第十一單元化學(xué)與社會(huì)課題2化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展為了實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我們需要在保持良好生態(tài)環(huán)境的前提下，合理地開(kāi)發(fā)和利用自然資源。請(qǐng)從物質(zhì)的組成及轉(zhuǎn)化視角，舉例說(shuō)明空氣、水、化石燃料和金屬礦物等自然資源的利用方式?？諝赓Y源的利用氦氣球霓虹燈激光器動(dòng)植物呼吸煉鋼醫(yī)療氣焊制造氮肥食品充氮防腐冷凍分離液態(tài)空氣N2、O2、稀有氣體等空氣N2O2稀有氣體一、化學(xué)與能源利用通電H2O2水資源的利用氫能源電池淋浴洗菜噴灌滴灌凈化處理H2O、雜質(zhì)天然水水農(nóng)業(yè)用水生活用水一、化學(xué)與能源利用金屬礦物資源的利用開(kāi)采提煉金屬元素、氧元素等合金純金屬金屬礦物金屬材料銅合金古幣鈦合金人造骨銅導(dǎo)線金首飾一、化學(xué)與能源利用隨著時(shí)代的發(fā)展，從自然資源中直接獲取的天然物質(zhì)在數(shù)量和性能上都難以滿(mǎn)足社會(huì)的需要。人們借助化學(xué)方法分析物質(zhì)的組成，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到一系列新的材料和能源，為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供了物質(zhì)保障和前進(jìn)動(dòng)力。

一、化學(xué)與能源利用回顧第七單元所學(xué)知識(shí)，討論化石能源的利用方式有哪些，以及人們?yōu)榻档突瘜W(xué)能源利用對(duì)環(huán)境的影響而采取的措施。直接燃燒化石能源的利用利用化學(xué)反應(yīng)放出的熱量天然氣石油煤CO2NOxSO2CO炭黑形成酸雨加劇溫室效應(yīng)具有毒性形成霧霾化石能源一、化學(xué)與能源利用

思考：人們?yōu)榻档突剂蠈?duì)環(huán)境的影響采取了哪些措施？提高燃料質(zhì)量——使用脫硫煤提高燃料質(zhì)量——用天然氣代替煤改進(jìn)使用技術(shù)——使用催化凈化裝置一、化學(xué)與能源利用C＋H2O（g）CO＋H2高溫氣體燃料、化肥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、筑路材料等冶金、電石、燃料等氣化液化干餾一氧化碳、氫氣等甲醇等液體燃料煤氣煤焦油焦炭綜合利用化石能源的利用利用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化物質(zhì)和能量煤一、化學(xué)與能源利用煤綜合利用的部分產(chǎn)品一、化學(xué)與能源利用石油煉制的部分產(chǎn)品和主要用途石油綜合利用的部分產(chǎn)品一、化學(xué)與能源利用

