資源簡介

自然資源的開發利用
【教學目標】
知識與技能
1.幫助學生認識和體會化學在自然資源開發和利用中的意義和作用。常識性介紹金屬回收和資源保護的意義。
2.知道化石燃料是重要的自然資源，了解化石燃料燃燒對環境的影響，懂得選擇對環境污染較小的燃料，認識化石燃料綜合利用和開發新能源的重要意義。
3.揭示化學與可持續發展的重要關系。
4.樹立資源保護意識及合理開發意識。
5.初步培養自主查閱資料的能力。
6.使學生初步掌握化學實驗基本操作、基本技能。
過程與方法
1.自主學習，培養學生自學能力。
2.活動探究，通過了解金屬資源的開發；金屬冶煉；人類冶煉和使用金屬的歷史；金屬資源的回收和再利用；海洋資源的類型；海水資源的開發及利用現狀，培養學生歸納能力、比較能力。
3.通過設計對化石燃料燃燒產物成分分析的定性定量實驗，使學生學會解決物質（氣體）檢驗的一般方法。
情感態度與價值觀
1.幫助學生樹立節約資源、愛護環境、變廢為寶等意識。
2.通過金屬礦物以及海水資源的開發利用兩個專題，使學生熱愛自然，熱愛化學。
【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；化石燃料綜合利用和開發新能源的重要意義。
【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；化石燃料的綜合利用。
【教學準備】
多媒體、投影儀、砂紙、鐵架臺（帶鐵圈）、蒸發皿、濾紙、火柴、沙子、鋁粉或鋁銀粉（商業名稱）、鎂帶、氯酸鉀、氧化鐵粉末、小木條、焦炭、氨水、苯、甲苯；電教器材：視頻展示臺（包括錄像），實物投影儀、掛圖、標本等。
【教學過程】
【第一課時】
情景導入、展示目標
金屬在自然界中的分布很廣，但金屬元素一般分布在什么區域？
（正確評價學生的回答，并補充）金屬元素廣泛分布于礦物中，動植物體內及海洋等區域中。
金屬元素在自然界中，如礦物或海洋中，是如何存在的呢？這又與什么性質有關？
板書：一、金屬的存在：游離態：少數不活潑的金屬；化合態：多數比較活潑的金屬
介紹我國的礦產資源現狀，國情教育。
我們日常使用的金屬材料大多是金屬單質或合金。因此必須把化合態的金屬轉化為金屬單質－金屬的冶煉。
板書：二、金屬的冶煉
設問探究：我們該如何從礦石中提煉出金屬單質呢？根據什么原理？
學生活動：分組討論、發言
（正確評價學生的回答并復述）冶煉金屬的根據是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質，經過三個步驟。冶煉的步驟：第一步：礦石的富集：除去雜質，提高礦石中有用成分含量。第二步：冶煉：利用氧化還原反應，在一定條件下，用還原劑還原。第三步：精煉：采用一定方法，提煉純金屬。
板書：1、金屬冶煉的實質
分析探討：金屬離子的得電子能力是否全都相同？這與什么有關？
由于金屬的活動性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此，對于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進行冶煉。
板書：2、金屬冶煉的方法
一些不活潑的金屬，它們是在金屬活動順序中位于氫后面的金屬，如Hg、Ag等，其陽離子得電子能力很強，所以其還原的條件比較容易達到。Hg、Ag的氧化物受熱就能分解得到單質。
板書：（1）熱分解法
位于活動性順序表中前端的金屬如K、Na、Ca、Al等金屬，我們知道其還原性很強，容易失去電子，而其對應的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子；一般的還原劑都無法把它的陽離子還原出來。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。
板書：（2）電解法
對于大多數金屬，如位于金屬活動順序表中間一段的金屬所對應的離子，得電子能力較強，其化合物又不能通過受熱分解得到金屬單質，必須使用還原劑還原金屬陽離子。常見的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。
板書：（3）熱還原法 ① 常用還原劑：焦炭、CO、、活潑金屬(如Al)等
練習：分別寫出這四種常用的還原劑冶煉赤鐵礦的化學方程式。
點評并強調：若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在，應先將其轉化成氧化物。
【實驗探究】實驗觀察、記錄實驗現象，并思考回答：反應前：無鐵存在。反應中：發光、放熱、反應劇烈。反應后：用磁鐵檢查生成物有塊狀物被吸起。。Al的還原性強于鐵，也能與化合態氧結合。證明Al的還原性強于Fe，Al可與化合態的氧反應。（演示鋁熱反應，由學生寫出反應方程式，并分析各種試劑的作用）。
在該反應中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續燃燒，同時放出足夠的熱量引發氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經引發，就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔為液態。
發生了什么反應？如何書寫化學方程式呢？
我們把上述反應稱為鋁熱反應。
板書：②鋁熱反應
應用探究：鋁熱反應有什么用途呢？
