《自然资源的开发利用》教学设计

人教版高中化学必修二

《自然资源的开发利用》第一课时教学设计

课题名《自然资源的开发利用》第一课时

1.掌握金属冶炼的实质、步躲和方法。

教学目标2.掌握铝热反应的原理和实验步骤.

3.了解合理开发和利用金属资源的原因及途径。

教学重点金属冶炼的实质、步骤和方法，铝热反应的原理和实验步骤。

教学难点金属冶炼的实质、步骤和方法，铝热反应的原理和实验步骤。

教师准备：PPT、实验

教学准备

学生准备：预习课本

新课导入

人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工

获得的。那么人们是如何获得金属单质？金属矿物又是如何开发和利

用的呢？

新课讲授

一、金属矿物的开发利用

1、金属元素在自然界中的存在形式

自然界中绝大多数金属以化合态存在只有少数金属以游离态存在（金、

的）

教学过程

2、金属的冶炼

①定义：工业上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：在一定条件下，用还原的方法使金属化合物中的金属离子得

到电子变成金属原子。

③步骤：采矿一矿石富集f金属冶炼一精炼

部分金属矿物

如图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发

利用的大致年限。

妁2<M弋年前||笠00年画

KNaMgAlZn卜&SnPb(H)CuHgAgAu

向2500年陶

阳.钝、铁伸械人力开发日州的大致年限

思考：地壳中铝的含量比铁和铜高，但是铝使用的时间却远远晚于铜

和铁，这是为什么呢？

金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早；

金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。

3、冶炼金属的方法

①热分解法一金属活动性顺序表中的不活泼金属，

例如:Hg、Ag等

练习：写出HgO,Ag2O受热分解的化学方程式

②电解法一一适用于很活泼的金属(KCaNaMgAl)

思考:为何工业上制镁用MgCk固体电解，而制铝却用ALO固体电解？

原因：Mg()的熔点远远高于MgCL的熔点，电解熔融状态的MgO需要更

高的温度，消耗更多的能量，对条件、设备的要求更高；AlCh的熔点

虽然低但易升华，是共价化合物，熔融状态不电离，无法进行电解。

③热还原法一大多数金属(活动性介于Zn-Cu的金属)

