1、配套K12秋高中化学第四章化学与自然资源的开发利用学案新人教版必修2第四章化学与自然资源的开发利用复习课学习目标1.以金属矿物的开发、海水资源的综合利用为例,了解化学方法在实现物质间转化的作用,认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。2.认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义。3.以聚乙烯为例,让学生了解高分子材料在生活等领域中的应用及可能带来的环境问题。4.认识化学在环境保护中的作用,树立绿色化学的观念。自主学习一、金属矿物的开发利用1.金属在自然界中的存在在地壳中除了金、铂等极少数极不活泼的金属外,绝大多数金属元素以的形式存在于自然界。2.金属冶炼的实质金属在化合物中只有正价,没有
2、负价,所以金属的冶炼过程就是把金属从化合物中出来的过程。3.金属冶炼的方法根据金属的活动性不同,将金属冶炼的方法分为、。热还原法中常用的还原剂有、。二、海水资源的开发利用1.海水淡化海水淡化的方法:、等。蒸馏法原理:利用水的沸点低,蒸馏时水汽化,而其他物质沸点高,不能汽化,水蒸气冷却得到淡水。注意:(1)海水蒸馏原理的装置中冷却水的流向低进高出,目的是保证冷凝管中充满冷却水,冷却效果更好,使冷凝水的利用效率更高。(2)为防止暴沸,海水中必须加入碎瓷片。2.海带中提取碘反应原理:海带中碘元素主要以形式存在,加入剂,将其氧化成I2,再萃取出来。3.海水中提取溴写出相应的化学方程式:;。三、化石燃料
3、的综合利用1.煤的综合利用(1)煤的干馏指将的过程,也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤的干馏属于(填“物理”或“化学”)变化。(2)煤的气化将煤中的有机物转化为的过程,目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气,化学方程式为。(3)煤的液化直接液化:让煤与作用生成液体燃料。间接液化:先把煤转化为,再在催化剂作用下合成等液体燃料。2.石油的综合利用(1)石油的成分石油主要是由多种组成的混合物。(2)石油的分馏利用原油中各组分的不同,将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫分馏。分馏是变化,其主要目的是得到、等轻质油。(3)石油的裂化定义:石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较
4、高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程。主要目的:将重油转化为轻质油,提高轻质油汽油的产量。(4)石油的裂解定义:石油在更高的温度下发生深度裂化,石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的短链不饱和烃。主要目的:生产、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。3.天然气的综合利用主要成分是,是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。作为化工原料主要用于和等。4.生产合成材料请写出乙烯生产聚乙烯塑料的化学方程式:。单体为,链节为,聚合度为。四、环境保护与绿色化学1.环境保护(1)工业三废指、。(2)环保措施:回收利用、达标排放、研制可降解塑料。2.绿色化学(1)核心:利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对
5、环境的污染。(2)原子经济:反应物的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率为。课内探究一、金属矿物的开发利用1.金属冶炼的方法与金属活动性的关系金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力由到金属离子得电子能力由到自然界中存在形态化合态多数是化合态,极少数有游离态游离态金属冶炼的实质金属从化合态变为游离态,用还原的方法使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子主要冶炼方法电解法热还原法热分解法化学方程式MgCl2Al2O3Fe2O3+COFe2O3+AlHgOAg2O【迁移应用1】工业上冶炼金属,常用的方法有四种,.
