化學及自然資源開發(fā)利用

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；掌握海水蒸餾的原理。知道從海帶中提取碘的原理，了解非金屬置換反響。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展加工，歸納概括形成一定結論的能力。2.引導學生合作討論，設計實驗，了解科學研究的根本方法，進一步形成交流反思、發(fā)現(xiàn)的學習習慣。3.通過對海水淡化和海帶中碘元素的檢驗方法的學習，體會在別離和提純物質(zhì)時化學實驗的重要作用。、通過設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，提醒化學與可持續(xù)開展的重要關系，樹立資源合理開發(fā)意識。2．在海帶中碘元素的檢驗實驗中，使學生形成實事、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，解決能源危機作出奉獻。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。二、教學重點：1.海水的淡化；海帶中碘元素的提取。2.了解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)開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承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?！?〕多媒體展示法：由教師提供大量的圖片、圖表、資料、事例、多媒體課件等大量信息，結合教材容，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?！?〕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相關信息，并且與同學交流討論?！?〕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，體會在別離和提純物質(zhì)時化學實驗的重要作用，形成實事、嚴謹細致的科學態(tài)度?！?〕課與課外相結合，指導學生根據(jù)自己的興趣和條件選擇其中的一個容作為自己深入學習和研究的小課題，進展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)開展〞這一主題的認識和體會，反響學習效果。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復原出來的生產(chǎn)過程。常見金屬〔金屬活動順序表〕冶煉的一般方法：金屬的活動性不同，冶煉的方法不同。電解法電解法熱復原法熱分解法①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復原出來，例如：2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑②熱復原法：一般活潑的金屬〔Zn---Cu),通常是在高溫下用復原劑〔C、CO、H2、活潑金屬等〕將金屬從其化合物中復原出來，例如：Fe2O3+3CO2Fe+CO2↑WO3+3H2W+3H2OZnO+CZn+CO↑Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3〔鋁熱反響〕Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3〔鋁熱反響〕③電解法：非?；顫姷慕饘佟睰---Al〕用一般的復原劑很難將它們復原出來，通常采用電解熔融的金屬化合物的方法冶煉活潑金屬，例如：2NaCl〔熔融〕2Na+Cl2↑MgCl2〔熔融〕Mg+Cl2↑2Al2O3〔熔融〕4Al+3O2↑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Cu2S+O22Cu+SO2二、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展循環(huán)冷卻。海水淡化的方法：主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。太陽能蒸發(fā)原理示意圖太陽能蒸發(fā)原理示意圖海水蒸餾原理示意圖2.【總結】海水資源的開發(fā)利用：①從海水中提取淡水——海水淡化②海水制鹽海水資源的開發(fā)利用③從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品④從海水中獲取鈾和重水作為核能開發(fā)的重要原料⑤從海水中獲取其他物質(zhì)和能量三、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選項是()△===△===電解冰晶石CaO+H2Ca+H2O電解冰晶石B2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解法高溫高溫===CCu2S+O22Cu+SO2熱分解法DCuSO4+2Na====Cu+Na2SO4濕法煉銅選B。鈣是活潑金屬,不能用熱復原法冶煉,應用電解法,A錯誤;鋁是活潑金屬,應用電解法,B正確;C中,反響是火法煉銅,利用的是氧化復原反響原理,將Cu2S中+1價銅轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銅,該反響不屬于分解反響,不是熱分解法,C錯誤;濕法煉銅需用與水不反響的較活潑的金屬作復原劑,如鐵等,鈉易與水反響,不能從溶液中復原出單質(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,以下有關海水綜合利用的說確的是()A.海水中含有鉀元素,只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學變化C.從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備Cl2D.利用潮汐發(fā)電是將化學能轉(zhuǎn)化為電能選C。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)生氧化復原反響,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I.從海水中提取食鹽的主要工藝流程：從海水中制取鹽的方法主要有：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?！}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。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.