归纳与整理全国优秀课堂实录

第四章

化学与自然资源的开发利用

【新课标考纲】

了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。

了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。

了解“绿色化学”的重要性。

[体系构建]

考点一

海水资源的综合利用

1．海水的淡化

淡化方法

蒸馏法

电渗析法

原理

将海水加热蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水

利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的

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的方法

离子交换法

2.氯碱工业

(1)电解NaCl溶液(写出化学方程式，下同)：

2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

(2)产物制盐酸：H2＋Cl2=====2HCl；

(3)产物制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

3．海水提镁

(1)工艺流程

点燃电解1

(2)基本步骤及主要反应

①制熟石灰：CaCO3=====CaO＋CO2↑，

CaO＋H2O===Ca(OH)2。

②沉淀：Mg2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2。

＋＋高温③酸化：Mg(OH)2＋2H===Mg2＋2H2O。

＋＋④蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。

⑤脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。

⑥电解：电解熔融氯化镁制得镁。

4．海水提溴

(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应

①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br得到浓缩。

②氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br===Br2＋2Cl。

③富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。

④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。

5．海带提碘

(1)工艺流程

－－－－

(2)主要反应：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O。

2

＋－

考点二

环境污染与绿色化学

1．环境污染

(1)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的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。

(2)“三废”：主要是指废气、废水和废渣。

(3)大气污染物的来源：化石燃料的燃烧和工业生产过程中的废气及其携带的颗粒物。

2．环境保护的措施

(1)工业废气和所携带颗粒物的回收利用。

(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含氮、磷洗涤剂。

(3)回收、限制废弃塑料，研制可降解塑料。

3．绿色化学

(1)绿色化学：核心是指利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染。

(2)原子经济性：其特点为反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，原子的利用率达到100%。如环氧乙烷的生成：

①经典方法：CH2===CH2＋Ca(OH)2＋Cl2―→H2O＋②现代化工生成方法：

Ag＋CaCl2。

2CH2===CH2＋O2――→2。

上述两反应的原子经济性为100%的是②。

主要大气污染物及其危害

大气污染物

可吸入颗粒物

S的氧化物

N的氧化物

C的氧化物

碳氢化合物

氟氯代烃

[核心提炼]

理解“绿色化学”的两个要点

3

主要成分

危害

大气中液体、固体状颗粒物，加重呼吸道疾病，其他有害气体转化又称飘尘

SO2、SO3

NO、NO2

CO CH4、C2H6等

CF3Cl(氟利昂)等

的催化剂

酸雨

光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层

降低血液的输氧能力

温室效应、光化学烟雾

破坏臭氧层

(1)绿色化学的核心——从源头上消除和减少污染；

(2)原子经济性——原子利用率达到100%。

熟记三个制备流程

(1)海水提镁：海水→Mg(OH)2→MgCl2溶液→MgCl2·6H2O→MgCl2→Mg；

(2)海水提溴：海水→ Br2―――――→HBr→Br2；

SO吸收2热空气吹出(3)海带提碘：海带→

海带灰→含I的溶液→I2的有机溶液→I2。

必记四反应

(1)2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

(2)Cl2＋2Br===Br2＋2Cl；

(3)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；

(4)H2O2＋2H＋2I===I2＋2H2O。

资料：

1．大气污染及防治

(1)雾霾天气的成因及防治

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，又称为可入肺颗粒物。形成雾霾天气的主要原因是燃煤、机动车尾气等污染物的大量排放。因此防治的重点是控制颗粒物的排放，改变能源的使用结构，减少煤炭的消耗，增加清洁能源的使用，做到节能减排。

(2)二氧化硫引起的大气污染与防治

二氧化硫造成的大气污染危害巨大，它形成的酸雨危害人体健康及植物的生长，使土壤酸化，腐蚀建筑物等。

消除二氧化硫对环境污染的常用方法有：

①钙基固硫法：工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为2CaO＋2SO2＋O2=====2CaSO4。

②氨水脱硫法：该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触，反应方程式为NH3＋SO2＋H2O===NH4HSO3，2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。

