1、第四章化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，增進(jìn)了人類對自然的認(rèn)識，促進(jìn)了社會的進(jìn)步。但某些化學(xué)現(xiàn)象可能影響人類的生活和社會的可持續(xù)發(fā)展，因而幫助學(xué)生正確認(rèn)識化學(xué)與社會發(fā)展的關(guān)系是十分重要的。本章主要包括與化學(xué)密切聯(lián)系的材料、能源、健康、環(huán)境等，使學(xué)生知道自然資源并不是“取之不盡，用之不竭”的；認(rèn)識人類要合理地開發(fā)和利用資源，樹立保護(hù)環(huán)境、與自然和諧相處的意識，保證社會的可持續(xù)發(fā)展。這些內(nèi)容既是學(xué)生今后繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，也是在生活中經(jīng)常要接觸、需要了解和應(yīng)用的化學(xué)常識?？沙掷m(xù)發(fā)展的思想已被世界各國人民共識，是解決當(dāng)前環(huán)境問題的一個(gè)指導(dǎo)思想。可持續(xù)發(fā)展包括持續(xù)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會三個(gè)方面的內(nèi)容，

2、主張人與自然和諧相處；主張建立在保護(hù)地球系統(tǒng)基礎(chǔ)上的持續(xù)經(jīng)濟(jì)增長，做到發(fā)展與資源環(huán)境的承載力相協(xié)調(diào)；主張公平分配，滿足當(dāng)代和后代的全體人民的需求，在教學(xué)中注意緊密結(jié)合教材內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展觀的教育。如在煤和石油、天然氣等內(nèi)容中介紹我國資源的狀況及資源的利用情況，教育學(xué)生節(jié)約資源，合理開發(fā)使用資源，為子孫后代留些寶貴的資源，并努力開發(fā)新能源，使能源可持續(xù)利用。再如講大氣等污染對人類生存的危害及造成的持久危害。再如講重要化工原料硫酸、硝酸、氨氣等工業(yè)制法中，注意介紹生產(chǎn)過程中為提高原料的利用率，降低能耗而采取的有利措施，同時(shí)介紹“三廢”的處理，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。使學(xué)生樹立保護(hù)環(huán)境

3、和合理使用資源的可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)。 1地位和功能眾所周知，化學(xué)研究和應(yīng)用的一個(gè)重要目標(biāo)就是開發(fā)和利用自然界中一切可能的物質(zhì)資源和能量資源，為人類生存和社會發(fā)展提供必要的物質(zhì)和能源基礎(chǔ)；同時(shí)，應(yīng)該注意到這一過程必須同自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，走可持續(xù)發(fā)展的道路，這也是貫穿本章始終的核心觀念。以金屬礦物、海水和化石燃料等為例，了解利用化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，以及這些過程和產(chǎn)物在我們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣l(fā)展中的重要作用。從科學(xué)、技術(shù)和社會相互作用背景的角度，有利于學(xué)生加深體會化學(xué)在綜合利用自然資源中的作用，學(xué)會辯證地看待人類和自然協(xié)調(diào)發(fā)展中可能會遇到的問題，并培養(yǎng)做出合理決策的意識和能力；從學(xué)科知識的角度，有利于

4、學(xué)生將前面所學(xué)過的知識和技能進(jìn)行必要的梳理、歸納和拓展，主要包括無機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化(在固態(tài)和溶液狀態(tài)下，金屬及其化合物、非金屬及其化合物的反應(yīng))、有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化(裂解反應(yīng)、聚合反應(yīng))。因此，本章作為高中必修模塊的結(jié)尾，不僅對于學(xué)生總結(jié)復(fù)習(xí)很重要，而且對于學(xué)生進(jìn)一步確定、學(xué)習(xí)后續(xù)的選修模塊乃至選擇自己未來的升學(xué)和就業(yè)方向都可能會產(chǎn)生一定的影響。2內(nèi)容選擇和呈現(xiàn)(1)突出主題，將科學(xué)教育與人文教育融為一體根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，本章主題是化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展，主要包括相輔相成的兩個(gè)方面，一是利用化學(xué)變化不斷地提供人類生存和發(fā)展的物質(zhì)條件(主要包括獲得有用物質(zhì)和獲得能量)，利用化學(xué)變化還可以創(chuàng)造自然界原本沒有的物

