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章末核心素养整合

◇专题1

海水资源的开发利用

1．海水淡化

海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。

2．海水中镁、钾、溴、碘等化工产品的提取

海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。例如：

(1)海水中溴的提取流程：

①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl。

③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。

⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。

(2)海带中碘的提取原理：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。

如用H2O2作氧化剂，反应的离子方程式是2I＋H2O2＋2H===I2＋2H2O。

实验时先将干海带灼烧去除有机物，剩余物用H2O2、H2SO4处理，使得I被氧化成I2。

3．海水资源的综合利用

(1)从海水中提取淡水——海水淡化。

(2)直接利用海水进行循环冷却。

(3)海水制盐。

(4)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品。

(5)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料。

(6)从海水中获取其他物质和能量。

【典题例证1】

目前世界上60%的镁是从海水中提取的，下图是某工厂从海水中提取镁的主要步骤。学生就这个课题展开了讨论。

- 1 - －－＋－

学生就这个课题提出了以下问题：

(一)在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集？有三个学生提出自己的观点。

学生甲的观点：直接往海水中加入沉淀剂。

学生乙的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂。学生丙的观点：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂。通过分析比较你认为学生________(填学生序号)的观点正确，简述理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(二)在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的分离？

(1)为了使镁离子沉淀下来，并充分利用当地的贝壳(主要成分为碳酸钙)资源，加入的足量试剂①是_________(填化学式)。

(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是________(填标号字母)。

A．蒸馏

C．萃取

B．过滤

D．分液

(3)加入的足量试剂②是________(填化学式)。

(4)写出由无水MgCl2制取金属镁的化学方程式__________________________。

解析

(一)甲方案浪费原料、乙方案耗能大，所以均不合适。

(二)(1)使镁离子沉淀下来应加入碱，再由原料为CaCO3(贝壳)推知碱为Ca(OH)2。

(2)分离固体不溶物和液体采用过滤的方法。

(3)由Mg(OH)2

―→MgCl2知试剂②为HCl。

(4)电解MgCl2可制得Mg和Cl2。

答案

(一)丙

镁离子富集浓度高；能源消耗小，成本低

(二)(1)Ca(OH)2或CaO

(2)B 电解(3)HCl

(4)MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

【典题例证2】

溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：

焙烧水氧化AB干海带――→海带灰――→水溶液――→

――→

――→

―→

碘单质

下列有关叙述正确的是(

) A．碘元素在海水中也有游离态存在

B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2

C．操作A是结晶或重结晶

D．B是提纯操作，常用蒸馏或分馏

解析

碘在海水中只以化合态(I)存在，没有游离态。操作A是萃取，操作B是分液，然后才是蒸馏等操作得到单质碘，A、C、D都是错误的。

- 2 - －

答案

B ◇专题2

环境保护与绿色化学

1．当今社会全球环境面临三大热点问题：酸雨、臭氧层的破坏和温室效应，现列表比较如下：

酸雨

臭氧层的破坏

温室效应

两极冰川融化，海平面危破坏作物、森林、草原；使湖泊酸使皮肤发生癌变

升高，陆地减少，地表气温升高，气候干旱，土地沙漠化，农业减产

含硫燃料的大量燃烧产生SO2―→

成因

大量CO2气体的排放，汽车尾气、氟氯烃

气体的大量排放

导致大气中CO2浓度不断上升，CO2能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，使地表气温增高

停止氟氯烃的生产和使用

减少矿物燃料的使用；开发利用新能源；大力植树造林

害

化、鱼类死亡；加速建筑物的腐蚀

HSOOHO――→SO――→HSO242322H2OO2—――→H2SO3――→4

防治

减少SO2的排放，燃料脱硫

2.绿色化学在高考中的渗透与考查

(1)高考试题中渗透了绿色化学的概念

近几年的高考试题中所出现的酸雨的防治、三废的利用、温室效应的控制、防止臭氧层空洞的形成等环境问题是与绿色化学概念相一致的。

(2)减量－Reduction，绿色化学又一内涵在高考试题中的渗透

绿色化学中的减量是指从节约资源、减少污染物的基础出发，力图不用或少用有毒、具有腐蚀性的化工原料，尽可能提高原料的转化率，以较少的原料生产较多的产品。

(3)高考试题体现绿色化学原理

高考试题中涉及到化工生产的题目，合理地渗透了绿色化学的观点：①以较少的资源(原料)生产较多的产品，提高原料的转化率；②某些原料包括催化剂重复使用(防止催化剂中毒)；③节约能源，减少环境污染等观点，可概括为绿色化学内涵的另外两个R－重复使用(Reuse)和回收(Recycling)。重复使用，这是降低成本和减少污染的需要，例如化工生产中的催化剂和载体，从一开始就要有重复使用的设计。回收可以实现“省资源、少污染、减少成本”的目的。回收包括未反应的原料、副产物、助熔剂、催化剂、溶剂等。

【典题例证3】

“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，某化学课外小组利用废铜制取硫酸铜，设计了如下制取方案，其中符合“绿色化学”要求的是