③钠、碱脱硫法：用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，反应方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。

④双碱脱硫法：先利用烧碱吸收SO2，再利用熟石灰浆液进行再生，再生后的NaOH碱液可循环使用，化学反应原理为：

a．吸收反应：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，

4

△＋－－－－电解

2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。

b．再生反应：Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2===CaSO4↓＋2NaOH。

(3)氮的氧化物引起的大气污染与防治

氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，NOx产生的原因分为两个方面：一是自然界中在雷电和臭氧作用下，由N2与O2产生；二是硝酸工厂、汽车尾气排放等人为活动产生。

消除氮氧化物(NOx)的常用方法有：

①NaOH溶液吸收法：反应方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。

当尾气中n(NO2)＞n(NO)时，可用过量NaOH溶液完全吸收。

当尾气中n(NO2)＜n(NO)时，通入O2(或空气)后再用NaOH溶液完全吸收。

②烟气脱硝法：该法是在一定温度和催化剂作用下，利用氨作还原剂将NOx还原为无毒的N2和水，化学方程式为4NH3＋6NO=====5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2=====7N2＋12H2O。

③催化转化法：在汽车排气管上安装催化转化器，使汽车尾气中的NOx(NO或NO2)与CO反应转化成无毒的物质，反应原理为2NO＋2CO=====N2＋2CO2，2NO2＋4CO=====N2＋4CO2。

2．水污染及防治

(1)造成水污染的物质及危害

种类

有毒

物质

植物营养物质

热污染

放射性

物质

污染物

危害

催化剂催化剂催化剂催化剂酚、有机农药、汞、砷、铅、铬、镉、使人慢性中毒，破坏人体的正常生理过程，氰化物、氟化物、一些芳香族化合物

有的有致癌作用

化肥、饲料、合成洗涤剂的一些添加剂

热电厂和工业冷却水

大气中核爆炸的溅落物、原子核反应堆的放射性废物

使藻类疯长，水质恶化，在近海出现称为“赤潮”，在淡水湖出现称为“水华”

使水体温度变化无常、破坏生态系统

影响鱼类生长、同时传导到食物链导致基因突变

(2)污水处理与防治

①化学沉淀法：常用化学沉淀剂有石灰、硫化物和钡盐等。

a．氢氧化物沉淀法，即中和沉淀法，是从废水中除去重金属有效而经济的方法；b.硫化物沉淀法，能更有效地处理含金属废水，特别是经氢氧化物沉淀法处理仍不能达到排放标准的含汞、含镉等废水；c.钡盐沉淀法，常用于电镀含铬废水的处理。

②电浮选凝聚法：废水电解处理法是应用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解5

转化成为无害物质以实现净化的方法。

③氧化还原法：在工业处理污水时，可用到的氧化剂有：O2、Cl2、O3、Ca(ClO)2、H2O2等，目前，氧化还原法主要用于含氮废水的处理。

④中和处理法：基本原理是使酸性废水中的H与外加的OH，或使碱性废水中的OH－＋－与外加的H相互作用，生成水分子，同时生成可溶解或难溶解的其他盐类，从而消除它们＋的有害作用。

3．土壤污染、“白色污染”及防治

(1)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自净能力，就会引起土壤质量下降，这种现象就称为土壤污染。

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

(2)“白色污染”的危害及处理方法

①所谓“白色污染”，是人们对塑料垃圾污染环境的一种形象称谓。主要是指一些塑料制品、橡胶、涂料、纤维、黏合剂等。

②“白色污染”的危害：在自然环境下“白色污染”不能被微生物分解，能破坏土壤结构，降低土壤肥效，污染地下水等；焚烧废弃塑料会产生有害气体，造成大气污染；作为塑料发泡剂的氟氯代烷会破坏臭氧层和加剧温室效应；同时废弃塑料漂入大海，会危及海洋生物的生存和造成海难。

③处理方法：a.研制可降解塑料；b.做到废塑料减量化、再利用、再循环。

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