5、質(zhì)(主要指有機(jī)合成高分子化合物)，從而使生活更加方便、舒適；二是在開發(fā)自然資源的過程中，必須深刻地認(rèn)識到保護(hù)周圍環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡的重要性，建立可持續(xù)發(fā)展的觀念。應(yīng)該承認(rèn)，化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展是一個(gè)很大的主題，高中必修課程中只能通過一些典型的實(shí)例，幫助學(xué)生逐步認(rèn)識這些問題。本章從金屬礦物的開發(fā)利用引入，通過金屬冶煉的基本原理，使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)是冶金工業(yè)的重要科學(xué)基礎(chǔ)，化學(xué)方法是由金屬化合物轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì)的唯一方式，金屬活動(dòng)性和氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件是選擇金屬冶煉方式的主要依據(jù)。通過一些實(shí)驗(yàn)、思考和討論，幫助學(xué)生認(rèn)識金屬冶煉過程往往需要消耗大量的能量，也容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，那么，改進(jìn)工藝條件、節(jié)

6、能降耗、回收廢舊金屬制品等，就成為與冶煉金屬同樣重要的問題。海洋資源的開發(fā)是人類生存和發(fā)展必須面對的問題，僅以海水為例，如何使其中溶解的大量有用物質(zhì)為我所用則是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題。同金屬冶煉這一古老產(chǎn)業(yè)相比，海水資源的利用還處于相對初始階段，從化學(xué)變化角度來看，主要是在海水中各種元素的提取絕不像在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的試管實(shí)驗(yàn)?zāi)菢雍啽阋仔?，這里留給學(xué)生想象和創(chuàng)造的空間像海洋一樣廣闊和深遠(yuǎn)，也會使他們認(rèn)識到，一些化學(xué)原理并不復(fù)雜的過程在實(shí)際生產(chǎn)中會遇到很多復(fù)雜的問題。通過日常生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生比較熟悉化石燃料作為能源的利用，對化石燃料作為重要化工原料可能了解并不多，況且化石燃料的綜合利用還是更為重要的發(fā)展方

7、向，但限于課時(shí)和知識基礎(chǔ)，通過本章學(xué)習(xí)學(xué)生只能對此形成一些粗略的認(rèn)識，主要包括化石燃料的化學(xué)成分、石油化工生產(chǎn)的一般過程和原理、應(yīng)用廣泛的石油化工產(chǎn)品以及石油化工生產(chǎn)的發(fā)展趨勢等。塑料、合成纖維和橡膠等有機(jī)高分子化合物，目前主要是以化石燃料為原料生產(chǎn)的，這可以幫助學(xué)生體會石油化工同日常生活之間的緊密聯(lián)系，體會石油化工給人類帶來的諸多好處，認(rèn)識化學(xué)在物質(zhì)生產(chǎn)領(lǐng)域的極大創(chuàng)造性和重要價(jià)值，提高學(xué)習(xí)化學(xué)、化工的興趣，提高參與討論諸如白色污染、可降解塑料等有關(guān)社會問題的科學(xué)素養(yǎng)水平。環(huán)境保護(hù)同樣是人類可持續(xù)發(fā)展所面臨的一個(gè)重大課題。本章教材主要使學(xué)生了解化學(xué)在環(huán)境保護(hù)工作中所發(fā)揮重要作用的三個(gè)主要領(lǐng)域，

8、即環(huán)境情況的監(jiān)測、三廢的治理以及尋找源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝(綠色化學(xué))等。通過一些“思考與交流”活動(dòng)，認(rèn)識含硫、氮氧化物形成酸雨及其化學(xué)控制的原理，分析水華、赤潮等水體污染的成因，從環(huán)境保護(hù)的角度，討論在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意什么問題等等，提高愛護(hù)環(huán)境從我做起的自覺性，培養(yǎng)珍惜資源、珍愛生命、愛護(hù)地球等現(xiàn)代公民應(yīng)該具有的價(jià)值觀和社會責(zé)任感。(2)體現(xiàn)基礎(chǔ)性、時(shí)代性和選擇性“基礎(chǔ)性”表現(xiàn)在緊緊圍繞金屬礦物、海水和化石燃料這些人類重要自然資源的綜合利用中的化學(xué)基本原理和基礎(chǔ)知識，如氧化還原反應(yīng)原理及其應(yīng)用；金屬活動(dòng)性順序；典型非金屬元素鹵素及其化合物之間的化學(xué)轉(zhuǎn)化；分離混合物的基本操作蒸餾、分餾；

9、具有典型結(jié)構(gòu)的有機(jī)物乙烯的聚合反應(yīng)等。“時(shí)代性”表現(xiàn)在關(guān)注自然資源開發(fā)和社會可持續(xù)發(fā)展這一當(dāng)今社會熱點(diǎn)問題，努力揭示化學(xué)在面對和解決這一問題中的作用和價(jià)值。例如，化學(xué)是人類開發(fā)和利用金屬礦物、海水和化石燃料等物質(zhì)資源的重要科學(xué)基礎(chǔ)，也是節(jié)約和拓展自然資源(包括能源)的科學(xué)基礎(chǔ)。再如，化學(xué)在環(huán)境監(jiān)測、“三廢”治理中的重要作用以及綠色化學(xué)的原理，從而幫助學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。適當(dāng)?shù)匾肓爽F(xiàn)代化學(xué)的觀念，如多金屬結(jié)核、超分子(對大多數(shù)學(xué)生不做教學(xué)要求)、原子經(jīng)濟(jì)等，對傳統(tǒng)的知識內(nèi)容進(jìn)行了更新?！斑x擇性”主要表現(xiàn)在除了課程模塊的選擇性外，在基礎(chǔ)模塊內(nèi)也體現(xiàn)選擇性。如教材內(nèi)容的典型性和示范性，教師可

