第二节　资源综合利用　环境保护教学设计及教案分析

高中化学必修二

开发利用金属矿物和海水资源

题目

开发利用金属矿物和海水资源

1了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用

教学目的

2．了解以煤、石油、天然气为原料生成合成材料

3．了解防止污染的重要性

4．了解绿色化学的含义

教学重难点

煤、石油、天然气为原料生成合成材料

教学内容

上节课复习与回顾

本节知识点讲解

煤的裂解

1煤是由有机物和少量的无机物组成的复混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素；煤综合利用的途径为煤的干馏、煤的气化和液化。来源:学科网] 2煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，属于化学变化；得到成分是出炉煤气、煤焦油、焦炭。

3煤的气化是将其转化成可燃性气体的过程，属于化学变化，主要反应是碳和水蒸气的反应：

加热一定条件下加热①NaCNH2O———→

——————→

————→

————————→————→

+②H2HO、H。

ΔC(s)＋HO(g) CO(g)＋(g)224煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料，也可以间接液化，先转化成为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

1

5．石油是由多种碳氢化合物组成混合物，利用原油中各组分沸点不同进行分离的过程叫做分馏，属于物理变化。

6．塑料

、合成塑料

、合成纤维为三大合成材料

。

7．制备聚乙烯中，乙烯称为单体，重复结构单元－CH2－CH2 －称为链节，n称为聚合度。

5．冶炼方法有电解法、热还原法、热分解法。

6．金属越不活泼，从其化合物中还原出来越容易，金属越活泼从其化合物中还原出来越难。

原理

干馏

煤隔绝空气加强热使之分解

蒸馏

根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 产物

产物为混合物

产物单一的纯净物

分馏

根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离

产物为沸点相近饿各组分组成的混合物

反应类型

化学变化

物理变化

物理变化

获得方法

主要化学成分

鉴别方法

直馏汽油

分馏，物理变化

一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃

能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化裂化汽油

重油裂化，化学变化

一般是C

～C5的11汽油

烷烃和烯烃

主要成分

高炉煤气

CO、CO2

水煤气

H2、CO 天然气

CH4

液化石油气

焦炉气

C3H8、C4H10

H2、CH4、C2H4、CO 裂解气

C2H4、C3H6、C4H8、CH4

例题解析

1.下列关于煤的叙述中不正确的是（

）

A．煤是工业上获得苯及同系物的一种重要来源

B．煤的干馏过程只有化学变化

2

C．煤是由多种有机物和少量无机物组成的混合物

D．煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素

【答案】B

2.在下列自然资源的开发利用中，不涉及化学变化的是（

）

A．用铁矿石冶炼铁

C．用石油裂解生产乙烯

【答案】B B．用蒸馏法淡化海水

D．用煤生产水煤气

巩固练习

化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是（

）

A．天然气、石油、流水、风力、氢气为一级能源

B．无论是风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能

C．PM 2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素

D．发展低碳经济、循环经济，推广利用太阳能、风能的城市照明系统

2化学与能源开发、环境保护、生产生活密切相关。下列说法中正确的是（

）

A．天然气、石油、潮汐、风力为二次能源

B．大量开采地下水，以满足社会对水的需求

C．日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒

D．水华、赤潮等水体污染主要是由含氮、磷的生活污水任意排放造成的

3下列各实验，不可能成功的是（

）

3

①蒸馏普通酒精制无水乙醇；

②苯与浓硫酸混合加热至60℃制硝基苯；

③用苯和溴水混合制溴苯； ④用裂化汽油从碘水中提取碘

A．只有①和④ B．只有②和③ C．只有①和③ D．①②③④

Ⅰ:请将所选下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上（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

（1）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等 。

（2）从原油中分离出汽油、煤油、柴油等 。

（3）将重油转化为汽油 。

（4）将海水淡化 。

（5）从海水得到的无水MgC12中提取金属镁 。

Ⅱ: 下图所示为某化学兴趣小组设计的乙醇催化氧化及其产物检验的实验装置(图中加热仪器、铁架台、铁夹等均未画出)。

图中：A为无水乙醇(沸点为78℃)，B为绕成螺旋状的细铜丝或银丝，C为无水CuSO4粉末，D为碱石灰，F为新制的氢氧化铜悬浊液

已知: 含—CHO的物质在加热条件下与新制的Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀。

(1)在上述装置中，实验时需要加热的仪器为(填仪器或某部位的代号) 。

(2)为使A中乙醇平稳气化成乙醇蒸气,常采用的方法是_________。D处使用碱石灰的作用是 。

(3) E处是一种纯净物，其反应方程式为 。

(4)写出乙醇发生催化氧化的化学方程式 。

【答案】I.⑤；③；④；⑥；⑦ Ⅱ.（1）E、A、B、F

（2）水浴加热；防止F中的水蒸气进入C中与无水CuSO4作用，影响产物水的检验

△（3）KMnO4=====K2MnO4+MnO2+O2↑ （4）2CH3CH2OH+O2——→2CH3CHO+2H2O CuΔ4

知识点小结

海水资源的开发和利用

1通常所说的环境为题，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。对环境情况的检测、氮肥的治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等，都是当今化学工作者面临的重要任务。来源:学科

