第10课时 自然资源的开发利用-【寒假自学课】2023年高一化学寒假精品课（人教版2019必修第二册）

学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 第10课时 自然资源的开发利用 学习目标： 1．掌握金属、海水、石油的综合开发利用 2．掌握合理开发利用的原因 3．养成珍惜资源的思想 重点： 1．金属、海水、石油的综合开发利用 难点： 1. 金属、海水、石油的综合开发利用 开启新世界 化学是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据。我们是如何利用金属矿产、海水资源和化石燃料呢？ 一、金属矿产的开发利用 在自然界中，金、铂等极少数金属是以单质存在，大多数金属都是以化合物形式存在。 金属活动顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 其中Pt、Au是以单质存在，Hg、Ag部分是以单质存在，另一部分是以氧化物形式存在，而K～Cu却都是以盐的形式存在。 【思考】人类历史上最早使用的金属材料是什么？为什么Al在地壳中含量最高，而价格却比铁贵？ 金属资源冶炼方式： 1．热分解法：2Hg2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑ 2．热还原法：Fe～Cu的冶炼，通常采用热还原法，即在高温下与还原剂反应，例如火法炼铜：________________________；高炉炼铁：________________________。 3．电解法：K～Zn常用电解法冶炼，即加热将金属的化合物熔化，然后通电电解。例如：电解NaCl：______________________________。 【思考】工业上冶炼镁使用的是MgCl2，不用MgO的原因是MgO熔点太高，但AlCl3的熔点比Al2O3高得多，为什么冶炼铝不能用AlCl3？ 冶炼铝时，由于Al2O3熔点过高，会增加冶炼成本，故加入冰晶石以降低氧化铝熔点。化学方程式为：____________________________________。 【实验】1放两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起，取出内层滤纸，在其底部剪一小孔后用水湿润，然后再套在原处，并架在铁圈上，下面放置一盛沙子的蒸发皿。将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放在纸漏斗中，在混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁带。然后用燃着的小木条点燃镁带，观察现象。 注意：反应过程中不要直接观看反应，因为有强光出现。 铝热反应的装置及实验现象 实验现象：反应剧烈，反应结束后，有好热的熔融物低落。 分析：铝在高温下将排在铝后面的金属从它们的化合物中置换出来，所以化学方程式为_____________________________。 铝热反应是一个放热反应，并且有熔融的铁产生，所以主要是解决了野外焊接钢轨的问题。 铝的生产原理示意图 【思考】根据上图可以看出，生产铝需要消耗的资源很多，所以我们应该怎么做呢？ 计算表面，生产1 mol铝消耗的电能至少为1．8×106J（即0．5度），回收铝质饮料罐得到铝与铝土矿制铝相比，前者消耗仅为后者的3％～5％。 二、海水资源开发利用 海水占地球表面积71％，含有大量矿产资源。除了可以通过海水淡化来制取淡水，晒盐外还有更多矿产可以开发。 1．溴 工业上常用上图来提取海水中的溴，这种方法称为吹出法。其过程包括氧化、吹出、吸收、蒸馏等环节。 2．碘 海带中含有大量碘，常吃海带可以有效预防甲状腺肿大。 【实验】2 ①将干海带剪碎，装进坩埚中，再滴入几滴无水乙醇，用酒精灯灼烧。②待海带全部灼烧成灰烬后取出，转移至烧杯中。③在装有海带灰的烧杯中加入蒸馏水，并加热煮沸。④煮沸一段时间后，将悬浊液趁热过滤。⑤在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入适量过氧化氢溶液，搅拌。⑥用胶头滴管或玻璃杯取少量溶液，滴在馒头或土豆上，观察现象。⑦向溶液中加入一些CCl4，摇晃烧杯，观察现象。 实验现象：完成第⑤步操作后，溶液呈黄色；完成第⑥步，馒头或土豆变蓝；完成第⑦步后，溶液分层，上层黄色变浅，下层呈紫色。 分析：灼烧时，海带中的碘元素变成碘离子，过滤去除其他杂质后，再用酸化后的过氧化氢溶液将I—氧化成I2，I2遇淀粉变蓝。由于I2在CCl4中溶解度比水中大，所以更多的I2溶解在CCl4中，使CCl4层变成紫色。 3．镁 三、煤、石油、天然气的综合利用 1．煤 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还有少量的氢、氧、氮、硫等元素。通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原理，是目前实现煤的综合利用的主要途径。 煤的干馏，是指隔将煤绝空气强热使之分解的过程，工业上也称焦化。 煤的气化，是将煤转化为可燃性气体的过程，主要产物是水煤气（CO和H2的混合气体） 煤的液化，使煤和氢气作用生成液体燃料；也可以间接液化，使气化产物CO和H2经催化剂反应生成甲醇。 2．天然气 天然气主要成分是CH4，是一种清