人教版（2019）高中化学必修二 8.1自然资源的开发利用 教案

第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用 教案
一、核心素养：
1.掌握金属冶炼的一-般原理，了解适用于不同金属的冶炼方法。
2.以金属矿物的开发和利用为例.认识化学方法在实现物质间转化中的应用，体会保护金属资源的重要性。
3、通过海水提镁、海水提溴工艺流程的设计与分析，形成工业上提取物质的一般思路和方法，培养学生模型认知和证据推理的能力。
4、能从化学的角度分析从自然资源到产品的转化途径，认识化学方法在实现物质转化中的作用和贡献，感受化学科学在生产、生活中的应用价值。
5、明确化学研究和应用必须同自然环境互相协调，走可持续发展的道路。认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念。
二、教学目标：
1. 通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。
2.以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
三，重点难点：
教学重点：
了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
教学难点：
学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
四、教学过程：
导入：
1、什么是自然资源，最常见的自然资源贮藏在哪里？
2、化学在自然资源的开发利用方面有何种作用与价值？
【教师】：自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生
可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。
【板书】：
一、金属矿物的开发利用
1.金属元在自然界存在的形态
(1)极少数的不活泼金鳳金、铂等)以游离态的形式存在。
(2)绝大多数金属以化合态的形式存在。
2.金属冶炼的原理与实质
原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，把金元素由化合态还原为游离态。
实质:化合物中金属得到电子被还原生成金属单质。
3.金属的冶炼方法
(1)热分解法:像汞、银等不活泼金属,其阳离子得到电子的能力很强,所以其还原条件也较容易达到。
它们的氧化物受热就能分解得到单质。反应的化学方程式:
3.金属的冶炼方法
(1)热分解法:像汞、银等不活泼金属,其阳离子得到电子的能力很强,所以其还原条件也较容易达到。
它们的氧化物受热就能分解得到单质。反应的化学方程式:
(2)电解法:像钠、镁、铝等几种金属的还原性很强，其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子,因此用-般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来,只能用电解的方法来冶炼。反应的化学方程式:
点拨:工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是 共价化合物，熔融状态不导电。
(3)热还原法:大多数金属都是在高温下被合适的还原剂还原获得。
常用的还原剂：焦炭、一氧化碳、氢、活泼金属(如铝)等。
写出下列反应的化学方程式:
高炉炼铁:
铝热反应炼铁:
其他：
铝热反应实验：
实验装置
实验现象 镁条剧烈燃烧,并发出耀眼的白光,放出一定的热,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应,反应放出大量的热;纸漏斗的下部被烧穿,有红热状态的液珠落人蒸发皿内的细沙中;液体冷却后变为黑色固体，除去外层熔渣,仔细观察,可以发现落下的是铁珠。
实验分析 镁条燃烧,放出一定的热, KClO3作为助燃剂在受热状态下发生分解,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的 反应: 该反应放出大量的热使生成的铁在高温下呈熔化状态。
4.金属矿物资源的合理开发和利用
(1)原因
①地球上金属矿物资源有限。
②金属冶炼消耗很多能量、造成环境污染。
③金属腐蚀现象造成大量损失。
(2)措施
①提高金属矿物的利用率。
②开发环保高效的金属冶炼方法，防止金属的腐蚀。
③加强废旧金属的回收和再利用。
④使用其他材料代替金属材料。
二、海水资源的开发利用
1.海水水资源的利用
(1)海水水资源利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
(2)海水淡化:
【教师】：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
2.海水的化学资源利用
(1)海水中的化学元素
海水中含量最多的为O、H两种元素，还有CI、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、
Sr、B、F等11种元素。其他为微量元素，如Au。
(2)海水中化学资源的利用
点拨:吹出发”从海水中提取溴的流程
浓缩 海水晒盐和海水淡化过程中Br-得到浓缩
氧化 向浓缩海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质: 2NaBr +Cl2 = 2NaC1+Br2
吹出 向氧化后的溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹出
吸收 用二氧化硫作还原剂便吹出的溴转化为HBr：
蒸馏 用氯气将HBr氧化为Br2,然后蒸馏。化学方程式为：
【教师】：除了上面一些实例，从海水获得其他物质和能量也具有广阔的前景。例如，铀和重水是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水具有一-定的战略意义;潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也越来越受到重视。
三、煤、石油和天然气的综合利用
【教师】：煤、石油和天然气是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。
1、煤
（1）煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
（2）煤的干馏
煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。
阅读课本P102
（3）煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。
（4）煤的液化
煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料;煤也可以间接液化，一般是先转化为一氧化碳和氢气，然后:在催化剂的作用下合成甲醇等。
2、天然气
3、石油
（1）石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂。
（2）石油的分馏：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏。
石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。
（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）石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等。
板书设计：
第一节 自然资源的开发利用
一、金属矿物的开发利用
二、海水资源的开发利用
三、煤、石油和天然气的综合利用
作业：课后习题