归纳与整理教学设计(第二课时)

第四章

化学与自然资源的开发利用

归纳与整理

[学习目标] 1.进一步熟悉自然资源的开发利用，认识高分子化合物及其合成。

2.学会分析解答化工生产工艺流程图试题的方法。

[核心素养] 1.通过分析新情景下资源的开发利用，增强科学探究与创新意识。

2.结合化工生产工艺流程图分析，发展模型认知素养。

教学方法：合作探究式

[教学过程]

一、煤、石油和天然气的综合利用

例1

“煤制油”的关键技术是煤的气化，而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)＋H2(g)，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的：C＋O2 = CO2。下面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，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨

的两种原料气体

解析

虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C项正确。

D项，因反应C＋O2 = CO2中的氧气用空气代替，故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等，除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2，正确。

特别提示

(1)根据煤、石油、天然气加工原理分析产品及其用途，特别要注意煤的气化、石油催化裂化的反应和目的。

(2)关于煤、石油和天然气化工的信息题目，首先要阅读信息，弄清原理，结合化工生产实际(如环境因素、价格因素、效益因素)进行比较分析，推出正确选项。

变式1

某市家用燃料的更新经历了如图几个过程：

历史悠久的燃料——煤―→使用方便的燃料——液化石油气或管道煤气―→

清洁的燃料——天然气

请回答下列问题：

(1)为了使煤充分燃烧，可采取的措施是__________________________。

(2)煤的气化可产生管道煤气，其主要反应是碳与水蒸气在高温下生成两种常见的可燃性气体，这两种气体是________。

(3)液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃烧的化学方程式是____________________________。

(4)天然气作燃料比煤更清洁的原因是____________________________

(答一条即可)。

解析

为了使煤充分燃烧，可以通入足量的空气或增大固体表面积(即将煤粉碎)。

解析

天然气燃烧生成二氧化碳和水，无粉尘污染。

二、加聚反应和高聚物单体的判断

例2

合成ABS工程塑料的单体是CH2==CHCN、CH2==CH—CH==CH2、C6H5—CH==CH2，三者以物质的量比为1∶1∶1均匀混合，生成加聚产

物的结构简式为______________________________________________

_____________________________________________________(任写一种)。

解析

将CH2==CHCN、C6H5—CH==CH2分子中的碳碳双键均打开一个键，分别成为

和

，而

CH2==CH—CH==CH2在断开两个旧的碳碳双键的同时会生成一个新的碳碳双键，成为—CH2—CH==CH—CH2—，三者按一定顺序连接，就可得到加聚产物的结构简式。

归纳总结

不饱和的分子间可以通过加聚反应生成高分子化合物，如果是单烯烃的加聚反应，则生成的高分子的主链重复结构单元中只含有两个碳原子(不含侧链碳原子)；如果是二烯烃的加聚反应，则生成的高分子的主链重复结构单元中含有四个碳原子(不含侧链碳原子)，且主链重复结构单元中还含有一个双键。

变式2

丁苯橡胶有许多优良的物理、化学性能，在工业生产中具有广泛的应用。丁苯橡胶的结构简式为

分别写出形成丁苯橡胶的各单体的结构简式：_____________________、

________________、______________(可不填满，也可补充)。

解析

由高聚物判断其单体常用的方法有两种。

方法一(二四分段法)：选定高聚物的结构单元，从一侧开始分段，如果在结构单元的主链上遇到C==C键，一般可将以C==C键为中心的4个C分为一段，其余的每2个C分为一段，从各段的连接处断开，再将单键变成双键，双键变为单键，即可得到单体。

于是得到单体CH2==CH—CH==CH2、

方法二：从结构单元的一端开始，利用弯箭头将键转移——箭尾处断开一键，箭头处形成一键，即可得到单体。

三、新情境下自然资源开发利用的综合考查

例3

含绒量是决定羽绒服质量优劣最重要的指标，按照我国实施的羽绒服新国标，羽绒服的含绒量必须在50%以上，一些不法厂家填充“飞丝”或“人造羊毛”来假冒羽绒，严重损害消费者的利益。“飞丝”是由鸭毛、鹅毛甚至鸡毛经粉碎而成，人造羊毛的主要成分是聚丙烯腈纤维。鸭绒、飞丝、人造羊毛都是高分子化合物，下列说法正确的是

A.通过灼烧的方法可鉴别羽绒服中填充的鸭绒或飞丝

B.将人造羊毛和棉花进行混纺可提高纤维的性能

C.鸭绒、飞丝、人造羊毛都有固定的熔、沸点

D.鸭绒、飞丝、人造羊毛燃烧过程中不会产生有毒气体

解析

鸭绒和飞丝都属于蛋白质，在灼烧过程中都能释放出烧焦羽毛的味道，故不能用灼烧的方法鉴别；人造羊毛属于合成纤维，优点在于强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等，其缺点在于织物燥身、不透气、不吸汗等，所以把它和棉花混纺，这样制成的混纺织物兼有两类纤维的优点；高分子化合物都属于混合物，混合物没有固定的熔、沸点；鸭绒、飞丝、人造羊毛燃烧过程中会释放出如CO、氮氧化物等有毒气体。

思维启迪

自然资源开发利用的综合考查往往具有一个较新的命题情境，但在新情境下一般还是考查金属性质、金属冶炼原理、海水的开发利用等内容，故立足常见物质的基本性质，学会对新情境及新信息进行加工理解，便可应对此类考题。