6、热分解法,.热还原法,.电解法,.湿法冶金。下表中金属与常用冶炼方法相符的是()金属冶炼方法A钾、钙B钠、铝C铜、铁D银、汞2.铝热反应利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质,工业上常用铝粉来还原一些难熔性氧化物,这类反应被称为铝热反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应。其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。【迁移应用2】铝粉与某些金属氧化物组成的混合物叫铝热剂,铝热剂在高温下发生的反应叫铝热反应。如:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应发生时放出大量的热。仔细阅读上述信息回答下列问题:(1)“铝热反应”属于四种基本反应类型中的反应。(2)信息中的“某些”指
7、(填“比铝活泼的”“比铝不活泼的”或“任意”)。(3)试写出铝粉与MnO2发生的铝热反应的化学方程式:。二、海水资源的开发利用1.海水中提取溴(1)流程:(2)有关反应的离子方程式:。2.海水中提取碘(1)流程:(2)有关反应的离子方程式:。3.海水中提取镁(1)流程:(2)有关反应的化学方程式:【迁移应用3】海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源。下面是从海水中提取某些原料的流程图。下列有关说法中正确的是()A.第步中除去粗盐中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为:Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B.第步中工业上一般选用NaOH作沉淀剂C.
8、在第步中溴元素均被氧化D.从第步到第步的目的是浓缩三、化石燃料的综合利用【迁移应用4】下列说法中正确的是()A.煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料,是取之不尽的B.煤是由无机物和有机物所组成的复杂的混合物,只含有碳和氢两种元素C.石油主要含有碳和氢两种元素,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素D.煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的四、环境保护与绿色化学1.环境污染的热点问题(1)形成酸雨的主要气体为和。(2)破坏臭氧层的主要物质是。(3)导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是。(4)形成“光化学烟雾”的气体是。(5)“白色污染”是指。(6)
9、引起水华、赤潮的原因:工农业及城市生活污水(含大量的氮、磷等营养元素)任意排放。含磷洗衣粉的使用和不合理使用化肥是造成水体富营养化的重要原因之一。【迁移应用5】下列有关环境问题的说法正确的是()A.燃煤时加入适量石灰石,可减少废气中SO2的量B.臭氧的体积分数越大的空气越有利于人体健康C.pH在5.67.0之间的降水通常称为酸雨D.含磷合成洗涤剂易于被细菌分解,故不会导致水体污染2.绿色化学(1)意义:绿色化学示意图(2)核心:利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。(3)原子经济:按照绿色化学的原则,最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率为1
10、00%。【迁移应用6】“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上消除污染,它包括“原料的绿色化”“化学反应的绿色化”“产物的绿色化”等内容。其中“化学反应的绿色化”要求反应物中所有的原子完全被利用且全部转入期望的产品中。下列符合“化学反应的绿色化”的是()A.SO2+NH3+H2O(NH4)2SO3B.NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2OC.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2OD.CuO+H2SO4CuSO4+H2O随堂检测1.下列叙述中正确的是()A.目前加碘食盐中主要添加的是KIO3B.日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒C.绿色食品是不含任何化
11、学物质的食品D.在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数2.我国的能源消耗以煤为主。据估计,全世界的煤炭最多供应200300年。下列是关于利用煤炭资源的某些观点,其中论述正确的是()直接燃煤虽然带来了污染问题,但同时提供了能量,污染与经济效益相比,经济效益更重要人类在开发资源时,既要满足自身需要又不能以危害子孙后代为代价随着科学的发展,将不断地开发出新型能源,根据能量守恒定律,担心能源枯竭实在是杞人忧天发展洁煤技术,提高燃煤效率,进行煤的干馏,可以提高煤的使用价值A.B.C. D.3.下列叙述中错误的是()A.炼铁时,还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来B.活泼金属Na用电解法冶炼C.汞的冶炼可
