归纳与整理教学设计及课堂实录

第四章 化学与可持续发展

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、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。

2、金属冶炼的涵义：简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即M（化合态） M（游离态）。

3、金属冶炼的一般步骤： (1)矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。

(2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。

(3)精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。

4、金属冶炼的方法

(1)电解法：适用于一些非常活泼的金属。

2NaCl（熔融）电解

+n得电子、被还原

0

2Na＋Cl2↑ MgCl2（熔融）电解

Mg＋Cl2↑ 2Al2O3（熔融）高温

电解

4Al＋3O2↑

(2)热还原法：适用于较活泼金属。Fe2O3＋3CO

ZnO＋C高温

高温

2Fe＋3CO2↑ WO3＋3H2W＋3H2O Zn＋CO↑ 常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，

高温

如Al，Fe2O3＋2Al

2Fe＋Al2O3（铝热反应） Cr2O3＋2Al

△

高温

2Cr＋Al2O3（铝热反应）

△

(3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑

5、 (1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。(2)废旧金属的最好处理方法是回收利用。(3)回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。

金属的活动性顺序

K、Ca、Na、

Mg、Al 金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

主要冶炼方法

还原剂或

特殊措施

二、海水资源的开发利用

1、海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库

海水中含有80多种元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11种元素的含量较高，其余为微量元素。常从海水中提取食盐，并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物。

电解法

强大电流

提供电子

Zn、Fe、Sn、

Pb、(H)、Cu 强 弱

弱 强

热还原法

H2、CO、C、

Al等加热

热分解法

加热

富集法

物理方法或

化学方法

Hg、Ag Pt、Au 第

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2、海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸气冷凝得淡水。

3、海水提溴

浓缩海水 溴单质 氢溴酸 溴单质

有关反应方程式：①2NaBr＋Cl2＝Br2＋2NaCl

②Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4

③2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br2

4、海带提碘

海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。证明海带中含有碘，实验方法：(1)用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。(2)灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。(3)将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。(4)在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。

证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2I＋H2O2＋2H＝I2＋2H2O

第二节

化学与资源综合利用、环境保护

一、煤和石油

1、煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。

2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化。煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。

3、石油的组成：石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。

4、石油的加工：石油的分馏、催化裂化、裂解。

二、环境保护和绿色化学

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。

1、环境污染

（1）大气污染

大气污染物：颗粒物（粉尘）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷等。

大气污染的防治：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；充分利用环境自净能力等。

（2）水污染物：重金属（Ba、Pb等）、酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，石油和难降解的有机物，洗涤剂等。

水污染的防治方法：控制、减少污水的任意排放。

（3）土壤污染土壤污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。

土壤污染的防治措施：控制、减少污染源的排放。

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2＋2＋－＋－

2、绿色化学：绿色化学的核心就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。按照绿色化学的原则，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（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物），这时原子利用率为100％。

3、环境污染的热点问题：

（1）形成酸雨的主要气体为SO2和NOx。（2）破坏臭氧层的主要物质是氟利昂（CCl2F2）和NOx。

（3）导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是CO2。（4）光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物。（5）“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。

（6）引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素。（含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因之一。）

必修2第四章

化学与可持续性发展

练习卷1 一、选择题

1．铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等)，这是因为铝具有( )性质

A.两性 B.导电性好 C熔点低 D．还原性及冶炼反应中放出大量的热

2．下列金属①铁、②镁、③锰、④钒、⑤铬。可用铝热法制备的有( ) A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤

3．在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是( ) A．Na、Ba、Mg、A1 B．Zn、Fe、Cu、Ag C．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe 4．下列化工生产原理错误的是( ) ①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠

②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电冶铝时，原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热