思考：化石能源是不可再生能源。結(jié)合表中數(shù)據(jù)，談?wù)勀銓?duì)化石能源使用和開(kāi)發(fā)的看法。2021年我國(guó)化石能源儲(chǔ)量和年產(chǎn)量化石能源儲(chǔ)量年產(chǎn)量煤2079億噸41.3億噸石油36.89億噸1.99億噸天然氣63393億立方米2075.8億立方米節(jié)約化石能源轉(zhuǎn)化化石能源開(kāi)發(fā)新能源使用年限50.3年18.5年30.5年一、化學(xué)與能源利用將化石能源轉(zhuǎn)化為清潔、便利的二次能源火力發(fā)電廠（化石能源→電能）電能輸送一、化學(xué)與能源利用我國(guó)建成的煤制乙醇工廠（采用了自主研發(fā)的新型催化劑和環(huán)境友好合成路線）一、化學(xué)與能源利用開(kāi)發(fā)可再生和環(huán)境友好的新能源太陽(yáng)能風(fēng)能地?zé)崮艹毕苌镔|(zhì)能一、化學(xué)與能源利用我國(guó)生產(chǎn)的超大型復(fù)合材料風(fēng)電葉片我國(guó)青海德令哈的熔鹽塔式光熱電站一、化學(xué)與能源利用我國(guó)建成的光伏電解水制氫工廠（圖中為儲(chǔ)氫罐和電解車(chē)間）一、化學(xué)與能源利用一、化學(xué)與能源利用請(qǐng)根據(jù)下圖提供的線索，查閱資料，了解不同時(shí)期照明利用的能源和使用的材料?；鸢衙河蜔舭谉霟鬖ED燈二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)請(qǐng)根據(jù)下圖提供的線索，查閱資料，了解不同時(shí)期照明利用的能源和使用的材料。火把煤油燈白熾燈LED燈古代生物質(zhì)能木材、天然油脂等時(shí)期：能源：材料：近代化石能源玻璃、金屬、陶瓷現(xiàn)代電能玻璃、金屬當(dāng)代電能塑料、金屬、半導(dǎo)體材料二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)加劇溫室效應(yīng)具有毒性形成酸雨形成酸雨形成霧霾直接燃燒應(yīng)用范圍有限且污染嚴(yán)重CO2COSO2NOx炭黑物質(zhì)轉(zhuǎn)化材料研制＋創(chuàng)新化工原料高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維等清潔燃料：煤氣、沼氣等石油生物質(zhì)（如秸稈）煤二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)高分子材料的結(jié)構(gòu)示意圖高分子材料高分子材料人工合成高分子材料（合成材料）天然高分子材料天然橡膠天然纖維：棉花、羊毛等塑料合成橡膠合成纖維天然橡膠制品純棉面料羊毛衣相對(duì)分子質(zhì)量比較大（通常在1萬(wàn)以上）二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)合成材料的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)年產(chǎn)10萬(wàn)噸的合成纖維廠年產(chǎn)10萬(wàn)噸的合成橡膠廠產(chǎn)量相當(dāng)于產(chǎn)量相當(dāng)于或約8萬(wàn)公頃棉田一年的產(chǎn)棉量約2000萬(wàn)只綿羊一年的產(chǎn)毛量約15萬(wàn)公頃橡膠林一年的產(chǎn)膠量合成材料在某些方面具有更為優(yōu)異的性能，而且便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，成本較低，產(chǎn)量穩(wěn)定。這使人類(lèi)結(jié)束了嚴(yán)重依賴(lài)高分子材料的歷史，能夠自主設(shè)計(jì)并合成具有特殊性能的材料，更好地滿(mǎn)足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的需求。二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)常見(jiàn)的合成材料合成材料主要性能常見(jiàn)類(lèi)型應(yīng)用舉例塑料密度小，耐腐蝕，易加工聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等絕緣材料包裝材料農(nóng)用薄膜管道機(jī)械零件……二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)常見(jiàn)的合成材料合成材料主要性能常見(jiàn)類(lèi)型應(yīng)用舉例合成橡膠彈性和絕緣性好順丁橡膠、丁苯橡膠、異戊橡膠、硅橡膠等輪胎密封制品防護(hù)用品……二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)常見(jiàn)的合成材料合成材料主要性能常見(jiàn)類(lèi)型應(yīng)用舉例合成纖維強(qiáng)度高，彈性好，耐磨，耐腐蝕紡織原料過(guò)濾材料建筑材料……聚丙烯纖維（丙綸）、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維（滌綸）、聚丙烯腈纖維（腈綸）等二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)問(wèn)題：日常生活中有很多棉纖維、羊毛纖維和滌綸面料制成的衣物。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)分這三種纖維？信息搜索：查閱資料，了解棉纖維、羊毛纖維和滌綸的化學(xué)成分。預(yù)測(cè)：三種纖維的主要成分都屬于有機(jī)物，可以燃燒；成分不同，燃燒時(shí)的現(xiàn)象和產(chǎn)物的狀態(tài)不同。合格證品名：男士棉質(zhì)圓領(lǐng)長(zhǎng)袖T恤顏色：白色尺碼：L(175/96A)材質(zhì)：面料：95%棉5%氨綸執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T22849-2014安全類(lèi)別：GB18401-2010B類(lèi)質(zhì)量等級(jí)：合格品……二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)操作燃燒情況產(chǎn)生氣味灰燼顏色和狀態(tài)纖維種類(lèi)收集三種纖維，依次用坩堝鉗夾持，將其點(diǎn)燃，觀察、記錄燃燒時(shí)的現(xiàn)象和產(chǎn)物的狀態(tài)棉纖維羊毛纖維滌綸燃燒時(shí)纖維卷縮，有黃色火焰無(wú)明顯氣味灰燼疏松，呈淺灰色燃燒時(shí)纖維卷縮，有黃色火焰和少量黑煙有燒毛發(fā)的焦糊味灰燼呈黑色，質(zhì)脆，用手指輕壓會(huì)變?yōu)榉勰┤紵龝r(shí)纖維卷縮，熔化，有明亮的黃色火焰和大量黑煙有燒塑料的氣味灰燼為黑褐色硬塊，用手能壓碎二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)新型材料現(xiàn)代航空航天、信息技術(shù)等發(fā)展對(duì)材料性能提出了更高的要求。無(wú)機(jī)非金屬材料：玻璃、陶瓷、水泥等金屬材料：鋼鐵、鋁合金等高分子材料：塑料、合成纖維、合成橡膠等功能材料：具有光、電、磁等特殊性質(zhì)的材料復(fù)合材料：碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）、芳綸復(fù)合材料等復(fù)合新型材料二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)材料種類(lèi)應(yīng)用舉例合成材料碳纖維復(fù)合材料車(chē)體零部件玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）玻璃鋼座椅芳綸復(fù)合材料高端裝備制造……我國(guó)研制的大型軍用運(yùn)輸機(jī)——運(yùn)-20二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化貫穿資源利用的每個(gè)環(huán)節(jié)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要以自然資源的合理開(kāi)發(fā)和利用為基礎(chǔ)。如果對(duì)物質(zhì)的獲取、使用或處理不當(dāng)，就會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。各種資源從開(kāi)采、提煉到制成產(chǎn)品，再到產(chǎn)品的使用與回收，其中的每個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，與物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用密切相關(guān)，而這些正是化學(xué)的研究對(duì)象?；瘜W(xué)與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，遵循增進(jìn)人類(lèi)福祉、尊重生命權(quán)利、合理控制風(fēng)險(xiǎn)等原則，充分考慮資源供給和環(huán)境承載能力，將為解決影響可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)性科學(xué)議題開(kāi)辟新的途徑，為人類(lèi)創(chuàng)造更加美好的生活。生產(chǎn)生產(chǎn)資源產(chǎn)品廢棄物回收使用二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)垃圾分類(lèi)結(jié)合所學(xué)和生活經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)說(shuō)垃圾分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)和意義。二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)塑料垃圾的種類(lèi)、化學(xué)成分和可能的危害回收標(biāo)志塑料名稱(chēng)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯高密度聚乙烯聚氯乙烯低密度聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯難降解的塑料引發(fā)白色污染使用可降解的材料替代難降解的塑料我國(guó)制定的塑料包裝制品回收標(biāo)志及對(duì)應(yīng)的塑料名稱(chēng)（部分）二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)方法導(dǎo)引