鋁熱反應在生產中的應用：焊接鋼軌、冶煉難熔金屬?？翠浵瘛ｓw會化學在生產、生活中的實際應用，激發學生熱愛化學的情感。
講述并板書：③應用：a：野外焊接。b：冶煉難熔金屬（要求學生寫出冶煉鉻、錳的反應）。；
小結：金屬冶煉的方法：（投影）
地球上的金屬礦產資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環境，那么我們應該具體怎么做呢？
板書：三、金屬的回收與環境、資源保護
閱讀教材相關內容。
正確評價學生的回答并歸納。
有關金屬回收再利用的好處。1、廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。2、回收利用廢舊金屬的意義是減少垃圾量，防止污染環境且緩解資源短缺的矛盾。
資料介紹：以鋁為例，生產一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當前全球原鋁的年產量約2500萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發展下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。如果人類消費的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達到產量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬噸，這對保護全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產一噸原鋁錠相比，可以節省95％以上的能源消耗。每生產一噸原鋁錠需要消耗能源（電能約占82％），而生產一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為（燃料約占80％），僅為原鋁錠生產能源消耗的2.6％，優勢比較明顯。由于鋁可以反復循環使用，從再生鋁廢料中再生產鋁，其節能效果更加顯著。另外，再生鋁生產中二氧化碳的產生量和排放量與原鋁生產相比，大為減少。有資料統計，再生鋁生產可比用水電生產原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發電減少二氧化碳排放量97％以上，比用煤發電減少的二氧化碳排放量更多，環保效益十分顯著。
小結：指導學生歸納本節課的內容。
作業：上網查資料了解中國金屬的回收利用情況，并寫一份調查報告（300字左右）
引入：海洋約占地球表面積的71%，具有十分巨大的開發潛力。海洋對于人類的意義，已不再局限于傳統的提供生存的自然環境、漁鹽之利、航運交通、國家安全等方面。海洋農牧化、海洋油氣開發、深海采礦、海水綜合利用等產業開發已形成規模，并顯示出巨大潛力。開發利用海洋資源，保護海洋生態環境，是解決人口、資源、環境問題的重要途徑。我國的社會和經濟發展將越來越多地依賴海洋。
資料展示：海洋之所以被譽為人類未來的希望，是因為海洋中有豐富的資源和能源。海洋自然資源的分類有多種，《中國自然資源叢書·海洋卷》按照海洋資源的性質、特點、存在形態，將海洋資源分為6個大類：①海洋生物資源（包括漁業資源、藥物資源、珍稀物種資源）；②海底礦產資源（包括金屬礦產資源、非金屬礦產資源、石油和天然氣資源）；③海洋空間資源（包括土地資源、港口和交通資源、環境空間資源）；④海水資源（包括鹽業資源、溶存的化學資源、水資源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上風能資源）；⑥海洋旅游資源（包括海洋自然景觀旅游資源、娛樂和運動旅游資源、人類海洋歷史遺跡旅游資源、海洋科學旅游資源、海洋自然保護區旅游資源）。
板書：一、海洋資源的分類【多媒體投影】
本節我們僅以海水資源為例，一起來探究一下海水資源的利用和海水化學資源的利用前景。
閱讀教材及資料并思考：1、海水中水資源的利用包括哪幾部分？2、海水淡化有哪些方法？
資料展示：海水直接利用包括沿海工業冷卻用水、生活用水和耐鹽植物灌溉。這是海水資源開發的一個領域。據預測，2000年時美國工業用水的將由海水提供。我國今后也要發展海水直接利用工程。在沿海地區，特別是在電力、冶金、化工等行業推廣海水冷卻方法，同時推廣在生活領域中使用海水，如沖洗、除塵、消防、灌溉、印染等。目前青島市已有20多個單位直接利用海水，年用海水量占全市工業用水量的67％，上海石化總廠每小時用海水量達，青島、大連、天津等城市的發電、石油、化工等部門每年直接利用海水達。海水淡化現有20多種技術方法。目前技術純熟、經濟效益較好的是蒸餾法、電滲析法和反滲透法。蒸餾法即通過將海水加熱蒸發，再把蒸汽冷凝得到淡水。這是傳統的方法，目前生產能力最大。這種技術正朝著容量大型化（日產以上）和目的多重化的方向發展，如利用淡化后的濃縮海水提取有用物質，利用發電廠余熱進行海水淡化等。我國已進行了日產百噸的淡化裝置試制，具備了設計和研制大、中型蒸餾淡化裝置的技術能力。
海水水資源的利用包括兩個方面，1、海水直接利用。2、海水的淡化。
板書：二、海水水資源的利用：1、海水直接利用。2、海水的淡化。
水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本較高，因此可利用太陽能進行海水蒸餾淡化。
蒸餾裝置圖
