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第四章归纳与整理

教学目的：

1、复习金属冶炼的一般原理基础及不同金属的冶炼方法。了解使用煤、天然气、石油所带来的环境问题，提升综合利用化学资源和环境保护的意识。

2、通过案例探究培养学生学会运用观察、实验、比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，激发学生学习的主动性和创新意识。

3、体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，解释化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

4、学会分析解答化工生产工艺流程图试题的方法

核心素养：

1、通过分析新情景下资源的开发利用，增强科学探究与创新意识

2、结合化工生产工艺流程图分析，发展模型认知素养

教学重点：化学方法在金属冶炼中的作用。煤、石油、天然气的综合利用

教学难点：

1、掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解使用于不同金属的冶炼方法。

2、石油裂化的原理、加聚反应的原理，

3、解答化工生产工艺流程图试题的方法

教学过程设计：

一、金属的冶炼方法

1．金属冶炼方法与金属活动性的关系

金属的活动性顺序

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

自然界中的存在形态

主要冶炼方法

化合态

电解法

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu 强→弱

Hg Ag Pt Au 弱→强

多数是化合态、极少数是游离态

热还原法

热分解法

游离态

物理方法

【典例1】

金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说

法中不正确的是(

) A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同

B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的

C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

D．越活泼的金属越难冶炼

2．几种常用金属冶炼方法的比较

方法名称

热分解法

CO作还原剂

H2作还原热还原法

剂

Na、Mg、Al作还原剂

C作还原剂

举例

2Ag2O=====4Ag＋O2↑

2HgO=====2Hg＋O2↑

Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2

WO3＋3H2=====

W＋3H2O Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3 4Na＋TiCl4=====4NaCl＋Ti 2CuO＋C=====CO2＋2Cu

2ZnO＋C=====2Zn＋CO2

2Al2O3(熔融)=====

4Al＋冰晶石3O2↑

【典例2】

金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是

A．电解法

B．热还原法

C．热分解法

D．铝热法

二、海水资源的利用

1、水资源的利用

(1)蒸馏法

蒸馏法历史最久，技术、工艺比较完善，是目前海水淡化的主要方法。蒸馏淡化过程的实质如同水蒸气的形成，使海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气在一定条件下遇冷形成不带咸味的水，但蒸馏法的弊端是消耗能量多并在仪器里产生大量的锅垢。

(2)冷冻法

冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法相比，耗能低、结垢轻，但得到的淡水味道不佳。

电解高温高温高温高温高温高温△△主要特点

适合冶炼活动性较差的金属

冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低

冶炼金属纯度较高，成本较高

冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高

冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳) 金属纯度高，耗电量大，生产成本高

电解法

(3)反渗透法

反渗透法通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的，其最大优点是节能。反渗透法正逐步取代蒸馏法成为最广泛的方法。

(4)电渗析法

电渗析法是将具有选择透过性的阳离子膜与阴离子膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，相邻隔室实现海水浓缩与淡化。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。

2．海水化学资源的利用

(1)海水制盐

海水制盐又称海水晒盐。其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料：

①氯碱工业：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

③制盐酸：H2＋Cl2=====2HCl ④制漂白剂：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O ⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl, 2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑

(2)海水提镁

反应流程：

△点燃电解电解

有关反应的化学方程式：

①CaCO3=====CaO＋CO2↑

②CaO＋H2O===Ca(OH)2

③MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ⑤MgCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O △⑥MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

电解HCl高温

(3)海水提溴

①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩；

②氧化：向浓缩的海水中通入适量的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，通入热空气和水蒸气，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。

(4)海带中提碘

①流程

海带――→海带灰→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质；

②主要的化学原理：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O或Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

【典例3】

海带含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：

＋－－－－－灼烧

请填写下列空白：

(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的仪器是________(从下列仪器中选择所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。

A．烧杯

B．坩埚

C．表面皿

D．泥三角

E．酒精灯

F．干燥器

(2)步骤③的实验操作名称是________；步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。

(3)步骤④反应的离子方程式是________________________________________。

(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是_______________________________。

(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________。

三、两大化石燃料的综合利用

1．煤的综合利用

(1)煤的干馏

①概念：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，工业上也叫煤的焦化。

②煤干馏的主要产品及其用途

干馏产品

出炉煤气

焦炉气

粗氨水

粗苯

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

氨气、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

煤焦油

酚类、萘

沥青

焦炭

(2)煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为

C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)。

(3)煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。

煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

【典例4】

煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是(

) ①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化

②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化

③该技术实现了煤的清洁利用

④该技术实现了煤的高效利用

A．①②③

B．①②④

C．①③④

D．②③④

2．石油的综合利用

石油加工(炼制)方法比较

石油炼制的方法

常压

分馏

减压

催化裂化

裂解

高温主要用途

气体燃料、化工原料

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料

染料、医药、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、燃料、电石

碳

用蒸发冷凝的方法把石原理

油分成不同沸点范围的蒸馏产物

在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的

质量小、沸点低的烃

主要原料

气态烃或液态烃

含直链烷烃原油

重油

重油

的石油分馏产品(含石油气)

主要产品

溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油

将原油分润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油

将重油充分分离并防止炭化

抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等

提高汽油的产量和质量

获得短链气态不饱和烃

乙烯、丙烯、丁二烯等

目的

离成轻质油等各种产物

主要变化类型

物理变化

化学变化

【典例5】

用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：

根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：

(1)由CH2===CH2制得有机物A的化学反应类型是__________。

(2)丙烯醛(CH2===CHCHO)中含有的官能团__________(填名称)。

(3)A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是___________________________________ ________________________________________________________________________；

该反应的类型是__________。

(4)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

四、

六大环境问题及防治措施

1．六大环境问题及其危害

环境问题

温室效应

主要污染物

CO2

主要危害

造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小

酸雨

臭氧层破坏

光化学烟雾

SO2、NOx

氟氯代烷、NOx

碳氢化合物、NOx

土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等

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

刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡

①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，白色污染

废弃塑料制品

导致农作物减产

②混入生活垃圾中难处理、难回收

③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡

赤潮和水华

2.防治措施

废水中含N、P等营养物质

使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变成绿色，浑浊，水质恶化

(1)减少污染物的排放，在排放之前进行处理；

(2)对资源进行回收再利用；

(3)开发新的替代品；

(4)实施清洁生产，从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

【典例6】

目前地球环境污染问题越来越严重。请回答下列问题：

(1)臭氧层的破坏导致紫外线对地球表面辐射量的增加，从而使全球皮肤癌的发病人数明显增多。造成这一现象的主要原因是________(填字母序号，下同)。

A．人们大量使用了氟氯代烷

B．人们在炼钢时向空气中排放了大量的高炉煤气

C．石油炼制厂排放了大量的甲烷、氢气

D．硝酸、硫酸工厂排放了大量的二氧化硫和一氧化氮

(2)1997年夏季，拥有80万辆汽车的智利首都圣地亚哥发生了光化学烟雾事件。光化学烟雾产生的主要原因是_____________________________________________。

A．汽油的不完全燃烧

B．大量使用农药、化肥

C．白色塑料垃圾的漂浮

D．金属矿物的冶炼

(3)化肥、农药的使用导致人类癌症发病率的增加，其中六六六粉曾经是广泛使用的一种农药，它是由苯与氯气通过加成反应制得的，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。