2大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中的废水（废液）往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤和水源的污染；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。

3硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质；含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，会出现水华、赤潮等水体污染。

4．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。

5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，这时原子利用率为100% ，原子利用率=期望产物的总质量与生成物总质量之比。

环境问题

温室效应[来源:Z&xx&k.Com]主要污染物

CO2

5 主要危害

造成温室效应，全球气候变暖

土壤酸化、水源污染等

到达地面紫外线增多，生态环境带来影响

酸雨

臭氧层破坏

SO2、NOx

氟氯代烷、NOx

光化学烟雾

碳氢化合物、NOx

刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡

白色污染

赤潮和水华

废弃塑料制品

废水中含N、P的营养物质

农作物减产，不易降解，动物死亡

水体变得浑浊，水质恶化

例题解析

1．表中解决相对应的环境问题所采取的措施不科学的是(

)

A B C D 环境问题

臭氧层空洞

酸雨

白色污染

水体富营养化

措施

限制氟氯烃类物质的生产和消耗

改变能源结构，减少二氧化硫和氮氧化物的排放

回收利用废旧塑料，开发可降解塑料制品

禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥

【答案】D

【解析】氟氯烃是造成臭氧层空洞的主要原因；减少二氧化硫、氮氧化物的排放有利于控制酸雨的产生；对废旧塑料进行回收利用及开发可降解塑料制品均有利于减少白色污染；禁止施用氮肥不符合农业现状，D项不正确。来源:

巩固练习

1.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不．利于“蓝天工程”建设的是

(

）

．．A．推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染

B．实施绿化工程，防治扬尘污染

C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染

D．加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量

2“绿色化学”的最大特点在于它在始端就采用实现预防污染的科学手段，因而过程和终端均接近或达到零排放或零污染。下列有关“绿色化学”的描述正确的是

(

) ①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程

②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程③“绿色化学”是没有或尽可能减少污染的化学过程

④“绿色化学”是人们理想中的化学过程，无法实现

⑤治理工业“三6

废”属于“绿色化学”范畴

⑥合理使用“农药”属于“绿色化学”⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”

A．③⑧

B．①②③⑤⑥⑧

C．②⑥⑦

D．④

3.绿色化学是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用，下列化学反应不符合绿色化学概念的

(

) A．消除硫酸厂尾气排放：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3

B．消除制硝酸厂的氮氧化物污染：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

C．制CuSO4：Cu+2H2SO4(浓)D．制CuSO4：2Cu+O2

△

△

CuSO4+SO2↑+2H2O

2CuO，CuO+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O 4．

根据以下叙述，回答下列问题：某化工厂按如下步骤进行生产：①以煤为燃料煅烧石灰石；②用饱和

碳酸钠溶液充分吸收步骤①中产生的二氧化碳；③使步骤①中产生的氧化钙跟水反应；④消石灰跟碳酸钠反应。该厂生产过程的优点可能有：①排放的气体对大气无污染；②生产过程中的部分产品可作为起始原料使用；③无高温作业。其中正确的是

(

）

A．只有①

B．只有②

C．①和③

D．②和③

小结

课堂练习

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

B．金属的活动性大小

C．金属的导电性强弱

D．金属在地壳中的含量多少

2.某混合气体通入溴水，溴水褪色；通过灼热的CuO粉末，黑色粉末变为红色；最后将剩余气体点燃，火焰为淡蓝色，且生成二氧化碳和水。则原混合气体是(

) A．水煤气

B．液化石油气

C．石油裂解气

D．焦炉气

3．下列说法不正确的是(

) 7

A．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径

B．煤的干馏过程属于物理变化，通过干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品

C．煤主要含有碳及少量的其他元素，工业上大量燃烧含硫燃料是形成“酸雨”的主要原因

D．煤是由无机物和有机物组成的复杂的混合物

高温4．“煤制油”的关键技术是煤的气化，目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C(s)＋H2O(g)――→CO(g)点燃＋H2(g)，该反应是吸热反应，反应所需能量由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供：C＋O2=====CO2，下列关于该过程的说法不正确的是(