12、用热分解法D.铝的冶炼一般用还原剂法4.溴是海水中重要的非金属元素。地球上90%的溴元素以Br-的形式存在于海水中,所以人们称溴为“海洋元素”。下列有关说法中正确的是()A.从海水中提取溴时,不涉及氧化还原反应B.苯与溴水反应生成溴苯C.可以用CCl4萃取溴水中的溴D.向FeBr2溶液中通入Cl2时,一定会发生如下反应:2Br-+Cl22Cl-+Br25.如图是我国古代冶铁图,你认为下述反应原理正确的是()A.Fe3O4+4H23Fe+4H2OB.Fe2O3+3C2Fe+3COC.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2D.Fe2O3+2Al2Fe+Al2O36.下列金属:铁,镁,锰,钒,铬。可用铝
13、热法制备的有()A. B.C. D.7.海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素。下面是实验室从海藻里提取碘的流程中的一部分。下列判断正确的是()A.步骤、的操作分别是过滤、萃取B.可用淀粉溶液检验步骤的反应是否进行完全C.步骤中加入的有机溶剂是裂化汽油或乙醇D.步骤的操作是过滤8.由下列物质冶炼相应的金属时采用电解法的是()A.Fe2O3 B.HgOC.Cu2S D.Al2O39.化学与生活密切相关,下列说法中不正确的是()A.二氧化硫可广泛用于食品的增白B.葡萄糖可用于补钙药物的合成C.聚乙烯塑料制品可用于食品的包装D.次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌10.化学与社会、生产、生活密切相关。
14、下列说法中正确的是()A.石英只能用于生产光导纤维B.从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现C.为了增加食物的营养成分,可以大量使用食品添加剂D.“地沟油”禁止食用,但可以用来制肥皂11.化学与生活密切相关,下列说法中正确的是()A.聚乙烯塑料的老化是由于发生了加成反应B.煤经过气化和液化等物理变化可以转化为清洁燃料C.合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料D.利用粮食酿酒经过了淀粉葡萄糖乙醇的化学变化过程12.海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图:(1)步骤反应的离子方程式是。(2)步骤反应的化学方程式是。(3)Br的原子序数是,在周期表
15、中位于第周期族。(4)步骤蒸馏的过程中,温度应控制在8090 。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因:。(5)为什么不直接用“溴水混合物”而要用“溴水混合物”进行蒸馏,得到液溴?。参考答案自主学习一、1.化合物2.还原3.电解法热还原法热分解法焦炭一氧化碳氢气活泼金属二、1.蒸馏法电渗析法离子交换法2.I-氧化3.2NaBr+Cl22NaCl+Br2Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO42HBr+Cl22HCl+Br2三、1.(1)煤隔绝空气加强热使之分解化学(2)可燃性气体C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(3)氢气一氧化碳和氢气甲醇2.(1)碳氢化合物(2)沸点物理汽油煤
16、油柴油(4)乙烯3.甲烷合成氨生产甲醇4.nCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2n四、1.(1)废气废水废渣2.(2)100%课内探究一、1.强弱弱强MgCl2(熔融)Mg+Cl22Al2O3(熔融)4Al+3O2Fe2O3+CO2Fe+3CO22Al+Fe2O3Al2O3+2Fe2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O2【迁移应用1】B【迁移应用2】置换比铝不活泼的4Al+3MnO23Mn+2Al2O3解析:(1)该反应的特点为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,应为置换反应。(2)反应为置换反应,应为活泼金属置换出较不活
