归纳与整理教学设计和教学实录

知识归纳整理

第一节

开发利用金属矿物和海水资源

一、金属矿物的开发利用

1、金属元素在自然界中的存在形式

(1)游离态：如铂、金。

(2)化合态：绝大多数金属以此形式存在。

2、金属冶炼的原理

金属冶炼的原理是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程，既

Mn+ + ne- = M 3、金属冶炼的一般步骤

矿石的富集

→

冶炼

→

精炼

4、金属冶炼的方法

(1)物理法

—

适用于化学性质稳定，在自然界中以游离态形式存在的金属。（如Pt、Au）

(2)热分解法

—

适用于冶炼金属活动性较差的金属。（写出化学方程式）

①Hg

2HgO = 2Hg + O2

↑ (△)

②Ag

2Ag2O = 4Ag + O2

↑ (△)

(3)热还原法

—

适用于金属活动性介于Zn

～

Cu 的大多数金属的冶炼。

①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为

2ZnO + C = 2Zn + CO2

↑ (△)

2CuO + C = 2Cu + CO2

↑ (△)

②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为

3CO + Fe2O3 = 2Fe + 3CO2

↑ (△)

CO + CuO = Cu + CO2

↑ (△)

③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为

3H2

+ WO3 = W + 3H2O (△)

4H2

+ Fe3O4 = 3Fe + 4H2O (△)

④活泼金属还原法。例如：Al还原Fe2O3、Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为

2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3（高温）

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3（高温）

10Al + 3V2O5 = 6V + 5Al2O3（高温）

(4)电解法

—

适用于金属活动性很强的金属。

Na：2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2

↑(电解)

Mg：MgCl2(熔融) = Mg + Cl2

↑(电解)

Al ：2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2

↑

(电解

、冰晶石) 小结：

金属活动顺序

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

主要冶炼方法

K、Ca、Na、Mg、Al

Zn、Fe、Sn、Pb（H）Cu 强

→

弱

Hg、Ag Pt、Au

弱

→

强

电解法

热还原法

1 热分解法

物理方法

5、金属的回收和资源保护

(1)回收利用废旧金属的意义：节约矿物资源，减少环境污染，节约能源。

(2)合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料，主要的途径有：

①提高金属矿物利用率；

②减少金属的使用量；

③加强金属资源的回收再利用；

④使用其他材料代替金属材料等。

二、海水资源的开发利用

1、海水水资源的利用

(1)海水水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。

(2)海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。

海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法已经有几十种，主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。

2、海水化学资源的开发利用

(1)氯碱工业

①电解NaCl溶液

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑+ Cl2↑(电解)

产物制盐酸：H2

+ Cl2

= 2HCl （点燃）

制漂白液：Cl2

+ 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O ②电解熔融NaCl：2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2

↑(电解) (2)海水提取镁、溴、碘

①镁的提取

流程

煅烧

水

贝壳

→

CaO

→

石灰乳

∣

引入 ↓ 过滤

海水

→

沉淀池

→

Mg(OH)2

————

｜

电解

脱水

盐酸、浓缩

｜

Mg+Cl2

←

MgCl2

←

MgCl2·6H2O

←

—

————

∣ ↑ ↑

∣ ∣＿＿ ∣

————————————→ HCl ——————

有关反应的化学方程式

MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓

+ CaCl2

Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O

HCl

MgCl2·6H2O

=

MgCl2 + 6H2O

↑

MgCl2(熔融) = Mg + Cl2

↑(电解)

2

②溴的提取

流程

提取

硫酸酸化

空气吹出

海水

——

→

苦卤

————→

含Br2

的海水

————→

含Br2

的空气

粗盐

氯气置换

∣

∣SO2吸收

冷凝分离 蒸馏 氯化 ↓

液溴

←————

溴蒸气

←————

溴水混合物

←————

吸收塔

∣ ↑

∣＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

∣

粗溴水

有关反应的离子方程式

2Br -

+ Cl2 = Br2 + 2Cl-

SO2 + Br2 + 2H2O = 4H+ +2Br- + SO42-

③碘的提取

流程

焙烧

水 氯气

干海带

→

海带灰

→

水溶液

→

氧化

→

过滤

→

提纯

→

碘单质

有关反应的离子方程式

2I -

+ Cl2 = I2 + 2Cl-

(3)海水中提取铀和重水用于核能的开发。

(4)新型能源潮汐能、波浪能的开发利用。

第二节

资源综合利用

环境保护

一、煤、石油、天然气的综合利用

1、煤的综合利用

煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。主要含有C元素，还含有少量的H、O、N、S等。

(1)煤的干馏

①原理：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。

②煤的干馏产物：焦炉气、煤焦油、焦炭、粗氨水。

(2)煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气等。化学方程式为

C + H2O(g)

= CO(g) + H2(g)