四、化工生产工艺流程图应用分析

例4

我国拥有很长的海岸线，具有丰富的海洋资源，以海水为原料的盐化工是我国重要产业。盐卤是海水晒盐后的富含镁盐的溶液，其中除含镁盐外，还含有其他盐类(如图甲所示)。盐卤在食品、化工等方面具有广泛的用途。请解答下列与盐卤有关的题目：

(1)根据图甲所示，写出盐卤中含量最多的两种盐的化学式：_______、

_______。

(2)图乙是盐卤中某些物质的溶解度曲线，已知t1

℃时，MgSO4和KCl的溶解度分别为M、N，则它们溶解度大小的关系为________；将盐卤加热到t2

℃以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是________。

(3)化工厂利用卤水生产金属镁的工艺流程如图所示：

“操作①”的目的是将氢氧化镁沉淀分离出来，操作①的名称是_____。氢氧化镁与试剂B反应的化学方程式为_____________________________。

操作②的名称是__________。该方法的优点为______________________

_______。

(4)用电解法制备金属镁，两位同学分别设计了下面的两种方法。

甲：电解氯化镁溶液

乙：电解熔融的氯化镁

其中同学_____(填“甲”或“乙”)能够成功地制备金属镁，假设生产过程中镁元素没有损失，则100 g卤水可制备镁_____ g。

解析

从甲图中可以看出1 000 g盐卤中含有的NaCl、MgCl2、MgSO4、KCl分别为163.0 g、142.5 g、60.0 g、22.0 g。由此可见，含量最多的是NaCl、MgCl2。

解析

t1

℃时，KCl和MgSO4的溶解度曲线相交；t2

℃以后，MgSO4的溶解度随着温度的升高而降低，故升高到一定温度时首先析出的是MgSO4。

解析

分离固体与液体混合物应用过滤方法，而使溶液中的溶质以晶体的形式析出则需要蒸发、结晶。由于就地选用了海边的贝壳为原料来生产CaO，所以节约了资源，降低了生产成本。

解析

制备金属镁应该电解熔融的MgCl2，如果电解氯化镁溶液则得到的

不是镁，而是氢气；根据卤水中镁元素守恒，可以得出电解所得到的镁的

142.52460.024质量为100 g××＋100 g××

1 000951 000120＝3.6 g＋1.2 g＝4.8 g。

思维模型

化工生产工艺流程类试题解答方法

(1)抓首尾，看中间：从原料到产品为一条龙的生产工序试题，其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成，从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。

(2)用交叉，看分流：有些化工生产选用多组原料，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解。

(3)明目的，读流程：化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备，首先明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质，并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识，从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物)，“→”后是生成物。

(4)看控制，找分离：物质制备工艺都涉及物质的分离提纯，注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取分液、蒸馏等)，尽可能写出主要的化学反应方程式或制备原理。若出现工艺评价内容，从成本、环保、现实等多角度考虑分析即可。

变式4

(2017·兰州一中第二次模拟考试)以已经提取出氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水为主要原料，采用如图所示的工艺流程生产单质碘。

(1)写出乙、丁溶液中溶质的化学式：乙_____，丁______。

解析

题述流程中的反应过程如下所示：

(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母)。

－A.除去NO

B.除去未反应的I

C.除去未反应的Fe

D.除去碱性物质

(3)第⑦步操作中提纯I2的步骤是______、______、_____。

(4)实验室检验I2的方法是_________________________________。

(5)甲物质见光易变黑，其原因是____________________(用化学方程式表示)。

考题精选

1.2018年4月22日是第49个世界地球日。今年地球日活动周主题为“珍惜自然资源呵护美丽国土”。下列有关说法或做法正确的是

A.推广使用煤、石油、天然气，有利于缓解温室效应

B.普通锌锰干电池不含环境污染物，可以随意丢弃

C.在生产、流通和消费等过程中实行“减量化、再利用、资源化”

D.将高耗能、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高贫穷地区居民收入

2.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。下列工业生产不属于绿色化学的是

A.用苯作为溶剂

B.提高能源利用率

C.生产可降解的塑料

D.用可再生资源作为反应物

3.下列对能源的看法不合理的是

A.生物质能是一种可再生能源，有广泛的前景

B.太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源

C.我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约

型社会

D.我国化石能源丰富且属于可再生能源，想用多少就用多少

解析

生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，是一种可再生能源，有广泛的前景，A项正确；

太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源，B项正确；

我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会，C项正确；

我国化石能源丰富，但化石能源属于不可再生能源，需要合理开采利用，D项错误。

4. 化学与能源开发、环境保护、生产生活等密切相关。下列叙述错误的是

A.光催化水制氢比电解水制氢更节能环保

B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染

C.开发利用可再生能源，可减少化石燃料的使用

D.改进汽车尾气净化技术，可减少大气污染物的排放

解析

电解水制氢需要消耗大量的电能，所以光催化水制氢比电解水制氢更节能环保，故A项正确；

聚乙烯塑料在自然界中很难降解，而聚乳酸塑料在自然界中能降解，所以聚乳酸塑料代替聚乙烯塑料可减少白色污染，故B项错误；

开发利用可再生能源，可减少传统燃料如化石燃料的使用，故C项正确；

改进汽车尾气净化技术，能把有毒气体转化为无毒气体，可减少大气污染物的排放，故D项正确。

1.

与石油资源相比，我国的煤炭资源相对比较丰富，加快“煤制油”的发展，对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。

请根据上图信息回答下列问题。

(1)煤气化反应的化学方程式是_______________________，该反应是吸热反应，说明反应物总能量__生成物总能量(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)如图中由石油获得相应产品的方法是_____。

(3)丁烷是液化石油气的成分之一，它的结构有___种，其中一种的结构

简式是___________________________________。