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1、知识点九 化学与可持续发展 自然资源的开发利用 1．金属矿物的开发利用 金属冶炼的原理 利用____________________原理，在一定条件下，使金属离子__________电子被还原成__________，从而获得金属单质。即：Mn＋＋ne－＝M。 金属的冶炼方法 金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系 金属活泼性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金属原子失电子能力 强弱 金属离子得电子能力 弱强 主要冶炼方法 __________法 __________法 _____法 富集法
2、 还原剂或针对措施 直流电强制提供电子 H2、CO、C、Al等还原剂 加热(高温) 加热 物理富集 或化学方法 其他方法：湿法炼铜：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2 2．化工生产流程题 试题构成 箭头 箭头进入的是投料（即反应物）、出去的是生成物（包括主产物和副产物） 三线 出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环使用 规律 主线主产品；②分支副产品；③回头为循环 原料预处理 常用方法 粉碎 减小固体颗粒的体积，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率 水浸 固体加水后，发生反应或
3、溶解得到离子 酸浸 固体加酸后，发生反应或溶解得到金属离子，不溶物通过过滤除去 水洗 通常为除去水溶性杂质(滤液淋洗——减少沉淀的溶解；冷水洗涤——减少沉淀的溶解)，如用酒精洗涤——减少晶体溶解，得到较干燥的沉淀 灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如海带提碘时灼烧即是为了除去可燃性杂质 煅烧 改变结构，使某些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解 3．海水资源的开发利用 （1）海水淡化三种方法的原理 方法 原理 蒸馏法 将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气__________而得到蒸馏水 电渗析法 在外加直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、
4、阳离子的选择透过性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的 离子交换法 用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子，得到去离子水 （2）海水化学资源的开发利用 从海水中 提取溴 基本操作 富集 海水晒盐和海水淡化过程中，使Br－的浓度增大 氧化 处理后的海水先酸化，再通Cl2，将Br－氧化为Br2：Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－ 浓缩 利用溴的__________，通热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收：Br2＋SO2＋2H2O＝H2SO4＋2HBr；再通__________，将Br－氧化为Br2：Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－(溴
5、的富集) 蒸馏 用水蒸气将溴蒸出并冷凝得液溴 工艺流程 从海水中 提取镁 工艺流程 反应原理：MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 4．煤、石油和天然气的综合利用 煤 组成 元素组成 主要含有C，含少量H、O、N、S 物质组成 有机物和少量无机物组成的复杂混合物 综合利用 干馏 概念 把煤隔绝空气加强热使之分解的过程(工业上也叫煤的焦化) 主产品 焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气(H
6、2、CH4、CO) 气化 概念 把煤转化为CO和H2的过程 主反应 C+H2O(g)CO+H2 液化 直接液化 煤+H2―→液体燃料 间接液化 煤CO和H2甲醇 石油 组成 元素组成 主要碳、氢，少量硫 物质组成 由多种烃组成的混合物 综合利用 分馏 原理 根据石油中各种烃的沸点不同进行分离 目的 获得汽油、煤油、柴油等碳原子少的轻质油 裂化 原理 将含原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃 目的 提高轻质液体燃料的产量与质量，特别是汽油的产量 裂解 原理 是深度裂化，即在更高温度下将轻质油转化为碳原子更少的气态烃
7、目的 获得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料 重整 原理 在加热和催化剂存在下，通过结构的重新调整，使链烃转化为环烃 目的 获得苯、甲苯、二甲苯等轻芳烃 天然气 成分 主要成分为甲烷 应用 日常生活 用作燃料 化工生产 合成氨、生产甲醇 1．工业制钠是电解熔融氯化钠，若电解食盐水则得到的是氢氧化钠。 2．海水提溴时，由于海水呈碱性，在通入Cl2前应先用硫酸将海水酸化。 3．工业上通过将煤焦油分馏得到苯、二甲苯，煤中并无苯、二甲苯等物质。 4．煤的气化、液化均是化学变化。 化学品的合理使用 化学品的分类 大宗化学品 乙烯、硫酸、纯碱、化肥等 精细化学
8、品 医药、农药、日用化学品、食品添加剂 化肥、农药 的合理使用 合理施用化肥 目的 保障农作物增产，减少农作物损失 考虑因素 土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身的性质 过量 施用危害 水体污染：化肥易溶于水，过量施用一是造成浪费，二是流入河流和湖泊，造成水体富营养化、产生水华。 危害土壤：影响土壤的的酸碱性和土壤结构 合理施用农药 目的 农作物病虫害的综合防治 种类 天然植物农药 除虫菊、烟草等植物 无机农药 波尔多液、石灰硫黄合剂 有机合成农药 有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯 不合理施用 危害 可能破坏害虫与天敌之间的生态平衡
