化學(xué)與自然開發(fā)的利用.doc

第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 專題一 開發(fā)利用金屬礦物和海水1、 金屬礦物的開發(fā)利用 1、自然資源：指在一定時(shí)間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以提高人類當(dāng)前和將來(lái)福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。 2、可持續(xù)發(fā)展： 目的滿足人類的需要； 強(qiáng)調(diào)人類的行為受到自然界的制約； 強(qiáng)調(diào)人與人之間、人類與其他生物種群之間、不同國(guó)家和地區(qū)之間的公平 3、金屬的存在：（1）游離態(tài)：如金、鉑等不活潑金屬 （2）化合態(tài)：絕大多數(shù)金屬，如鈉、鉀、鈣、鎂等 4、常見金屬的冶煉 （1）金屬冶煉實(shí)質(zhì)：金屬陽(yáng)離子得電子生成金屬單質(zhì) （2）冶煉方法金屬冶煉方法的選擇與金屬活動(dòng)性的關(guān)系: I、熱分解法： 如HgO Ag2O II、電解法： 冶煉鈉： 冶煉鎂： 冶煉鋁： III、熱還原法：高爐煉鐵： 鋁熱反應(yīng)： IV、其他方法： 濕法煉銅： 【濕法煉銅：用硫酸將銅礦中的銅轉(zhuǎn)變成可溶性的硫酸銅，再將鐵放入硫酸銅溶液中把銅置換出來(lái)，這種方法叫濕法煉銅】 火法煉銅： 5、鋁熱反應(yīng) （1）反應(yīng)方程式： （2）實(shí)驗(yàn)操作： 取一張圓形濾紙，倒入5克炒干的氧化鐵粉末，再倒入2克鋁粉。 將兩者混合均勻。用兩張圓形濾紙，分別折疊成漏斗狀，將其中一個(gè)取出，在底部剪一個(gè)孔，用水潤(rùn)濕，再跟另一個(gè)漏斗套在一起，使四周都有四層。 架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發(fā)皿，把混合均勻的氧化鐵粉末和鋁粉放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根鎂條，點(diǎn)燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 可以看到鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉沫和鋁粉在較高的溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)，放出大量的熱，同時(shí)紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中，待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細(xì)觀察，可以看到，落下的是鐵珠，這個(gè)反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)。反應(yīng)生成鐵和氧化鋁 （3）氯酸鉀作用： 鎂條作用： （4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱【使Fe2O3粉末與Al粉在較高溫度下發(fā)生反應(yīng)】反應(yīng)放出大量熱，并發(fā)出耀眼白光，產(chǎn)生大量煙，紙漏斗下部被燒破，有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，冷卻觀察為鐵珠 (5)應(yīng)用：焊接鋼軌、冶煉高熔點(diǎn)金屬。2、 海水資源的開發(fā)和利用 1、海水資源的利用：海水淡化、直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻 2、 海水的淡化方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換3、 常用于物質(zhì)分離的方法 1、蒸餾法：適用于分離互溶，但 不同的液態(tài)混合物。是分離、純化液態(tài)混合物的一種常用的方法。如，酒精與水的分離、海水淡化。 （1）裝置圖： （2）主要儀器： （3）注意事項(xiàng)： 蒸餾燒瓶需石棉網(wǎng)或水浴加熱 蒸餾瓶所盛液體不能超過(guò)燒瓶容量的1/2 需加入幾粒沸石或幾片碎瓷片，以防液體爆沸 溫度計(jì)的水銀球在蒸餾瓶的支管口處 水在冷凝管進(jìn)出的順序： 2、結(jié)晶法：適用于分離各組分均溶于水，但溶解度隨溫度的變化差別較大的固體混合物?！救鏝aCl與KNO3的分離】 3、過(guò)濾法： 適用于分離一種可溶，另一種不溶的固態(tài)混合物?！救鏝aCl與與BaSO4的分離】 4、分液法： 適用于分離兩種互不相溶的液態(tài)混合物?！救绫脚c水的分離】 5、萃取法：適用于分離溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度不同的混合物?！居肅Cl4萃取碘水中的碘】 6、洗氣法： 適用于分離個(gè)氣體與吸收劑作用不同的氣態(tài)混合物?！