(高温) (3)煤的液化

①直接液化

高温、高压

煤

+ 氢气

————→

液体燃料

催化剂

②间接液化

高温

高温、催化剂

煤

+ 水

——→

水煤气

————→

甲醇

3

2、石油的综合利用

(1)石油的分馏

利用原油中各组分沸点不同，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做分馏。分馏是物理变化过程。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。

(2)石油的裂化

①条件：催化剂、高温

②过程：含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子数较少，沸点较低的烃，裂化是化学变化过程。

③主要目的：将重油转化为轻质油。

(3)石油的裂解

①定义：石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的长链烃分子断裂成以乙烯、丙稀为主的短链烃。

②生产目的：生产乙烯、丙稀、甲烷等重要化工基本原料。

石油的分馏、裂化、裂解的比较

方法

分馏

原料

原理

目的

得到不同沸点范围的分馏产—汽油、煤油、柴油、重油等

提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量

获得短链不饱和烃，如乙烯、丙稀、丁二烯等

原油（常压分馏）

根据石油各组分沸点不同，利用加热汽重油（减压分馏）

化、冷凝、回流，把石油分成不同沸点范围的组分

重油、石蜡

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

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

裂化

裂解(深度裂化)

石油分馏产品(包括石油气) 直馏汽油和裂化汽油的区别

直馏汽油

裂化汽油

获得方法

原料直接分馏，物理变化

主要化学成分

一般是C5

～

C11的烷烃，性质稳定

鉴别方法

能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油

重油裂化，化学变化

含有C5

～

C11的烷烃和烯烃，性质活泼

3、天然气的综合利用

(1)主要成分是CH4，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。

(2)合成NH3和CH3OH。

以甲烷、水和空气制NH3的方程式为

催化剂、△

CH4+ H2O

————→

CO + 3H2

4、三大合成材料

(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。

(2)加成聚合反应

4

合成聚乙烯的化学方程式为：nCH2 = CH2

→

—

[—CH2—CH2—]n—

单体为CH2 = CH2

，链节为—CH2—CH2—

，聚合度为n

。

二、环境保护与绿色化学

1、环境保护

(1)三废污染指废水、废气、废渣。

(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。

2、常见的环境污染与防治

(1)大气污染

①定义：当大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或大气的自净能力时，就发生了大

气污染。

②污染物：主要有颗粒物、硫化物、氮化物、碳的氧化物、碳氢化合物，以及卤素化合物和

放射性物质等。

③主要危害：危害人体健康；影响动、植物生长；破坏建筑物和建筑材料；改变世界的气候。

④防治的方法和措施：立法；综合治理（合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术，加强大气质量监测，充分利用环境自净化能力等）

(2)水污染

①定义：排放的污染物使水和水体的物理、化学性质发生变化，或使生物群落发生变化，从

而降低了水体的使用价值的现象。

②污染物：重金属、酸、碱、盐等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤

剂等。

③防止和治理：控制污水的任意排放；用物理、化学、生物等方法综合治理。

(3)土壤污染

①定义：进入土壤中的污染物的数量超过了土壤的净化能力，就会引起土壤质量下降的现象。

②污染物：城市污水、工业污水、生活垃圾及工矿业固体废弃物，化肥、农药等；大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。

③防治的措施：控制和减少污染物的排放；加强工矿企业固体废弃物及城市垃圾的处理和利用。

(4)几种常见的环境污染与成因

①温室效应的主要污染物：CO2

空气中CO2的含量浓度升高

②酸雨的主要污染物：SO2、NOx

SO2和NOx的大量排放

③臭氧层被破坏的主要污染物：氟氯代烷、NOx

氯氟烃的大量排放

④光化学烟雾的主要污染物：碳氢化合物、NOx

汽车尾气

⑤白色污染的主要污染物：废弃塑料制品

⑥赤潮和水华的主要污染物：废水中含N、P的营养物质

3、绿色化学

(1) 绿色化学思想

绿色化学又称环境友好化学或清洁化学，是从源头上防止污染产生或把化学过程对环境

的负面影响降低到最低程度的化学。绿色化学要求原料和产品无害，在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。

5

(2)核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

(3)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，既原子利用率为100%。

(4)化学实验绿色化的途径

①开发绿色实验，如实验室以H2O2分解法制氧其取代氯酸钾分解法，实现原料和反应过程

的绿色化。

②防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染，实验中有害性气体产生时要加强尾气吸收，

对实验产物尽可能再利用等。

③在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量（如降低试剂浓度，减少用量等），

使实验小型化、微型化；

④对于危险或反应条件苛刻、污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验，可采用计算机模拟化

学实验或观看实验录像等办法。

⑤妥善处理实验产生的废物，防止污染环境。

(6)绿色化学的基本原则

①防治污染的产生优于治理产生的污染。

②原子经济性（设计的合成方法应将反应过程中所用的材料，尽可能全部转化到最终产品中）

既原子的利用率达到100%；

原子的利用率

= 期望产物的总质量÷生成物的总质量×100% ③应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源（在常温、常压下进行）