9、一些害虫会产生抗药性 造成土壤和作物的农药残留超标 造成大气、地表水和地下水的污染 合理用药 分类(来源) 天然药物，合成药物 作用 抗酸药(胃舒平、胃得乐)、解热镇痛药(阿司匹林)、合成抗菌药和抗生素 使用严格程度 处方药、非处方药(OTC) 作用机理 改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效，如抗酸药 药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效，其分子结构与生物活性密切相关 用药遵循原则 及考虑因素 原则 安全、有效、经济、适当 考虑因素 药物 剂量、剂型、给药途径及时间 机体 患者年龄、性别、症状、心理和遗传 安全使用 食品添加剂
10、 概念 为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要则加入食品中的人工合成或天然物质 分类 据来源分为天然的和人工合成的 种类 类别 功能 品种 着色剂 改善食品色泽 食用天然色素：辣椒红、姜黄、胡萝卜素 食用合成色素：苋菜红、胭脂红、柠檬黄 增味剂 增加食品鲜味 谷氨酸钠(味精) 膨松剂 使食品松软或酥脆 碳酸氢钠、碳酸氢铵、由碳酸盐和酸性物质混合而成的复合膨松剂 凝固剂 改善食品形态 豆腐制作中加盐卤(MgCl2、CaSO4)，还有葡萄糖酸-δ-内酯 防腐剂 防止食物 腐败变质 苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐 抗氧化剂 防
11、止食物 因氧化而变质 抗坏血酸(维生素C)、亚硝酸盐、二氧化硫 营养 强化剂 补充必要的营养成分 维生素、赖氨酸、食盐加碘酸钾、酱油加铁、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌 1．硝酸铵是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生爆炸，故必须作改性处理后才能施用。 2．草木灰和铵态氮肥不能混合施用施用，否则会产生氨气导致铵态氮肥的肥效降低。 3．具有相同生物活性的药物分子常包含相同的结构成分；某些药物分子的结构稍加改变则可能失去生物活性。 3．食品中不是不可使用添加剂，但要严格控制用量。 4．阿司匹林 化学名称 乙酰水杨酸 合成方程式 ＋＋ 作用 解热镇痛 不良反应
12、长期大量服用可能会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状 环境保护与绿色化学 环境问题 主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。根治污染的最有效途径是控制污染源。 环境保护 环境监测 对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据 治理“三废” “三废”主要指__________、__________和__________ 环境治理 环境问题 污染物 治理办法 酸雨 __________ (主要)和__________ 开发清洁能源；倡导清洁生产 光化学烟雾 汽车尾气(碳
13、氢化合物、氮氧化合物) 控制运行的汽车数量，保持道路通畅；使用清洁能源等 臭氧层空洞 氟氯烃及NOx 减少并逐步禁止氟氯烃等消耗臭氧层的物质的排放；积极研制新型的制冷系统 水体富营养化 生活污水、工业废水等排放大量含氮、磷的物质 控制污水排放量；实施污水处理达标后排放；使用无磷洗涤用品 废旧电池污染 废旧电池中的汞、镉、铅等重金属离子 回收利用；积极研制新型电池 温室效应 CO2，另外甲烷等气体也能加剧温室效应 使用清洁能源；提高能源利用率；进行清洁生产；植树造林；绿化环境 白色污染 废弃的塑料制品 回收利用；使用可降解的塑料制品 大气污染物来源及次生污染
14、物形成 污水的处理 常用的处理方法 物理法法、化学法、生物法 溶解水中的污染物常用化学法 中和法、氧化还原法、沉淀法 污水的三级处理 一级处理 物理方法——用格栅间、沉淀池除污水中的的不溶物 二级处理 生物方法及某些化学方法——除污水中的可降解有机物 三级处理 化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法，对污水深度处理和净化 污水处理流程 绿色化学 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，即防治优于治理。 原子经济 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 原子利用率：即期望产物的总质量与生成物的总质量
15、之比 绿色化学对化学反应的要求 1．污水处理化学方法 方法 含义 试剂 反应原理 混凝法 向污水中加入混凝剂，使难以自然沉降的细小悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉淀，与水分离，从而除去水中的悬浮物 聚合氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铝、有机高分子混凝剂 Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 中和法 对于酸性废水和碱性废水，可采用中和法进行处理 酸性废水：加Ca(OH)2 碱性废水：加H2SO4或通CO2 OH－＋H＋＝H2O 沉淀法 利用某些物质作沉淀剂，与废水中的污染物发生反应，生成难溶于水的沉淀析出，从废水中分离出去 向含Hg2＋的废水中加Na2
