《自然资源的开发利用》教学设计
课题
《自然资源的开发利用》
单元
8
学科
化学
年级
高一
教材
分析
本节教学内容是人教版高中化学必修第二册第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用。高中化学新课程的一种重要理念是学习生活中的化学，学习有用的化学。本节位于必修模块的结尾章节，不仅学生能认识和感受化学知识在开发利用自然资源的重要作用，化学研究和应用在科技进步中的价值，而且对于学生复习总结已学知识十分重要。本节内容要注重基本理论知识的学习，在学习中要有所提升。
学习本节内容一方面从学科角度，有利于学生以了解认识自然资源开发利用为载体，将之前所学知识复习、梳理、归纳和拓展延伸；另一方面从科学、技术和社会相互作用的背景角度，有利于学生加深体会应用化学知识开发自然资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础，同时学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，走可持续发展道路，树立资源保护意识及合理开发意识有机物是人类赖以生存的重要物质基础，它们的开发利用大大的提高了人类的生活质量并且改变了人类的生活方式。学好本节知识，也具有比较重要的理论意义和现实意义。
本节安排了“金属矿物的开发利用”，“海水资源开发利用”，“煤、石油、天然气的综合利用”三部分内容。学生通过学习这部分知识，熟悉金属矿物、海洋资源和煤、石油、天然气开发利用的基本原理和方法。
教学目标与核心素养
宏观辨识与微观探析：通过对结构的观察和探究，培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神，通过对金属矿物的开发利用、海洋资源的开发利用、煤、石油、天然气开发利用的基本原理能够基本熟悉。
证据推理与模型认知：通过对自然资源的开发利用原理的学习，要形成整体观念，人类不仅要开发自然资源，也要学会保护自然环境。
科学探究与创新意识：从现象和结构出发，微观上探究有机物的结构特点，从而加深金属矿物的开发利用、海洋资源的开发利用、煤、石油、天然气开发利用方面，遵循基本原理，并且能够，开拓思路，积极寻找更好的方法。
科学精神与社会责任：激发学生透过现象探究本质的兴趣，尊重科学，认真学习科学的学习方法；通过参与探究过程，培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力。为化学的发展尽自己的一份力量。
重点
难点
金属矿物的开发利用、海洋资源的开发利用、煤、石油、天然气开发利用的基本原理。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
我们的身边离不开自然资源，无论是汽车、飞机、轮船还是我们身上的衣服、鞋子、帽子，以及我们的食物，都是从自然界中得到的，那么这些资源都是怎么进入我们的生活的，我们就简单的来了解一下吧。
讲授新课
第一节自然资源的开发利用
一、金属矿物的开发利用
1、存在：绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。 少数不活泼金属（如金和铂）以游离态存在.
把金属从矿石中提炼出来，这个过程就叫金属的冶炼。
2、金属的冶炼
某些不活泼金属，可以使用加热分解的方法得到，
热分解法：2HgO==2Hg+O2↑ 2Ag2O == 4Ag + O2 ↑
活泼金属，采用电解法制得。
MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑
2Al2O3 （熔融）4Al+3O2↑
2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑
大部分金属采用氧化还原反应制得，如铁、铜等。
Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2↑
C + 2CuO CO2 ↑ + 2Cu
某些活泼金属也可做还原剂，如铝热反应。
Fe2O3+2Al = = 2Fe + Al2O3
3、合理开发和利用矿物资源的途径
（1）开发环保高效的冶炼方法
（2）防止金属腐蚀；
（3） 加强废旧金属回收；
（4） 寻找金属替代品。
【思考与讨论】
计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8x106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%-5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。
积极开展废弃金属的回收利用，是实现我国金属工业持续发展的重要途径，不仅可以在相当程度上解决国内金属矿山原料不足的问题，而且有助于保护自然资源，减少金属生产和消费过程中对生态环境的影响和破坏。可以大大缓解社会和经济发展对矿产资源不断增长的需求，明显降低金属生产过程中的煤炭，电力等能源消耗，减少环境污染，实现有金属工业的可持续发展，创造节约性社会。
二、海水资源开发利用
1.海洋资源的存在
①海洋约占地球表面积71%；水的储量约为1.3X1018t,占地球水储量的97%。
②海水水资源的利用包括：
Ⅰ、海水淡化
Ⅱ、利用海水进行循环冷却
③海水淡化的方法:
蒸 馏 法（最先使用，技术成熟，但成本高）；
电渗析法（成本低，但未能大量生产）；
离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）。
2、海水的综合利用
（1）NaCl的水溶液制取NaOH
2NaCl + H2OH2 ↑+ Cl2↑+2NaOH
（2）制金属Na 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2 ↑
(3)海水提镁 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
