【素材】《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》（人教）第四章知識清單.doc

第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源一、金屬礦物的開發(fā)利用1、金屬的存在：除了金、鉑等少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。2、金屬冶煉的涵義：簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬元素從化合態(tài)還原為游離態(tài)，即Mnne=M3、金屬冶煉的一般步驟： (1)礦石的富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，用還原劑把金屬從其礦石中還原出來，得到金屬單質(zhì)（粗）。(3)精煉：采用一定的方法，提煉純金屬。4、金屬冶煉的方法(1)電解法：適用于一些非常活潑的金屬。2NaCl（熔融）2NaCl2 MgCl2（熔融）MgCl2 2Al2O3（熔融）4Al3O2(2)熱還原法：適用于較活潑金屬。Fe2O33CO2Fe3CO2 WO33H2W3H2O ZnOCZnCO常用的還原劑：焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al，F(xiàn)e2O32Al2FeAl2O3（鋁熱反應(yīng)）Cr2O32Al2CrAl2O3（鋁熱反應(yīng)）(3)熱分解法：適用于一些不活潑的金屬。2HgO2HgO2 Ag2O4AgO25.金屬冶煉總表金屬活動性順序K、Ca、NaMg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au原子失電子能力強(qiáng) 弱離子得電子能力弱 強(qiáng)冶煉方法電解法熱還原法熱分解法富集法還原劑或特殊措施強(qiáng)大電流提供電子H2、CO、C、Al等加熱加熱物理方法或化學(xué)方法6、(1)回收金屬的意義：節(jié)約礦物資源，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實(shí)例：廢舊鋼鐵用于煉鋼；廢鐵屑用于制鐵鹽；從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀。7、鋁熱反應(yīng)概念: 鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)原理: Al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來鋁熱劑: 鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物反應(yīng)特點(diǎn): 在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離應(yīng)用; 冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等8.例題：用如圖所示的裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： _，在該反應(yīng)中_是氧化劑，_是還原劑，該反應(yīng)稱為_反應(yīng)。(2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(把序號填寫在橫線上)：_。鎂帶劇烈燃燒；放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；紙漏斗的下部被燒穿；有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。(3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔：_；蒸發(fā)皿盛沙：_；鎂帶：_；氯酸鉀：_?！敬鸢浮?1)Fe2O32AlAl2O32FeFe2O3 Al鋁熱(2)(3)使熔融物易于落下防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿引起氯酸鉀分解引發(fā)鋁熱反應(yīng)二、海水資源的開發(fā)利用1、水是一個遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫 海水中含有80多種元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高，其余為微量元素。常從海水中提取食鹽，并在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)基礎(chǔ)上制取鎂、鉀、溴及其化合物。2、海水淡化方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等3、海水提溴濃縮海水 溴單質(zhì) 氫溴酸 溴單質(zhì) 應(yīng)方程式： 2NaBrCl2Br22NaCl Br2SO22H2O2HBrH2SO4 2HBrCl22HClBr24、海帶提碘：海帶中的碘元素主要以I的形式存在，實(shí)驗(yàn)方法：(1)用剪刀剪碎海帶，用酒精濕潤，放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入幾滴淀粉溶液。證明含碘的現(xiàn)象：滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色。2IH2O22HI22H2O5.例題：粗鹽提純 為了除去粗鹽中的Ca2，Mg2，SO42-及泥沙，得到純凈的NaCl，可將粗鹽溶于水，然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序：過濾；加過量NaOH溶液；加適量鹽酸；加過量Na2CO3溶液；加過量BaCl2溶液（ ）A. B. C. D. 解析：上述加入試劑的先后順序可設(shè)計(jì)為三種：（1）BaCl2 NaOH Na2CO3 HCl （2）NaOH BaCl2 Na2CO3 HCl（3）BaCl2 Na2CO3 NaOH HCl關(guān)鍵是Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后，而稀HCl必須在最后加。答案:C回顧：食鹽的用途2NaCl(熔融)2NaCl2 制備Na2NaCl2H2O2NaOHCl2H2 氯堿工業(yè)H2Cl22HCl 制備漂白液Cl22NaOH=NaClNaClOH2O 制備漂白液2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 制備漂白粉6.例題 海水提取溴工業(yè)上從海水中提取溴的工藝流程如圖所示：(1)步驟反應(yīng)的離子方程式是_。(2)步驟反應(yīng)的化學(xué)方程式是_，從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是_。ANaOH BFeCl2 CNa2SO3 DH2O(3)步驟蒸餾的過程中，溫度應(yīng)控制在80 90 。