归纳与整理教学目标设计

第四章

化学与自然资源的开发和利用

归纳与整理

金属冶炼的原理与方法

1、金属冶炼的原理与方法

规律归纳

1．金属的冶炼原理：金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mn＋ne===M。

＋－2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：

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

主要冶炼方法

3.常用的热还原法：

【例1】

下列金属冶炼原理错误的是(

) 电解A．2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

△B．MgO＋H2=====Mg＋H2O 高温C．Fe3O4＋4CO=====3Fe＋4CO2

△D．2HgO=====2Hg＋O2↑

变式训练1

冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法

②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法

③活泼金属置换法

④电解法。四种方法在工业上均有应用。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)用①

B．(Ⅱ)用②

C．(Ⅲ)用③

D．(Ⅳ)用④

2、铝热反应

知识归纳

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K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu 强→弱

弱→强

Hg、Ag Pt、Au 电解法

热还原法

热分解法

物理方法

1．铝热反应

(1)概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。

(2)原理：Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来。

(3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。

(4)反应特点：

①在高温下进行。

②反应迅速并放出大量的热。

③新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。

(5)应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。

2．铝热反应实验

实验操作

实验现象

实验结论

(1)镁条剧烈燃烧(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中

在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热

【例2】

如图为铝热反应的实验装置，

请回答下列问题：

(1)该实验装置中还缺________。引发铝热反应的操作为__________________ ______________________________________________________。

(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应________(填“能”或“不能”)发生，理由是________________________________________________________________。

(3)铝热反应的用途有哪些____________________________________________。

变式训练2

如图所示，用两张圆形滤纸分别折

叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末加2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。

观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。

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(1)写出该反应的化学方程式：______________________________________

________________________________________________________________，

在该反应中______________是氧化剂，________是还原剂，该反应称为________反应。

(2)选出该实验的实验现象(填写在横线上)：________。

①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；③纸漏斗的下部被烧穿；④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。

(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：__________________；蒸发皿盛沙：__________________________________ ______________________________________；

镁条：______________________；氯酸钾：____________________________ ____________________________________________。

(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？

二、海水化学资源的开发利用

1、海水中溴的提取

规律小结

海水提溴四个过程

变式训练1

溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg·L1。实验室模拟海水中溴的提－取。

实验方法：将适量新制氯水加入到20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 mol·L程式为__________。

得到的单质溴可以用有机溶剂在____________(仪器)中实现萃取富集，萃取试剂用____________、苯等，得到的有机层显__________色。

【例1】

海水中溴元素以Br形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图：

－－1的NaBr溶液代替)，把溴置换出来。氯水中的氯气作________________剂，涉及反应的离子方

(1)步骤①反应的离子方程式是________________________________________，

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步骤③反应的化学方程式是_________________________________________。

(2)从理论上考虑，下列物质也能吸收Br2的是________。

A．NaOH

B．FeCl2

C．Na2SO3

D．H2O (3)步骤③中氧化剂是____________，若反应中生成2 mol HBr，则消耗________mol SO2。

(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是________。

2、海水中碘的提取

知识拓展

海带中碘元素的检验

(1)反应原理：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O

(2)实验步骤及证明方法

＋－

【例2】

海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：

(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：

①________________，③________________，

②的离子方程式______________________________________________。

(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是(

) A．甲苯、酒精

B．四氯化碳、苯

C．汽油、乙酸

D．汽油、甘油

(3)为使海藻中I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。还缺少的仪器是________。

(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置中的错误之处_______________________________________________________________。

(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是________，最后晶态碘在________中。

－

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变式训练2

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。证明海带中含有碘的实验方法：

①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。

②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。

③将海带灰加蒸馏水溶解，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。(涉及反应的离子方程式为2I＋H2O2＋2H===I2＋2H2O) 在实验过程中用到的玻璃仪器有___________________________________ __________________________________________________________________。