救鏑O與CO2】 7、升華法：適用于分離其中一組分有升華特征的固體混合物【碘與沙子的分離】 專題二 資源綜合利用 環(huán)境保護(hù)1、 煤、石油、天然氣的綜合利用 1、煤的綜合利用 （1）煤的組成：宏觀有機(jī)物和少量的無(wú)機(jī)物 微觀主要含C，還有少量的H、O、N、S （2）煤的綜合利用 I、干餾： 含義：將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使煤分解的過(guò)程 產(chǎn)物：煤焦油：苯、甲苯、二甲苯、酚類、瀝青 焦炭：碳 粗苯：苯、甲苯、二甲苯 粗氨水：氨、銨鹽 焦?fàn)t氣:H2、CH4、C2H4、CO II、氣化： 含義：把煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程 反應(yīng)：（水煤氣） III、液化： 直接液化：煤與H2作用生成液體燃料 間接液化：煤轉(zhuǎn)化成CO與H2，再催化合成CH3OH 2、天然氣的綜合利用（1）組成：（混合物）主要成分CH4（2）利用：生活燃料 生產(chǎn)合成氨、生甲醇等 3、石油的綜合利用（1）石油組成：由多種C、H化合物組成。（石油各組分之間沸點(diǎn)差距大）（2）石油的綜合利用： I、分餾： 原理：利用原油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離 產(chǎn)物：常壓石油氣、汽油、煤油、柴油、重油 減壓柴油、燃料油、石蠟、瀝青、潤(rùn)滑油 II、裂化： 目的：提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量 方法：熱裂法的催化裂解 III、裂解： 目的：生產(chǎn)氣態(tài)的有機(jī)化工原料 產(chǎn)物：乙烯、丙烯、異丁烯、甲烷、乙烷（三烯二烷） 注：裂解是深度裂化【例題1】下列關(guān)于裂化和裂解的敘述中，不正確的是A裂化和裂解的產(chǎn)物中都含有不飽和烴B裂化和裂解都是為了得到氣態(tài)烴C裂化和裂解的原料都是石油分餾產(chǎn)品D裂化和裂解都是使相對(duì)分子質(zhì)量大的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小的烴的過(guò)程解析：裂化和裂解都是在高溫下使相對(duì)分子質(zhì)量大的長(zhǎng)鏈烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小的短鏈烴的過(guò)程，斷裂時(shí)一定會(huì)有不飽和烴產(chǎn)生，所用的原料都是石油分餾產(chǎn)品。不同的是裂解比裂化的溫度更高，分子中碳鏈斷裂的程度更大，目的不同，裂化是為了得到更多的汽油，裂解是為了得到以小分子為主的氣態(tài)烴。答案：B【例題2】下列說(shuō)法正確的是A把煤加強(qiáng)熱使之分解的過(guò)程叫干餾B煤的干餾屬于化學(xué)變化C煤是工業(yè)上獲得芳香烴的一種重要來(lái)源，主要存在于煤高溫干餾所得的焦?fàn)t氣中D煤中含有苯和甲苯，可以用先干餾后分餾的方法把它們分離出來(lái)解析：干餾是物質(zhì)隔絕空氣加強(qiáng)熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，選項(xiàng)A中沒(méi)有“隔絕空氣”這個(gè)重要條件，因此是錯(cuò)誤的；煤干餾時(shí)生成了新的物質(zhì)，屬于化學(xué)變化，故B選項(xiàng)正確；煤的高溫干餾產(chǎn)物主要是焦炭，同時(shí)還有焦?fàn)t氣、煤焦油、粗氨水等，焦?fàn)t氣主要成分是氫氣和甲烷等氣體，芳香烴主要存在于煤焦油中，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；煤的主要組成是有機(jī)物，但這些有機(jī)物并不是簡(jiǎn)單的苯及其苯的同系物等分子，而是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子，苯及其苯的同系物只存在于煤干餾得到的煤焦油中，故選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的。答案：B【例題3】丁烷催化裂化，其碳鏈按兩種方式斷裂，生成兩種烷烴和兩種烯烴。若丁烷的裂化率為90，且裂化后兩種烯烴的質(zhì)量相等，則裂化后得到的相對(duì)分子質(zhì)量最小的氣態(tài)烴在混合烴中的體積分?jǐn)?shù)為A11 B19 C40 D50 解析：設(shè)1mol 丁烷按兩種方式裂化生成x mol CH3CHCH2和y mol CH2CH2C4H10 CH4 + CH3CHCH2 C4H10 C2H6 + CH2CH2 x x x y y y因此有： x + y 190 42x 28y解之得：x0.36 y0.54 1mol 丁烷裂化后的混合氣體中有C4H10 0.1 mol，CH4、C3H6各為0.36 mol，C2H6、C2H4各為0.54 mol，則CH410019答案：B 4、以煤、石油、天然氣為原料（1）三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。