第八章 化学与可持续发展【一课一优】课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件系统梳理了“化学与可持续发展”单元核心知识，涵盖金属冶炼（富集法、热还原法等）、海水资源利用（蒸馏法、提溴制镁）、化石燃料综合利用（煤干馏、石油裂化）及化学与环境（三废治理、绿色化学）等内容，通过方法分类、实例解析和化学方程式串联，构建完整知识网络。 其亮点在于融合历史实例（如葛洪《抱朴子》记载热分解法）与实验探究（铝热反应操作及应用分析），设计工业流程题（工业炼铝酸溶/碱熔法）培养科学思维，结合绿色化学原子经济性案例渗透科学态度与责任。分层呈现基础方法与实际应用，助力学生巩固知识，教师可精准开展针对性复习教学。

第八章 化学与可持续发展 三、金属冶炼的方法 1、富集法 适用于极不活泼的金属的冶炼如 Pt Au K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 富集法 《浪淘沙》-刘禹锡 千淘万漉虽辛苦， 吹尽狂沙始到金。 美人首饰侯王印， 尽是沙中浪底来。 淘金原理：金的密度比沙大 直接开采 三、金属冶炼的方法 2、热分解法 适用于不活泼的金属冶炼如 Hg Ag K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 热分解法 富集法 古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。 HgS == Hg + S 2HgO == 2Hg+O2↑ 2Ag2O == 4Ag+O2↑ 三、金属冶炼的方法 3、热还原法 适用于中等活泼的金属冶炼 K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 热分解法 富集法 热还原法 常用的还原剂一般选用 C、CO、H2及较活泼金属如Al等 初中已经学过的高炉炼铁和氢气还原氧化铜。 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 CuO+H2 === Cu + H2O 高温 铝热反应： Fe2O3+2Al === Al2O3+2Fe 高温 2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 高温 ①镁条剧烈燃烧； ②铝热剂发生剧烈的反应； ③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光； ④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。 三、金属冶炼的方法 3、热还原法——铝热反应 1、铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？ 铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。 2、实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？引发反应的操作是什么？ 镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。 3、蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么？ 一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。 沙 【思考讨论】 ① 冶炼高熔点金属，如铬、锰、钨、钒等 ② 野外金属焊接，如焊接钢轨 3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3 高温 Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3 高温 金属冶炼 焊接钢轨 铝热反应在工业上有哪些重要应用？ 三、金属冶炼的方法 3、热还原法——铝热反应 适用于非常活泼的金属冶炼 K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 热分解法 富集法 热还原法 电解法 Na： Mg: Al: 2NaCl (熔融) 2Na ＋ Cl2 ↑ 电解 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋3O2 ↑ 电解 冰晶石 三、金属冶炼的方法 4、电解法 三、金属冶炼的方法 5、其他金属的冶炼方法 湿法炼铜 信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。 ——沈括《梦溪笔谈》 西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。 Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu 用矿(硫化矿，主要成分为Cu2S)二百五十箩……入大旋风炉，连烹(灼烧) 三日三夜，方见成铜。 ——明·陆容《菽园杂记》 火法炼铜 Cu2S+O2 = 2Cu + SO2 Al2O3 Fe2O3 SiO2 MgO 过滤 过量盐酸 SiO2 AlCl3 FeCl3 MgCl2 NaOH 溶液 过滤 Fe(OH)3Mg(OH)2 NaAlO2 NaCl NaOH CO2 过滤 Al(OH)3 NaHCO3 NaCl 加热 Al2O3 电解 Al 铝元素在地壳中主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）的形式存在，那么如何从铝土矿中提取铝呢？ 