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第十一单元 化学与社会
课题2
化学与可持续发展
【学习目标】
1.认识化学在解决与资源、能源、材料、环境等相关的问题中的作用。
2.结合实例，从物质及其变化的视角，认识新能源的开发、新材料的研发，理解化学与生态环境保护的关系。
3.知道资源开发、能源利用和材料使用可能会对环境产生影响，树立环保意识。
任务一 化学与可持续发展--自然资源
水、空气
金属矿物
化石燃料
请从物质的组成及转化视角，举例说明空气、水、化石燃料和金属矿物等自然资源的利用方式。想一想还有哪些自然资源通过化学方法得到了开发和利用，产生了哪些材料或能源。
　　空气资源的利用
氦气球
霓虹灯
激光器
动植物呼吸
炼钢
医疗
气焊
制造氮肥
食品充氮防腐
冷冻
分离液
态空气
N2、O2、
稀有气体等
空气
N2
O2
稀有
气体
任务一 化学与可持续发展--自然资源
通电
H2
O2
　　水资源的利用
氢能源电池
淋浴
洗菜
喷灌
滴灌
净化
处理
H2O、杂质
天然水
水
农业
用水
生活
用水
任务一 化学与可持续发展--自然资源
　　金属矿物资源的利用
开采
提炼
金属元素、
氧元素等
合金
纯金属
金属
矿物
金属
材料
铜合金古币
钛合金人造骨
铜导线
金首饰
任务一 化学与可持续发展--自然资源
随着时代的发展，从自然资源中直接获取的天然物质在数量和性能上都难以满足社会的需要。
铁矿
煤炭
水
回顾第七单元所学知识，讨论化石能源的利用方式有哪些，以及人们为降低化学能源利用对环境的影响而采取的措施。
人们借助化学方法分析物质的组成，通过化学反应得到一系列新的材料和能源，为社会可持续发展提供了物质保障和前进动力。
直接燃烧
　　化石能源的利用
利用化学反应放出的热量
天然气
石油
煤
CO2
NOx
SO2
CO
炭黑
形成酸雨
加剧温室效应
具有毒性
形成雾霾
化石
能源
任务二 化学与可持续发展--能源利用
　　思考：人们为降低化石燃料对环境的影响采取了哪些措施？
提高燃料质量
——使用脱硫煤
提高燃料质量
——用天然气代替煤
改进使用技术
——使用催化净化装置
任务二化学与可持续发展--能源利用
1.通过化学反应将化石能源转化为清洁、便利的二次能源，如电能、石油制品等。
任务二 化学与可持续发展--能源利用
石油综合利用的部分产品
2. 开发可再生和环境友好的新能源，如风能、太阳能、氢能、生物质能等。
风能
太阳能
氢能
生物质能
地热能
任务二化学与可持续发展--能源利用
我国建成的光伏电解水制氢工厂
我国生产的超大型复合材料风电叶片
任务二化学与可持续发展--能源利用
煤制乙醇工厂
电解水制氢
3. 利用化学在许多领域开发了新的能源或材料，如煤的清洁利用、电解水制氢、风力发电机、光伏电池、燃料电池和电动汽车锂离子电池的生产等。
氢能应用
氢能源汽车
航空动力之一
任务二 化学与可持续发展--能源利用
无论是将传统燃料转化，还是开发可再生和环境友好的新能源，都为能源的利用开辟了新的途径。
含硫煤、石油等化石燃料和秸秆的燃烧
二氧化硫
硫酸型酸雨
烟尘
雾霾
煤、石油等化石燃料和秸秆等生物质直接燃烧，其应用范围有限且污染严重。
通过化学反应进行物质转化，得到煤气、沼气等清洁燃料；以及塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料。
化学在材料的研制和创新中发挥重要作用。
任务二化学与可持续发展--能源利用
由于有机高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为聚合物。如：许多乙烯分子(C2H4)聚合形成聚乙烯。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
1. 有机化合物的分类：
（1）有机小分子化合物（相对分子质量比较小），如甲烷、乙醇等。
（2）有机高分子化合物（相对分子质量比较大），如淀粉、蛋白质、橡胶等
2.有机化合物
小分子
有机高分子
有机高分子材料
天然有机高分子材料
棉花
羊毛
天然
橡胶
蚕丝
三大(有机)合成材料
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
合成橡胶
合成纤维
塑料
合成材料的生产优势
年产 10 万吨的合成纤维厂
年产 10 万吨的合成橡胶厂
产量相当于
产量相当于
或
约 8 万公顷棉田一年的产棉量
约 2 000 万只绵羊一年的产毛量