從海水中提取溴的主要工藝流程〔1〕用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化?！?〕向酸化的海水入適量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。反響的化學方程式為：2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl；〔3〕向含溴單質(zhì)的水溶液入空氣和水蒸汽，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔以到達富集的目的，反響的化學方程式為：Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4〔4〕向吸收塔的溶液入適量的氯氣，反響的化學方程式為：2HBr+Cl2==2HCl+Br2〔5〕用四氯化碳〔或苯〕萃取吸收塔的溶液中的溴單質(zhì)，得到產(chǎn)品溴。3.從海帶中提取碘〔1〕反響原理：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睭2O2)將其氧化成I2，再用有機溶劑將I2萃取出來。用H2O2做氧化劑，反響的離子方程式是：2I-+H2O2+2H+==I2+2H2O。〔2〕操作步驟：①取約3g干海帶，把外表的浮著物用刷子刷凈〔不要用水沖洗，以免洗去外表的碘化物〕，用剪刀剪碎后，用酒精濕潤，放入坩堝中。點燃酒精燈，灼燒海帶至完全變?yōu)榛覡a〔注意通風〕停頓加熱，冷卻。②將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，向其中參加10ml蒸餾水，攪拌、煮沸2～3min,過濾。③在濾液中滴入幾滴稀硫酸〔3mol/l〕,再參加1mLH2O2〔3%〕，現(xiàn)象：溶液變棕黃色。再參加幾滴淀粉溶液，現(xiàn)象是：溶液變藍色。〔3〕提取I2流程：含碘單質(zhì)的有機溶液含碘單質(zhì)的有機溶液含碘單質(zhì)的溶液試劑殘渣含碘元素的溶液灼燒海帶溶解，過濾海帶灰考點三化石燃料的綜合利用【例題】以下說法中不正確的選項是()A.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,煤干餾以后得到的焦炭、煤焦油、粗苯等是化學變化后產(chǎn)生的,故A對,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、NO2等有害氣體,假設不能充分燃燒,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：通過煤的干餾、煤的氣化和液化獲得干凈的燃料和多種化工原料。①煤的干餾：將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程叫做沒得干餾，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、銨鹽〔化肥〕液體：粗苯：苯、甲苯、二甲苯〔炸藥、染料、合成材料〕煤干餾的主要產(chǎn)品酚類、奈〔染料、農(nóng)藥、合成材料〕煤焦油瀝青〔筑路材料、制碳素電極〕固體：焦炭〔冶金、合成氨造氣、電石、燃料〕②煤的氣化：將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體過程。〔主要反響是碳和水蒸氣反響生成水煤氣等〕高溫高溫主要反響：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)水煤氣直接液化：煤+H2液體燃料催化劑③煤的液化催化劑間接液化：煤H2＋CO甲醇〔CH3OH〕Ⅱ.石油的煉制〔1〕石油的分餾〔物理加工過程〕：A.石油分餾的原理：利用各種烴的沸點不同，將石油不斷的加熱--汽化--冷凝--液化，把石油別離成不同沸點圍的蒸餾產(chǎn)物〔叫做餾分，仍然是混合物〕的過程叫做石油的分餾。B.實驗室蒸餾石油的裝置〔如以下圖〕：儀器名稱：①溫度計；②蒸餾燒瓶；③冷凝器；④接收器；⑤冷水進口；⑥是熱水出口。裝置②中要加碎瓷片，以防止暴沸。石油氣液化石油氣。C.石油分餾主要產(chǎn)品：汽油、煤油、柴油、重油等?！?〕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、沸點較高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小的烴的過程。主要目的：提高輕質(zhì)油〔汽油、煤油、柴油〕的產(chǎn)量，同時得到石油裂化氣。原料：石油分餾產(chǎn)品〔重油〕加熱、加壓催化劑加熱、加壓催化劑C16H34C8H18＋C8H16加熱、加壓催化劑加熱、加壓催化劑C8H18C4H10＋C4H8加熱、加壓催化劑辛烷丁烷加熱、加壓催化劑C4H10CH4＋C3H6加熱、加壓催化劑丁烷甲烷加熱、加壓催化劑C4H10C2H6＋C2H4丁烷乙烷乙烯催化裂化裂化氣〔含乙烯、丙烯、甲烷等〕催化裂化主要產(chǎn)品：重油汽油、煤油、柴油分餾所得汽油〔直鎦汽油〕：烷烴汽油：C5～C11的烴的混合物裂化所得汽油：烷烴和不飽和烴〔具有烯烴的性質(zhì)〕〔3〕石油的裂解〔深度裂化—化學加工過程〕：采用比催化裂化更高的溫度，使碳碳鍵斷裂的更徹底，主要目的得到氣態(tài)的不飽和烴。原料：汽油高溫裂解。主要目的：制得石油裂解氣，進展三大合成。高溫裂解主要產(chǎn)品：汽油石油裂解氣〔含乙烯、丙烯、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，可以通過構造的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴〔如苯或甲苯等〕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。①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，屢次使用〔聚乙烯聚氯乙烯等〕②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、亞麻〔成分：纖維素〕天然纖維動物纖維：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〕化學纖維合成纖維：六大綸〔滌綸、錦綸、腈綸、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響：聚合反響：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〕的反響。聚合反響加成聚合〔加聚反響〕：由單體生成高分子的反響?？s合聚合〔縮聚反響〕：由單體生成高分子的同時還有小分子生成。CH3〔1〕加聚反響：CH3n①由乙烯制聚乙烯：nCH2AUTOTE*T==CH2[CH2－CH2]n乙烯聚乙烯單體：CH2AUTOTE*T==CH2；鏈節(jié)：－CH2－CH2－；高聚物：[CH2－CH2]；聚合度：nn②由丙烯制聚丙烯：nCH2AUT