2024-2025学年新教材高中化学第八章化学与可持续发展第1节第1课时金属矿物的开发利用海水资源的开发利用学案新人教版必修2

PAGE1-第八章化学与可持续发展学问导航第一节自然资源的开发利用以海水、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改变综合利用资源和能源的方法。相识化学对于构建清洁低碳、平安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。其次节化学品的合理运用1．知道化肥、农药的合理施用，了解药物的分类，知道常见的抗酸药和解热镇痛类药物及运用方法。2．了解食品添加剂，知道常见的食品添加剂及运用方法。3．相识经济发展与环境爱护等的关系。树立自觉遵守国家关于化学品应用、化工生产、环境爱护、食品与药品平安等方面法律法规的意识。第三节环境爱护与绿色化学1．相识物质及其改变对环境的影响，依据物质的性质及其改变相识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境爱护的作用。了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规，强化公众共同参与环境治理的责任。2．相识化学科学与技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。树立绿色化学的观念。结合实例相识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。学法指导1．理解本质·重联系。结合氧化还原反应和金属活动性依次来理解金属的冶炼方法，理解金属活动性与相应的冶炼方法的辨证关系，并结合工业实际及所给题目的详细信息来分析金属的冶炼原理及方法。2．妙用图示·析流程。从海水中所含元素的存在形式和性质动身，找出提取碘、溴的方法，尝试利用流程图表示提取方案，思路清楚，一目了然，从而将学问学透、学活。3．微观分析·得规律。从海水中提取元素，图片记忆法当然重要，但无论哪种元素的提取，首先都必需富集元素，然后进一步发生反应提取。4．火眼金睛·明辨析。正确辨析“二馏、二裂、二化”，即利用概念，正确辨析分馏、干馏、裂化、裂解、气化、液化，留意其区分与联系，加深对煤、石油、自然气三大化石燃料应用的相识。5．紧扣特征·找规律。依据加聚反应的断键、成键特点，总结加聚反应的常见类型，在此基础上得到单体的推断方法和规律。6．树立理念·保环境。树立环境爱护的理念，相识环境污染的危害，了解“三废”的来源与处理方法，理解绿色化学及原子经济的概念。第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用海水资源的开发利用学习目标核心素养1．了解金属在自然界中的存在形式，驾驭金属冶炼的一般方法和原理。2．以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其改变综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。3．以海水资源的开发利用为例，了解依据物质的性质及其改变综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。科学看法与社会责任：1．能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的详细方案。2．具有将化学成果应用于生产、生活的意识。3．能运用所学化学学问分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。4．主动关切资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念。新课情景呈现现在我们家庭中大多都是不锈钢或陶瓷餐具，铝制餐具已渐渐退出，但在铝刚被提炼出来的19世纪，拿破仑大宴来宾及大臣时，其他人用银做的餐具而他自己却用铝做的餐具。1889年，德国闻名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发觉元素周期律和建立元素周期表上的贡献，赠给他一件珍贵的奖品，就是用金和铝制成的一架天平。为什么在地壳中含量比铁还多的金属铝，在19世纪比金还珍贵呢？随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中，隐藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景特别迷人。开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的牢靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今日，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达18000km，海岛海岸线长达14000km，这为我们开发利用海水资源供应了良好的自然条件。那么，海水的开发利用都包括哪些方面呢？你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗？课前素能奠基新知预习一、金属矿物的开发利用1．金属冶炼原理与实质(1)原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。(2)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即：Mn＋＋ne-M。2．金属冶炼的常用方法3．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)运用其他材料代替金属材料，削减金属的运用量；(5)加强废旧金属的回收和再利用。二、海水资源的开发利用1．海水资源的利用(1)利用途径：海水的淡化和干脆利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分别出去，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__和__膜分别法__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．海水制盐(1)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、盐酸的工业原料。(2)从海水中可以提取__镁、钾、溴__及其他化工产品。(3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。如图为海水综合利用的示意图。3．从海水中获得能量(1)从海水中提取铀和重水，用于__核能__开发。(2)开发__潮汐能__、__波浪能__等新型能源。预习自测1．推断下列说法是否正确(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。(×)(2)海水中含有钾元素，仅通过物理改变就可以得到金属钾。(×)(3)海水各种化学资源的开发过程中，必需都要发生化学反应。(×)(4)试验室从海带中提取单质碘的方法是取样→灼烧→溶解→过滤→萃取。(×)2．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于(D)A．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价凹凸D．金属的活动性强弱解析：由图可知，性质越活泼的金属冶炼越难，运用年限越短，性质稳定的金属冶炼越简洁运用年限越长，可见，金属被利用年限的前后主要取决于金属的活动性强弱，故选D。3．下列说法错误的是(C)A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等解析：金属的冶炼有电解法、加热分解、置换法等，电解法是电解熔融物质，不肯定是熔融盐，不能是溶液，故选C。4．地球上的大部分水是以海水形式存在的，若能找到海水淡化的大规模生产方法，将极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧缺的状况。下列有关海水淡化的方法在原理上完全不行行的是(A)A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B．利用太阳能使海水蒸馏淡化C．将海水缓慢凝固以获得淡化的饮用水D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子解析：明矾使海水中的悬浮颗粒沉淀下来而净化，不能使海水淡化，A项错误；利用太阳能将海水蒸馏淡化是可行的，B项正确；在肯定条件下将海水缓慢凝固以获得淡水在原理上是可行的，C项正确；利用离子交换法可以使海水淡化，D项正确。课堂素能探究学问点金属的冶炼,问题探究1．能否通过电解熔融的MgO制取金属镁？提示：不能。MgO的熔点比MgCl2的熔点高，须要消耗许多的能量，成本太高。2．能否通过电解AlCl3制取金属铝？提示：不能。氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，没有自由移动的离子，不发生电离。3．如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类运用金属的年头先后依次与金属的活动性有什么关系？提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简洁，人们运用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。学问归纳总结1．金属活动性依次与金属冶炼方法的关系：金属单质还原性、失电子实力依次减弱，金属阳离子氧化性、得电子实力依次增加。易错提示：常见几种金属的冶炼误区(1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。但冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。(3)Au、Pt一般用物理法提取。(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。2．铝热反应试验试验原理Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来试验操作试验现象(1)镁条猛烈燃烧(2)氧化铁粉末和铝粉发生猛烈的反应(3)反应放出大量的热，并发出刺眼的白光(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中试验结论在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热(1)铝热反应的引燃剂为镁条，助燃剂为氯酸钾。(2)铝热剂为混合物，是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。(3)镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。(4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。┃┃典例剖析__■典例1冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法③活泼金属置换法④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是(B)A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④解析：火烧孔雀石炼铜是采纳焦炭法来冶炼金属，CH2(OH)2CO3eq\o(═══,\s\up7(△))2CuO＋H2O＋CO2↑，C＋2CuOeq\o(═══,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑用①法，A项正确；湿法炼铜就是用铁与可熔性铜盐溶液反应置换出铜，用②错误，B项错误；铝热法炼铬是三氧化二铬与铝发生铝热反应，Cr2O3＋2Aleq\o(═══,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3，用③，C项正确；从光卤石中炼镁是从海水或光卤石中先获得MgCl2·6H2O，然后得MgCl2，通过电解熔融MgCl2来冶炼镁，D项正确。┃┃变式训练__■1．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(C)选项冶炼原理方法A2HgOeq\o(═══,\s\up7(△))2Hg＋O2↑热分解法B2Al2O3(熔融)eq\o(═══,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑电解法CCu2S＋O2eq\o(═══,\s\up7(高温))2Cu＋SO2热分解法DFe2O3＋2Aleq\o(═══,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3热还原法解析：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C项，不属于分解反应，错误。海水提溴的工艺,学问点问题探究1．已知2Br-＋Cl2Br2＋2Cl-，SO2＋Br2＋2H2OSOeq\o\al(2－,4)＋2Br-＋4H＋，依据上述反应推断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的依次是怎样的？提示：氧化剂氧化性大于氧化产物，则氧化性为Cl2>Br2>SO2。2．有人说步骤①通入氯气氧化后干脆用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建议是否合理？提示：不合理，干脆萃取单质溴不仅须要大量的萃取剂，还会造成一部分溴流失，使成本增加。学问归纳总结1．工艺流程2．主要过程eq\x(浓缩)—eq\x(海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩)↓eq\x(氧化)—eq\x(\a\al(向经过酸化的浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，其原理为,Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2))↓eq\x(富集)—eq\x(\a\al(利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2汲取，,其原理为Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr))↓eq\x(提取)—eq\x(用Cl2将HBr氧化得到产品溴)┃┃典例剖析__■典例2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如图所示：(1)步骤①反应的离子方程式是__2Br-＋Cl2Br2＋2Cl-__。(2)步骤③反应的化学方程式是__SO2＋Br2＋2H2OH2SO4＋2HBr__。(3)从理论上考虑，下列物质也能充分汲取Br2的是__ABC__(填字母)。A．NaOH B．FeCl2C．Na2SO3 D．H2O(4)步骤⑤蒸馏过程中，温度应限制在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__溴不能完全蒸出，产率低__。解析：(1)海水中的溴离子简洁被氯气氧化为溴的单质。氧化性氯气比溴强，反应的离子方程式为2Br-＋Cl2Br2＋2Cl-；(2)溴单质有氧化性，二氧化硫具有还原性，溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2OH2SO4＋2HBr；(3)NaOH溶液和溴单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水，可以汲取，故A正确；FeCl2溶液具有还原性，可以被溴单质氧化为氯化铁，可以汲取溴单质，故B正确；Na2SO3溶液具有还原性，可以被溴单质氧化，能汲取溴单质，故C正确；H2O和溴单质反应微弱，不能充分汲取溴单质。故D错误，故答案为ABC；(4)在溴水中，溴的沸点是58.5℃，水的沸点是100℃，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低。┃┃变式训练__■2．从淡化海水中提取溴的流程如下：eq\x(\a\al(淡化,海水))eq\o(——→,\s\up7(通入Cl2),\s\do5(Ⅰ))eq\x(\a\al(低浓,度Br2))eq\o(——→,\s\up7(通入空气吹出Br2),\s\do5(用X汲取Ⅱ))eq\x(\a\al(含Br－等,的溶液))eq\o(——→,\s\up7(通入Cl2),\s\do5(Ⅲ))eq\x(\a\al(Br2的,浓溶液))→eq\o(…,\s\up6(Ⅳ))→eq\x(液溴)下列有关说法不正确的是(C)A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br-＋Cl22Cl-＋Br2C工业上每获得1molBr2，须要消耗Cl244.8LD．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏解析：Na2SO3中SOeq\o\al(2－,3)可以和溴单质发生氧化还原反应，A项正确；Cl2具有氧化性，可将Br-氧化成单质，2Br-＋Cl22Cl-＋Br2，B项正确；未注明标况无法计算Cl2体积，C项错误；从溴水中提取溴采纳萃取、分液、蒸馏的方法，D项正确。名师博客呈现铝的冶炼史1825年，丹麦的奥斯特分别出少量的纯铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了，所以不允许大规模地生产铝。又过了27年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪着金属光泽的小铝球。因此在