A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④

5．下列产品的使用不会对环境造成污染的是( ) A.含磷洗衣粉 B.酒精 C.氟利昂 D.含汞电池

6．单质A能从盐溶液中置换出单质B，则下列说法中，不正确的是( ) A.当A、B都是金属时，A一定比B活动性强 B.当A、B都是非金属时，A一定比B活动性强

C.当A是金属时，B可能是金属，也可能是非金属 D.当A是非金属时，B可能是金属，也可能是非金属

7．在相同条件下，对环境污染最小的燃料是( ) A.液化气 B.煤油 C.煤饼 D.木柴

8．下列商品不能称为“绿色商品”的是( ) A.无铅汽油 B.无磷洗衣粉 C.无氟冰箱 D.无碘食盐

二、非选择题

9．汽车尾气(含有烃类、CO、S02与NO等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的特点是使CO与NO反应，生成可参与 大气生第

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态循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及S02的转化。

(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式： 。

(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是 (3)控制城市空气污染源的方法可以有 (多选算错) A.开发氢能源 B.使用电动车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具

10．如图所示，分馏装置中，如果有错误请指出并加以改正：

(1) ，

(2) ，

(3) 。

11．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程如图所示

(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①

；写出过程②中有关反应的化学方程式 。

(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为 ( ) A.酒精、四氯化碳 B四氯化碳、苯 C．汽油、醋酸 D．汽油、甘油

(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是 。

答案与解析：

1．D。2．C。3．A。4．D。5．B。6．D 。7．A。8．D。

9．(1)2CO+2NO==2CO2+N2 (2)S02能转化为S03，产生硫酸酸雾(3)AB 10．(1)蒸馏烧瓶中温度计水银球应在支管口处，而不应插在液面下 (2)冷凝管的冷水流向是错误的，应从a处流入b处流出 (3)接收仪器应用小口的锥形瓶，而不应用大口的烧杯，以免蒸气挥发太多

11．(1)过滤2NaI+Cl2==2NaCl+I2(2)B(3)漏斗、分液漏斗

必修2第四章

化学与可持续性发展

练习卷2

可能用到的相对原子质量： H 1 C 14 O 16 Fe 56 一、选择题

1．下列物质不能使酸性高锰酸钾溶液色褪的是 ( ) A. 裂化汽油 B. 花生油 C. 丙烷 D. 乙烯

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2．酸雨主要是燃烧含硫燃料时释放出的二氧化硫造成的，每隔一定时间测定酸雨的pH值，随着时间的推移，测得的pH值 ( ) A逐渐变大 B.逐渐变小 C.不变 D.无法判断

3．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。古代有：（I）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜。现代有:（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析，不正确的是 ( )A. Ⅰ，① B. Ⅱ，② C.Ⅲ，③ D.Ⅳ，④

4．下列变化属于化学变化的是 ( ) A. 蒸馏 B. 萃取 C. 分馏 D. 干馏 5．我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲、可再生能源——水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制（ ）

①温室效应 ②形成酸雨 ③空气中的固体颗粒浓度 ④白色污染 A.只有① B.只有①② C.①②③

D.①②③④

6．石油气中主要成份是烷烃。某石油气充分燃烧后，在相同条件下测得生成的二氧化碳的体积是该石油气体积的1.5倍，则石油气中一定有 ( ) A. 甲烷 B. 乙烷 C. 丁烷 D.戊烷

7．工业上合成氨的原料之一为氢气，其来源之一是利用石油气的有关成分如丙烷(C3H8)制取。以下途径，假设反应都能进行，从经济效益考虑最合理的反应是 （ ）

A.C3H8C+4H2 B.C3H8C3H6 + H2

C.C3H8+6H2O3CO2+10H2 D.2H2O2H2+O2

8．将甲、乙两种有机物组成的混合物进行分离,已知甲、乙的某些性质如下：

物质

甲

乙

密度/(g·mL) 0.893 1.220 －1极高温高温高温通电沸点

78.5℃

100.7℃

水溶性

溶

溶

溶解性

溶于乙

溶于甲

则应采取的分离方法是（ ）

A.蒸馏 B.干馏 C.分液 D.过滤

9．海水淡化方法较多，如反渗透法、蒸馏法、电渗透法、离子交换法和压渗法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是

