必修2第四章化学与可持续发展

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必修2第四章化学与可持续发展

必修2第四章化学与可持续发展第一节开发利用金属矿物和海水资源第2课时广东省广州市天河中学王学兵一、教材分析本节教学的主要目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。

当今社会对于能源和环境的两大举措是“节能、减排”，这是因为自然界中不可再生资源急剧减少，人们对能源的不合理利用给环境带来极大的压力。

因此要求学生要通过本节学习初步揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

学生在前面的学习中已经了解较多的金属和非金属及其重要化合物的主要性质，并且对金属冶炼和海水资源也有一定的了解，因此本节教材安排了金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用，让学生明白这些宝贵的资源同人类的生活有着日益紧密的联系。

本课时的内容是“海水资源的开发利用”，教材先通过海水资源的概况介绍使学生了解海水资源的利用广阔前景和重大的利用价值，然后具体从两个方面来感受海水资源的开发：一是海水资源中水的利用，二是海水资源中其他成分的开发利用，最后通过科学探究和实验来具体研究如何从海水中提取有用物质，初步了解一些开发的方法和开发过程中需要克服的科学难题，培养学生实事求是、细致入微的科学研究精神。

二、教学设计思路根据学生的认知规律和学习心理特征，结合新课标对本课时知识的三维目标要求，我在教学设计上本着“先概括、后具体”的演绎教学思路，具体分三部分逐层递进：首先通过录像、图片和教师的讲述介绍，使学生从感性方面了解前景广阔的海水资源，初步认识海水资源的多样性、分散性、海水资源加工开发的技术性；接下来通过幻灯片展示海水综合利用联合工业体系的具体实例，拓展学生的学习思维和知识视野，进一步让学生明白海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系，感慨学好化学这门学科对人类贡献的重要性；最后完成课本“科学探究”和“实验4－2”部分，让学生充分参与实验方案的设计和模拟化工解决资源开发的问题，学生多了一份实际体验，将知识和感受具体化，认识知识原理和科学技术在资源开发中的重要作用。

化学与可持续性发展

6. 能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。
新课程学新情旧及教高考试高考命标准材目对标比题分析题趋向
本主题出自必修二第四章，对比旧教材，新教材本章节主题和其内容都重新进行了调整，强调了化学与社会发展的重要联系，体现了“科学态度和社会责任”的核心素养。
普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》
内容要求
5.1 化学促进可持续发展结合实例认识化学科学与技术合理使用的重要性。树立“绿色化学”
的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。 5.2 化学科学在材料科学、人类健康等方面的重要作用
知道常见材料类型，结合实例认识材料组成、性能与应用的联系。体会化学科学发展对于药物合成的重要意义，初步建立依据物质性质分析健康问题的意识。 5.3 化学在自然资源和能源综合利用方面的重要价值
新课程新旧教高重考点试高考命标准材对比与题难分点析题趋向
1.情景素材 2.环境保护 3.流程题型
（20全国卷III，T7）宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为 Cu(OH)2·CuCO3)，青色来自蓝铜矿颜料(主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3)。下列说法错误的是（）
B. 大规模开采可燃冰作为新能源
C. 通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D. 研发催化剂将CO2还原为甲醇
（21全国卷Ⅰ，T26）碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题： ⑴I2的一种制备方法如下图所示：
（21全国卷II，T26）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、 ①镁加等入。Fe粉进行转化反应的离子方程式为 _______________________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成_____________后可循环使用。

第四章化学与可持续发展(2020年知识点总结)

