专题四-化学与可持续发展(知识串讲)高一化学期末知识串讲+专题检测一遍过(解析版).docx

专题四 化学与可持续发展

一、金属矿物的开发利用
1．金属冶炼的一般原理
(1)基本原理：将金属元素从其化合物中还原出来。
(2)表示方法：Mn＋＋ne－===M。
3．金属冶炼的一般方法
①热分解法：加热分解HgO：2HgO2Hg＋O2↑
加热分解Ag2O：2Ag2O4Ag＋O2↑
②热还原法：H2还原CuO：CuO＋H2Cu＋H2O
高炉炼铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
铝热反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
③电解法：冶炼钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
冶炼镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
冶炼铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
④其他方式：湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2
【例1】下列常见金属的冶炼原理不合理的是
A．还原法炼铝：
B．加热法炼汞：
C．铝热法炼铁：
D．火法炼铜：
【答案】A
【分析】对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来；在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来；活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。
【解析】A．Al的还原性大于氢气，氢气不能与氧化铝反应制Al，故A错误；
B．Hg为不活泼金属，通常直接加热其化合物冶炼Hg，故B正确；
C．Al的还原性大于Fe，可利用铝热反应将Fe从其氧化物中还原出来，故C正确；
D．Cu为不活泼金属，与氧气高温条件下反应可制得Cu，故D正确；
故选：A。
二、海水资源的开发利用
（1）海水淡化的四种方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法和膜分离法。
（2）氯碱工业中重要反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
制钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
制盐酸：H2＋Cl22HCl
制漂白剂(84)：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
（3）海水提溴反应原理：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－
【例2】海水提溴和海带提碘都需经过浓缩、氧化、提取三个步骤。有关叙述错误的是
A．提取溴时利用溴的挥发性
B．提溴的浓缩液来自于海水晒盐后的卤水
C．提取碘时利用碘的升华特性
D．氧化步骤都可以通入氯气来实现
【答案】C
【解析】A．溴易挥发，可鼓入热空气或热水蒸气将溴分离出来，故A正确；
B．提溴的浓缩液来自于海水晒盐后的卤水，可使溴离子浓度增大，为浓缩过程，故B正确；
C．海带中无单质碘，存在形式为碘离子，提取碘是利用氧化剂氧化碘离子生成碘单质，萃取分液、蒸馏方法得到，故C错误；
D．氯气具有氧化性，可以氧化Br—、I—生成Br2、I2单质，故D正确；
故选C。
三、煤、石油和天然气的综合利用
（1）煤的干馏、气化和液化，石油的裂化和裂解均为化学变化；石油的分馏属于物理变化。
（2）水煤气的主要成分是CO和H2；焦炉气的主要成分是H2、CH4、C2H4、CO。
（3）石油裂化的目的是提高轻质油的产量；石油裂解的目的是获得气态短链不饱和烃作化工原料。
(4)化学中“三馏”比较
名称
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
混合物
单一组分的纯净物
沸点相近的各组分组成的混合物
类型
化学变化
物理变化
物理变化
(5)化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
【例3】下列说法正确的是
A．酯在碱性条件下水解的反应称为皁化反应
B．煤的炼制方法中煤的气化和液化是物理方法，煤的干馏是化学方法
C．石油裂化的目的是提高轻质油的产量和质量
D．石油分馏可得到乙烯
【答案】C
【解析】A．油脂在碱性条件下水解的反应称为皂化反应，A错误；
B．煤的炼制方法中煤的气化和液化以及煤的干馏均是化学方法，B错误；
C．石油裂化的目的是提高轻质油的产量和质量，C正确；
D．石油裂解可得到乙烯，D错误；故选C。
四、化肥、农药的合理施用
1．合理施用化肥
(1)合理施用化肥的重要性：保证农作物增产，减少农作物损失。
(2)合理施用化肥考虑因素
①土壤酸碱性，作物营养状况。
②化肥本身性质，如硝酸铵受热或经撞击易爆炸，应改性处理后施用。
2．农药不合理施用的危害
①破坏生态平衡，使一些害虫产生抗药性
②使对农药敏感的有益昆虫大量死亡
③使土壤、作物的农药残留超标，造成环境污染
④造成大气、地表水和地下水污染
【例4】合理施用化肥，有利于农作物的生长和减少环境污染，下列有关化肥的说法不正确的是
A．为保证高产尽量多施用化肥 B．不能将氯化铵与碱性物质混合施用
C．KNO3是一种常用的复合肥料 D．提倡将农家肥与化肥综合施用
【答案】A
【解析】A．适量施用化肥既有利于提高农作物的产量，又有利于减缓环境污染，所以尽量多施用化肥的做法是不正确的，A错误；
B．将氯化铵与碱性物质混合施用时生成氨气会降低肥效，B正确；
C．硝酸钾中含有钾元素和氮元素，属于复合肥料，C正确；
D．农家肥与化肥混合施用，不但作用持久，而且效果显著，D正确；
答案选A。
3．合理用药
（1）通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效。
（2）通过药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效。
（3）合理用药遵循原则：安全、有效、经济、适当等原则
4. 常见的食品添加剂
名称
主要作用
常用物质
着色剂
改善食品颜色
红曲红、β-胡萝卜素、姜黄、柠檬黄、靛蓝
增味剂
增加食品的鲜味
味精(谷氨酸钠)
膨松剂
使面团疏松、多孔
单一膨松剂、复合膨松剂
凝固剂
改善食品形态
盐卤、葡萄糖酸-δ-内酯
防腐剂
防止食品腐败变质
苯甲酸、苯甲酸钠、亚硝酸钠、山梨酸、山梨酸钾
抗氧化剂
防止食品被氧化变质
抗坏血酸(VC)
营养强化剂
补充必要的营养成分
维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌、碘酸钾