3.海水综合利用示意图（课本）
资料卡片：海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等元素超过总量的99％，其他为微量元素，总计含有80多种元素。，但是富集度比较低。
【思考与讨论】海水提溴：空气吹出法
提溴步骤：氧化；富集；提取。
反应离子方程式：
2Br－+ Cl2 = Br2+2Cl－
2H2O + Br2 + SO2 = 4H++SO4 2- +2Br-
2Br-+Cl2= Br2+2Cl－
置换反应得到的 Br2 的浓度很低，难以收集，用空气吹出 Br2 后用 SO2 吸收，使溴得到富集
【资料卡片】
海水中含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多，被称为“元素的故乡”。
海水中铀多达45亿吨，是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年。
三、煤、石油、天然气的综合利用
1、煤、石油、天然气是人类的主要能源。煤是无机物和有机物组成的复杂混合物，组成以碳为主，还含有H、O、N、S等元素
①煤的处理有干馏、气化、液化等三种方法，请比较各种方法的异同。
方法
变化类别
处理过程
产?物
煤的干馏
化学变化
隔绝空气高温分解
粗苯等多种化工原料
煤的气化
化学变化
将煤转化为可燃性气体
水煤气
直接液化
化学变化
煤与氢气作用生成
液体燃料
间接液化
化学变化
先转化成CO和H2
甲醇
②煤的干馏产品(课本)
2、天然气
天然气主要用来合成氨和生产甲醇。以甲烷为原料化合成两个或多个碳原子的其他有机化合物。
【资料卡片】
可燃冰，是天然气和水在高压、低温条件下形成的冰状结晶物，可表示为CH4.nH2O.是21世纪的高清洁能源，我国
对可燃冰的开采处于先进水平。
3、石油
①石油是多种碳氢化合物组成的混合物。在炼油厂，利用石油中各组分费电不同进行分离的过程叫分馏。
石油分馏可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。对重油可进一步催化裂化为汽油等。
②石油裂化：在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子数少的烃的过程。
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，另外石油还可以在加热和催化剂作用下，由链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯。
4、三大合成材料：塑料、合成橡胶和合成纤维，相对分子质量很大，属于高分子化合物
绿色化学又称“环境无害化学”，利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
“原子经济”：化学反应中应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子（目标中的产物）中去，从而达到零排放（即没有副反应，不生成副产物，便不能产生废弃物）。
【课堂练习】
1、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（ ）
A、加热氧化铝
B、加热碳酸钙
C、电解熔融氯化钠
D、氯化钠与铝粉高温共热
答案为：C
2. 一位遇上海难的水手,随着木排在海上漂流.他用完了淡水,感到异常的口渴,但是他不喝海水,因为他知道海水会致命,原因( )
A.海水有苦涩味,根本喝不下去.
B.海水中含有多种盐,能使肠胃溃烂导致人死亡.
C.海水中有多种微生物,有些微生物可以使人死亡.
D.海水会造成水分从血液和组织内脱离出来,进入肠胃中,使人脱水死亡.
答案为：D
3、1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧被破坏问题的三位科学家，他们研究发现氟氯烃破坏臭氧的机理是按链反应进行的。CF2Cl2可在紫外光作用下产生Cl原子，对臭氧会产生长久的破坏作用。据统计，一个氟氯烃分子可以破坏数万个臭氧分子，这个循环包括下列三个化学方程式：
①CF2Cl2＋hν==Cl＋CF2Cl
②O3＋Cl＝O2＋ClO
③O＋ClO==Cl＋O2上述反应过程中，Cl是（ ）
反应物 B.生成物
C.中间产物 D.催化剂
答案为：D
课堂小结
一、金属矿物的开发利用
知道常见物质的冶炼方法
二、海洋资源的开发利用
知道海洋中常见物质的提取
三、煤、石油、天然气的开发利用
了解煤、石油、天然气基本的化工生产原理
板书
一、金属矿物的开发利用
二、海洋资源的开发利用
三、煤、石油、天然气的开发利用
课件28张PPT。第八章化学与可持续发展
第一节自然资源的开发利用新课讲解课程学习目标新课讲解导入我们的身边离不开自然资源，无论是汽车、飞机、轮船还是我们身上的衣服、鞋子、帽子，以及我们的食物，都是从自然界中得到的，那么这些资源都是怎么进入我们的生活的，我们就简单的来了解一下吧。1.存在：绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。 少数不活泼金属（如金和铂）以游离态存在.一、金属矿物的开发利用把金属从矿石中提炼出来，这个过程就叫金属的冶炼。新课讲解活泼金属，采用电解法制得。2、金属的冶炼新课讲解冰晶石大部分金属采用氧化还原反应制得，如铁、铜等。某些活泼金属也可做还原剂，如铝热反应。新课讲解（1）开发环保高效的冶炼方法
（2）防止金属腐蚀；
（3）加强废旧金属回收；