A．过滤法 B．萃取法 C．分液法 D．冰冻法

10．上海世博园地区的一座大型钢铁厂搬迁后，附近居民将不再受到该厂产生的棕红色烟雾的困扰。你估计这一空气污染物可能含有 ( ) A. FeO粉尘 B. P2O5粉尘 C. Fe2O3粉尘 D. SiO2粉尘

11．用下列物质冶炼金属的过程中，需要加入还原剂的是

A．Fe2O3 B．Al2O3 C．HgO

D．Cu2S 12．在食品工业或餐饮业中使用量特别要注意严加控制的物质是 ( ) A.氯化钠 B.谷氨酸钠 C.蔗糖 D.亚硝酸钠

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13．倡导“免赠贺卡”、“免用一次性木筷”的出发点是 ( ) A.减少个人经济支出 B.节约木材，保护森林 C.减少扔弃垃圾 D.阻止传染疾病

14．下列各物质间能发生置换反应的是 ( ) A．氯气通入碘化钾溶液中 B. 碘水加入溴化钠溶液中

C. 溴水加入氯化钠溶液中 D. 碘水加入氯化钠溶液中

15．为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气(CNG)，另一类是液化石油气(LPG)。这两类燃料的主要成份都是 ( ) A.碳水化合物 B.碳氢化合物 C.氢气 D.醇类

16．某些化学试剂可用于净化水。水处理中使用一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为

[Al2(OH)nClm•yH2O]x，其中m等于 ( ) A. 3－n B. 6-n C. 6+n D. 3+n 17．铝能用来冶炼难熔金属（如Fe 、V、Mn等），这是因为铝有

A．两性 B．良好导电性 C．熔点低 D．还原性，在反应中放出大量热

18．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800℃、604℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁，正确的方法是

（ ）

 MgCl2溶液 MgCl2熔融Mg(OH)2Mg B. 海水A. 海水石灰乳Mg(OH)C. 海水D.海水22NaOH电解HCl电解Mg  Mg 灼烧 MgOHCl22电解MgCl溶液

MgCl熔融电解石灰乳Mg(OH)Mg 二、填空题

19．在金属活动性顺序中，钾、钠、铝等金属一般常用_____________法冶炼；位于氢以后的金属可用_______________法冶炼；位于中部的金属一般可用________________法冶炼。

20．请将石油产品：①汽油

②柴油

③煤油

④沥青

⑤液化石油气按分子中碳原子数递增的顺序排列 。（填序号）

21．

完成下列化学反应方程式⑴制聚乙烯 ⑵汽油燃烧（以C8H18为例） ⑶湿法炼铜 ⑷用磁铁矿（Fe3O4）冶炼铁 ⑸用铝矾土（Al2O3）冶炼铝 三、实验题

22．某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。

（1）第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有________．．．．（填代号，限填3项）。

A、试管 B、瓷坩埚 C、坩埚钳 D、铁三角架 E、泥三角 F、洒精灯 G、烧杯 H、量筒

（2）第2步：Iˉ溶液的获取。操作是_________________________________________。

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（3）第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_________（填代号）。

A、浓硫酸 B、新制氯水 C、KMnO4溶液 D、H2O2 理由是__________________________________________________________________。

（4）第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘。

参考答案

一、选择题

题号

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 答案

C B B D C A C A D C A D B A B B D D 19．电解，热分解，还原

20. ⑤①③②④

21．⑴制聚乙烯

 8CO2(g)+9H2O(l) ⑵汽油燃烧（以C8H18为例） C8H18(g)+12.5O2(g)⑶湿法炼铜 Fe＋CuSO4＝Fe SO4＋Cu ⑷用磁铁矿（Fe3O4）冶炼铁 Fe3O4 + 4CO ⑸用铝矾土（Al2O3）冶炼铝 2Al 2O3 22.(1) B E F (2)将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻棒充分搅拌，煮沸，过滤

(3) D，过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染（不会进一步氧化单质碘）

3Fe + 4CO2

4 Al ＋3O2

点燃第

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