常见还原剂：焦炭、CO、H八活泼金属A1等

高炉炼铁：%2。3+3C0矍2Fe+3CO2

C还原氧化铜：

铝热反应：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe：。、Cr,03^MnO?等)在高温

条件下发生的置换反应称为铝热反应。

现象：1、镁条剧烈燃烧

2、氧化铁与铝粉发生剧烈反应，放出大量的热，放出耀眼的白光，火

星四射

3、漏斗下部烧穿，有熔融物落入细沙中

原理：Fe2O3+2AI望2Fe+AI2O3

2

铝热剂：铝粉+金属氧化物（V2o5Cr203Mn02Fe。等）

注意：只有Al和比Al活动性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才

能称之为铝热剂。

反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的

金属单质呈熔融态且易与ALO：s（固态）分离。

应用：①焊接钢轨：

②定向爆破；

③冶炼熔点高的金属（如鸨、钮、格、镭等）

练习：请写出MnO2、C0O3分别与Al反应的化学方程式

④物理方法一一富集法适用于极不活泼的金属（如：钳Pt、金Au）

思考：沙里淘金的分离原理？

淘金原理：金的密度比沙大，淘去粗沙后的砂金。

⑤其它方法：

湿法炼铜:Fe+CuSO,=Cu+FeSO.,

Cu+2AgNO3=2Ag+CU（NO3）2

高温

火法炼铜：Cu2S+02===2Cu+SO2t

思考与交流：

启示1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消

耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。

启示2:加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重

要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，

要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、

节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。

后示3:实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是个复

杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时.，

也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，

形成绿色化学观念和可持续发展意识。

利用铝土矿制取氧化铝：

a.酸溶法的工艺流程：

3

一、金属矿物的开发利用

1、金属元素在自然界中的存在形式

2、金属的冶炼

①定义

②实质

③步骤

板书设计

④冶炼方法

热分解法

电解法

热还原法

物理方法

二、合理开发和利用金属资源的原因及途径

本节课的重点是金属冶炼的方法，根据金属活动顺序表得出四种

金属冶炼的方法：热分解法、电解法、热还原法、物理方法。教师在

教学反思

补充讲解了铝热反应后可以举例讲解利用铝土矿制取氧化铝的流程

题。

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人教版高中化学必修二

《自然资源的开发利用》第二课时教学设计

课题名《自然资源的开发利用》第二课时

1.掌握海水中水资源的开发利用。

2.掌握海水化学资源的开发利用如海水制盐、从海水中提取溟一一吹

教学目标

出法、海水提镁、海带中提碘的流程。

3.掌握煤、石油和天然气的综合利用。

海水中水资源的开发利用、海水化学资源的开发利用、煤、石油和天

教学重点

然气的综合利用。

海水中水资源的开发利用、海水化学资源的开发利用、煤、石油和天

教学难点

然气的综合利用。

教师准备：PPT

教学准备

学生准备：预习课本

新课导入

海洋约占地球表面积的71%

海水中水的储量约为1.3X10183约占全球总水量的97%

新课讲授

二、海水资源的开发利用

1、海水中水资源的利用

主要包括直接利用海水进行循环冷却和海水淡化等。

教学过程①蒸谯

原理：利用各成分的沸点不同，分离互溶液态混合物的物理分离方法。

仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、蒸储烧瓶、冷凝管、锥形瓶、牛角

管、温度计等。

装置及注意事项：

②电渗析法成本低，但未能大量生产

电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中

间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。

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③离子交换法

离子交换树脂可以把阴阳离子分别交换出来，使水得到纯化。

目前正迅速发展，需要不断更新离子交换树脂

2、海水化学资源的开发利用

海水淡化与化工生产相结合，

提高经济效益

思考：海水资源开发利用过程中需要解决的关键问题是什么？

①海水制盐

海水.引△一盐田风收叫饱和食蔡水风收.相盐上纯一精盐

制得的氯化钠除食用也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原

料。

②从海水中提取浪吹出法

③海水提镁

④海带中提碘

3、海水中其他资源的开发利用

(1)生物资源：海洋生物品种繁多，通过养殖、增殖等途径可实现可持

续利用。

(2)获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。

(3)开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。

三、煤、石油和天然气的综合利用

思考：煤、石油和天然气在使用过程中存在哪些面临的问题？

实现综合利用、提高利用率、减小化石燃料燃烧所造成的的环境污染

等一-化石燃料的不可再生性

1、煤的综合利用

煤的组成：有机物C元素一大量，H、0、N、S等元素一少量

无机物

煤的综合利用的主要途径：通过煤的干镭、气化、液化获得洁净

的燃料和多种化工原料

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①煤的干储

定义：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，也叫煤的焦化。

产物：出炉煤气、煤焦油、焦炭

②煤的气化

定义：在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。

高温

主要反应：C(s)+H，O(g)3CO(g)+H,(g)

③煤的液化

直接液化：使煤与氢气作用生液体燃料

间接液化：煤一ACO和比一丹甲醇

注意：煤的干馀、气化、液化均为化学变化

2、天然气的综合利用

主要成分：CH,清洁能源

综合利用：化工原料：合成氨和生产甲醇

合成两个或多个碳原子的有机化合物

“可燃冰”

可燃冰是天然气(甲烷等)的水合物CH4-H2O,它易燃烧，外形似冰,

被称为“可燃冰”。“可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想替代

能源。

3、石油的综合利用

组成：由多种碳氢化合物组成的混合物

综合利用：

①分储

原理：利用石油中各组分沸点不同进行分离

产品：常压：石油气、汽油、煤油、柴油、重油

减压：柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青

目的：获得汽油、煤油、柴油等轻质油

分储装置：

②裂化：在一定条件下，把分子量大、沸点高的燃断裂成碳原子较少

的炫的过程。目的：提高轻质油特别是汽油的产量

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③裂解：深度裂化。目的是获得短链不饱和烧乙烯、丙烯和曰烷等重

要的化工原料。

④催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链

状燃转化为环状姓的过程。

小结：（1）煤的干储、气化、液化均发生的是化学变化。

（2）石油分锚属于物理变化，分储产物一般为混合物。僧时沸点低（相

对分子质量小）的煌类先汽化，沸点高（相对分子质量大）的妙类后汽

化。

（3）石油分储所得汽油为直馈汽油，多为饱和烧。石油裂化所得汽油叫

裂化汽油，其中含有不饱和崎。石油裂化、裂解为化学变化。

思考：如何区分直僧汽油和裂化汽油？

直像汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直僧汽油的成

分为饱和燃,裂化汽油为饱和烧和不饱和烧的混合物，故裂化汽油可以

发生加成反应,可使酸性高钵酸钾溶液和滨水褪色。

化学“三饲”的比较

化学“六气”的主要成分

4、化石能源的用途

①多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、

医药、日用化学品等行业的基本原料。

②以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成

高分子材料，如塑料、合成橡胶、合成纤维。

5.生物质资源的利用：利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化

为材料（如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基

本化工原料（如木炭、乙肝、甲障、甲烷）等。

课堂小结

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海水冷却储环

海水水费

源的利用

海水液化蒸0法、电港析法、淡水

海I

水离于交换法

资r海水划越

源海水化学浓缩海水

费源的开海水援钱

发利用海水提澧

海带援♦

煤、石油和天然气的综合利用

干情能源分慵