跨學(xué)科融合解決實(shí)際問(wèn)題的思路學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用，在于解決實(shí)際問(wèn)題。在解決與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，我們要應(yīng)用化學(xué)知識(shí)和觀念，從物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、變化與轉(zhuǎn)化、性質(zhì)與應(yīng)用等視角，分析該問(wèn)題涉及哪些化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生了哪些變化，變化需要什么條件，存在哪些定量關(guān)系，等等。然后，結(jié)合這些物質(zhì)的獲取途徑和相關(guān)變化的實(shí)現(xiàn)方法，分析其對(duì)社會(huì)、環(huán)境等因素的影響，提出解決方案。在生產(chǎn)和生活中，我們遇到的實(shí)際問(wèn)題大多比較復(fù)雜，涉及不同領(lǐng)域，需要我們運(yùn)用跨學(xué)科融合的思路來(lái)解決。例如，風(fēng)能的有效利用，涉及地理、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，以及材料、機(jī)械、電力等技術(shù)領(lǐng)域，需要全面考慮環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等多方面的需求，綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，采用合適的方法，進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和實(shí)施。二、化學(xué)與材料開(kāi)發(fā)自然環(huán)境資源轉(zhuǎn)化合理開(kāi)發(fā)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展基礎(chǔ)促進(jìn)人與自然和諧共生推動(dòng)綠色發(fā)展……新能源：風(fēng)能、太陽(yáng)能、氫能、生物質(zhì)能……傳統(tǒng)能源：煤、石油、天然氣……新型材料：復(fù)合材料、功能材料……金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料材料能源課堂總結(jié)1.下列關(guān)于自然資源的說(shuō)法中，不正確的是（

）。煤、石油和天然氣等化石能源不可再生金屬礦物的儲(chǔ)量有限，因此廢舊金屬應(yīng)回收利用一些自然資源在開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中會(huì)涉及化學(xué)變化煤在燃燒過(guò)程中會(huì)污染環(huán)境，增加碳排放，因此應(yīng)停止使用D2.為保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，下列物品中，可回收利用的是（

