8.1自然资源的开发利用 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦自然资源的开发利用，涵盖金属矿物冶炼、海水资源利用及煤石油天然气综合利用，以可持续发展理念导入，通过金属活动性顺序、工业流程图等学习支架，衔接化学原理与实际应用。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，以金属冶炼方法的推理、海水提溴提镁的流程分析等实例，结合化学方程式与工业实景。采用生动表述与系统总结，助学生建立物质转化观念，教师可高效开展教学。

8.1 自然资源的开发利用 自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发晨、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。 自然资源与可持续发展 一、金属矿物的开发利用 1、金属冶炼——让金属“重获自由” 如：赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）、铝土矿（主要成分Al₂O₃）、黄铜矿（主要成分CuFeS₂）等，是金属冶炼的主要原料。 绝大多数金属（如钠、镁、铝、铁、铜等）在自然界中主要以式化合态存在于各类矿石之中。 (1)金属冶炼的实质 用还原剂使化合态的金属得电子变成金属单质。 化合态金属 + 还原剂 → 游离态金属 + 氧化产物 经典实例：工业上从氧化铁（Fe₂O₃）中提取铁（Fe），正是利用一氧化碳（CO）作为还原剂，夺取氧化铁中的氧元素，实现铁从化合态到游离态的转化。 一、金属矿物的开发利用 1、金属冶炼——让金属“重获自由” (2)金属冶炼的方法 金属冶炼的方法主要由金属的金属活动性决定。金属越活泼，其阳离子的得电子能力越弱、越难被还原，因此冶炼所需的条件就越苛刻，对应的工艺技术也越复杂。 电解法 利用电解熔融金属化合物，使金属阳离子在阴极得电子析出。 热还原法 常用焦炭、CO或活泼金属作还原剂，在高温下还原金属氧化物。 物理富集法 在自然界中以单质形式存在，通过物理方法(如淘洗)即可获得。 热分解法 其氧化物受热易分解，直接加热金属化合物即可获得单质金属。 4 一、金属矿物的开发利用 1、金属冶炼——让金属“重获自由” (2)金属冶炼的方法 ①电解法 ②热还原法 2NaCl (熔融) 电解 2Na + Cl2 ↑ MgCl2 (熔融) 电解 Mg + Cl2 ↑ 2Al2O3 (熔融) 电解 4Al + 3O2 ↑ 冰晶石 Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2 Fe2O3 + 2Al 高温 2Fe + Al2O3 ③热分解 2HgO 2Hg + O2 ↑ △ 2Ag2O 4Ag + O2 ↑ △ 降低Al2O3熔点 铝热反应焊接钢轨 5 一、金属矿物的开发利用 2、合理开发和利用金属资源的途径 (1)提高金属矿物的利用率 (2)减少金属的使用量 (3)加强金属资源的回收再利用 (4)研发新型材料替代与优化 6 二、海水资源的开发利用 海洋不仅是生命的摇篮，更是人类社会可持续发展的重要基石。它以其浩瀚的体量，为我们提供了无尽的探索与利用空间。 蔚蓝星球的馈赠 面积广阔，覆盖全球 海洋约占地球表面积的71%，是地球表面最大的地理单元。 储量惊人，水源宝库 海水储量约占地球总水量的97% 。 成分丰富，化学宝库 海水中含有80多种元素，包括氢、氧、氯、钠等常量元素和多种微量元素，是巨大的化学资源库。 7 二、海水资源的开发利用 1、海水水资源的利用 (1)海水淡化 (2)直接应用于循环冷却等。 现代化海水淡化厂实景 ①蒸馏法 ②电渗析法 ③反渗透法 通过加热使海水蒸发，再经冷凝获得淡水。 利用电场作用，使水中的离子透过离子交换膜进行定向迁移，从而实现脱盐。 目前应用最广泛的技术，借助半透膜，在压力驱动下让水分子通过而截留盐类。 8 二、海水资源的开发利用 2、海水化学资源的利用 (1)海水提溴——空气吹出法 ①浓缩 蒸发海水，使海水中的溴离子浓度大幅提高。 ②氧化 通入Cl2将溴离子氧化为溴单质，实现溴元素的初步提取： Cl₂ + 2Br⁻ = 2Cl⁻ + Br₂ ③富集 用SO2将Br2还原为HBr，极大提高溴的浓度，实现富集： Br₂ + SO₂ + 2H₂O = 2HBr + H₂SO₄ ④提取 再次通入Cl2氧化HBr生成Br2，最后通过蒸馏法分离得到高纯度的液溴产品： Cl₂ + 2HBr = 2HCl + Br₂ 9 二、海水资源的开发利用 2、海水化学资源的利用 (2)海水提镁 ①煅烧制碱 煅烧海边丰富的贝壳(主要成分为CaCO3)制取CaO，再与水反应获得Ca(OH)2，为后续沉淀提供碱源。 ②沉淀分离 将Ca(OH)₂加入苦卤中，使Mg²⁺转化为Mg(OH)₂沉淀析出，反应式： MgCl₂ + Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + CaCl₂。 ③加酸酸化 向Mg(OH)₂沉淀中加入盐酸，使其溶解生成MgCl₂溶液，，后经结晶得到MgCl₂·6H₂O。 ④熔融电解 在HCl气流中加热得到无水MgCl₂，电解熔融MgCl₂制得金属镁与氯气，反应式： MgCl₂(熔融) ==Mg + Cl₂↑。 电解 10 二、海水资源的开发利用 2、海水化学资源的利用 (3)氯碱工业 核心电解反应原理 2NaCl + 2H₂O=====2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ （反应条件：通入直流电电解，阳极产生氯气，阴极产生氢气和氢氧化钠） 电解 11 二、海水资源的开发利用 2、海水化学资源的利用 (4)海带提碘 ①灼烧海带仪器 坩埚 ②加H2O2时的反应 2I⁻ + H₂O₂ + 2H⁺ = I₂ + 2H₂O ②如何检验生成了碘单质 可加入淀粉溶液，变蓝。 12 三、煤、石油和天然气的综合利用 煤| “工业的粮食” 由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，是人类历史上使用时间最悠久的化石燃料之一，也是重要的化工原料。 石油| “工业的血液” 由多种烃组成的混合物，主要包含烷烃、环烷烃和芳香烃等。经过分馏、裂化等加工，可得到汽油、柴油等重要燃料和化工产品。 天然气| 清洁的燃料 主要成分是甲烷 (CH₄)，是一种清洁、高效的化石燃料。燃烧产物主要是二氧化碳和水，对环境的污染相对较小，也是重要的化工原料。 13 三、煤、石油和天然气的综合利用 1、煤的综合利用 (1)煤的干馏 (2)煤的气化 指将煤隔绝空气加强热使其发生复杂的分解反应，是实现煤综合利用的重要途径。 核心产物：焦炭（冶金工业原料）、煤焦油（化工原料）、焦炉气（清洁燃料） 将煤转化为可燃性气体的过程。 主要反应：C + H₂O(g) === CO + H₂（高温条件下生成水煤气，可直接作为燃料或化工原料）。 高温 (3)煤的液化 将煤转化为液体燃料的过程。 液化方式：分为直接液化和间接液化，可生产甲醇、汽油、柴油等清洁液体燃料。 均为化学变化 14 三、煤、石油和天然气的综合利用 2、石油的综合利用 (1)石油的分馏 (2)石油的裂化 利用原油中各组分沸点不同进行分离，不产生新物质。主要产品包括石油气、汽油、煤油、柴油等基础燃料。 (3)石油的裂解 以比裂化更高的温度，使长链烃断裂成小分子气态烃（如乙烯、丙烯）。这是获得有机化工基本原料的重要方法。 物理变化 在加热、加压和催化剂作用下，将长链大分子烃断裂为中等分子烃。核心目的是提高轻质液体燃料（尤其是汽油）的产量和质量。 化学变化 化学变化 C16H34 催化剂 C8H18 + C8H16 加热、加压 15 三、煤、石油和天然气的综合利用 3、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 塑料、合成橡胶、合成纤维构成了合成材料的核心。它们均以化石燃料为原料，通过化学工艺转化，彻底重塑了人类的生产与生活方式。 图中为典型的HDPE白色塑料瓶，其耐腐蚀性、绝缘性和高强度的特点，使其成为化工、食品、医药包装的理想选择。 16 1．下列金属中主要利用热还原法进行冶炼的是（ ） A．Fe B．Ag C．K D．Pt 2. 冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ、火烧孔雀石炼铜；Ⅱ、湿法炼铜。现代有：Ⅲ、铝热法炼铬；Ⅳ、从光卤石()中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是（ ） A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④ A 课后巩固 B 3．海洋中蕴含丰富的资源，利用海水提取溴和镁的过程如下图所示。 下列说法正确的是（ ） A．海水提溴的关键环节“富集”的主要目的是将Br-转化为Br2 B．步骤⑤中SO2和水可用Na2CO3溶液代替，其他步骤不变仍能实现溴的吸收 C．步骤①中若加入的石灰乳不能用石灰水代替 D．步骤⑨中发生的离子方程式为： C 课后巩固 C 4、下列叙述不正确的是（ ） A．天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁、不可再生的化石燃料 B．煤的干馏是化学变化，煤的气化和液化都是物理变化 C．石油的裂化和裂解都发生了化学变化 D．煤干馏和石油分馏都能获得烃类物质 B 课后巩固 $