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請解釋原因_。(4)為什么不直接用經(jīng)步驟得到的含溴的海水進(jìn)行蒸餾得到液溴，而要經(jīng)過“空氣吹出、SO2吸收、氯氣氧化，然后再進(jìn)行蒸餾制取液溴”？_答案：(1)2BrCl2=Br22Cl(2)SO2Br22H2O=H2SO42HBrABC(3)若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴氣中水蒸氣的含量增加，溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率降低(4)氯氣氧化后的海水雖然含有溴單質(zhì)，但濃度低，如果直接蒸餾含溴的海水，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高?！翱諝獯党?、SO2吸收、氯氣氧化”的過程實(shí)際上是Br2的濃縮過程7.例題 海藻中提取碘海藻中含有豐富的碘元素(以I形式存在)。實(shí)驗(yàn)室中提取碘的流程如下：(1)實(shí)驗(yàn)操作的名稱是_，所用主要儀器名稱為_。(2)提取碘的過程中，可供選擇的有機(jī)試劑是:A酒精(沸點(diǎn)78 ) B四氯化碳(沸點(diǎn)77 )C甘油(沸點(diǎn)290 ) D苯(沸點(diǎn)80 )(3)在操作中，溶液中生成少量ICl(ICl的性質(zhì)類似于氯氣)，為消除此雜質(zhì)，使碘全部游離出來，應(yīng)加入適量(填序號)_溶液，反應(yīng)的離子方程式為_。AKIO3 BHClO CKI DBr2(4)利用碘的有機(jī)溶液得到單質(zhì)I2的方法是_?！敬鸢浮?1)萃取、分液分液漏斗(2)BD(3)CIClI=I2Cl(4)蒸餾8.例題 海水提取鎂見教材P93第4題9.例題 海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源等(如下圖所示)。下列有關(guān)說法正確的是()A大量的氮、磷廢水排入海洋，易引發(fā)赤潮B工段中結(jié)晶出的MgCl26H2O可直接電解得到鎂C在工段中溴元素均被氧化D工段中除去粗鹽中的SO、Ca2、Mg2、Fe3等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)镹a2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液過濾后加鹽酸答案：A第二節(jié) 化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)一、煤和石油1、煤的組成：煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。2、煤的綜合利用：煤的干餾、煤的氣化、煤的液化（都是化學(xué)變化煤的干餾：是指將煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)使其分解的過程，也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣等。煤的氣化:是將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)煤的液化:是將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。直接液化：與氫氣反應(yīng)生成液體燃料；間接液化:先生成CO和H2后在制備甲醇。3、石油的組成：石油主要是多種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，沒有固定的沸點(diǎn)。4、石油的加工：石油的分餾（物理變化）、催化裂化、裂解、重整（后三項(xiàng)都是化學(xué)變化）5.直餾汽油和裂化汽油的區(qū)別6. 蒸發(fā)、蒸餾(分餾)、干餾的對比7.例題 石蠟的裂化（對比教材P67實(shí)驗(yàn)）如何從石油中獲得更多的輕質(zhì)燃油一直是化學(xué)家探索的課題，將石油分餾得到的重油進(jìn)行裂化可以獲得更多的輕質(zhì)燃油。資料一：石蠟是含有2030個碳原子的烷烴的混合物，常溫下呈固態(tài)。資料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化劑。某研究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬石油的催化裂化，裝置如圖，實(shí)驗(yàn)過程中可觀察到燒瓶中固體石蠟先熔化，試管中有少量液體凝結(jié)，試管中高錳酸鉀酸性溶液褪色，實(shí)驗(yàn)后聞試管中液體，具有汽油的氣味。(1)實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行的操作是_ ，裝置中較長導(dǎo)管的作用是_ ；(2)試管中少量液體凝結(jié)說明了_ ；(3)試管中溶液褪色說明了_ ；(4)判斷能否用試管中的液體萃取溴水中的溴并說明理由：_ ；(5)寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學(xué)方程式_ ；(6)石油裂化的重要意義是：_ 。答案(1)檢查裝置的氣密性導(dǎo)氣、冷凝氣體(2)裂化生成了5個碳原子數(shù)以上的烴(3)裂化生成了碳原子數(shù)小于5的烯烴(4)不能，因裂化產(chǎn)物中有烯烴，易與溴發(fā)生加成反應(yīng)(5) (6)可提高石油產(chǎn)品中輕質(zhì)燃油特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量二、環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。1、環(huán)境污染2、綠色化學(xué)(1)綠色化學(xué)的含義綠色化學(xué)要求原料和產(chǎn)品無害，在化學(xué)過程中不產(chǎn)生“三廢”或使“三廢”降低到最低程度。“三廢”指廢氣、廢水、廢渣；(2)綠色化學(xué)的基本原則防止污染的產(chǎn)生優(yōu)于治理產(chǎn)生的污染；原子經(jīng)濟(jì)性(設(shè)計(jì)的合成方法應(yīng)將反應(yīng)過程中所用的材料盡可能全部轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)品中)即原子的利用率達(dá)到100%。原子的利用率100%；應(yīng)考慮到能源消耗對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，并應(yīng)盡量少地使用能源(在常溫、常壓下進(jìn)行)。原子的利用率為100%的反應(yīng)：加成反應(yīng)和化合反應(yīng)3、環(huán)境污染的熱點(diǎn)問題：（1）形成酸雨（PH5.6）的主要?dú)怏w為SO2和NOx。（2）破壞臭氧層的主要物質(zhì)是氟利昂（CCl2F2）和NOx。（3）導(dǎo)致全球變暖、產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”的