（2）合成高分子材料的重要反應(yīng) I、加聚反應(yīng)：（如乙烯） II、縮聚反應(yīng)：（對(duì)苯二甲酸和乙二醇） （3） 單體：聚合成高分子化合物的小分子化合物2、 環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué) 1、環(huán)境問(wèn)題：主要指人類不合理開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞 2、環(huán)境污染：（1）大氣污染：主要來(lái)自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物（2）水源污染：工業(yè)生產(chǎn)中的廢水（廢液）及生活排污（3）廢渣等固體廢棄物的污染3、環(huán)境污染的幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題酸雨：形成的主要原因是硫的氧化物與氮的氧化物任意排放。光化學(xué)煙霧：主要是由氮氧化物、碳?xì)浠衔镄纬傻?。溫室效?yīng)：主要是由于大氣中CO2的含量不斷增加造成的。臭氧空洞：主要是由氮氧化物、氟氯代烴等的排放引起的。白色污染：主要是由廢棄的塑料制品造成的。赤潮：含磷洗衣粉的大量使用及其廢水的任意排放造成的。 4、綠色化學(xué)的含義：不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。 5、“綠色化學(xué)”的特點(diǎn)（1）開發(fā)綠色反應(yīng)，開發(fā)和生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，將原子利用率提高到100；（2）使用無(wú)毒、無(wú)害原料，選擇無(wú)毒、無(wú)害的催化劑；（3）使用無(wú)毒、無(wú)害的溶劑，發(fā)展“綠色工藝”。 6、綠色化學(xué)的基本原則： 防止污染的產(chǎn)生 只要可行，盡量采用對(duì)人類和環(huán)境低毒或無(wú)毒的合成路線 設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)該保留其功效，降低其毒性 盡量避免使用輔助物質(zhì)（如溶劑、分離劑等） 應(yīng)考慮到能源對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響【例題4】發(fā)展綠色食品，避免“白色污染”，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)是保護(hù)環(huán)境、提高人類生存質(zhì)量的重要措施。請(qǐng)問(wèn)：（1） “綠色食品”是指A. 綠顏色的食品 B. 有葉綠素的營(yíng)養(yǎng)食品C. 經(jīng)濟(jì)附加值高的食品 D. 安全無(wú)公害的食品（2）通常所說(shuō)的“白色污染”是指A. 冶煉廠的白色煙霧 B. 石灰窯的白色粉塵C. 聚乙烯等塑料垃圾 D. 白色建筑廢料解析：本題主要考查一些特殊概念，要求我們了解社會(huì)的發(fā)展，不斷豐富自己的知識(shí)，拓寬視野，全面提高自身素質(zhì)。答案：（1）D（2）C【例題5】下列敘述正確的是A目前加碘食鹽主要添加的是KIO3B日常生活中無(wú)水乙醇常用于殺菌消毒C綠色食品是不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品D在空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中CO2含量屬于空氣污染指數(shù) 解析：A中加碘食鹽中就是添加了碘酸鉀，正確；B中常用于殺菌消毒的乙醇，也就是醫(yī)用酒精的體積分?jǐn)?shù)為75，不是采用無(wú)水乙醇，錯(cuò)誤；C中綠色食品是指遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，按照特定生產(chǎn)方式生產(chǎn)，經(jīng)專門機(jī)構(gòu)認(rèn)證，許可使用綠色食品標(biāo)志，無(wú)污染的安全、優(yōu)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)類食品的總稱。它是未來(lái)農(nóng)業(yè)和食品發(fā)展的一種新興主導(dǎo)食品。任何食品都是由化學(xué)物質(zhì)組成的，錯(cuò)誤；D中空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中主要涉及二氧化硫、一氧化碳、可吸入顆粒物、二氧化氮和臭氧五種大氣污染物，其中不包括二氧化碳。答案：A【例題6】下列情況可能引起水污染的是 城市污水的任意排放； 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥的不合理使用； 工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢氣、廢雜的任意排放； 海上石油的泄露A. 只有 B. 只有 C. 只有 D. 全部3、 酸雨及其危害 1、酸雨（PH ）的形成： （1）酸雨中的酸度：主要是由硫酸和硝酸造成的 （2）我國(guó)酸雨一硫酸型酸雨為主，主要是燃燒含硫物向大