) A．煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染

B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失

C．煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高

D．上述两个反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要是合成氨的两种原料气

5.化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是(

) A．实验室从海带中提取单质碘的方法是取样→灼烧→溶解→过滤→萃取

B．从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现

C．为了增加食物的营养成分，可以大量使用食品添加剂

D．合绿色化学的原则

和CO2反应生成可降解聚合物，该反应符6．下列有关叙述中，不正确的是(

) A．高分子化合物的特点之一是组成元素简单，相对分子质量大

B．聚乙烯是由2—CH2分子组成的化合物，有固定熔点

C．同质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后产生二氧化碳的质量相等

D．油脂不是天然高分子化合物

7．化学与科技、社会、生产密切结合，下列有关说法不正确的是(

) A．“乙醇汽油”的广泛使用能有效减少有害气体的排放

B．“无磷洗涤剂”的推广使用，能有效减少水体富营养化的发生

C．“无氟冰箱”取代“含氟冰箱”，对人类的保护伞——臭氧层起到保护作用

D．“海水淡化”可以解决“淡水供应危机”，向海水中加入净水剂明矾可以使海水淡化

8．下列说法正确的是

(

) A．石油是混合物，汽油是纯净物

B．沸点：汽油>煤油>柴油>重油

C．直馏汽油和裂化汽油成分相同

8

D．蒸馏汽油的实验装置也可用来制取蒸馏水

9地球的表面积为5.1亿平方公里，其中海洋的面积为3.67亿平方公里，占整个地球表面积的70.8 %。海洋是一个巨大的化学资源宝库，下面是海水资源综合利用的部分流程图，请根据该图回答下列问题：

（1）淡化海水的方法有__________________（写一种合理方法即可）。由海水提取的粗盐中含有Ca2、Mg2、＋＋SO42等离子，为了除去这些离子，需要依次加入稍过量的NaOH、BaCl2、________（填化学式），之后________－（填操作名称），再加入适量________（填试剂名称）。将所得溶液加热浓缩、冷却结晶，得到精盐。

（2）反应④由无水MgCl2制取金属镁的常用工业方法是__________________。

（3）向苦卤中通入Cl2置换出Br2，再用空气吹出溴并用SO2吸收，转化为Br，反复多次，以达到富集溴的目的。由海水提溴过程中的反应可得出Cl、SO2、Br还原性由强到弱的顺序是_______________。

（4）工业上也可以用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2，生成溴化钠和溴酸钠，同时放出CO2。写出反应的离子方程式__________________________________。最后再用H2SO4处理所得溶液重新得到Br2，其反应的离子方程式为_______________________________。

－－－课堂总结

作业

1．下列装置或操作能达到实验目的的是（

）

2．从淡化海水中提取溴的流程如下：

9

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

3．CuSO4是一种重要的化工原料，有关制备途径及性质如下图所示。下列说法错误的是（

）[来源学&科&网]－－

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

4“绿色化学”提倡化工生产应尽可能将反应物的原子全部利用,从根本上解决环境污染问题。在下列制备环氧乙烷的反应中,最符合“绿色化学”思想的是（

）

A．CH2＝CH2+B．CH2＝CH2+Cl2+Ca(OH)2C．2CH2＝CH2+O2D．2

+HOCH2CH2—O—CH2CH2OH+2H2O (过氧乙酸)+CaCl2+H2O +CH3COOH 5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

6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（

）

10

[来源:Z。xx。k.Com]

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

7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

8用下列实验装置进行的实验中，不能达到相应实验目的的是（

）

A．装置甲：气体从ｂ口进入，收集CO2 B．装置乙：可制得金属锰

C．装置丙：实验室制取乙酸乙酯

D．装置丁：验证HCl气体在水中的溶解性

9．我国有广阔的海岸线，海水综合利用大有可为。海水中溴含量为65

mg/L，从海水中提取溴的工业流程如下：

11

（1）以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是：_________。

（2）步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的________。A．氧化性

B．还原性 C．挥发性

[来源:Z。xx。k.Com]

D．腐蚀性

（3）以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填入适当的化学计量数：

（4）上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的离子方程式：________________________________。由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是 。

（5）实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是________。

A．乙醇

10. （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）

分别写出

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___________。

（4）乙烯和丙烯（C3H6）既可以分别发生加聚反应形成聚合物，也可以按一定比例相互发生加聚反应形成聚合物。请写出三种有关聚合物的结构简式 、 、 。

B．四氯化碳 C．裂化汽油

D．苯

（5）形成该聚合物

的单体有 ______________________________

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