约 15 万公顷橡胶林一年的产胶量
　　合成材料在某些方面具
有更为优异的性能，而且便
于大规模工业化生产，成本
较低，产量稳定。这使人类
结束了严重依赖高分子材料
的历史，能够自主设计并合
成具有特殊性能的材料，更
好地满足工农业生产和日常
生活的需求。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
3. 常见的合成材料
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例
塑料 密度小，耐腐蚀，易加工 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等 绝缘材料、包装材料、农用薄膜、管道、机械零件等
聚乙烯塑料薄膜大棚
绝缘层是聚氯乙烯塑料
聚丙烯包装盒
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
我国制定的塑料包装制品回收标志及对应的塑料名称(部分) P109
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
小资料：聚乙烯和聚氯乙烯　　
　　聚乙烯薄膜和聚氯乙烯薄膜是常见的两种塑料。
用聚乙烯薄膜做成塑料袋是无毒的，可以用来盛装食物，只是强度差些，且不能经受80℃以上的高温，并有一定的透气性，不宜长期用来盛装茶叶、香料等。
用聚氯乙烯薄膜做成的塑料袋有毒性，因而不宜与食品直接接触。聚氯乙烯塑料常用于做雨衣、鞋底、床罩、窗帘、桌布、手提包等。
不同种类的
塑料制品
聚四氟乙烯作内衬的不粘锅
尿素甲醛制品
聚乙烯材料薄膜大棚
电线外面的绝缘层是
聚氯乙烯塑料
聚苯乙烯制成
的灯饰外壳
　　常见的合成材料
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例 合成橡胶
弹性和
绝缘性好
顺丁橡胶、
丁苯橡胶、
异戊橡胶、
硅橡胶等
轮胎
密封制品
防护用品
……
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
合成橡胶与天然橡胶比，具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。如：丁苯橡胶、顺丁橡胶和氯丁橡胶等。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
认识合成橡胶的性能
弹
耐磨
难以燃烧
耐高温、耐腐蚀
绝缘
拉扯橡皮筋，你发现橡胶具有 性；
用砂纸打磨网球鞋底，你发现橡胶具有 性；
燃烧车轮外胎碎片，你发现 ；
实验桌面上铺了一层橡胶，因为橡胶 ；
橡胶做导线外皮，因为橡胶有 性。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
学生活动：阅读教材P106表11-2，了解合成材料的性能和应用等。
强度高，弹性好，耐磨，
耐腐蚀
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
合成纤维的强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀，但吸水性和透气性较差。
如：涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶（人造羊毛）等。
合成纤维常与天然纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺括。
棉
麻
羊毛
尼龙
涤纶
锦纶
腈纶
合成纤维
蚕丝
天
然
纤
维
交流讨论：日常生活中有很多棉纤维、羊毛纤维和涤纶面料制成的衣物。如何通过实验区分这三种纤维？
棉纤维 羊毛纤维 涤纶
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
面料：
涤纶66.4%
粘胶33.6%
收集三种纤维（棉纤维、羊毛纤维、涤纶），依次用坩埚钳夹持，将其点燃，观察、记录燃烧时的现象和产物的状态。
实验探究
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
纤维种类 燃烧情况 气味 灰烬
棉纤维 易燃，直接燃烧 烧纸的气味 灰色，细而软
羊毛纤维 起泡成球，不持续 燃烧 烧焦羽毛的气味 黑褐色小球，易碎
合成纤维 先熔化再燃烧，或 边熔化边燃烧 刺鼻气味 黑色或褐色硬块