引导从燃烧的反应开展探究。
探究减少汽车尾气对空气的污染。
总结
归纳总结化石燃料燃烧造成对空气污染的原因。
引导从燃烧的反应总结归纳。
了解燃料对环境的影响。
引导探究
从酒的酿制推出乙醇的可再生，从燃烧的反应推出其优点。
引导从酒精的制备、性质来探究酒精。
探究乙醇。
引导探究
说出应用的例子及优点。
引导从乙醇燃烧的优点探究其使用。
回忆归纳总结本课题知道了的知识。
引导总结本课题内容要求。
检查对知识的学习情况。
第四章化学与可持续发展
（复习课）
一、金属的冶炼三、石油和煤的炼制
金属冶炼的步骤和方法
二、金属的回收和资源的保护四、环境保护
活动与探究
教学步骤
学生活动设计
教师活动设计
设计意图
引导探究
探究煤的燃烧形成的酸雨。
从煤的成份推出燃烧产物，从二氧化碳与水反应生成酸推测二氧化硫形成酸雨。
引导复习煤的知识引入酸雨的形成。
实验探究
分组进行有关酸雨的探究实验，并开展讨论课本的“讨论”。
指导实验，组织讨论。引导学生总结发言。
探究酸雨的危害。
引导探究
从汽车用燃料的成份推出燃烧产物，分析尾气中污染物。
引导复习石油的知识引入燃烧产物的探究车用燃料的成份改良和充分燃烧的角度推测减少污染的方法。
探究乙醇作燃料的情况。
引导探究
回忆氢气的性质推出氢气是最清洁的燃料。从制备考虑其应用前景。
引导从氢气的性质制备来探究。
探究氢气。
讨论
从掌握的知识分组讨论课本的“讨论”
组织开展讨论。引导学生总结发言。
确定选择使用的燃料。
引导探究

第四章化学与可持续发展(知识点总结)

第四章化学与可持续发展（两课时）第一节开发利用金属矿物和海水资源一、金属矿物的开发利用 1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。

2、金属冶炼的涵义：简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。

金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即（化合态）（游离态）。

3、金属冶炼的一般步骤： (1)矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。

(2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。

(3)精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。

4、金属冶炼的方法(1)电解法：适用于一些非常活泼的金属。

2NaCl （熔融）2Na ＋Cl 2↑MgCl 2（熔融）Mg ＋Cl 2↑2Al 2O 3（熔融）4Al＋3O 2↑(2)热还原法：适用于较活泼金属。

Fe 2O 3＋3CO 2Fe ＋3CO 2↑WO 3＋3H 2W ＋3H 2O ZnO ＋C Zn ＋CO ↑常用的还原剂：焦炭、CO 、H 2等。

一些活泼的金属也可作还原剂，如Al ，Fe 2O 3＋2Al 2Fe ＋Al 2O 3（铝热反应） Cr 2O 3＋2Al 2Cr ＋Al 2O 3（铝热反应） (3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。

2HgO 2Hg ＋O 2↑2Ag 2O 4Ag ＋O 2↑5、 (1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。

(2)废旧金属的最好处理方法是回收利用。

(3)回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X 光室回收的定影液中，可以提取金属银。

金属的活动性顺序 K 、Ca 、Na 、 Mg 、Al Zn 、Fe 、Sn 、 Pb 、(H)、CuHg 、Ag Pt 、Au金属原子失电子能力强弱金属离子得电子能力弱强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法还原剂或特殊措施强大电流提供电子 H 2、CO 、C 、 Al 等加热加热物理方法或化学方法二、海水资源的开发利用1、海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库海水中含有80多种元素，其中Cl 、Na 、K 、Mg 、Ca 、S 、C 、F 、B 、Br 、Sr 11种元素的含量较高，其余为微量元素。

高一化学必修2 第四章《化学与可持续发展》教学设计

必修II第四章《化学与可持续发展》教学设计一、本单元设计：本单元教学的主要目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

因此，教学要围绕这一教学目标展开。

教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用，首先是因为在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，金属矿物和海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系，同时学生在前面的学习中已经了解钠、铝、铁、铜等金属以及氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，并且对金属冶炼及海水资源也有一定的了解，这些都为学习创造了条件。

接着从资源利用和环境保护这一视角，进一步阐明化学和人类可持续发展的关系，两节内容相辅相成。

纵观历史，从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源,人类能源的来源全部都是从自然界中得到，其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。

仅仅注重资源开发是远远不够的，人类要实现可持续发展，就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源，还要保护好环境。

而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用，在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。

二、本单元在教材中所处的地位及作用1功能和地位化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时,应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。

这是贯穿本章始终的核心观念。

本章作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来升学和就业方向都可能会产生一定的影响。

①从科学知识的角度，有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展。

②从科学、技术和社会相互作用背景的角度，有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源的作用，学会辨证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，并培养做出明达决策的意识和能力。