【例5】下列食品添加剂作用对应正确的是
A．防腐剂——苯甲酸 B．着色剂——亚硝酸钠
C．膨松剂——柠檬酸 D．增稠剂——盐卤
【答案】A
【解析】A．常用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾，选项A正确；
B．着色剂包括食用天然色素和食用合成色素两类，而亚硝酸钠属于防腐剂，选项B错误；
C．柠檬酸是酸味剂，选项C错误；
D．增稠剂包括琼脂、食用明胶、果胶、海藻酸钠，选项D错误；
答案选A。
五、六大环境问题及其危害
环境问题
主要污染物
主要危害
酸雨(雨水pH<5.6)
SO2及氮氧化物(NOx)
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
温室效应
CO2、CH4
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小
臭氧空洞
氟氯代烃、氮氧化物(NOx)
到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害
光化学烟雾
碳氢化合物、氮氧化物(NOx)
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
白色污染
难降解的废弃塑料
在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；易被动物当成食物吞入，导致动物死亡；混入生活垃圾中难处理、难降解
赤潮(海水中)和水华(淡水中)
废水中含N、P等营养元素
水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧而死亡
【例6】2022年世界环境日的主题是“只有一个地球”，呼吁人们保护环境，爱护地球，实现与自然和谐共生。下列说法或措施正确的是
A．对汽车尾气净化处理，可减少硫的氧化物对环境的污染
B．生产硫酸的工业废水经静置，过滤后可直接排放
C．提高燃煤烟囱的高度，可减少硫的氧化物的排放
D．研究煤和石油脱硫新技术，可减少酸雨的发生
【答案】D
【解析】A．汽车尾气主要是产生氮氧化物污染环境，故对汽车尾气净化处理，可减少氮的氧化物对环境的污染，A不合题意；
B．生产硫酸的工业废水中含有大量的可溶性离子如H+、等，故经静置，过滤后仍不可直接排放，B不合题意；
C．由于SO2催化氧化反应是一个可逆反应，故提高燃煤烟囱的高度，不能改变尾气中SO2、SO3的含量，故该措施可减少硫的氧化物的排放，C不合题意；
D．研究煤和石油脱硫新技术，可减少化石燃料燃烧过程中SO2的排放，即可减少酸雨的发生，D符合题意；故答案为D。
六、绿色化学
1．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。
2．“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，这时原子利用率为100%。
3．开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)减量化、再利用和再循环。
【例7】“绿色化学”是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。下列制备过程最符合“绿色化学”理念的是
A．二氧化硅与焦炭共热制备粗硅
B．生石灰与水混合制备
C．铜粉与浓硫酸共热制备
D．铁粉与稀硝酸混合制
【答案】B
【解析】A．二氧化硅与焦炭共热制备粗硅，发生反应：，生成有毒气体，不符合“绿色化学”理念，A错误；
B．生石灰与水混合制备，没有生成有毒气体且原子利用率为100%，符合“绿色化学”理念，B正确；
C．铜粉与浓硫酸共热制备，发生反应：，生成有毒气体，不符合“绿色化学”理念，C错误；
D．铁粉与稀硝酸混合制，发生反应：，生成有毒的气体，不符合“绿色化学”理念，D错误； 故选B。