10、以根據(jù)這些內(nèi)容，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)校條件和學(xué)生的實(shí)際情況，重新調(diào)整和補(bǔ)充教材中的教學(xué)內(nèi)容，有條件的可以指導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)、去圖書館、科技館和實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行參觀、調(diào)查、訪問，也可以進(jìn)行專題的報(bào)告，從而豐富教材的內(nèi)容；再如通過一些欄目、活動(dòng)等，滿足對于不同學(xué)生興趣、愛好，啟發(fā)他們更深入地對某些課題進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。(3)更新呈現(xiàn)方式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變通過多樣的呈現(xiàn)方式，幫助學(xué)生理解化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展這一主題，如資料卡片“自然資源可持續(xù)發(fā)展”“海水提溴”“甲烷水合物”；科學(xué)視野“自然資源的開源與節(jié)流”“壁虎的腳與膠黏劑”以及科學(xué)探究、實(shí)驗(yàn)、思考與交流、學(xué)與問等活動(dòng)，不僅如此，更主要的目的在于改變被動(dòng)的

11、、接受式學(xué)習(xí)這種單一的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)地向多樣化學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變；改變只重視知識理解和掌握等學(xué)習(xí)結(jié)果的傾向，向追求多元化學(xué)習(xí)目標(biāo)、重視過程的理解和體會的轉(zhuǎn)變；改變教材內(nèi)容是唯一正確知識的傾向，向開發(fā)以教材為主要學(xué)習(xí)媒體的多種、開放、互動(dòng)的教學(xué)資源的轉(zhuǎn)變。第一節(jié)：開發(fā)利用金屬礦物和海水資源，安排在第一節(jié)，突出了金屬礦物和海水資源的作用。通過本節(jié)學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心社會、熱愛生活的習(xí)慣。第二節(jié)：資源綜合利用環(huán)境保護(hù)。不僅與人類生產(chǎn)、生活、資源、環(huán)境等方面聯(lián)系密切，而且在化學(xué)教學(xué)中的地位更是舉足輕重。課時(shí)安排：第1節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源2課時(shí) 第2節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護(hù)2課時(shí) 復(fù)習(xí)

12、1課時(shí)第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源作者，呂香平，山東淄博高青一中，獲2009第四屆全國實(shí)驗(yàn)區(qū)新課程實(shí)施成果二等獎(jiǎng)教學(xué)背景可持續(xù)發(fā)展，它包括經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、社會可持續(xù)發(fā)展和全球社會可持續(xù)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展已是當(dāng)今社會熱點(diǎn)問題。作為高中必修教材的最后一章， 教材從金屬礦物以及海水資源的開發(fā)利用兩個(gè)專題，闡明化學(xué)在自然資源的合理開發(fā)和綜合利用上的作用，首先是因?yàn)樵诋?dāng)今全球資源、能源供應(yīng)緊張與人口迅速增長的矛盾日益突出的情況下，金屬礦物和海水資源同人類的生活有著日益緊密的聯(lián)系，同時(shí)學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)了解了鈉、鋁、鐵、銅等金屬以及氯、氮、硫、硅等非金屬及其重要化合物

13、的重要性質(zhì)，并且對金屬冶煉及海水資源也有一定的了解，這些都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定的條件。教學(xué)設(shè)計(jì)本節(jié)從金屬礦物的開發(fā)利用引入，通過金屬冶煉的基本原理，使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)是冶金工業(yè)的重要科學(xué)基礎(chǔ)，化學(xué)方法是由金屬化合物轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì)的唯一方式，金屬活動(dòng)性和氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件是選擇金屬冶煉方式的主要依據(jù)。通過一些實(shí)驗(yàn)、思考和討論，幫助學(xué)生認(rèn)識金屬冶煉過程往往需要消耗大量的能量，也容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，那么，改進(jìn)工藝條件、節(jié)能降耗、回收廢舊金屬制品等，就成為與冶煉金屬同樣重要的問題。海洋資源的開發(fā)是人類生存和發(fā)展必須面對的問題，僅以海水為例，如何使其中溶解的大量有用物質(zhì)為我所用則是一個(gè)極具挑戰(zhàn)