（4）寻找金属替代品。3、合理开发和利用矿物资源的途径新课讲解计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8x106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%-5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。积极开展废弃金属的回收利用，是实现我国金属工业持续发展的重要途径，不仅可以在相当程度上解决国内金属矿山原料不足的问题，而且有助于保护自然资源，减少金属生产和消费过程中对生态环境的影响和破坏。可以大大缓解社会和经济发展对矿产资源不断增长的需求，明显降低金属生产过程中的煤炭，电力等能源消耗，减少环境污染，实现有金属工业的可持续发展，创造节约性社会。新课讲解【思考与讨论】二、海水资源开发利用①海洋约占地球表面积71%
水的储量约为1.3X1018t,占地球水储量的97%,
②海水水资源的利用包括：
Ⅰ、海水淡化
Ⅱ、利用海水进行循环冷却。新课讲解1.海洋资源的存在③海水淡化的方法:
蒸 馏 法（最先使用，技术成熟，但成本高）
电渗析法（成本低，但未能大量生产）
离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）新课讲解2、海水的综合利用另外还可以提取纯碱，盐酸、氯气、钾、溴等。新课讲解3.海水综合利用示意图海水火电厂、核电厂的循环冷却水淡水溴化物钾钾盐镁盐镁氯气钠食盐纯碱烧碱氢气溴新课讲解资料卡片：海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等元素超过总量的99％，其他为微量元素，总计含有80多种元素。，但是富集度比较低。新课讲解【思考与讨论】海水提溴：空气吹出法海水浓缩酸化通入氯气海水Cl-Br2通入空气水蒸气(吹入)反应后
富集溴HBr、SO42－通入水蒸气和Cl2，蒸馏Br2蒸气冷凝器溴单质通入SO2新课讲解提溴步骤：氧化；富集；提取。2Br－+ Cl2 = Br2 +2Cl－2H2O +Br2 + SO2 = 4H++SO4 2- +2Br-2Br+Cl2= Br2+2Cl－反应离子方程式：置换反应得到的 Br2 的浓度很低，难以收集，用空气吹出 Br2 后用 SO2 吸收，使溴得到富集新课讲解海水中含80多种元素，以氢、氧、
氯、钠、镁、硫、钙、钾等
较多，被称为“元素的故乡”。海水中铀多达45亿吨，是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年。新课讲解资料卡片①煤的处理有干馏、气化、液化等三种方法，请比较各种方法的异同。化学变化化学变化化学变化化学变化粗苯等多种化工原料将煤转化为可燃性气体水煤气煤与氢气作用生成液体燃料先转化成CO和H2隔绝空气高温分解甲醇1、煤、石油、天然气是人类的主要能源。煤是无机物和有机物组成的复杂混合物，组成以碳为主，还含有H、O、N、S等元素三、煤、石油、天然气的综合利用新课讲解②煤的干馏产品新课讲解天然气主要用来合成氨和生产甲醇。以甲烷为原料化合成
两个或多个碳原子的其他有机化合物。资料卡片可燃冰，是天然气和水在高压、低温条件下形成的冰状结
晶物，可表示为CH4.nH2O.是21世纪的高清洁能源，我国
对可燃冰的开采处于先进水平。2、天然气新课讲解①石油是多种碳氢化合物组成的混合物。在炼油厂，利用石油中
各组分费电不同进行分离的过程叫分馏。石油分馏可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。对
重油可进一步催化裂化为汽油等。3、石油②石油裂化：在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子数少的烃的过程。新课讲解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，另外石油还可以在加热和催化剂作用下，由链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯新课讲解绿色化学又称“环境无害化学”，利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。“原子经济”：化学反应中应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子（目标中的产物）中去，从而达到零排放（即没有副反应，不生成副产物，便不能产生废弃物）。4、三大合成材料：塑料、合成橡胶和合成纤维，相对分子质量很大，属于高分子化合物新课讲解2020年4月16日星期四231、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（ ）
A、加热氧化铝
B、加热碳酸钙
C、电解熔融氯化钠
D、氯化钠与铝粉高温共热
C新课讲解2. 一位遇上海难的水手,随着木排在海上漂流.他用完了淡水,感到异常的口渴,但是他不喝海水,因为他知道海水会致命,原因( )
A.海水有苦涩味,根本喝不下去.
B.海水中含有多种盐,能使肠胃溃烂导致人死亡.
C.海水中有多种微生物,有些微生物可以使人死亡.
D.海水会造成水分从血液和组织内脱离出来,进入肠胃中,使人脱水死亡.
D新课讲解3、1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧被破坏问题的三位科学
家，他们研究发现氟氯烃破坏臭氧的机理是按链反应进行的。CF2Cl2
可在紫外光作用下产生Cl原子，对臭氧会产生长久的破坏作用。据统
计，一个氟氯烃分子可以破坏数万个臭氧分子，这个循环包括下列三
个化学方程式：
①CF2Cl2＋hν==Cl＋CF2Cl ②O3＋Cl＝O2＋ClO
③O＋ClO==Cl＋O2上述反应过程中，Cl是（ ）
A.反应物 B.生成物 C.中间产物 D.催化剂
D新课讲解知道常见物质的冶炼方法二、海洋资源的开发利用一、金属矿物的开发利用课堂小结知道海洋中常见物质的提取了解煤、石油、天然气基本的化工生产原理三、煤、石油、天然气的开发利用谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
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