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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M +n （化合态）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）电解2Na ＋Cl 2↑ MgCl 2（熔融）电解Mg ＋Cl 2↑ 2Al 2O 3（熔融）电解4Al ＋3O 2↑(2)热还原法：适用于较活泼金属。
Fe 2O 3＋3CO高温2Fe ＋3CO 2↑ WO 3＋3H 2高温W ＋3H 2O ZnO ＋C高温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高温2Fe ＋Al 2O 3（铝热反应） Cr 2O 3＋2Al高温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 、AlZn 、Fe 、Sn 、 Pb 、(H)、CuHg 、AgPt 、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 第四章 化学与可持续发展(第二课时)[归纳与整理]3、绿色化学与环境保护基本知识＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[讲述]绿色化学在环境检测、环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。
人们在研究治理环境污染时逐渐发现，仅依靠开发更有效的污染控制技术对环境的改变是有限的，把注意力集中到污染的预防对消除污染将更有效，于是称为环境无害化学的绿色化学应运而生。
绿色化学的基本内涵是对产品和产品的生产过程采用预防污染的策略来减少污染物的产生。
绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上阻止污染的化学。
绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的。
这里着重介绍提高原子利用率。
①开发绿色反应，提高原子利用率原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题，即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化成产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。
美国著名有机化学家TROST 在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中（如完全的加成反应：A+B==C ），达到零排放。
原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为：原子利用率 == 得物质的摩尔质量化学方程式中按计量所期望产品的摩尔质量 × 100% 经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
[复习交流]化学与可持续发展图表。
[课堂练习]定时：20分钟1、阅读下文请回答20世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”这一新概念。
绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。
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。
浙江省普通高中学业水平考试选择题-第18题-化学与可持续发展【题前知道】1.环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
2.绿色化学绿色化学也称环境友好化学。
核心思想：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。
绿色化学对化学反应的要求原子经济性反应：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率达到100%。
【真题回顾】1.（2022年7月浙江学考）18. 化学与职业息息相关，下列职业与职责不对应．．．的是A. AB. BC. CD. D【答案】B【解析】A．对天然水、工业用水、生活用水等进行检测和评定的专业技术人员，一般检验氯离子、硫酸根离子、微生物、有机物等是水质检验员的职责，A正确；B．了解食物的化学成分，关注各类营养素对健康的影响，熟悉食物营养和食品加工知识是营养素的职责，不是测试工程师的职责，B错误；C．对环境问题的调查研究、分析监测、管理监督和对环境污染的控制和治理是环境保护工程师的职责，C 正确；D．利用现代科技手段分析古代遗存，再结合考古学方法，探索人类历史是科技考古研究人员的职责，D 正确；故合理选项是B。
2.（2021年7月浙江学考）20. 化学在人类社会的可持续发展中发挥着重要作用。
下列说法不正确．．．的是A. 工业上用氢气还原氧化钠制取金属钠B. 通过蒸馏的方法可实现海水淡化C. “先污染后治理”的观念和做法不符合绿色化学思想D. 药物在促进人类健康的同时，也可能会产生一定的副作用【答案】A【解析】A．钠是活泼的金属，工业上通过电解熔融的氯化钠制取金属钠，A错误；B．水的沸点是100℃，可通过蒸馏的方法可实现海水淡化，B正确；C．绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计，因此“先污染后治理”的观念和做法不符合绿色化学思想，C正确；D．任何药物都产生一定的副作用，因此药物在促进人类健康的同时，也可能会产生一定的副作用，D正确；答案选A。
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。
第四章化学与可持续发展化学研究和应用的目标：用已有的化学知识开发利用自然界的物质资源和能量资源，同时创造新物质（主要是高分子）使人类的生活更方便、舒适。
在开发利用资源的同时要注意保护环境、维护生态平衡，走可持续发展的道路；建立“绿色化学”理念：创建源头治理环境污染的生产工艺。
（又称“环境无害化学”）目的：满足当代人的需要又不损害后代发展的需求！一、金属矿物的开发利用1、常见金属的冶炼：①加热分解法：②加热还原法：③电解法：2、金属活动顺序与金属冶炼的关系：金属活动性序表中，位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。
（离子）二、海水资源的开发利用1、海水的组成：含八十多种元素。
其中，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等总量占99%以上，其余为微量元素；特点是总储量大而浓度小，以无机物或有机物的形式溶解或悬浮在海水中。
总矿物储量约5亿亿吨，有“液体矿山”之称。
堆积在陆地上可使地面平均上升153米。
如：金元素的总储量约为5×107吨，而浓度仅为4×10-6g/吨。
另有金属结核约3万亿吨，海底石油1350亿吨，天然气140万亿米3。
2、海水资源的利用：（1）海水淡化：①蒸馏法；②电渗析法；③离子交换法；④反渗透法等。
（2）海水制盐：利用浓缩、沉淀、过滤、结晶、重结晶等分离方法制备得到各种盐。
三、煤、石油和天然气的综合利用1.煤组成综合利用的方法：煤干馏液化气化煤干馏的主要产品和用途2.石油组成分馏裂化裂解塑料、合成橡胶和合成纤维是三大合成材料。
聚乙烯的反应方程式：四、环境保护与绿色化学1．环境：2．环境污染：环境污染的分类：按环境要素：分大气污染、水体污染、土壤污染按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染3．绿色化学理念（预防优于治理）核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。
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。