高一化学必修2第4章化学与可持续发展复习课件

环境保护与绿色化学 1．常见的环境污染和保护知识 (1)分类：主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等，还包括固体废弃物、放射物、噪声等污染。 (2)酸雨：硫、氮的氧化物所形成的酸雨水降到地面形成了酸雨。其危害有：可使湖泊水质酸化，毒害鱼类和其他水生物；使土壤酸化，破坏农田，损坏农作物、森林；腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。
1.海水的淡化
海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
2.海水中提取溴的实验
三、煤、石油和天然气的综合利用
1、煤的组成及其综合利用
无机物 Si 、Al、 Ca、 Fe
煤的组成
污染环境
有机物
H 、N、S、O等元素— 少量 C 元素—大量
COx NOx SO2 烟尘
煤的干馏
解析：电解食盐水制取消毒液的思路是：电解NaCl溶液，产生Cl2和NaOH，这两者相遇产生能杀菌消毒的NaClO，与盐的水解无关；汽油并非可再生资源；能够引起酸雨的主要物质为SO2、NO2，无CO2。答案： D
2．化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是( ) A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境 B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用 C．为防止电池中的重金属离子等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术 D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染
(1)该反应的化学方程式为__________________ ___________________________________，该反应的还原剂是________。第二步：在加热条件下，用过量的镁粉还原 TiCl4制得金属钛。
(2)该步反应能否在空气中进行？为什么？设想该反应需要在什么环境中进行？写出该反应的化学方程式。 (3)如何由上述所得产物获取金属钛？简述步骤并写出有关的化学方程式 _________________________________________ _______________________________。

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当今社会对于能源和环境的两大举措是“节能、减排”，这是因为自然界中不可再生资源急剧减少，人们对能源的不合理利用给环境带来极大的压力。

因此要求学生要通过本节学习初步揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

本课时内容，从教学设计到教学实施，在教学思路上对教材做了比较大的整合。

根据学生的认知规律和学习心理特点, 我在教学设计上本着“先概括、后具体”的演绎教学思路，这样有利于学生形成对知识的系统性（内容条理清晰），既增强了学生的感性知识,又将学习内容落实到基础的夯实上。

从教学实施情况来看,较好的完成了新课程要求的三维目标,同时又对学生已有的知识进行了较为全面的巩固和加强。

本课时教学时,我始终围绕“化学方法在海水资源开发利用中的重要作用”这一教学重点来展开,这样既让学生感受到了海水资源的丰富巨大,有充分开发利用的必要性和重要价值,又将知识的落脚点回到学生非常熟悉的化学基础知识（氧化还原反应、非金属单质的置换、蒸馏实验、物质的检验实验等）, 在学生书写化学方程式、动手操作实验的过程中,我做好了充分的指导,督促他们准确表达化学用语,规范操作化学实验。

学生既感到亲切,又有充分的自信,加深了学生对新知识的接受度。

另外,本节课在师生互动、生生互动方面也做得比较到位。

在两次当堂练习、实验方案的设计、实验操作等多个教学点,都能让同学充分的讨论、交流和展示自己的能力,真正把课堂的主角让给学生,是本节课的一大亮点。

至于本节课的缺点与不足,一是引入新课较繁琐,本是学生有较多了解的知识内容,没有必要用较大的篇幅和时间做引入,在此部分教师不宜讲述过多,可以让学生讨论几分钟后做一个交流,给学生课后延续兴趣、拓展知识做一个铺垫即可；二是进行新课时复习旧知识过细,容易冲淡本节课的教学重点；三是课堂练习安排多了一些,以至于教学时间显得有些紧,最后的小结部分不够充分。

附件:学案(含答案)[知识疏理]1.海水资源的利用含：、海水淡化的方法主要有：、、。

2.如何在海水中提取Br2、I2？用我们已有的知识进行实验设计？海水中提取溴单质：海水中提取碘单质：3.在蒸馏操作中（1）在蒸馏烧瓶中放少量，以防止_________________，(2) 蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过_________________，也不能少于_________________，（3）冷凝管中冷却水从________口进，________口出。