【方法一】. 酸溶法工业流程 写出与Al有关的离子方程式。 ①________________________；②__________________________； ③________________________________。 Al2O3＋6H＋= 2Al3＋＋3H2O Al3＋＋4OH－=[Al(OH)4]－ [Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HC 6、应用——工业炼铝 铝元素在地壳中主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）的形式存在，那么如何从铝土矿中提取铝呢？ Al2O3 Fe2O3 SiO2 MgO NaOH 溶液 Fe2O3 MgO NaAlO2 Na2SiO3 NaOH 盐酸 H2SiO3 NaCl AlCl3 氨水 Al(OH)3 过滤 过滤 过滤 NH4Cl NaCl 加热 Al2O3 Al 电解 【方法二】碱熔法工业流程 写出与Al有关的离子方程式。 ④_________________________________；⑤_______________________________； ⑥_________________________________。 Al2O3＋3H2O+2OH－=2[Al(OH)4]－ [Al(OH)4]－＋4H＋= Al3＋＋4H2O Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3 6、应用——工业炼铝 一、海水淡化 1、蒸馏法 (2)适用条件： (1)原理：利用沸点差异分离液体混合物。 ①液态有机物中含有少量杂质； ②有机物热稳定性较高； ③有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃)。 (3)蒸馏仪器： 铁架台、酒精灯、石棉网（陶土网）、蒸馏烧瓶（或圆底烧瓶）、温度计、直形冷凝管、尾接管(牛角管)、锥形瓶 一、海水淡化 1、蒸馏法 (直形)冷凝管 蒸馏烧瓶 尾接管（牛角管） 锥形瓶 温度计 温度计水银球处于蒸馏烧瓶支管口处 冷凝水，下口进，上口出 投放沸石或瓷片防暴沸 烧瓶底加垫陶土网 溶液体积约为烧瓶体积 ~ 陶土网 一、海水淡化 1、蒸馏法 a.蒸馏烧瓶底部要垫 ，烧瓶内液体体积约为其容积的 ； b.温度计水银球位置： ； c.加碎瓷片的目的： ； d.冷凝管中水的流向： ； e.先 再 。 陶土网 蒸馏烧瓶的支管口处 防止液体暴沸 下口流入，上口流出 通冷凝水 加热蒸馏烧瓶 一、海水淡化 2、电渗析法 原理：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的。 一、海水淡化 3、离子交换法 原理：利用离子交换树脂的活性基团与盐水中的阳离子和阴离子进行交换，除去海水中盐分制取淡水的方法，也就是说离子交换树脂将海水中的“离子”几乎全部“截流”了。 二、海水制盐 侯德榜（化学家） 侯德榜制纯碱： 二、海水制盐 (1)氯碱工业： (2)制钠和氯气： (3)制盐酸： (4)制漂白剂(84消毒液)： (5)制纯碱： 2NaCl（熔融）=== 2Na + Cl2↑ 电解 2NaCl+ 2H2O === H2↑+ Cl2 ↑ +2NaOH 电解 H2+ Cl2 === 2HCl 点燃 NaCl＋CO2＋H2O＋NH3 =NH4Cl＋NaHCO3↓ 2NaOH＋Cl2 =NaClO＋NaCl＋H2O 2NaHCO3 ===Na2CO3＋CO2↑＋H2O △ (饱和食盐水) 侯德榜（化学家） 三、海水提溴 工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”，其过程主要包括氧化（用氯气氧化海水中的溴离子）、吹出（用空气将生成的涣吹出）、吸收（用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离）、蒸馏（再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离）等环节（如图8-4）。请分析并讨论以上生产流程，写出氧化和吸收环节主要反应的离子方程式。 三、海水提溴 海水 富集 （浓缩） 氧化室 吹出塔 吸收塔 蒸馏塔 冷凝器 Br2 酸和Cl2 空气 SO2和H2O Cl2和H2O 目标产品 物质转化、分离提纯 工业原料 富集 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2 Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr 2HBr+Cl2=2HCl+Br2 四、海水制镁 贝壳 CaO 石灰乳 沉淀池 海水 过滤 Mg(OH)2 MgCl2 Mg+Cl2 ④盐酸、浓缩 盐酸 Cl2循环利用 ①煅烧 ②水 ③ MgCl2·6H2O ⑤HCl气氛 中加热脱水 ⑥电解 引入 电解 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 主要的化学反应原理 CaCO3 CaO＋CO2↑ CaO＋H2O==Ca(OH)2 Ca(OH)2＋MgCl2==Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 四、海水制镁 一、煤的综合利用 1、煤的组成 煤是有机物和无机物组成的复杂混合物，含C(主)，H和O(次)，S、P、N(少) 。 