归纳与整理课堂实录【2】

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得电子、被还原

合态还原为游离态，即M（化合态） M（游离态）。

+n03、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

2Na＋Cl2↑

MgCl2（熔融）

电解

Mg＋Cl2↑

2Al2O3（熔融）

电解

4Al＋3O2↑

(2)热还原法：适用于较活泼金属。

Fe2O3＋3CO

高温

2Fe＋3CO2↑

WO3＋3H2

高温

W＋3H2O

ZnO＋C

高温

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高温

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。

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

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

电解法

强大电流

提供电子

K、Ca、Na、

Mg、Al Zn、Fe、Sn、

Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 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

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。

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

- 1 -

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

＋＋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。

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。

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。）

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第四章

化学与可持续性发展

1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（

）

A、Fe

B、Cu

C、Ag

D、Hg 2．在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是

（

）

A、Na

Mg

Al

B、Na

K

Zn

Fe

C、Zn

Fe

Cu

Ag

D、Mg

Al

Zn

Fe 3．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是

（

）

A、加热Al2O3

B、加热CaCO3

C、电解熔融NaCl

D、氯化钠与铝粉高温共热

4．有0.4g 铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75g 沉淀。这种铁的氧化物的化学式是

（

）

A、FeO

B、Fe2O3

C、Fe3O4

D、FeO和Fe2O3

5．向NaBr和KI混合溶液中通入足量氯气后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是（

）

A、NaBr和KI

B、NaBr和KCl

C、NaCl和KCl

D、NaCl、KCl和

I2

8．可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是

（

）

A、乙醇

B、溴的四氯化碳溶液

C、NaOH溶液

D、盐酸

6．水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是

（

）

A、蒸馏法是海水淡化的方法之一

B、淡水的密度小于海水的密度

C、融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少

D、0℃以上，温度越高，水的密度越小

7．90年代初，国际上提出了“预防污染”这一新概念，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是

（

）

A、处理废弃物

B、治理污染点

C、减少有毒物

D、杜绝污染源

8．近年来，建筑装潢装饰材料进入家庭，调进发现，经过装修的居室以中由装潢装饰材料缓慢释放出来的化学污染物浓度过高，影响健康。这些污染物中最常见的是

(

)。

A．CO

B．SO2

C．甲醛、甲苯等有机物蒸气

D．臭氧

9.要检验市售的金制首饰是否用纯金制成，方法之一是将饰品浸入某溶液中，过一段时间取出后称量，质量是否变化即作出判断，该溶液是

(

)。

A．盐酸

B．硫酸

C．硝酸

D．王水

10.某地有甲、乙两工厂排放的污水各含有下列八种离子中的四种(不含相同离子)：Ag+、Ba2+、Fe3+、Na+、CL-、SO42-、NO3-、OH-，若两厂单独排放都会造成严重的水污染，如将两厂的污水按一定比例混合，沉淀后，污水便变为无色澄清只含硝酸钠排出，污染程度会大大降低，下列分析正确的是

(

)。

A．SO42-和NO3-可能来自同一工厂

B．Cl-和NO3-一定在不同工厂

C．Ag+和Na+可能在同一工厂

D．NaNO3来自同一工厂

11.我国城市环境中的大气污染物主要是(

)。

A．CO2、Cl2、N2、酸雨

B．SO2、NO2、CO、可吸入颗粒物

C．NH3、CO2、NO2、雾

D．HCl、SO2、N2、可吸入颗粒物

12．NaCl溶液中含有Ca(HCO3)2、MgSO4、CaSO4等杂质，其除去方法正确的是

（ ）

A．Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→盐酸

B．Ba(OH)2溶液→盐酸→Na2CO3溶液

C．Na2CO3溶液→Ba(OH)2溶液→盐酸

D．盐酸→Na2CO3溶液→Ba(OH)2溶液

第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可

燃冰”，1体积“可燃冰”可贮藏100～200体积的天然气。“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子构建成8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，请根据上述信息解答13－14题。