不同类型纤维物的燃烧情况对比记录表　
【小结】 鉴别羊毛、棉花和合成纤维的方法是采用燃烧法。
⑴ 棉花发出烧纸的气味；——含有纤维素成分
⑵ 羊毛发出烧焦羽毛的气味；——含有蛋白质成分
⑶ 合成纤维发出刺鼻气味。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
将几种材料复合起来，综合各组分性能的优点，形成复合材料。如碳纤维复合材料、玻璃纤维增强塑料（玻璃钢），芳纶复合材料等。
碳纤维鱼竿
玻璃钢
芳纶纸蜂窝夹层结构复合材料
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
新型材料——复合材料
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
玻璃钢—头盔
钛合金
具有光、电、磁等特殊性质的材料。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
拓展——新型材料
小猫栖息在2200 ℃火焰之上。这种材料是一种透明橡胶，具有隔绝强热功能。已经用于太空船的隔热屏，它能耐太空船重返大气层时所产生的 8300 ℃的高温达3 min之久。
拓展——新型材料
把用聚硅氧烷薄膜制成的鸟笼浸在鱼缸中，氧气能透过鸟笼，维持金丝雀的生命。
　　垃圾分类
　　结合所学和生活经验，说说垃圾分类的标准和意义。
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
　　塑料垃圾的种类、化学成分和可能的危害
回收标志
塑料名称 聚对苯二甲 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
难降解的塑料引发白色污染
我国制定的塑料包装制品回收标志及对应的塑料名称（部分）
任务三 化学与可持续发展--化学与材料开发
1．减少使用不必要的塑料制品；
如用布袋代替塑料袋，用纸制品代替一次性塑料制品等等；
2．重复使用某些塑料制品；
3．回收各种废弃塑料;
4．使用一些新型的可降解的塑料。
塑料包装制品回收标志
如何解决“白色污染”问题？
初放时 1个月 2个月 2.5个月 3个月已消纳
物质的转化贯穿资源利用的每个环节
化学与社会的可持续发展
1. 社会的可持续发展的基础：自然资源的合理开发和利用。
2. 化学与相关技术的发展要遵循的原则与应考虑的因素：遵循增进人类福祉、尊重生命权利、合理控制风险等原则，充分考虑资源供给和环境承载能力。
跨学科融合解决实际问题的思路
组成与结构
变化与转化
性质与应用
······
化学物质
化学变化
反应条件
定量关系
······
获取途径
变化的实现方法
······
社会影响
环境影响
······
解决
方法导引
化学与可持续发展
资源
自然环境
转化
传统能源：化石燃料
新能源：风能、太阳能、氢能、生物质能
传统材料：无机非金属材料、金属材料、有机合成材料
新型材料：复合材料、功能材料
能源
材料
促进人与自然和谐共生推动绿色发展
人类社会
发展基础
合理开发
课堂小结
C
课堂测评
2．下列材料中，属于有机合成材料的是（　　）
A．蚕丝 B．羊毛 C．涤纶 D．棉花
1.下列关于自然资源的说法中，不正确的是（ ）。
煤、石油和天然气等化石能源不可再生
金属矿物的储量有限，因此废旧金属应回收利用
一些自然资源在开发和利用过程中会涉及化学变化
煤在燃烧过程中会污染环境，增加碳排放，因此应停止使用
D
D
4．某国海军建造了一种反水雷的“塑料战舰”，舰身材料是一种强化塑料。则该塑料（　　）
A．属于天然高分子材料
B．一定是导电塑料
C．具有热塑性
D．是一种具有特殊功能的合成材料
D
3.分类是化学学习和研究的常用方法，下列分类正确的是（ ）
A．有机合成材料：聚乙烯塑料、羊毛
B．碱：纯碱、烧碱
C．有机物：碳酸、甲烷
D．化石燃料：煤、石油
（1）图中所标注的部件由合成材料制成的是 。
（2）空矿泉水瓶应放入 (填“可回收”或“不可回收”)垃圾箱中。
（3）创建卫生城市，人人有责。下列做法中，你认为正确的是 (填字母):
A.随意燃放烟花爆竹 B.随意丢弃废旧电池
C.推广使用一次性餐具 D.使用可降解塑料制品
5.创建卫生城市,实行垃圾分类。某街头垃圾箱如图所示,请回答下列问题：
塑料顶盖
可回收
D
谢
谢
观
看

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