(

) 稀H2SO4A．Cu――→CuSO4

△浓硫酸B．Cu――→CuSO4

△

- 3 -

O2H2SO4C．Cu――→CuO稀――→CuSO4

△AgNO3溶液NaOH稀H2SO4D．Cu―――――→Cu(NO3)2――→Cu(OH)2――→CuSO4

解析

绿色化学是设计尽量不或尽可能少对环境产生副作用，并在技术上、经济上可行。A项Cu与稀硫酸不反应，B项产生SO2污染物，D项用贵重的AgNO3制CuSO4，且反应步骤多，从经济的角度考虑也不适合，故最佳方案是C。

答案

C 【典题例证4】

化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是(

) A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境

B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用

C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术

D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染

解析

利用太阳能可减少SO2、CO2排放，保护环境，且节约了资源，A正确；有些食品添加剂如保鲜剂对人体健康有害，但也有一些调味、调色添加剂来自于绿色植物，对人体无害，B错误；废电池含有重金属，易对水体产生污染，如果能够进行综合利用可以节省资源，减少污染，C正确；生活中的塑料袋是白色污染的重要来源，D正确。

答案

B 【典题例证5】

下列实验或叙述不符合绿色化学理念的是(

) A．制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应

B．采用银作催化剂，乙烯和氧气制取环氧乙烷，原子利用率100% C．用乙醇代替汽油作汽车燃料

D．用稀硝酸和铜制取Cu(NO3)2

解析

A．Cu→CuO→CuSO4中Cu利用率100%且没有有害气体产生，B亦如此，C乙醇为使用价值比较高的洁净能源物质，D中Cu的利用率100%，但是产生NO有毒气体，不符合绿色化学理念，而且N的利用率低。

答案

D

◇专题3

金属的冶炼方法

1．热分解法

一般适用于金属活动性顺序中位于汞及以后的金属。

△△例如：2HgO=====2Hg＋O2↑，2Ag2O=====4Ag＋O2↑。

2．热还原法

一般适用于金属活动性顺序中铝以后汞以前的大多数金属，常用的还原剂有C、CO、H2、Al等。

(1)焦炭还原法。例如：

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高温△Fe2O3＋3C=====2Fe＋3CO↑，CuO＋C=====Cu＋CO↑。

(2)一氧化碳还原法。例如：

高温高温Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2，CuO＋CO=====Cu＋CO2。

(3)氢气还原法。例如：

高温高温WO2＋3H2=====W＋3H2O，Fe3O4＋4H2=====3Fe＋4H2O。

(4)活泼金属还原法。例如：

高温高温Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3,3V2O5＋10Al=====6V＋5Al2O3。

注意

可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在金属活动性顺序中居于中间区域。

a．用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的炭。又由于用一氧化碳还原法冶炼金△属时，一氧化碳一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：C(焦炭)＋O2=====CO2，CO2＋C(焦高温炭)=====2CO。所以，用一氧化碳还原法炼得的金属中也会含有少量的炭。

b．用氢气还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，但成本也较高。

c．用活泼金属还原法冶炼金属，克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本也较高。

由于金属矿石中一般混有多种杂质及在高温下少量还原剂与炼出的金属熔合等问题，用热还原法炼得的金属往往不纯。

3．电解法

一般适用于金属活动性顺序中铝及铝以前的活动性较强的金属。

电解例如：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑，

电解MgCl2(熔融) =====Mg＋Cl2↑，

电解2NaCl(熔融) =====2Na＋Cl2↑。

(1)电解法冶炼金属，解决了很活泼的金属(K、Ca、Na、Mg、Al等)阳离子难以被还原的问题，或者说电解法一般用于很活泼的金属的冶炼。电解法冶炼金属要消耗大量的电能，成本较高。在工业生产中要注意节能增效。

(2)离子化合物在熔融状态下电离，可电解；共价化合物即使熔融也不电离，不能电解。Al2O3、MgCl2、NaCl都是离子化合物，在熔融状态下电离的离子方程式为：

Al2O3===2Al3＋3O2，

＋－MgCl2===Mg2＋2Cl，

＋－NaCl===Na＋Cl。

(3)有的金属冶炼既可以用热还原法又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂，对于一种金属的冶炼，至于采用什么样的冶炼方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。

【典题例证6】

阅读以下内容，回答问题。

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冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(H2或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法各有优缺点，在工业上均有应用。

(1)一种无色气体A与红热的炭反应，得到另一种无色气体B，B与灼热的氧化铜反应，又得到A，则A、B分别为________(填序号)。

A．O2、CO2

C．CO2、CO

B．O2、CO D．CO、CO2

(2)下列说法错误的是________(填序号)。

A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用

B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步

C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得的

D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等

△(3)钛(Ti)有“未来钢铁”之称。工业上常以：TiCl4＋2Mg=====Ti＋2MgCl2获得海绵状钛。该反应在下列哪种环境中进行________(填序号)。

A．稀有气体中

C．氮气中

B．空气中

D．CO2气体中

△△解析

(1)CO2＋C=====2CO，CuO＋CO=====Cu＋CO2。

(2)活泼金属的冶炼方法主要为电解法，如Na、Mg、Al的冶炼分别是电解熔融的NaCl、MgCl2、Al2O3。

(3)空气中的N2、O2、CO2气体在加热的条件下均与镁反应，故应在稀有气体中进行。

答案

(1)C

(2)C

(3)A

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