13．下列有关“可燃冰”的叙述中不正确的是

（

）

A．“可燃冰”也可能成为人类未来的重要能源

- 3 -

B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源

C．“可燃冰”为水可能变成油提供了有利的证据

D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷

14．“可燃冰”的平均组成可用下列的化学式表示

（

）

A．3CH4·H2O

B．CH4·3H2O

C．CH4·6H2O D．CH4·8H2O 15．下列各组离子在碱性溶液中能够大量共存的是

A．Mg2、Na、Cl、SO42

＋＋＋－－（

）

B．K、Na、Cl、AlO2

D．Ba2、K、Cl、

I

＋＋－－＋＋－－C．Cu2、Ca2、Br、I

＋－－16．A、B两种烃，它们含碳的质量分数相同，下列关于A和B的说法正确的是 （ ）

A、A和B一定是同分异构体 B、A和B不可能是同系物

C、A和B最简式一定相同 D、A和B的化学性质相似

17．经测定由C3H7OH和C6H12组成的混合物中氧的质量分数为8％，则此混合物中氢的质量分数是

（

）

A．78％

B．22％

C．14％

D．13％

18．

下列说法中正确的是

（

）

A．分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物

B．各组成元素质量分数相同的烃是同一种烃

C．分子式相同而结构式不同的有机物一定是同分异构体

D．互为同系物的有机物其分子结构必然相似

二、填空题

19、为了检验淀粉的水解情况，某同学设计了以下三个实验方案。并根据实验现象，得出了相应的结论：

方案A：结论：淀粉完全没有水解

方案B：结论：淀粉完全没有水解

方案C：结论：淀粉已经水解完全了

根据上述操作，现象首先回答结论是否正确，然后简要说明理由

（1）方案A

。

（2）方案B

。

（3）方案C

。

20．全球海水中溴的藏量丰富，约占地球溴总藏量的99％，故溴有“海洋元素”

之称，海水中溴含量为65mg/L。其工业提取方法有：

（1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：①

（写出离子方程式）；②Br2+3CO32—＝BrO3—+ 5Br—+3CO2↑;③BrO3—+ 5Br—+6H＝3Br2+3H2O。其中反应②＋－中氧化剂是

；还原剂是

。

（2）空气吹出SO2吸收法。该方法基本同（1），只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后__。

- 4 - 再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫的离子反应方程式：_

______________

（3）溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是

。下列可以用于海水中溴的萃取试剂的

。

①乙醇

②四氯化碳

③硝酸 ④裂化汽油

21．用Na2SO3可以治理工业SO2尾气污染，这是一种治理SO2尾气污染比较新颖的方法。具体操作是：①将含有SO2气体的工厂尾气通入到Na2SO3溶液中，使其吸收含有尾气中的SO2气体；②将富集有SO2气体的溶液加热，即可使其中的SO2气体逸出，这些SO2气体可以应用于制取H2SO4。该方法中Na2SO3可以循环使用，符合绿色化学的基本原则。请根据上述信息解答下列试题：

（1）写出①、②两步的化学方程式

①

；

②

。

（2）今有10m3的0.1mol/L的Na2SO3溶液，每次吸收标准状况下的含有SO2气体的尾气89.6m3后，即达到了饱和状态。试求该工厂产生的尾气中SO2气体的体积分数是多少。

答案：1.B;2.A;3.C;4.B;5.C;6.D;7.D;8.C;9.C;10.B;11.B;12.A;13.C;14.D;15.BD;16.C;17.C;18.CD 19答案：（1）结论不正确。如果淀粉只是发生部分水解，未水解的淀粉遇碘（I2）也会呈蓝色。

（2）结论不正确。如果淀粉发生水解会生成葡萄糖，但由于水解液没有用NaOH溶液中和，所以加入的Cu(OH)2会溶于硫酸，从而无法氧化葡萄糖，也就无红色沉淀生成，但淀粉水解了。

（3）结论不正确，实验只能证实淀粉已经或正在发生水解，没有证明是否仍有淀粉存在。所以无法证明淀粉水解完全。

20答案：（1）Cl2+2Br＝2Cl+Br2 ；Br2（2）Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4；（3）分液漏斗 ②。

21解：（1）①Na2SO3＋SO2＋H2O＝2NaHSO3

②2NaHSO3

Na2SO3＋SO2↑＋H2O －－（2）设每次吸收的SO2的物质的量为x Na2SO3

＋

SO2＋

H2O ＝

2NaHSO3

1

1

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0.1mol/L×10×103L

x 所以，x＝0.1mol/L×10×103L＝1000mol 故，该工厂产生的尾气中SO2气体的体积分数是

(1000mol×22.4L/mol)/89.6×103L×100％＝25％

答：该工厂产生的尾气中SO2气体的体积分数是25％。

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