归纳与整理课堂实录及点评

第四章 化学与自然资源的开发利用 章末复习

一、金属的冶炼方法

1．金属冶炼方法与金属活动性的关系

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

自然界中的存在形态

主要冶炼方法

化合态

电解法

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu 强→弱

弱→强

多数是化合态、极少数是游离态

热还原法

热分解法

游离态

物理方法

Hg Ag Pt Au 由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属单质的能力不同，因而不同的金属就有不同的冶炼方法。在金属活动性顺序表中，金属位置越靠后，越易被还原，用一般还原方法就能使金属还原。金属位置越靠前，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段来还原。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属应用的早晚就是由金属的活动性决定的，金属越活泼，冶炼越难，其使用时间就越晚。铝的应用比铁晚，就是因为铝难冶炼，只有发现用电解法冶炼后，才能大量冶炼铝。

2．几种常用金属冶炼方法的比较

方法名称

热分解法

CO作还原热还原法

剂

H2作还原剂

Na、Mg、Al作还原热还原法

C作还原剂

剂

举例

△△2Ag2O=====4Ag＋O2↑2HgO=====2Hg＋O2↑

高温Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2

高温WO3＋3H2=====

W＋3H2O 高温Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3 高温4Na＋TiCl4=====4NaCl＋Ti 高温2ZnO＋C=====2Zn＋CO2↑

高温2CuO＋C=====

CO2↑＋2Cu 电解2Al2O3(熔融)冰晶石=====

4Al＋3O2↑

冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低

冶炼金属纯度较高，成本较高

主要特点

适合冶炼活动性较差的金属

冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高

冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳) 金属纯度高，耗电量大，生产成本高

电解法

特别提示

炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含

碳的合金。

二、海水资源的综合利用

1．海水水资源的利用

海水水资源的利用主要包括直接利用和海水淡化。海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉；海水淡化可解决淡水资源不足问题。

海水淡化现有20多种技术方法。目前技术纯熟、经济效益较好的有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、电渗析法等。

（1）蒸馏法

蒸馏法历史最久，技术、工艺比较完善，是目前海水淡化的主要方法。蒸馏淡化过程的实质如同水蒸气的形成，使海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气在一定条件下遇冷形成不带咸味的水，但蒸馏法的弊端是消耗能量多并在仪器里产生大量的锅垢。

（2）冷冻法

冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法相比，耗能低、结垢轻，但得到的淡水味道不佳。

（3）反渗透法

反渗透法通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的，其最大优点是节能。反渗透法正逐步取代蒸馏法成为最广泛的方法。

（4）电渗析法

电渗析法是将具有选择透过性的阳离子膜与阴离子膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，相邻隔室实现海水浓缩与淡化。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。

2．海水化学资源的利用

（1）海水制盐

海水制盐又称海水晒盐。其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料：

电解①氯碱工业：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

电解②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

点燃③制盐酸：H2＋Cl2=====2HCl ④制漂白剂：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O △⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑

特别提示

海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2、Mg2、SO24等杂质，精制后得到NaCl饱＋＋－

和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。

（2）海水提镁

反应流程：

有关反应的化学方程式：

高温①CaCO3=====CaO＋CO2↑

②CaO＋H2O===Ca(OH)2

③MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O HCl⑤MgCl2·6H2O=====△MgCl2＋6H2O 电解⑥MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

（3）海水提溴

①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩；

②氧化：向浓缩的海水中通入适量的Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br===Br2＋2Cl；

③富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；

④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。

（4）海带中提碘

①流程

灼烧海带――→海带灰→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质；

②主要的化学原理：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O或Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

特别提示

①海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均可为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2或I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开；

②利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水，以减少能耗。利用海水淡化后溴离子得到浓缩的浓海水，以提高制溴的效益。

三、两大化石燃料的综合利用

＋－－－－－

1．煤的综合利用

将煤作为燃料，主要是利用其燃烧放出的热量，但是，将煤直接燃烧不但利用率较低，而且还会造成严重的环境污染。将煤进行加工后综合利用是合理用煤的重要发展方向，当前，煤的综合利用方法主要是煤的干馏、煤的气化和液化。

（1）煤的干馏

①概念：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，工业上也叫煤的焦化。

理解这一概念，要注意以下两个方面：

隔绝空气：这是煤的干馏的先决条件，否则，强热条件下煤会燃烧生成CO2和H2O等物质。

煤的干馏是化学变化，煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是分解反应，属于化学变化。

②煤干馏的主要产品及其用途

干馏产品

焦炉气

出炉

煤气

粗氨水

粗苯

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

氨气、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

煤焦油

酚类、萘

沥青

焦炭

碳

染料、医药、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、燃料、电石

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料

主要用途

气体燃料、化工原料

③煤中不含苯、萘、蒽等物质：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。

（2）煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为

高温C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)。

（3）煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

2．石油的综合利用

石油直接应用的效益非常低，一般不直接使用，而是要加工成石油产品使用。石油加工的主

要方法有石油的分馏、石油的裂化和裂解、石油的催化重整等。

石油加工(炼制)方法比较

石油炼制的方法

常压

分馏

减压

催化裂化

在催化剂存在的用蒸发冷凝的方法把石油分原理

成不同沸点范围的蒸馏产物

条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

裂解

在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃

含直链烷烃的石主要原料

原油

重油

重油

油分馏产品(含石油气) 溶剂油、汽主要产品

油、煤油、柴油、重油

将原油分离目的

成轻质油等各种产物

主要变化类型

润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油

将重油充分分离并防止炭化

抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丁二丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等

提高汽油的产量和质量

获得短链气态不饱和烃

烯等

物理变化

化学变化

四

六大环境问题及防治措施

1．六大环境问题及其危害

环境问题

温室效应

酸雨

臭氧层破坏

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

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

刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡

①在土壤中影响农作物吸收水分和养光化学烟雾

白色污染

碳氢化合物、NOx

废弃塑料制品

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

废水中含N、P等营养物质

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

赤潮和水华

2.防治措施

（1）减少污染物的排放，在排放之前进行处理。

（2）对资源进行回收再利用。

（3）开发新的替代品。

（4）实施清洁生产，从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

特别提示

居室污染——来自建筑、装饰和家具材料散发出的甲醛、苯、氨气等污染起居空间的现象。甲醛对眼、鼻、喉有明显的刺激性，严重时甚至致癌。苯则会损坏人体造血功能，长期在这种环境下人们会有头疼、失眠的症状，严重者则导致某些血液疾病。所以在家庭装修过程中一定要使用环保材料。