金属矿物海水资源的开发利用课件高一下学期化学人教版

第八章化学与可持续发展自然资源的开发利用第1课时金属矿物、海水资源的开发利用[核心素养发展目标]

1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养证据推理与模型认知能力。2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养宏观辨识与变化观念的学科素养。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义，培养科学探究精神，增强社会责任感。一、金属矿物的开发利用1．金属元素在自然界中的存在形态金属元素极少数大多数游离态形式存在，如金、铂化合态形式存在2．金属冶炼的一般原理

将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。

即Mn＋＋ne－=M。热分解法电解法热还原法其他方法3．金属的冶炼方法(1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：(2)金属的冶炼方法分解HgO分解Ag2O2HgO2Hg＋O2↑∆2Ag2O4Ag＋O2↑∆2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑电解冰晶石Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2∆2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe∆Cu2S＋O22Cu＋SO2∆Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu冶炼钠冶炼镁冶炼铝高炉炼铁铝热法炼铁湿法炼铜火法炼铜高炉炼铁湿法炼铜铝热法炼铬工业上冶炼铝

a

c

c

d

2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr高温(2)铜在地壳中的含量远低于铝，但人类利用铜的历史远早于铝，这与古代发生的森林大火有一定的关系，因为人类在大火之后的灰烬中会发现红色发亮的物质。现在人们认识到，这种物质就是孔雀石[主要成分为Cu2(OH)2CO3，热稳定性差]在大火中转化而生成的铜，写出大火中与铜元素有关的三个化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Cu2(OH)2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑∆2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2∆∆2．如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：(1)该实验装置中还缺______，在试剂使用正确且符合要求的情况下引发铝热反应的操作为____________________________________________________，写出铝热反应的化学方程式：_______________________________。(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应_________(填“能”或“不能”)发生，理由是_________________________________________。(3)若将所得产品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的现象是________________________，写出铝热反应的一种主要用途：____________________。(4)假设铝足量且反应充分，设计一种实验方案,证明本实验中有单质铁生成：_____________________________________________________________________________________________________________________________。镁条

在混合物中间插一根用砂纸打磨过的镁条，然后点燃镁条Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe高温不能镁比铝活泼，铝不能置换出镁

部分固体溶解，有气泡产生焊接或冶炼熔点高的金属混合物中先用NaOH溶液除去铝，再加入稀硫酸，有气泡冒出，说明有铁生成；或用磁铁靠近固体，有固体可被磁铁吸引，说明有铁生成4.金属矿物资源的开发和利用措施(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。(3)防止金属的腐蚀。(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。(5)加强废旧金属的回收和再利用。(1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在(

)(2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应(

)(3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚(

)(4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来(

)(5)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来(

)(6)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠(

)(7)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(

)×√√×√××(1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原。(2)冶炼Mg时只能电解MgCl2，不能电解MgO(熔点太高)。(3)冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3(共价化合物，熔融时不导电)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。二、海水资源的开发利用1．海水水资源的开发利用(1)利用途径：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。海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化：海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法和膜分离法等。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。(3)海水的蒸馏①主要仪器：A__________，B__________，C__________。②冷却水的流向：______口进，____口出。③B中加入碎瓷片的目的是_______________冷凝管蒸馏烧瓶锥形瓶ab防止液体暴沸2．海水中化学资源的开发利用(1)海水中溶解和悬浮着大量的_______和______。海水中含量最多的_______两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其总含量超过99%，其他元素为______。虽然海水中元素的种类很多，总储量______，但许多元素的富集程度却_____。无机物有机物O、H微量很大很低(2)海水制盐

从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等的化工原料。②制钠和氯气：③制盐酸：④制漂白剂(84消毒液)：⑤制纯碱：电解饱和食盐水，可生产氢氧化钠、氢气和氯气。①氯碱工业：化学反应方程式：2NaOH＋Cl2=NaClO＋NaCl＋H2O。NaCl＋CO2＋H2O＋NH3=NH4Cl＋NaHCO3↓2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。电解H2＋Cl22HCl点燃2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O∆(3)海水提溴①海水提溴的方法(吹出法)工艺流程基本操作浓缩氧化吹出吸收蒸馏海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化成Br22Br-＋Cl2=Br2＋2Cl－利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出溴蒸气吹出的溴蒸气用SO2吸收。SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Br－再用Cl2将HBr氧化得到产品溴后蒸馏分离海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程图如下所示：(1)步骤①反应的离子方程式是_____________________________________。(2)步骤③反应的化学方程式是______________________________________。(3)步骤②中，用热空气将Br2吹出，利用溴的性质为______________，从步骤②到步骤④的目的是____________________________________。(4)从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br2的是________(填字母)。A．NaOHB．FeCl2C．Na2SO3D．H2O(5)步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则___________________________________。2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－

SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr易挥发将溴浓缩，提高Br2的提取率ABC溴不能完全蒸出，产率太低(1)海洋约占地球表面积的71%，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约(

)(2)海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低(

)(3)海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素(

)(4)海水中各种化学资源的开发过程中，必须都要发生化学反应(

)(5)从溴化钾中获取单质溴发生了氧化还原反应(

)(6)除了从海水中获取淡水和化学物质外，其他就没有什么价值了(

)××××√×3．从海水中获取能量(1)从海水提取铀和重水，用于核能开发。(2)开发潮汐能、波浪能等新型能源。随堂演练知识落实1．(2020·湖南娄底检测)从本质上讲，工业上冶炼金属的反应一定都属于(

)A．氧化还原反应B．置换反应

C．分解反应D．复分解反应ACB4．(2019·广州中大附中期末)海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是(

)A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就能得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备NaD．利用潮汐发电是将化学能转化为电能C5．(2020·山东聊城高一检测)下列关于海水资源利用的认识，错误的是(

)A．海水中金、锶、碳、铜、铁等元素属于微量元素B．海底多金属结合矿含有铁、锰、钴等多种金属元素C．通过蒸馏法、电渗析法、离子交换法等可以实现海水的淡化D．海水提溴过程中溴元素依次发生氧化反应、还原反应、氧化反应A第八章化学与可持续发展自然资源的开发利用第2课时煤、石油和天然气的综合利用[核心素养发展目标]

1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高宏观辨识与微观探析的能力。2.了解煤、石油、天然气综合利用的内容，培养变化观念的学科素养。3.了解节约能源及防止污染的重要性，培养关注社会可持续发展的科学态度与社会责任。一、煤和天然气的综合利用1．煤的组成煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。2．煤的综合利用(1)煤的干馏①定义：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化。②主要产品：出炉煤气(焦炉气、粗氨水、粗苯)，煤焦油，焦炭。(2)煤的气化①定义：将煤转化为可燃性气体的过程。②主要反应：C＋H2O(g)CO＋H2。高温(3)煤的液化直接液化：间接液化：煤与氢气作用生产液体燃料煤CO和H2甲醇等气化催化剂某实验小组在实验室中用下图模拟煤的干馏，按要求回答相关问题：(1)仪器d的作用是_______________，e处点燃的气体主要有____________________。(2)c中液体分层，其中水层里溶有__________，有机物层可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。冷却H2、CO、CH4、C2H4粗氨水蒸馏3．天然气的综合利用天然气主要成为CH4应用清洁的化石燃料化工原料合成氨生产甲醇等(1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏(

)(2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质(

)(3)煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃(

)(4)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料(

)(5)煤的气化和液化都是物理变化(

)(6)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染(

)××√×××二、石油的综合利用化石能源与合成高分子材料1．石油的组成由多种______________组成的混合物。碳氢化合物2．石油的综合利用(1)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，分馏后可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。(2)石油的裂化①目的：提高汽油的产量和质量。②原理：C16H34C8H18＋C8H16。催化剂加热、加压(3)石油的裂解①目的：生成乙烯等气态化工原料。②原理：C8H18

C4H10＋C4H8催化剂加热、加压C4H10

C2H6＋C2H4催化剂加热、加压C4H10

CH4＋C3H6催化剂加热、加压(4)石油的催化重整①目的：②产品：使链状烃转化为环状烃。苯或甲苯等化工原料。某研究学习小组在实验室中模拟石油的炼制，设计了如图的装置。实验过程中,可观察到b中试管内有少量液体凝结且闻到有汽油的气味，c中试管内酸性高锰酸钾溶液褪色。(1)实验研究小组模拟的是__________________(填化工工艺名称)。(2)b中试管内的液体_____(填“能”或“不能”)用来萃取溴水中的溴。若不能，请说明理由：_______________________________________(若能,此空不填)。(3)c中试管内酸性KMnO4溶液褪色，体现了酸性KMnO4溶液的______性。(4)写出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化学方程式：____________________。(5)实验过程中，装置d中的溴的四氯化碳溶液褪色，写出验证烯烃与溴水的反应是加成反应而不是取代反应的方法：_____________________________________________________________________________________________。石油的裂化不能裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应氧化C16H34

C8H18＋C8H16催化剂△

向反应后的溶液中滴加石蕊溶液，溶液不变红，则说明该反应为加成反应而非取代反应3．化石能源与合成高分子材料(1)三大合成高分子材料包括：

塑料、合成橡胶、合成纤维。nCH2=CH2─CH2─CH2

─n催化剂②丙烯制聚丙烯：nCH2=CH2─CH3─CH2─CH

─n催化剂CH3①乙烯制聚乙烯：(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：(1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物()(2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也