无烟煤 褐煤 泥煤 烟煤 煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气（SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等），污染环境，燃烧效率低！ 一、煤的综合利用 2、煤的干馏 煤焦油 出炉煤气 焦炭 把煤隔绝空气加强热使之分解的过程。 一、煤的综合利用 2、煤的干馏 煤的干馏的重要产品和用途 干馏产物 主要成分 主要用途 出炉 煤气 焦炉气 H2、CH4、乙烯、CO 气体燃料、化工原料 粗氨水 NH3、铵盐 化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 染料、医药、农药、 合成材料 沥青 筑路材料、碳素电极 焦炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料 一、煤的综合利用 3、煤的气化 ①将煤转化为可燃性气体的过程。 ②主要反应： 水煤气 4、煤的液化 使煤与H2作用生成液体燃料 先转化为CO和H2，然后在催化剂作用下合成甲醇 三、石油的综合利用 由多种碳氢化合物组成的混合物，(主要由________和________等饱和烃组成)。 烷烃 环烷烃 1.石油的组成 三、石油的综合利用 2.石油分馏 ：利用石油中各组分沸点不同进行分离 原理 汽油 煤油 柴油 三、石油的综合利用 2.石油分馏 石油气 沥青 汽油 煤油 柴油 润滑油 溶剂油 分馏塔 直馏汽油 三、石油的综合利用 3.石油裂化 相对分子质量大 沸点高的烃 相对分子质量小 沸点较低的烃 断裂 裂化的目的： 催化裂化装置 原料：重油、石蜡 C16H34 C8H18 + C8H16 催化剂 加热、加压 十六烷 辛烷 辛烯 提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量。 三、石油的综合利用 4.石油裂解 石油裂解即石油分馏产物的深度裂化 目的: 获得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。 乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标准。 C8H18 辛烷 C4H10 丁烷 ＋ C4H8 丁烯 C4H10 丁烷 C2H6 乙烷 ＋ C2H4 乙烯 C4H10 丁烷 CH4 甲烷 ＋ C3H6 丙烯 一、化肥、农药的合理施用 1.合理施用化肥 保证农作物增产，减少农作物损失 考虑因素 土壤酸碱性 作物营养状况 化肥本身的性质 不合理施用危害 造成浪费，水体富营养化，如水华、赤潮 等 影响土壤的酸碱性和土壤结构 土壤板结 水华 赤潮 (2)应用实例：硝酸铵是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生爆炸，因此必须作改性处理后才能施用。 一、化肥、农药的合理施用 2.合理施用农药 植物农药 除虫菊、烟草等 无机农药 波尔多液、石灰硫黄合剂等 有机合成农药 有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类农药 一、化肥、农药的合理施用 3.农药的“功”与“过” 利 弊 (1)提高农产品产量。 (2)与有机肥料和天然农药相比，化肥和合成农药用量少、见效快。 (3)降低生产成本，促进农业机械化发展。 (1)滥用药物会破坏生态环境。 (2)研究和施用杀虫剂等农药已经进入了恶性循环。 (3)影响食品品质。 一、化肥、农药的合理施用 4.DDT的功与过 一、化肥、农药的合理施用 5.有机氯农药退出历史舞台 二、合理用药 1.解热镇痛片——阿司匹林 (1) 化学名称：乙酰水杨酸 (2)制备： 取代反应 羧基、酯基 不良反应 (3)不良反应：长期大量服用可能会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。 水杨酸反应导致水杨酸中毒 解救措施:立即停止使用,静脉注射NaHCO3 二、合理用药 2.抗酸药 二、合理用药 2.抗酸药 (1)已知胃舒平的主要成分是Al(OH)3和MgCO3，胃酸的主要成分是盐酸，用化学方程式解释胃舒平治疗胃酸过多的原理。 成分：本品为复方制剂，每片含主要成分氢氧化铝0.245克，碳酸镁0.105克，颠茄流浸膏0.0026毫克 性状：本品为白色片剂 适应症：用于缓解胃酸过多引起的胃痛、反酸，慢性胃炎 用法用量：口服，成人一次2~4片，一日3次，饭前半小时或胃痛发作时嚼碎后服用 不良反应：便秘，长期服用可引起骨质疏松等，肾功能不全者禁用 有效期：36个月 Al(OH)3＋3HCl ＝ AlCl3＋3H2O MgCO3＋2HCl＝MgCl2＋CO2↑＋H2O (2)一些抗酸药中的主要成分是碳酸氢钠，写出NaHCO3和胃酸作用的离子方程式。分析胃溃疡患者能否使用碳酸氢钠类抗酸药物。 HCO3- + H+ ＝ H2O + CO2 ↑ 二、合理用药 3.抗生素——青霉素 二、合理用药 3.抗生素——青霉素 ⑴俗名盘尼西林 ⑵功效:是最重要的抗生素,即消炎药,能有效阻止多种细菌生长,适用于医治葡萄球菌和链球菌等引起的血毒症,如流感引起的感冒和扁桃腺发炎,白喉、猩红热、肺炎、脑膜炎、淋病和外伤感染等。 ⑶青霉素在使用前一定要进行皮肤敏感试验 二、合理用药 4.如何用药 ⑴药物的两面性 一方面能促进人体健康，另一方面可能会对机体产生有害作用 ⑵用药原则 在医生、药师指导下,遵循安全、有效、经济、适当的原则合理用药 ⑶合理用药主要考虑的两个方面问题 ①药物方面：剂量、剂型、给药途径与时间等因素 ②机体方面：患者年龄、性别、症状、心理与遗传等因素 ⑷珍爱生命，拒绝毒品 三、安全使用食品添加剂 1.