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第四章化学与自然资源的开发利用必背知识点

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。

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）==2Na＋Cl2↑

MgCl2（熔融）==Mg＋Cl2↑

2Al2O3（熔融）==4Al＋3O2↑

(2)热还原法：适用于较活泼金属。 Fe2O3＋3CO2==Fe＋3CO2↑

WO3＋3H2==W＋3H2O

ZnO＋C==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，如Al Fe2O3＋2Al==2Fe＋Al2O3（铝热反应） Cr2O3＋2Al==2Cr＋Al2O3（铝热反应） (3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。 2HgO==2Hg＋O2↑

2Ag2O==4Ag＋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、Zn、Fe、Sn、 Pb、(H)、Cu、 Hg、Ag 、Pt、Au 金属原子失电子能力： 强--- 弱 金属阳离子得电子能力：弱---强 主要冶炼方法： 电解法 K--Al 热还原法Zn--Cu 热分解法 Hg—Ag 富集法 Pt、Au

二、海水资源的开发利用

1、海水中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。

2、海水淡化的方法有:蒸馏法、电渗析法、离子交换法

3、常从海水中提Br2原理①2NaBr＋Cl2＝2HCl＋Br2

②Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4

③2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br2

4、海带提碘:海带中的碘元素主要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。

反应原理：2I－＋H2O2+2H＋＝I2＋2H2O

第二节资源综合利用、环境保护

一、

化石燃料的综合作用

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（都是化学变化过程）。

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（物理变化）、催化裂化（化学变化）、裂解（化学变化）。

二、环境保护和绿色化学

1、环境污染

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。水污染

水污染物重金属（Ba2＋、Pb2＋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。土壤污染

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：

形成酸雨的主要气体为SOx和NOx。

破坏臭氧层的主要物质是氟利昂（CCl2F2）和NOx。

导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是CO2。

光化学烟雾的主要原因是汽车排出的氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物。

“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。

高一化学必修二第四章复习题

1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限。之所以有先后，主要取决于（

）

A．金属的化合价高低

C．金属的导电性强弱

B．金属的活动性大小

D．金属在地壳中的含量多少

2．“金属冶炼技术改变了世界”；下列各项中“能用热分解法制得的金属”是（

）

A．Na B．Mg C．Ag D．Fe 3．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列措施有利于节能减排、保护环境的是（

）①加快化石燃料的开采与使用；②研发易降解的生物农药；③应用高效洁净的能源转换技术；④田间焚烧秸秆；⑤推广使用节能环保材料

⑥废电池进行集中回收处理

A．①③⑤⑥

B．②③⑤⑥

C．①②④

D．②④⑤

4．在“绿色化学”工艺中，理想的状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子的利用率为100%。下列反应类型中能体现“原子经济性”原则的是（

）

①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④取代反应 ⑤加成反应 ⑥加聚反应

A.①②⑤ B.②⑤⑥ C.③④ D.只有⑥

5．海水的综合利用可以制备金属钠和镁等，其流程如下图所示：

下列说法不正确的是（

）

A．海水提盐都属于物理变化 B．利用母液可进一步提取溴，但要富集

C．上述流程中生成Mg(OH)2沉淀的离子方程式为：Mg2+Ca(OH)2= Mg(OH)2+Ca2 ++

D．不用电解MgO来制取镁是因为MgO熔点高，能耗大

6．从淡化海水中提取溴的流程如下：

下列有关说法不正确的是（

）

A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液 B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br＋Cl2=2Cl＋Br2

C．工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl244.8L D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏

7．下列装置或操作能达到实验目的的是（

）

－－

8．CuSO4是一种重要的化工原料，有关制备及性质如下图所示，下列说法错误的是（ ）

A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3的最佳物质的量

之比为3：2

B．与途径①、③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想

C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量①=②<③

D．利用途径②制备16g硫酸铜，被还原的硫酸的物质的量为0.1mol 9．下列各组变化中，前者是物理变化，后者是化学变化的是（

）

A．煤的气化、煤的干馏

B．用盐酸除金属表面的锈、食盐水导电

C．焰色反应、石油的裂化

D．热的饱和KNO3溶液降温析出晶体、二硫化碳洗涤试管内壁上的硫

10．海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①在滤液中通入足量Cl2；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是（

）

A．①②③④⑤ B．①③⑤②④ C．②⑤①③④ D．②①③⑤④

11．为减少汽车尾气对大气造成的污染，目前市场上推出了使用乙醇汽油（在汽油中加入适量乙醇）的汽车。下列叙述错误的是（

）

A．乙醇汽油是一种化合物 B．汽车使用乙醇汽油可以减少有害气体的排放

C．乙醇充分燃烧生成CO2和H2O D．用粮食发酵可制得乙醇

12．下图是某煤发电厂处理废气的装置示意图。下列说法错误的是（

）

A．使用此废气处理装置可减少酸雨的形成

B．装置内发生的反应有化合、分解、置换和氧化还原反应

C．整个过程的反应可表示为2SO2＋2CaCO3＋O2=2CaSO4＋2CO2

D．可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标

13．

海水中有非常丰富的化学资源，从海水中可提取多种化工原料，下图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。