16、S Hg2＋＋S2－＝HgS↓ 还原法 利用氧化还原反应将废水中的有害物质转化为无毒物质、难溶物或易除去的物质 向酸性含铬废水中加FeSO4 Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋＝2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 2．工业废渣和生活垃圾的处理 （1）原则：无害化、减量化、资源化 （2）目的：减少环境污染和资源回收利用 3．化合反应、加成反应、加聚反应的原子利用率最高，均为100%。 一、判断下列说法的正误，并说明原因。 说法 正误及解释 1 煤的干馏、液化和气化是化学变化，而石油的分馏、裂化是物理变化 _________________
17、 2 直馏汽油与裂化汽油均可以作溴水或碘水的萃取剂 ______________________________ 3 石油的裂解可得到甲烷、乙烯、丙烯等重要化工原料 ______________________________ 4 煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、出炉煤气 ______________________________ 5 天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料 ______________________________ 6 向煤中加入适量生石灰，可减少SO2对大气的污染 _____________
18、 7 海水中含有溴元素，只需经过物理变化就可以得到溴单质 ______________________________ 8 水煤气转化为甲醇或乙酸时，原子利用率均达到100% ______________________________ 9 石油分馏的各馏分均是纯净物 ______________________________ 10 富集溴元素过程中，空气吹出法利用了溴易挥发的性质 ______________________________ 二、选择 1．（2022·连云港模拟）下列关于煤和石油的说法正确的是
19、A．由于石油中含有乙烯，所以石油裂解气中乙烯的含量较高 B．由于煤中含有苯、甲苯等芳香族化合物，所以可从煤干馏的产品中分离得到苯 C．石油没有固定的熔、沸点，但其分馏产物有固定的熔、沸点 D．石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性KMnO4溶液褪色 2．（2022·山西太原下学期期末）我国科学家研发了一种高效催化剂，可将二氧化碳和氢气合成甲醇，该反应的微观过程如下图所示，以下有关该反应的分析正确的是 A．甲醇与乙醇不属于同系物 B．该反应有利于实现“碳中和” C．该反应属于“原子经济性反应” D．该催化剂可增大生成物的总量 3．（2022·河南安阳下学期期末）下列生产过程
20、中不符合最理想的“原子经济性反应”的是 A．用乙炔、氯化氢制备聚氯乙烯 B．用乙醛、氧气制备乙酸 C．用钠与氧气制备过氧化钠 D．用甲烷与氯气制备一氯甲烷 4．（2022·四川绵阳下学期期末）海水开发利用的部分过程如图所示，下列有关说法错误的是 A．由粗盐制取精盐，需除去其中的不溶性杂质与可溶性杂质 B．步骤②在工业生产中常加入生石灰作Mg2＋的沉淀剂，以降低生产成本 C．第④步反应的化学方程式为3Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑ D．第⑤步反应中理论上生成1 mol Br2时，转移电子数为2NA 三、（2022·石家庄模拟）如图所示是实验室干馏
21、煤的装置图，回答下列问题： （1）写出图中仪器名称：a__________________，d________。 （2）仪器d的作用是_______________________________________________________，c中液体有________和________，其中无机物里溶有_______，可用酚酞溶液检验。有机物可以通过________的方法将其中的重要成分分离出来。 （3）e处点燃的气体主要成分有______________________(填化学式)，火焰的颜色是__________。 四、（2022·重庆七校下学期期末）截止2021年底，我国
22、共有乙烯生产企业61家，投产乙烯装置79套，合计总产能为4 168万吨/年，约占全球总产能的18%。其中蒸汽裂解制乙烯为最主要途径，另外还有煤、甲醇制乙烯等方式，请回答下列问题： Ⅰ．完成下列问题 （1）蒸汽裂解制乙烯的其中一种原料为丁烷，其它条件相同时，1体积丁烷在加热、加压下完全催化裂解可制得1体积乙烯，该反应的方程式为_________________________________________(以分子式表示各物质)。 （2）如图是表示乙烯分子结构的球棍模型，其中共平面的原子有_______个。 Ⅱ．乙烯作为化学工业的基础原料之一，可以制备一系列有机化合物，下图展示了乙烯
23、与部分有机化合物之间的转化关系，其中反应条件和部分反应产物已经省略。 （3）B的结构简式为_______________，D物质的官能团名称是_________。 （4）反应①的化学方程式是_________________________________________，反应类型为_____________。 （5）乙烷的同系物E的相对分子量为72，则E的同分异构体有_______种，其中支链最多的结构简式为_______________。 （6）反应⑥是乙烷与Cl2在光照条件下的取代反应，该反应的机理为自由基反应(自由基：带有单电子的原子或原子团，如•CH3、C1•)，CH3CH2Cl的形成过程可简化表示如下： 链引发：Cl2 2Cl• 链增长：Cl•＋CH3CH3―→•CH2CH3＋HCl 链终止：•CH2CH3＋Cl•―→CH3CH2Cl Cl• ＋Cl•―→Cl2 在反应⑥中还会有CH3CHCl2生成，请将生成该物质的反应机理补充完整： 链引发：Cl22Cl• 链增长：______________________； 链终止：______________________； Cl• ＋Cl•―→Cl2
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