着色剂 天然色素可以从植物或微生物中得到，常见的有红曲红、β-胡萝卜素、姜黄、叶绿素铜钠盐、焦糖色等。 三、安全使用食品添加剂 2.增味剂 名称 主要作用 常用物质 代表物结构或成分     着色剂 增味剂 改善食品颜色 增加食品的鲜味 红曲红、β-胡萝卜素、姜黄、柠檬黄、靛蓝 味精(谷氨酸钠) 三、安全使用食品添加剂 3.膨松剂、凝固剂 名称 主要作用 常用物质 代表物结构或成分     膨松剂 凝固剂 使面团疏松、多孔 改善食品形态 单一膨松剂、复合膨松剂 盐卤、葡萄糖酸-δ-内酯 NaHCO3、NH4HCO3 MgCl2、CaSO4 三、安全使用食品添加剂 4.防腐剂 防止食品腐败变质需要杀灭微生物或者控制其滋生条件，如采用加入食盐、干燥、加热、冷冻、抽真空等方法。有的方法可能会改变食品原有的味道，有的需要一定的设备才能进行。 食盐腌制 冷库冷冻 真空包装 三、安全使用食品添加剂 4.防腐剂 添加少量防腐剂可以克服上述缺点，又便于食品的工业化生产。常见的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、亚硝酸钠、山梨酸、山梨酸钾等 作为食品添加剂，允许加到肉制品加工中，能增加肉类的鲜度和抑制微生物的作用，有助于保持肉制品的结构和营养价值 三、安全使用食品添加剂 5.抗氧化剂 有些食品会因在空气中被氧化而变质，需要加入抗氧化剂。例如，抗坏血酸(即维生素C)能被氧化为脱氢抗坏血酸而发挥抗氧化作用，是水果罐头中常用的抗氧化剂。 三、安全使用食品添加剂 6.营养强化剂 由于人们的年龄阶段(如婴幼儿时期、中老年时期等)、工作环境及地方性营养状况等的特殊要求，需要在食品中加入营养强化剂，以补充必要的营养成分。 是否需要含有营养强化剂的食品，应根据个人不同情况和医生、营养师的建议而作出选择 一、化学与环境保护 1.环境质量监测的意义 (1)环境监测 通过对污染物的存在形态、含量进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据。 化学工作者所承担的环境质量检测工作是进行环境质量评价和污染治理的基础。 (2)环境质量监测的意义 一、化学与环境保护 2.化学与“三废”污染 一、化学与环境保护 2.化学与“三废”污染 ⑴“三废”治理 废气（化学燃料燃烧及工厂废气） 废水（工业废水、生活废水等） 废渣（工业垃圾、生活垃圾等） 一、化学与环境保护 2.化学与“三废”污染 ⑵大气污染物与次生污染物 形成雾霾、酸雨、光化学烟雾等现象 一、化学与环境保护 3.环境污染的治理——“废气”处理 ①硫酸厂产生的SO2 如何治理 ②钙基固硫 含硫物质一般用石灰石-石膏法脱硫：SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O非氧化还原反应；2CaSO3+O2==CaSO4氧化还原反应。 汽车尾气催化转化原理： 2CO+2NO=====2CO2+N2氧化还原反应 一、化学与环境保护 3.环境污染的治理——“废水”处理 一、化学与环境保护 3.环境污染的治理——“废水”处理 一级处理通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。 二级处理采用生物方法（又称微生物法）及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经过二级处理后的水一般可达到国家规定的排放标准。 一、化学与环境保护 3.环境污染的治理——“废水”处理 一、化学与环境保护 3.环境污染的治理——“废水”处理 三级处理主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用 水等。 一、化学与环境保护 3.环境污染的治理——“废渣”处理 ①无害化 垃圾焚烧处理、垃圾卫生填埋、废电池的特殊处理 ②减量化 在产品设计、制造、流通和消费过程中采用合理措施减少废物量 ③资源化 回收废弃塑料、废玻璃的回收利用 二、绿色化学 1、核心思想 绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。 反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率100% 原子利用率＝ ×100% 2、原子经济性反应 二、绿色化学 反应物 反应过程 生成物 无毒 无害 可再生资源 安全的生产工艺 无毒无害的溶剂 无毒无害的催化剂 提高能源利用率 安全 可降解 可再利用 二、绿色化学 以乙烯合成环氧乙烷有以下两种方法： 方法一：CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→ ＋CaCl2＋H2O 方法二：2CH2==CH2＋O2 2 (1)①方法一的原子利用率是多少？写出计算式： ___________________________________________________________。 ②方法二的原子利用率是_______。 100% 二、绿色化学 3. 绿色化学对化学反应的要求 实现从源头减少或消除污染 4. 开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则) 减量化 、再利用 、再循环 谢谢观看与支持 ～ Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.12.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.12.100 ＝×100%≈25.4%　 $