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。

第四章化学与可持续发展本章概览内容摘要本章内容共两节。

第一节是开发利用金属矿物和海水资源，主要内容有用金属矿物冶炼金属和海水提溴、海水提镁。

第二节是化学与资源综合利用、环境保护，主要内容有煤、石油和天然气的综合利用，以及环境保护和绿色化学。

本章内容以金属矿物、海水和化石燃料等为例，了解利用化学变化实现物质间的转化，以及这些过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。

从科学、技术和社会相互作用背景的角度来看，加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，可培养决策意识和能力；从学科知识的角度来看，可将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，主要包括无机物之间的转化(在固态和溶液状态下，金属及其化合物、非金属及其化合物的反应)、有机物之间的转化(裂解反应、聚合反应)。

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

根据课程标准，本章主题是化学与可持续发展，主要包括相辅相成的两个方面，一是利用化学变化不断地提供人类生存和发展的物质条件(主要包括获得有用物质和获得能量)，利用化学变化还可以创造自然界原本没有的物质(主要指有机合成高分子化合物)，从而使生活更加方便、舒适；二是在开发自然资源的过程中，必须深刻地认识到保护周围环境、维护生态平衡的重要性，树立可持续发展的观念。

应该承认，化学与可持续发展是一个很大的主题，高中必修课程中只能通过一些典型的实例帮助学生逐步认识这些问题。

本章教学重点是化学方法在金属矿物开发和海水资源开发中的作用；煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的综合利用；环境保护和绿色化学的有关知识，环保意识和绿色化学理念的培养。

本章教学难点是不同金属的冶炼方法，以及石油裂化原理。

学法指导学习第一节，须理解金属冶炼的基本原理，根据金属活泼性掌握金属冶炼的一般规律，知道化学方法是金属化合物转变为金属的唯一方法，知道金属活动性和氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。

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。

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。

高一化学第四章化学与可持续发展教学资源文章导度1.海洋──人类未来的财富2.海水化学资源概况和海水利用3.海水淡化技术4.我国的海水淡化事业5.石油的成分6.我国的石油资源7.石油分馏的工艺过程8.汽油 9.催化裂化10.石油的重整11.煤的组成 12.煤的结构13.煤的气化和液化14.环境、环境问题 15.生态系统和生态平衡16.环境的污染17.土壤的污染及防治 18.水污染及防治19.大气污染的危害20.酸雨及其危害 21.绿色化学1.海洋──人类未来的财富海洋是人类可持续发展的重要基础。

浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。

开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的重要途径。

在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。

（1）海洋石油和天然气海底石油储藏量约1350亿吨，天然气约140万亿米3，约占世界油气总量的45%。

目前，海上油气开采量约占全球油气开采量的30%。

（2）海洋金属矿藏海水中溶解有80多种化学元素，被誉为“液体矿山”。

海水中可提取镁、钾、铀、锶等各类矿物达5亿亿吨。

海底有大量锰结核，也称多金属结核。

锰结核是20世纪70年代才大量发现的深海矿产。

褐色的锰结核，外观象土豆，切片来看，一层层的又象葱头。

这种结核体往往是以贝壳、珊瑚、鱼牙、鱼骨为核心，把其他物质聚集在周围。

生长速度很缓慢，大约1 000年生长1毫米，有的100万年才生长4毫米。

锰结核含有锰、铁、镍、钴等20多种元素。

其经济价值很高，广泛分布于水深4 000～6 000米的海底，总储量估计约为3万亿吨。

现在一般利用采矿船来开采锰团块。

装有深海电视的采矿机在海底收集锰团块，通过软管抽气像吸尘器一样，把锰团块经软管连续地吸到水面上的采矿船中，每天采矿量可达3 000吨。

（3）海洋生物在生物资源方面，海洋中存活着20多万种生物。