《自然資源的開(kāi)發(fā)利用》化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展PPT(第1課時(shí))
第一部分內(nèi)容：必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基
一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用
1.金屬冶煉原理與實(shí)質(zhì)
(1)原理:將金屬?gòu)钠浠衔镏羞�原出來(lái)用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程。
(2)實(shí)質(zhì):用還原劑使化合態(tài)的金屬得到電子變成金屬單質(zhì),即:Mn++ne-====M。
2.金屬冶煉的常用方法
【情境·思考】
當(dāng)鐵軌有縫隙時(shí),維修工人常將鋁粉與氧化鐵的混合物點(diǎn)燃,讓熔融的鐵水流入鐵軌的裂縫,冷卻后就將鐵軌牢牢的黏結(jié)在一起。你知道其工作原理嗎?
3.金屬礦物資源的開(kāi)發(fā)和利用措施
(1)提高金屬礦物的利用率;
(2)開(kāi)發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法;
(3)防止金屬的腐蝕;
(4)使用其他材料代替金屬材料,減少金屬的使用量;
(5)加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。
二、海水資源的開(kāi)發(fā)利用
1.海水資源的利用
(1)利用途徑:海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。
(2)海水淡化:通過(guò)從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去,都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有_______、_________、___________和__________等。其中_______的歷史最久,技術(shù)和工藝也比較成熟,但成本較高。
2.海水制鹽
(1)從海水中制得的氯化鈉,可以食用,同時(shí)也是生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸的工業(yè)原料。
(2)從海水中可以提取___________及其他化工產(chǎn)品。
(3)海水淡化與化工生產(chǎn)結(jié)合、與能源技術(shù)結(jié)合,成為海水綜合利用的重要方向。如圖為海水綜合利用的示意圖。
3.從海水中獲取能量
(1)從海水中提取鈾和重水,用于_____開(kāi)發(fā)。
(2)開(kāi)發(fā)_______、_______等新型能源。
【巧判斷】
(1)海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、明礬凈化法等。( )
(2) 海水中含有鉀元素,僅通過(guò)物理變化就可以得到金屬鉀。( )
(3) 海水各種化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,必須都要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。( )
(4) 實(shí)驗(yàn)室從海帶中提取單質(zhì)碘的方法是取樣→灼燒→溶解→過(guò)濾→萃取。( )
... ... ...
自然資源的開(kāi)發(fā)利用PPT，第二部分內(nèi)容：關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的冶煉
【重點(diǎn)釋疑】
1.金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系:
金屬單質(zhì)還原性、失電子能力依次減弱,金屬陽(yáng)離子氧化性、得電子能力依次增強(qiáng)。
【易錯(cuò)提醒】常見(jiàn)幾種金屬的冶煉誤區(qū)
(1)工業(yè)上冶煉Al時(shí)用Al2O3而不用AlCl3,因?yàn)锳lCl3為共價(jià)化合物,熔化后不導(dǎo)電。但冶煉Al時(shí)需加入冰晶石(Na3AlF6),以降低熔化溫度。
(2)工業(yè)上冶煉Mg時(shí)用MgCl2而不用MgO,因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)很高,耗能大。
(3)Au、Pt一般用物理法提取。
(4)利用鋁熱反應(yīng)不能冶煉還原性比Al強(qiáng)的金屬,如Mg、Na等。
2.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理
Al作還原劑,金屬氧化物作氧化劑,用鋁將氧化物中的金屬置換出來(lái)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
(1)鎂條劇烈燃燒(2)氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈的反應(yīng)(3)反應(yīng)放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的白光(4)紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中
(1)鋁熱反應(yīng)的引燃劑為鎂條,助燃劑為氯酸鉀。
(2)鋁熱劑為混合物,是由鋁粉和金屬氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末組成的。
(3)鎂條要打磨凈表面的氧化膜,否則難以點(diǎn)燃;氧化鐵粉末與鋁粉要選擇干燥的;鋁粉要用沒(méi)有被氧化的,否則反應(yīng)難以進(jìn)行。
(4)蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量,既要防止蒸發(fā)皿炸裂,又要防止熔融的液體濺出傷人。
【思考·討論】
(1)能否通過(guò)電解熔融的MgO制取金屬鎂?