14、性的課題。同金屬冶煉這一古老產(chǎn)業(yè)相比，海水資源的利用還處于相對初始階段，從化學(xué)變化角度來看，主要是在海水中各種元素的提取絕不像在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的試管實(shí)驗(yàn)?zāi)菢雍啽阋仔?，這里留給學(xué)生想象和創(chuàng)造的空間像海洋一樣廣闊。中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識至今，已具備了學(xué)習(xí)和研究可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)知識。對中學(xué)生進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展思想、知識的教育和技能的培養(yǎng)，是提高全民族綜合素質(zhì)的重要措施之一。針對目前生活中存在的金屬資源浪費(fèi)、環(huán)境污染以及許多城市的淡水缺乏問題，讓學(xué)生真正認(rèn)識到問題的嚴(yán)重性，在復(fù)習(xí)舊內(nèi)容、學(xué)習(xí)新內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更重要的是培養(yǎng)一種科學(xué)的素養(yǎng)和良好的節(jié)約習(xí)慣，為整個(gè)國家考慮，更為我們的后代子孫考慮，從而使可持續(xù)發(fā)展得以真

15、正的體現(xiàn)。根據(jù)教材、教學(xué)對象分析和教學(xué)目標(biāo)，本教材兩部分內(nèi)容分別作如下設(shè)計(jì)，第一部分：情景導(dǎo)入自主探究交流評價(jià)歸納小結(jié)；第二部分：創(chuàng)設(shè)情景自主探究討論交流反饋評價(jià)。通過語言講授和學(xué)生閱讀網(wǎng)上資料，以討論法、談話法組織整個(gè)教學(xué)過程。在設(shè)計(jì)課堂時(shí)分成幾個(gè)小專題，分別是：我國古代冶金技術(shù)；常見的金屬礦石；金屬冶煉步驟；金屬冶煉方法；我國金屬礦藏資源；金屬的回收利用。教學(xué)目標(biāo)(一)知識與技能1以金屬的開發(fā)和利用為例，認(rèn)識化學(xué)方法在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用，體會保護(hù)金屬資源的重要性。2了解海水資源開發(fā)和利用的前景及化學(xué)在其中可以發(fā)揮的作用。3獲得有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識和基本技能，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究的方法，能設(shè)計(jì)

16、完成簡單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。(二)過程與方法在學(xué)習(xí)化學(xué)中，學(xué)會運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等多種手段獲取信息。(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀通過學(xué)習(xí)過程，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問題，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想。教學(xué)重點(diǎn)1學(xué)生在掌握金屬冶煉的一般原理的基礎(chǔ)上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。2知道從海產(chǎn)品中提取溴和碘的原理和實(shí)驗(yàn)方法。教學(xué)難點(diǎn)1不同金屬的冶煉方法。2從海產(chǎn)品中提取溴和碘的原理和實(shí)驗(yàn)方法。教學(xué)準(zhǔn)備本節(jié)采用分析比較法、實(shí)驗(yàn)探究法、討論法。第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用設(shè)問在人類社會發(fā)展過程中，人們最先使用的是哪些金屬？引入通過最早的銅是由碳和孔雀石制得這個(gè)小故事來引出金屬單質(zhì)的最早來源。人們最早為了保存火種，掌握了摩擦生熱

17、的方法，一次偶然的機(jī)會，用木棍在孔雀石(主要成分CuCO3Cu(OH)2)上摩擦得到了紅色的銅。一、金屬礦物的開發(fā)利用(1)為什么不同金屬的使用先后不同金屬的使用和他們的冶煉技術(shù)息息相關(guān)。冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。由于不同的金屬離子得電子的能力不同，所以冶煉的方法不同。1金屬冶煉的本質(zhì)M (n)M(0)金屬元素被還原的過程(2)金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉金屬的活動(dòng)順序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動(dòng)性順序表中，金屬的位置越靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能使金屬還原；金屬的位置越靠

18、前，越難被還原，最活潑金屬只能用最強(qiáng)的還原手段來還原。2金屬冶煉的方法(1)熱分解的方法如HgO=Ag2O=(2)熱還原法常用的還原劑：碳、一氧化碳及氫氣鏈接：工業(yè)煉鐵整個(gè)操作過程討論各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)鋁與氧化鐵的反應(yīng)注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意安全，反應(yīng)裝置應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物；氧化鐵粉末要炒干，鋁粉要細(xì)，不要灑太多氯酸鉀，預(yù)先擦去鎂帶上的氧化膜，長度約需10 cm(過短熱量不夠，影響實(shí)驗(yàn)效果)。該實(shí)驗(yàn)底部可以墊保護(hù)層。學(xué)生觀察現(xiàn)象并總結(jié)現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式(3)電解法NaCl(熔融)=MgCl2(熔融)=Al2O3(熔融)=探究在電解氧化鋁時(shí)為何要加入一定量的冰晶石結(jié)合熔點(diǎn)數(shù)據(jù)表物質(zhì)MgOMgCl2