17、泼金属。(3)铝粉与MnO2在高温下反应生成Mn和Al2O3,反应的化学方程式为4Al+3MnO23Mn+2Al2O3。二、1.(2)2Br-+Cl22Cl-+Br2、SO2+Br2+2H2O4H+2Br-+S2.(2)2I-+Cl22Cl-+I23.(2)CaCO3CaO+CO2、CaO+H2OCa(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2CaCl2+Mg(OH)2、Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O、MgCl2(熔融)Mg+Cl2【迁移应用3】解析:A项,第步中除去粗盐中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为:NaOH溶液(或BaCl2溶液)BaCl2溶液(或Na
18、OH溶液)Na2CO3溶液过滤后加盐酸,注意Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加;B项,第步中一般选用较为廉价的石灰乳作沉淀剂,而不选用成本相对较高的NaOH;C项,在第和步中溴元素被氧化,在第步中溴元素被还原;D项,溴离子在海水中的浓度较小,必须经过浓缩、富集才有利于得到溴单质,从第步到第步的目的是浓缩。答案:D三、【迁移应用4】解析:D.石油是由古代动植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。答案:C四、1.硫氧化合物氮氧化合物氟氯烃、氮的氧化物二氧化碳碳氢化合物和氮氧化合物聚乙烯等塑料垃圾【迁移应用5】解析:臭氧的体积分数超过10-4%的空气,由于臭氧浓度过高
19、,能刺激人的眼、鼻、喉的黏膜,对支气管及肺等呼吸系统造成影响,B项不正确;pH小于5.6的降水通常称为酸雨,C项不正确;含磷合成洗涤剂含有的磷等营养元素,易造成水体污染,D项不正确。该题答案为A。答案:A【迁移应用6】A随堂检测1.解析:日常生活中无水乙醇常用作燃料,杀菌消毒用的是75%的乙醇溶液;绿色食品指的是无公害、无污染的食品,任何物质都是由化学元素组成的;在空气质量日报中污染指数主要包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物等,CO2含量不包括在空气污染指数之中。答案:A2.答案:D3.解析:活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al用电解法冶炼,D项错误;多数金属的冶炼用热还原法,如Fe
20、、Sn、Cu等;有些不活泼金属用热分解法就可制得,如Hg、Ag等。答案:D4.解析:从海水中提取溴,一般要经历浓缩、氧化和提取三个步骤,A项不正确;苯只能与液溴在催化剂作用下发生取代反应,B项不正确;FeBr2与Cl2反应时,因Cl2的量不同,生成物不同,题目中没有说明Cl2与FeBr2的量的关系,D项不正确。答案:C5.答案:C6.解析:镁比铝活泼,因此不能用铝通过铝热反应置换出镁。答案:C7.解析:A项,分离固体和液体用过滤,将碘水中的碘单质分离出来,选择合适的萃取剂进行萃取即可,故A正确;B项,碘遇淀粉变蓝色,碘离子和淀粉不反应,所以淀粉能检验碘单质的存在,不能检验碘离子,故B错误;C项
21、,乙醇和水能互溶,所以乙醇不能作碘水中碘的萃取剂,因此步骤中加入的有机溶剂应该是四氯化碳或苯,C不正确;D项,从含有碘的有机溶液中分离出单质碘的操作应该是蒸馏,D不正确。答案:A8.解析:电解法常用于冶炼非常活泼的金属,如K、Ca、Na、Mg、Al等,所以D项正确。答案:D9.解析:二氧化硫有一定毒性,不能广泛用于食品的漂白,A项错误;葡萄糖酸钙就是用葡萄糖合成的一种补钙药物,B项正确;聚乙烯塑料无毒,可用于食品的包装,C项正确;次氯酸钠能与二氧化碳和水反应,生成次氯酸,能杀菌消毒,常用于环境的消毒杀菌,D项正确。答案:A10.解析:石英的用途很广泛,如制备石英玻璃等,A项错误;从海水中提取的
22、物质有的需要通过化学反应,有的则不需要,如从海水中通过蒸馏法获得淡水,是物理过程,B项错误;有的食品添加剂若大量使用会对人体产生危害,如亚硝酸钠,所以必须严格控制用量,C项错误;地沟油中含有大量有毒物质,不能食用,但其主要成分为油脂,所以可以通过皂化反应来制肥皂,D项正确。答案:D11.解析:聚乙烯分子中不含有碳碳双键,不能发生加成反应,A项错误;煤的气化和液化都是化学变化,B项错误;合成纤维和人造纤维都是有机高分子材料,碳纤维的主要成分是碳单质,属于无机非金属材料,C项错误;粮食酿酒要经过一系列的化学变化,淀粉先发生水解,最终生成葡萄糖,葡萄糖再在酒化酶作用下生成乙醇和二氧化碳,D项正确。答案:D12.答案:(1)2Br-+Cl2Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4(3)35四A(4)温度过高,大量水蒸气随溴排出,液溴中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低(5)“溴水混合物”中虽然含有溴单质,但浓度过低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高;经过“空气吹出、SO2吸收、氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了
