29化学与自然资源的开发利用

高中化学人教版·必修2本课件为基于精确校对的word书稿制作的“逐字编辑”课件，如需要修改课件，请双击对应内容，进入可编辑状态。如果有的公式双击后无法进入可编辑状态，请单击选中此公式，点击右键、“切换域代码”，即可进入编辑状态。修改后再点击右键、“切换域代码”，即可退出编辑状态。第一节开发利用金属矿物和海水资源第二节资源综合利用环境保护本章总结提升第四章化学与自然资源的开发利用第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第一节│三维目标三维目标1．知识与技能(1)知道烃的衍生物及官能团的概念。(2)了解乙醇的物理性质，掌握乙醇的结构和化学性质。(3)知道乙酸的物理性质、乙酸的分子组成和结构，了解乙酸的化学性质。(4)了解酯化反应的概念，了解酯化反应实验的装置特点并能够独立完成该实验。2．过程与方法(1)通过建立乙醇、乙酸分子的立体结构模型来学习“(组成)结构—性质—用途”的研究烃的衍生物的程序和方法。(2)通过学习乙酸的性质，使学生体会利用比较、归纳、概括等方法得到科学结论的过程。(3)通过乙醇的分子结构与化学性质的学习，充分理解官能团对性质的影响，学会通过事物的表象分析事物本质的方法。第一节│三维目标3．情感态度价值观(1)知道乙醇在日常生活、工业生产中的广泛应用，形成运用知识解决实际问题的意识。(2)通过新旧知识的联系，激发学生学习的兴趣和求知欲望。(3)通过学生实验，培养学生求实、严谨的优良品质。(4)对学生进行“本质决定现象”，“由个别到一般”的辩证唯物主义思维方法的训练。第一节│三维目标第一节│重点难点重点难点[重点]官能团的概念，乙醇、乙酸的组成，乙醇的取代反应与氧化反应，乙酸的酸性和酯化反应。[难点]使学生建立乙醇和乙酸分子的立体结构模型，并能从结构角度初步认识乙醇的氧化、乙酸的酯化两个重要反应。第一节│教学建议教学建议教学过程中要注意以下几个方面：(1)贯穿“结构决定性质”进行教学。从乙醇、乙酸含有的官能团特点，引导学生把握乙醇和乙酸的特征性质。(2)联系化学键知识，从微观化学键的角度去分析和理解乙醇和乙酸的化学性质。例如对乙醇的化学性质的教学，可以先分析乙醇分子中化学键的类型，再联系化学性质书写的化学方程式，后从化学键断裂的角度分析乙醇性质的机理。(3)运用比较方法，加深对乙醇和乙酸的性质的理解，例如乙醇和钠的反应，可以联系水和钠的反应；乙酸的酸性，可以利用学过的碳酸、盐酸的知识与之对比。(4)把握教学内容深浅度，严格按照课程标准进行教学。区分好乙醇和乙酸在必修2和选修5两个模块中教学要求的差异，可以对比两个模块的教材及课程标准，不要将乙醇和乙酸的教学拓展到选修5模块内容，例如乙醇的性质不要拓展到乙醇与氢溴酸的取代反应、乙醇的分子内和分子间的脱水反应。第一节│教学建议第一节│新课导入新课导入[导入一]当今世界，全球性资源紧张、能源匮乏，与人口迅速增长的矛盾日益突出，金属矿物和海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系。这节课我们来研究如何利用化学方法，更加合理开发利用金属资源。[导入二][思考与讨论]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？[交流与表达]1．自然资源主要以矿物的形式贮藏于地下或以溶解盐的形式存在于海水中。2．化学可以优化物质的结构、性能、使用价值，可以合成自然界没有的物质，可以开发人类社会新能源，可以提高资源的利用范围和资源的利用率，同时也可以保护自然环境。引出课题：化学与自然资源的开发利用，研究如何开发利用金属矿物和海水资源。第一节│新课导入第1课时金属矿物的开发利用第1课时金属矿物的开发利用第1课时│新课感知新课感知1．Fe、Cu、Al、Na在金属活动性中的顺序是_______________________________________________，Fe3＋、Cu2＋、Al3＋、Na＋的氧化性由强到弱的顺序是________________。2．反应Fe2O3＋3CO――→高温2Fe＋3CO2中还原剂是________，被还原的元素是________________。Na、Al、Fe、CuFe3＋、Cu2＋、Al3＋、Na＋COFe2O3中＋3价的FeFe3＋、Cu2＋、Al3＋、Na＋第1课时│自主探究一、金属元素在自然界中的存在形态金属元素的存在形态有________和________自然界中，除______、______等极少数金属外，绝大多数金属元素以______________存在。在地壳中，含量最高的金属元素是_______，其次是______。自主探究游离态化合态铂金化合物的形式铝铁二、金属的冶炼1．金属的冶炼原理(或实质)金属的冶炼是___________________从其________中______出来，用于生产和制造各种金属材料。也就是说用______的方法，使金属化合物中的金属阳离子得到电子，变成金属原子。第1课时│自主探究将金属矿石中的金属化合物还原还原2．金属冶炼的方法由于金属的活动性不同，它们的离子获得电子的能力也不同，采用的冶炼方法也不同。(1)热分解法某些___________________的离子得电子能力较强，可以直接用加热分解的方法从其化合物中还原出来。例如：2HgO――→△2Hg＋O2↑，2Ag2O――→△4Ag＋O2↑(2)热还原法大多数金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应来完成的。①常用的还原剂有______、__________、______等。第1课时│自主探究不活泼的金属焦炭一氧化碳氢气例如：2CuO＋C――→高温2Cu＋CO2↑WO3＋3H2――→高温W＋3H2OFe2O3＋3CO――→高温2Fe＋3CO2②也可以用一些活泼金属作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。例如：铝热法炼铁：3Fe3O4＋8Al――→高温4Al2O3＋9Fe用Na还原熔融的TiCl4：4Na＋TiCl4――→高温4NaCl＋Ti第1课时│自主探究[实验探究]铝热反应的原理及其应用实验步骤：①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。把内层的滤纸取出，在其底部剪一小孔。用水湿润，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上(如图4－1－1所示)，下面放置一盛有沙子的蒸发皿。②把5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁带。