提示:不能。MgO的熔點(diǎn)比MgCl2的熔點(diǎn)高,需要消耗很大的能量,成本太高。
(2)能否通過(guò)電解AlCl3制取金屬鋁?
提示:不能。氯化鋁是共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)下以分子形式存在,沒(méi)有自由移動(dòng)的離子,不發(fā)生電離。
(3)如圖是我國(guó)古代和現(xiàn)代冶金的兩張圖片,那么人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活動(dòng)性有什么關(guān)系?
提示:金屬冶煉方法的選擇取決于金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。金屬越活潑,冶煉時(shí)所需條件要求越高,在人類歷史上出現(xiàn)的相對(duì)晚一些。金屬越不活潑,冶煉的方法越簡(jiǎn)單,人們使用的時(shí)間越早,所以有青銅、鐵器等時(shí)代的發(fā)展歷程。
【遷移·應(yīng)用】
1.冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法�、谒簹�(或氫氣,或一氧化碳)法�、刍顫娊饘僦脫Q法�、茈娊夥āＫ姆N方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅;(Ⅱ)濕法煉銅;現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻;(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂,對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是( )
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④
2.如圖所示,用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起,使四周都有四層。把內(nèi)層漏斗取出,在底部剪一個(gè)孔,用水潤(rùn)濕,再跟另一紙漏斗套在一起,架在鐵圈上,下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g炒干的氧化鐵粉末和
2 g鋁粉混合均勻,放在紙漏斗中,上面加少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條,用小木條點(diǎn)燃鎂條。
(1)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________, 在該反應(yīng)中________是氧化劑,________是還原劑,該反應(yīng)稱為_(kāi)_______反應(yīng)。
(2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:________(填寫(xiě)在橫線上)。
①鎂條劇烈燃燒;②放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒,火星四射;③紙漏斗的下部被燒穿;④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上,液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。
(3)寫(xiě)出下列操作或物質(zhì)的作用:內(nèi)層紙漏斗底部剪一個(gè)孔:________;蒸發(fā)皿盛沙:________;鎂條: ________________;氯酸鉀:________________。
(4)如何用簡(jiǎn)單的方法證明生成物中有金屬鐵?
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
下列說(shuō)法中,正確的是( )
A.金屬的冶煉是把金屬單質(zhì)從其礦物中分離出來(lái)
B.金屬冶煉過(guò)程中,被冶煉的金屬只能被氧化
C.金屬冶煉過(guò)程中,被冶煉的金屬只能被還原
D.金屬冶煉過(guò)程中,被冶煉的金屬既可被氧化,也可被還原
知識(shí)點(diǎn)二 海水提溴的工藝
【重點(diǎn)釋疑】
1.工藝流程
2.主要過(guò)程
【思考·討論】
(1)已知2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O==== +2Br-+4H+,根據(jù)上述反應(yīng)判斷SO2、Cl2、Br2三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序是怎樣的?
提示:氧化劑氧化性大于氧化產(chǎn)物,則氧化性為Cl2>Br2>SO2。
(2)有人說(shuō)步驟①通入氯氣氧化后直接用有機(jī)溶劑萃取出溴即可,你認(rèn)為其建議是否合理?
提示:不合理,直接萃取單質(zhì)溴不僅需要大量的萃取劑,還會(huì)造成一部分溴流失,使成本增加。
【案例示范】
【典例】海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖所示:
(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是______________。
(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。
(3)從理論上考慮,下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是________(填字母)。
A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O
(4)步驟⑤蒸餾過(guò)程中,溫度應(yīng)控制在80～90 ℃。溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于生產(chǎn),若溫度過(guò)高,大量水蒸氣隨溴排出,溴蒸氣中水分增加;若溫度過(guò)低,則__________________。
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