粗盐

海水

结晶

母液

精制

饱和NaCl溶液

电解

NaOH和H2、Cl2

脱水

电解

Mg Cl2

石灰乳

加盐酸

Mg(OH)2

浓缩,结晶

MgCl2晶体

MgCl2

试回答下列问题：

（1）精制是除去粗盐中含有的Ca2、Mg2、SO24等杂质，精制的主要步骤有：①在粗盐溶＋＋－液中加入过量的BaCl2、NaOH、Na2CO3三种试剂除杂。为防止带入新的杂质，加入三种试剂时须注意先后顺序，其中一定不能在最后加入的试剂是

。②过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性，加入盐酸后溶液中可能发生反应的离子方程式：

。

（2）海水提取食盐后的母液中有K、Na、Mg2等阳离子。从离子反应的角度思考，在母溶＋＋＋液里加入石灰乳的作用是

。

（3）海水里的镁元素处于__________（填“游离态”或“化合态”），从海水中提取氯化镁的

反应____（填“是”或“不是”）氧化还原反应，用电解法冶炼金属镁的反应____（填“是”或“不是”）氧化还原反应，原因是______________________________

（4）电解熔融氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁，可以冷却镁蒸气的气体氛围为____ A.H2

B.CO2

C.空气

D.O2

14．某同学做“铝热反应”的实验。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：

物质

熔点/℃

沸点/℃

Al 660 2467 Al2O3

2054 2980 Fe 1535 2750 Fe2O3

1462 ——

（1）铝热反应方程式为 。

（2）下列能与Al发生铝热反应的有 。（填序号）

A、MnO2 B、Na2O C、MgO D、FeO （3）据上表数据该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。若证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝，所用试剂是 。

Ⅱ．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实验仪器有________等。（填代号，下同） A

试管 B

坩埚 C

烧杯 D

三角架

E、泥三角 F、洒精灯 G、铁架台 H、量筒

第2步：Iˉ溶液的获取。操作是将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水溶解，该过程为加快溶解可以采取哪些措施 。此操作后的分离方法________。（填分离方法）

（3）第3步：氧化。取(2)中溶液少量依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选_________。

A、浓硫酸 B、新制氯水 C、KMnO4溶液 D、H2O2

（4）第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加_______溶液，证明海带中含碘。

15．I．金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中。“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿(主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质)；主要生产流程如下：

△TiOSO(硫酸氧钛)＋FeSO已知反应：①将钛铁矿与浓H2SO4煮解：FeTiO3＋2H2SO4(浓)

=====44△TiO·nHO＋HSO。

＋2H2O。②加水热分解硫酸氧钛：TiOSO4＋(n＋1)H2O=====2224请回答下列问题：

（1）副产品甲是____________，可循环利用的物质是___________________________。

（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是_______________________________________。

（3）写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为：________________。

II．工业上用铝土矿（主要成份是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2）提取氧化铝用作冶炼铝的原料。提取操作过程如下：

请回答下列问题：

a 步骤①要进行的操作是

，写出滤渣A的化学式

。

b 反应①中的离子方程式为

。

c 滤液乙中大量存在的离子有

。

d 写出反应④的化学方程式

。

16．（1）下列五种物质中，①Ar ② CO2

③ SiO2

④ Ba(OH)2

⑤ K2S，

含有共价键的物质有_________（填序号）

写出

CO2 Ba(OH)2的电子式______________________。

（2）在蔗糖溶液中加入稀硫酸并加热，稀硫酸的作用_______。向上述溶液中加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热未见砖红色沉淀，其原因是____________________________________ ________________________________________________________________________________。

（3）请用下列物质的转化或分离方法的序号填空（每一项只填写一种方法）。 ①溶解 ②裂解 ③分馏

④裂化 ⑤干馏 ⑥蒸馏 ⑦电解 ⑧过滤 ⑨萃取 把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等__________。

从原油中分离出汽油、煤油、柴油等_________。

将重油转化为汽油_________。

将海水淡化________。

从海水得到的无水MgC12中提取金属镁______。

第四章复习题答案

1-12 BCBBA CCDCC AB 13.【答案】3. （1）① BaCl2（或氯化钡）。 ② OH-+H+=H2O、CO32-+2H+=H2O+ CO2↑

（2）提取母液中的Mg2＋（或使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀）

（3）化合态；不是；是，因为发生了化合价的变化

(4)A 高温14．【答案】Ⅰ．（1）2Al+Fe2O3=======2Fe+Al2O3 （2）AD （3）氢氧化钠溶液

Ⅱ．（1）BDEF （2）用玻璃棒搅拌，加热，过滤 （3）D （4）淀粉

15．【答案】I.（1）FeSO4·7H2O（名称、俗名亦可）

硫酸（H2SO4） （2）防止Fe2+被氧化（合理答案均计分）

高温（3）TiO2＋2Cl2＋2C=======TiCl4＋2CO（写CO2也给分）

II.（1）①大，A

。

②2Al+2OH—

+ 2H2O ═ 2AlO2—+ 3H2↑

（2）

a 过滤，SiO2。

b

Al2O3 + 3H+═2Al3++ 3H2O，

Fe2O3 + 3H+ ═ 2Fe 3++ 3H2O，

C

OH—、

Na+

、

AlO2—、Cl—(共4分，每答错一个离子倒扣1分，扣完为止。) d

2Al（OH）3

Al2O3 + 3H2O（2分）

；；

16.【答案】（1）②③④；（2）催化剂；Cu（OH）2浊液可与硫酸反应，该反应必须在碱性条件下进行，未用NaOH溶液中和硫酸见不到红色沉淀； （3）⑤；③；④；⑥；⑦