資料展示：第二次世界大戰中，美國國防部制造了許多軍用海水淡化急救裝置，供飛行員和船員落水后取水用，這種裝置實際上是一種簡易的太陽能蒸餾容器。20世紀60年代，美國在佛羅里達的戴托納海灘，建立了供大規模太陽能蒸餾研制工作用的特殊實驗站。希臘、阿爾及利亞、澳大利亞等國也進行了許多太陽能蒸餾試驗。世界上最大的池式太陽能蒸餾器在希臘的帕特莫斯，玻璃總面積為8651平方米，最大日產量為40立方米淡水。太陽能蒸餾器結構簡單，主要由裝滿海水的水盤和覆蓋在它上面的玻璃或透明塑膠蓋板構成。水盤表面涂黑，裝滿待蒸餾的水，盤下絕熱，水盤上覆蓋的玻璃或透明塑膠蓋板下緣裝有集水溝，并與外部集水槽相通。太陽輻射透過透明蓋板，水盤中的水吸熱蒸發為水蒸氣，與蒸餾室內空氣一起對流。由于蓋板本身吸熱少，溫度低于池中溫水，水蒸氣上升并與蓋板接觸后凝結成水滴，沿著傾斜蓋板借助重力流到集水溝里，而后再流到集水器中。池式太陽能蒸餾器中海水的補充可以是連續的，也可以是斷續的。雖然它有很多不同的結構形式，但基本原理是一樣的。這類蒸餾器是一種理想的利用太陽能進行海水淡化的裝置。
海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開發價值。我國對海水化學元素的提取都有一些研究，可以列為未來的開發產業。
板書：三、海水化學資源的利用
【實驗探究】海水中幾種重要元素的提?。?.提溴；2.海帶中碘元素的證明？
學生活動：1.，寫出有關海水提溴利用原理的化學方程式。2.“海帶中碘元素的證明”實驗現象寫出相關的化學方程式。
作業：上網查資料了解從海水中提取其它元素（如鉀、鎂等），并寫一份調查報告（1000字左右）。
【板書設計】
一、金屬的存在：游離態：少數不活潑的金屬；化合態：多數比較活潑的金屬
二、金屬的冶煉：1、金屬冶煉的實質；2、金屬冶煉的方法（1）熱分解法（2）電解法 （3）熱還原法①常用還原劑：焦炭、CO、、活潑金屬（如Al）等②鋁熱反應 ③鋁熱反應的應用：a：野外焊接。小結：金屬冶煉的方法：
三、金屬的回收與環境、資源保護
四、海水化學資源的利用
【第二課時】
引入：工業生產需要大量原料，消耗大量能源，在得到產品的同時產生了大量廢氣、廢水、廢渣。處理不當就會造成環境污染。氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨和赤潮等全球性和區域性環境問題，正在威脅著人類的生存和發展，保護自然環境已成為實現人類社會可持續發展的重要課題。今天我們開始學習幾種重要的能源和環境保護的有關內容。
板書：煤、石油和天然氣的綜合利用
迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時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，減少化石燃料所造成的環境污染，是人類面臨的最大挑戰。
現在我們首先學習有關煤的綜合利用的相關知識。
板書：1.煤的綜合利用
煤是由有機物和無機物所組成的復雜的混合物，主要含有碳元素，此外還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素以及無機礦物質。
板書：（1）煤成分：復雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。
投影：
煤的綜合利用主要是通過煤的干餾、煤的液化和汽化獲得潔凈的燃料和化工原料。
板書：（2）煤的綜合利用：干餾、液化和汽化。
煤的干餾是把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。在煤干餾的過程中，可以生成焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣等。其中焦炭是冶金工業的重要原料；煤焦油中含有各種烴的同系物和酚類，是重要的化工原料，焦爐氣中含有甲烷、乙烯、一氧化碳等氣體燃料，是重要的燃料；粗氨水可以生產化肥。這樣，煤就可以得到綜合利用。
板書：煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。
投影：煤干餾的主要產品和用途
煤的汽化原理：有機物轉化為可燃氣體。
板書：煤的汽化：
煤的液化原理：直接液化、間接液化。
板書：
提問天然氣主要成分？
板書：2、天然氣
天然氣的主要用途：化石燃料、化工原料。
板書：（1）化石燃料（2）化工原料：合成氨、生產甲醇、合成多個碳原子的有機化合物。
閱讀：資料卡片——甲烷水合物
【例題】最近，新華社的一條消息中披露：我國南海海底發現巨大的“可燃冰”帶，能源總量估計相當于中國石油總量的一半；而我國東?！翱扇急钡奶N藏量也很可觀……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶體（）。請結合初中化學知識回答下列問題：（1）下列說法中正確的是（填序號）___________________________。
A.晶體中水是溶劑
B.的組成元素有3種
C.中和的質量比為
D.可燃冰能燃燒，說明水具有可燃性
（2）可燃冰的發現為我國在新世紀使用高效新能源開辟了廣闊的前景．你認為能開發利用的新能源還有（至少填寫二種）__________________，__________________。
解答：（1）溶劑是能夠溶解其他物質的物質，溶劑與溶質間沒有固定的組成，而的組成固定，故A不正確。中含C、H二元素，中含H、O二元素，故由C、H、O三元素，組成B正確。分子中與的物質的量之比為，而其式量不等則C不正確。可燃是由于分解產生的原因，故D不正確。