能证明海带中含有碘的实验操作是________(填序号)，现象是________。

3、海水中镁的提取

知识归纳

海水提镁的生产流程可表示为

＋－－

【例3】

下表是氧化镁和氯化镁的熔、沸点数据：

物质

熔点/℃

沸点/℃

氧化镁

2 852 3 600 氯化镁

714 1 412 请参考以上数据分析，从海水中提取镁，正确的方法是(

) NaOH电解A．海水――→Mg(OH)2――→Mg HCl电解B．海水――→MgCl2溶液―→MgCl2晶体――→Mg 石灰乳灼烧电解C．海水――→Mg(OH)2――→MgO――→Mg 石灰乳HClHCl气流电解D．海水――→Mg(OH)2――→MgCl2溶液――→MgCl2(熔融)――→Mg 变式训练3

从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题：

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(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO24等杂质离子，精制时所用试剂为A.盐酸；B.BaCl2溶液；＋＋－C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。则加入试剂的顺序是________(填序号)。

(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式：________________________

_________________________________________________________________。

(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2，其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为____________________________________________ __________________________________________________________________。

(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考虑到什么问题？________________________________________________________。

(5)从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在_________________________

__________________________________________________________________。

三、煤、石油和天然气的综合利用

1．从煤、石油和天然气中获得基本化工原料

(1)煤的组成和加工

①煤的组成

②煤的加工方法及产品

【例1】

下列转化不属于煤或石油的综合利用的是(

) A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭

B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料

C．将煤变为煤饼作燃料

D．将石油裂解制得乙烯等化工原料

变式训练1

下列说法中错误的是(

) A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物

B．含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．焦炭是煤的干馏的一种重要产品

D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

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(2)天然气的组成和利用

(3)石油的组成和加工

警示

煤的干馏、气化、液化，石油的裂化、裂解均是化学变化，而石油的分馏是物理变化。

要点归纳

1．“三馏”比较

原理

产物

反应类型

干馏

隔绝空气加强热使物质分解

产物为混合物

化学变化

蒸馏

根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离

产物为单一组分的纯净物

物理变化

液化石油气

C3H8、C4H10

分馏

与蒸馏原理相同

产物为沸点不同的各组分组成的混合物

物理变化

2.化学“六气”的主要成分

高炉煤气

CO、CO2

水煤气

H2、CO 天然气

CH4

焦炉气

H2、CH4、C2H4、CO 裂解气

C2H4、C3H6、C4H8、CH4

主要成分

2．以煤、石油、天然气为原料生产合成材料

(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。

(2)合成高分子化合物的常见反应类型

①加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如

一定条件nCH2===CH2――→CH2—CH2

注意：a.单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如CH2===CH2。

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b．链节：高分子化合物中的最小重复单元，如—CH2—CH2—。

c．聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。

②缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：

四、环境保护与绿色化学

1．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。根治污染的最有效途径是控制污染源。

2．“三废”污染

“三废”主要指废气、废液和废渣，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；工业生产中的废水往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤、水源的污染，需要经过多步处理才能达到排放标准；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．当今化学工作者面临的重要任务

(1)环境监测

(2)三废治理

(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺等。

其中对环境情况的监测，就是对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据。

4．绿色化学

绿色化学的核心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。

“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%。

要点归纳

六大环境问题

环境问题

温室效应

酸雨

臭氧层破坏

光化学烟主要污染物

CO2

SO2、NOx

氟氯代烷、NOx

主要危害

造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等

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

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

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雾

亡

①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，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

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

白色污染

废弃塑料制品

赤潮和水华

废水中含氮、磷元素的营养物质

【例2】

化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是(

) A．CO2属于大气污染物

B．酸雨是pH小于7的雨水

C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成

D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧

变式训练2

在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“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

⑦酯化反应

A．②⑤⑥

B．②④⑤

C．只有⑥

D．只有⑥⑦

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