③用燃着的小木条点燃镁带，观察发生的现象。第1课时│自主探究实验现象：当外露部分镁带刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。原因解释：镁带燃烧，放出大量的热，KClO3作为引燃剂在受热状态下同时发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反应：Fe2O3＋2Al=Al2O3＋2Fe，该反应放出大量的热，发出耀眼的白光，生成的铁在高温下呈熔化状态。第1课时│自主探究[想一想]要成功完成铝热反应实验，要注意哪些方面呢？[答案]①镁带要打磨掉表面的氧化物，否则难以点燃；氧化铁粉与铝粉要选干燥的，铝粉要用未被氧化的，否则反应难以进行。②Fe2O3与Al的质量比要控制在3∶1，且两者要混合均匀，以确保Fe2O3与Al都完全反应。③内层纸漏斗要用水湿润。④承接反应物的蒸发皿内要垫适量的细沙，一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的液体溅出伤人。⑤实验装置不要距人群太近，应远离易燃物，或在玻璃通风橱内操作。第1课时│自主探究第1课时│自主探究(3)电解法对于一些______的金属(如钾、钙、钠、镁、铝等)，其还原性很强，都很容易失去电子，采用一般的还原剂很难还原出来，工业上常用电解法冶炼。例如：2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)电解,ＦMg＋Cl2↑2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑第1课时│自主探究3．金属冶炼与金属活动性顺序的关系金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu单质还原性强―→弱离子氧化性弱―→强冶炼的一般方法——电解法热还原法热分解法第1课时│自主探究三、合理开发利用矿物资源地球上的金属矿物资源是有限的，必须合理开发和利用这些矿物资源，主要途径有_____________________，减少金属的使用量，____________________________，__________________________等。1．回收金属的意义：(1)______________；(2)节约能源；(3)______________。2．回收金属的实例：(1)废旧钢铁用于炼钢；(2)废铁屑用于制铁盐；(3)定影液用于回收银。提高金属矿物的利用率加强金属资源的回收和再利用使用其他材料代替金属节约矿物资源减少环境污染第1课时│典例类析典例类析►类型一金属的冶炼方法1．金属活动顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早；金属活动顺序表中，金属的位置越靠前，金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段(电解)来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。第1课时│典例类析►类型一金属的冶炼方法1．金属活动顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早；金属活动顺序表中，金属的位置越靠前，金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段(电解)来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。第1课时│典例类析2．电解法冶炼活泼的金属时，不能电解其盐(或碱)的溶液，只能电解熔融盐、氢氧化物或氧化物。如：工业上采用电解法冶炼铝的材料是Al2O3，而不是AlCl3，这是因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不能导电；工业上采用电解法冶炼镁的材料是MgCl2，而不是MgO，这是因为MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，电解会消耗大量电能，成本较高。3．热还原法的冶炼金属的分类和优、缺点(1)分类(2)优、缺点用氢气还原法冶炼金属，纯度高，但成本也高；用一氧化碳和炭还原法冶炼金属，纯度低，冶炼成本也低；用铝热法可以冶炼熔点高难冶炼的金属，成本较高。第1课时│典例类析[答案]AD第1课时│典例类析例1下列说法正确的是()A．有些活泼金属，如铝可作热还原法的还原剂B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠C．可用氢气或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D．分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属，用氢气作还原剂时所得金属的纯度高第1课时│典例类析[解析]本题考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如Fe2O3＋2Al――→高温Al2O3＋2Fe，A项正确；电解NaCl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融NaCl的方法制取，B项错；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，应该用电解熔融Al2O3的方法制取，C项错；用还原法冶炼金属，还原剂可以是金属，也可以是H2、CO等还原性气体，二者比较而言，利用H2、CO等冶炼金属，只要充分反应就能得到较纯净的金属，D项正确。第1课时│典例类析[点评]金属冶炼方法的选择要综合考虑金属的活动性顺序、生产成本等因素。金属活动性顺序中，根据金属的活动性，铝及前面的金属常采用电解的方法，处于后面的金属如Hg、Ag常用热分解的方法，而中间部分的金属多采用热还原的方法。不同冶炼方法有不同的特点，如用气态物质还原时，气体与矿石充分接触，反应速率快，无残留，得到的金属纯度高；电解冶炼需消耗大量的电能；铝热反应适用于高熔点金属的冶炼。当一种金属可用多种方法冶炼时，工业上一般采用经济效率高的方法。即热分解法优于焦炭还原法，焦炭还原法优于铝热还原法，铝热还原法优于电解法。从环保角度考虑，H2还原法又优于C、CO还原法。变式1下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是()A．4