蒸馏是提纯或分离_________________混合物的方法，此过程是变化。

4.〖实验4-2〗（1）用称量的干海带，刷去表面的附着物，用剪刀剪碎，用润湿，放入中。

点燃酒精灯，灼烧至完成成灰，停止加热，冷却。

（2）将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入少量蒸馏水，、煮沸约2-3 min，过滤。

（3）在滤液中滴加几滴，再加入1mL 的，观察现象为：。

加入几滴淀粉溶液，现象为说明。

用离子方程式写出第三步的反应：，氧化剂还可以选用。

[学习训练]A.基础训练1.下列海洋资源中属于可再生资源的是（）A．海底石油、天然气 B．潮汐能 C．滨海砂矿 D．锰结核2.下列哪种方法不能实现海水的淡化（）A．蒸馏法 B．电渗析法 C．离子交换法 D．电解法3.下列属于海水化学资源利用的是（）A．海水淡化 B．海水提盐 C．海水提溴 D．海水发电4. 通入氯气，把海水中的溴化物氧化成单质溴，该反应的离子方程式为：_______________5. 将吸收溴单质的溶液加入过量的硫酸酸化，即可得溴单质，该反应的离子方程式为___________6.把生成的溴从溶液中吹出，用纯碱（Na2CO3）溶液吸收（生成NaBr、NaBrO3、CO2），这一过程的化学方程式为__________________________________7.海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。

从海水中制取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳②在引入的海水中加石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物④将得到的产物熔融后电解。

关于从海水中提取镁，下列说法不正确的是（）A.此法的优点之一是原料来源丰富B.进行①②③步骤的目的是从海水中提取氯化镁C.第④步电解制镁是由于镁是很活泼的金属D.以上制取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应[提高训练]8.人造光卤石(KCl·MgCl2·6H20)是盐化工生产的中间产物。

以光卤石为原料制得金属镁，可有下列步骤：①过滤②溶解③加入适量Ca(OH)2④蒸发⑤用盐酸溶解⑥电解熔融MgCl2⑦在HCl气流中强热MgCl2·6H20晶体正确的顺序是( )A.⑤③①②④⑥⑦B.②③①⑤④⑦⑥C.②④①③⑦⑤⑥D.⑤③①④②⑦⑥9.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元离子的形式存在。

实验中从海藻提取碘的流程如图所示(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①；写出过程②中有关反应的化学方程式。

(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为( )A.酒精、四氯化碳B四氯化碳、苯C．汽油、醋酸D．汽油、甘油(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是。

10．随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前。

磺化媒(代表式NaR)是一种钠型离子交换树脂，它能使海水中的Ca+2、Mg+2交换除去。

现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。

(1)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是。

(2)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂(填其代表式)为：A柱，B柱。

(3)说明按上述顺序装柱的理由是。

学案答案[知识疏理]1.海水淡化海水直接利用于冷却蒸馏法电渗析法离子交换法2. 海水浓缩✍苦卤✍氯气✍溴或碘3．（1）碎瓷片暴沸（2）2/3 1/3 （3）下上可互溶的液体物理4．（1）托盘天平酒精坩埚（2）搅拌（3）稀硫酸双氧水溶液颜色变深淀粉变蓝有碘单质生成H2O2+2I-=I2+2OH- 氯气[学习训练]A.基础训练1. B2. D3. B C4. Cl2＋2Br－＝2Cl－＋Br25. 5Br－＋BrO3－＋6H＋＝Br2＋3H2O6. 3Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋NaBrO3＋3CO2[提高训练]8．B。

提纯光卤石得到MgCl2的步骤为：先将光卤石溶解于水，因为KCl、MgCl2均易溶于水，先后沉淀Mg+2；Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小，故加入适量的Ca(OH)过滤后得Mg(OH)2，洗涤后溶于适量的盐酸发生反应：Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2O，蒸发溶液得MgCl2·6H2O，由于加热MgCl2·6H2O的过程中，会有部分MgCl2又与H2O反应生成Mg(OH)2。

而MgCl2与H2O的反应是一个可逆反应：MgCl2+2H2O==Mg(OH)2+2HCl。

根据平衡移动原理在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，使MgCl2与H2O的反应得到抑制，故能得到纯净的MgCl29．(1)过滤2NaI+Cl2==2NaCl+I2(2)B(3)漏斗、分液漏斗10．(1)蒸馏原理，即利用加热海水时，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水(2)HR ROH(3)若在A中装ROH，则海水先通过ROH，溶液中就会有较多的OH-与海水中的M+n生成M(OH)n 沉淀，造成堵塞现象，而在A中装HR，在B中装ROH，海水通过A中生成的H+与B中生成的OH-中和，生成水而呈中性。

必修2第四章化学与可持续发展