）石油的分餾：利用石油中各組分沸點的不同進行分離的過程叫做分餾。
石油經分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質油。
（3）石油裂化和裂解：可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
（4）石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結構的調整，使鏈狀烴轉化為環狀烴，如苯或甲苯等。
板書設計：
第一節 自然資源的開發利用
一、金屬礦物的開發利用
二、海水資源的開發利用
三、煤、石油和天然氣的綜合利用
作業：課后習題

展開更多......

收起↑