）。①?gòu)U電線

②汽水瓶

③舊書(shū)報(bào)

④舊衣物

⑤舊塑料袋②③⑤①②③⑤①③④⑤①②③④⑤D3.服裝標(biāo)簽標(biāo)注了服裝所用纖維的成分及含量等信息。某件服裝的標(biāo)簽中標(biāo)注如下，下列關(guān)于該服裝的說(shuō)法中，不正確的是（

）。滌綸和棉纖維可利用燃燒區(qū)分該服裝的面料和里料都使用了有機(jī)物多年后該服裝無(wú)法作為再生資源回收利用該服裝使用了天然高分子材料與合成材料C面料：滌綸56%，棉44%里料：滌綸100%4.下列做法中，不符合綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展理念的是（

）。開(kāi)發(fā)可再生能源推廣使用一次性餐具選擇公共交通工具出行進(jìn)行生活垃圾分類(lèi)和定時(shí)定點(diǎn)投放B5.請(qǐng)根據(jù)下圖提供的線索，查閱資料，了解不同時(shí)期照明利用得能源和使用的材料，體會(huì)能源利用及材料發(fā)展給人類(lèi)生活和環(huán)境帶來(lái)的巨大變化。照明工具火把煤油燈白熾燈LED燈利用的能源使用的材料柴草、桐油等木材、棉布化石能源銅、玻璃等電能鎢絲、玻璃等電能發(fā)光二極管6.二氧化碳既是光合作用的原料，也是一種溫室氣體。二氧化碳的捕集、封存和利用對(duì)綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。請(qǐng)通過(guò)收集資料，了解近年來(lái)我國(guó)科技工作者在能源、糧食和環(huán)保等領(lǐng)域?qū)Χ趸歼M(jìn)行研究所取得的成果，與同學(xué)交流。7.下圖所示的沙漠光伏發(fā)電是一種新型能源利用方式，近年來(lái)在我國(guó)得到了快速發(fā)展。請(qǐng)查閱資料，與同學(xué)討論以下問(wèn)題，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、工程融合解決實(shí)際問(wèn)題的思路和方法，及其對(duì)推動(dòng)綠色發(fā)展和建設(shè)美麗中國(guó)的意義。（1）沙漠光伏電廠的選址、建設(shè)與運(yùn)行需要考慮哪些因素？涉及哪些基礎(chǔ)學(xué)科？沙漠光伏電廠的選址、建設(shè)與運(yùn)行需要考慮的因素包括光照條件、氣象條件、地形地貌、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源的可持續(xù)利用以及電網(wǎng)接入和輸送能力等，涉及的基礎(chǔ)學(xué)科主要包括物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、地理等。（2）舉例說(shuō)明建設(shè)沙漠光伏電廠要用到哪些材料，并了解這些材料是如何生產(chǎn)的。建設(shè)沙漠光伏電廠需要用到無(wú)機(jī)非金屬材料（如制作太陽(yáng)能電池板的單晶硅、多晶硅或非晶硅等）、金屬材料（如制作太陽(yáng)能電池板固定架的合金等）、合成材料（如制作電纜的聚氯乙烯絕緣層）等，其中合成材料是由大量小分子聚合而成的。7.下圖所示的沙漠光伏發(fā)電是一種新型能源利用方式，近年來(lái)在我國(guó)得到了快速發(fā)展。請(qǐng)查閱資料，與同學(xué)討論以下問(wèn)題，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、工程融合解決實(shí)際問(wèn)題的思路和方法，及其對(duì)推動(dòng)綠色發(fā)展和建設(shè)美麗中國(guó)的意義。（3）我國(guó)哪些地區(qū)已經(jīng)建成或正在建設(shè)這類(lèi)電廠？這對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)發(fā)展和環(huán)境產(chǎn)生了哪些積極影響？原因是什么？我國(guó)新疆、內(nèi)蒙古、寧夏等地已建成了沙漠光伏電廠。沙漠光伏電廠通過(guò)利用太陽(yáng)能資源為當(dāng)?shù)靥峁┝饲鍧嵞茉?，還通過(guò)生態(tài)治理措施促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)發(fā)展和環(huán)境改善，如減少了沙塵暴、增加了降雨，推動(dòng)了農(nóng)業(yè)發(fā)展等，進(jìn)而提高了當(dāng)?shù)氐?/p>