(7)绿色化学的特点

①开发绿色反应，将原子利用率提高到100% ②使用无毒无害的原料

③选用无毒无害的催化剂

④使用无毒无害的溶剂

⑤发展“绿色工艺”

⑥开发和生产绿色产品

(8)实现绿色化学过程、目标及相应措施，可归纳为如图：

安全的生产工艺

反应过程

提高能源的利用率

无毒无害原料

原子经济性反应

环境友好产品（安全、能降解、可再利用）

可再生资源

高选择性反应

应用无毒无害的溶剂

应用无毒无害的催化剂

6

章末知识总结

一、知识网络

热分解法

金属矿物的

热还原法

开发利用

电解法

水资源：海水淡化

化学资源：制盐、提取镁、溴、碘

海洋资源的

能量资源：潮汐能、核能等

开发利用

海洋生物：鱼类、海带等

海底矿藏：可燃冰、结核矿等

资

源

干馏

的

气化

开

煤

直接液化

发

化石

液化

利

燃料的

间接液化

用

综合

利用

分馏

石油

裂化

裂解

燃料

天然气

化工

大气污染

环境污染

水污染

环境保护与

土壤污染

绿色化学

绿色化学：原子经济

7

二、煤干馏的主要产品和用途

产品

焦

炉

煤气

煤焦油

焦炭

焦炉气

粗氨水

粗苯

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘

沥青

碳

用途

气体燃料、化工原料

炸药、燃料、医药、农药、合成材料

燃料、医药、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、电石、燃料

三、各种工业厂气的主要成分

名称

高炉煤气

水煤气

炼厂气

裂解气

焦炉气

天然气

来源

炼铁高炉

水煤气炉

石油炼制厂

裂解炉

炼焦炉

天然气田、油田

主要成分

CO2、CO等

CO、H2 等

低级烷烃

三烯二烷

H2、CH4、C2H4等

甲烷

用途

燃料

燃料、化工原料

燃料、化工原料

石油化工原料

燃料、化工原料

燃料、化工原料

四、环境污染的热点问题

1、导致全球气候变暖、产生“温室效应”的气体是CO2

。

2、“白色污染”指的是聚乙烯等塑料垃圾。

3、形成酸雨的主要气体为SO2和氮氧化物

4、破坏臭氧层的主要物质是氟利昂(FCl2F2)和NOx。

5、城市大气中铅污染的主要来源是使用含铅汽油的汽车尾气。

6、光化学烟雾形成的主要原因是汽车排出的碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳等。

7、强烈致癌物质、食品污染物二英（一种有机物）

8、引起赤潮及水华的原因：工农业及城市生活污水中含有大量的氮、磷等营养元素。

9、环保措施：控制和减少污染物的排放，如工厂尾气在排放前的回收处理、城市机动车的排气限制等。

10、氰化物：CN- 有剧毒（电镀液中常含有），含CN-的污水、废气会严重污染环境。

11、汞：剧毒。不慎洒出，可在汞上撒上硫粉（S + Hg = HgS）；为了排除室内汞蒸气，排风机应装在墙的下部。

12、Cu、Hg、Pb、Sn等重金属盐可使人中毒，误食后应立即喝大量生蛋清或牛奶解毒。

13、NaNO2：有毒。外观类似食盐，易误食，NaNO2进入血液，可把亚铁血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，使血液失去携氧功能，造成组织缺氧。

14、从能源利用条件看，我国主要的大气污染物是煤烟、SO2及烟尘。

8

五、绿色化学

1、绿色化学定义

化学在环境质量监测、环境保护盒清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。结合图示分析在人与自然的关系中化学所起的作用，体会化学的价值。

→

可获得有用的物质

自然资源

————

→

可获得能源

化学与可持续发展、综合利用自然资源

人

——————————————————————

自然

环境保护

2、绿色化学特点

①原料的绿色化，既采用无毒、无害原料，利用可再生资源。

②化学反应的绿色化，指化学反应以“原子经济性”为基本原则，既在获取新物质的化学反应中，充分利用参与反应的每一个原料的原子，实现零排放；反应过程不产生其他副产品；反应采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂。

③产品的绿色化，既生产无毒、无害、有利于保护环境和人类安全的环境友好产品。

3、绿色化学的基本原则

①防止污染的产生优于治理产生的污染。

②原子经济性（设计的合成方法应将反应过程中所用的材料，尽可能全部转化到最终产品中）既原子的利用率达到100%。

期望产物的总质量

原子的利用率

= ——————————

×

100% 生成物的总质量

③应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源（在常温、常压下进行）。

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