（2）新能源是指以新技術為基礎，系統開發利用的能源包括太陽能、生物能、風能、地熱能、氫能源等。
復習初中有關石油的知識。
石油主要是由各種烷烴、環烷烴和環烷烴所組成的混合物。石油的大部分是液態烴，同時在液態烴里溶有少量的氣態烴和固態烴。石油主要含有碳和氫兩種元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素。石油的化學成分隨產地不同而不同。
板書：3、石油（1）石油的成分：碳氫化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。
石油的煉制：原油成分復雜，還含有水和氯化鈣、氯化鎂等鹽類。原油必須先經過脫水、脫鹽等處理過程，才能進行煉制。經過脫水、脫鹽的石油主要是烴類的混合物，因此沒有固定的沸點。給石油加熱時，低沸點的烴先氣化，經過冷凝先分離出來。隨著溫度升高，較高沸點的烴再氣化，經過冷凝也分離出來。這樣繼續加熱和冷凝，就可以把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產物。這種方法叫做石油的分餾。工業上分餾石油是在分餾塔中進行。石油通過分餾的方法獲得汽油、煤油和柴油等輕質液體燃料。但產量不高，僅占石油總質量的25％左右。為了提高輕質液體燃料的產量，特別是提高汽油的產量，在石油工業上采用了裂化的方法。裂化就是在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。
板書：（2）石油的煉制：
分餾---利用原油中各成分沸點不同，將復雜的混合物分離成較簡單更有用的混合物的過程。裂化---在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。
投影：
板書：規律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產量。
在石油化工生產過程里，常用石油分餾產品（包括石油氣）作原料，采用比裂化更高的溫度（，有時甚至高達以上），使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。工業上把這種方法叫做石油的裂解。所以說裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過程。
板書：裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉化為環狀烴。
三大合成材料與煤、石油、天然氣的關系，聚乙烯塑料的合成及應用。
投影：原油的分餾及裂化產品用途示意圖
聚乙烯的生成原理：在適當溫度、壓強和有催化劑存在的情況下，乙烯雙鍵里的一個鍵會斷裂，分子里的碳原子能互相結合成為很長的鏈。
板書：（3）石油重要產品：
投影：聚乙烯顆粒：
聚乙烯及聚丙烯與白色污染關系，提醒同學們愛護環境，不亂丟塑料垃圾。
投影：塑料制品的回收與利用
思考與交流：1、回收利用廢舊合成材料的途徑？2、通過必要的數據論證限制生產使用聚苯乙烯快餐盒的意義。
【閱讀】科學視野——壁虎的腳與膠粘劑
壁虎能在光滑的墻壁上行走自如，甚至能貼在天花板上。這表明，壁虎的“腳”底與物體表面之間必定存在很強的特殊黏著力，但這種力量究竟從何而來呢？科學家對壁虎進行了研究，發現它的每只“腳”底部長著大約50萬根極細的剛毛，而每根剛毛末端又有約400～1000根更細的分支。這種精細結構使得剛毛與物體表面分子間的距離非常近，從而產生“范德瓦爾斯力”。據計算，一只大壁虎的4只“腳”產生的總作用力壓強相當于10個大氣壓。而這種力的產生靠的是分子間的范德華力人們從壁虎腳的附著力得到的啟示今后有可能派上用場，如用于研制爬墻機器人，或研制世界上第一種干性粘合劑。
小結：略
作業：
【板書設計】
三、煤、石油和天然氣的綜合利用
1、煤的綜合利用
（1）煤成分：復雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。
（2）煤的綜合利用：干餾、液化和汽化。
煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。
煤的汽化：
2、天然氣
（1）化石燃料（2）化工原料：合成氨、生產甲醇、合成多個碳原子的有機化合物。
3、石油
（1）石油的成分：碳氫化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。
（2）石油的煉制：
分餾——利用原油中各成分沸點不同，。將復雜的混合物分離成較簡單更有用的混合物的過程。
裂化——在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。
規律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產量
裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。
重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉化為環狀烴。
（3）石油重要產品：

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