第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展知識(shí)清單高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用考點(diǎn)1金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬元素在自然界中的存在形態(tài)二、金屬冶煉原理與實(shí)質(zhì)1.原理：金屬?gòu)幕衔镏羞€原出來(lái)。2.實(shí)質(zhì)：化合物中金屬得到電子被還原生成金屬單質(zhì)。三、金屬冶煉的三個(gè)步驟及目的四、金屬冶煉的方法1.根據(jù)金屬活潑性選擇冶煉方法2.金屬冶煉方法（1）熱分解法2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑（2）電解法2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑（不能電解MgO，MgO熔點(diǎn)太高，耗能高）2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解),\s\do8(冰晶石))4Al＋3O2↑（不能電解AlCl3，AlCl3為共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電；冰晶石的作用為助溶劑，降低Al2O3的熔點(diǎn)。）（3）熱還原法常用還原劑有焦炭、CO、氫氣、鋁等，如：高爐煉鐵：CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式為3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up9(高溫))2Fe＋3CO2鋁熱反應(yīng)：Al還原Fe2O3的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up9(高溫))2Fe＋Al2O3（4）其他方法濕法煉銅：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu火法煉銅：Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋SO2五、鋁熱反應(yīng)1．鋁熱反應(yīng)（1）概念：鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)。（2）原理：Al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來(lái)。（3）鋁熱劑：鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。（4）反應(yīng)特點(diǎn)：在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離。（5）應(yīng)用：冶煉難熔的、相對(duì)較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等。2．鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)裝置】①鎂的作用：燃燒放出的熱量引燃鋁熱反應(yīng)（引燃劑）②氯酸鉀作用：對(duì)鎂的燃燒起助燃作用（助燃劑）【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】(1)鎂帶劇烈燃燒。(2)氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。(3)反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光。(4)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙子中?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】在高溫下，鋁與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱?！咀⒁馐马?xiàng)】①鎂帶要打磨干凈表面的氧化膜，否則難以點(diǎn)燃；氧化鐵粉末與鋁粉要選擇干燥的；鋁粉要用沒(méi)有被氧化的，否則反應(yīng)難以進(jìn)行。②氧化鐵粉末與鋁粉兩者要混合均勻，以保證氧化鐵與鋁都完全反應(yīng)。③內(nèi)層濾紙要用水潤(rùn)濕，以防止紙漏斗燃燒。④蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人。六、金屬資源的合理開發(fā)利用1．合理開發(fā)和利用金屬礦物資源的原因（1）資源有限且分布不均（2）金屬的冶煉消耗許多能量（3）金屬冶煉造成環(huán)境污染（4）金屬腐蝕造成大量損失2．合理開發(fā)和利用金屬礦物資源的措施（1）提高金屬礦物的利用率（2）開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法（3）防止金屬腐蝕（4）加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用（5）使用其他材料代替金屬材料考點(diǎn)2海水資源的開發(fā)利用一、海水水資源的利用1．海水水資源利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。2．海水淡化：通過(guò)從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較成熟，但成本較高。3．海水的蒸餾原理（1）主要儀器：A—直形冷凝管，B—蒸餾燒瓶，C—錐形瓶；（2）蒸餾燒瓶規(guī)格的選擇：液體體積占燒瓶容積的1/3~2/3（3）冷卻水的流向：下口進(jìn)、上口出；（4）B中加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。忘加沸石：先停熱，再冷卻，后補(bǔ)加。（5）蒸餾過(guò)程：開始時(shí)，先通冷卻水，再加熱；結(jié)束時(shí)，先停熱，再停通冷卻水。二、海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用海水中的化學(xué)元素：海水中含量最多的為O、H兩種元素，還有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素，其總含量超過(guò)99%，其他元素為微量。雖然海水中元素種類很多，總儲(chǔ)量很大，但許多元素的富集程度很低。1．海水制鹽氯化鈉除食用外，還用做工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。主要流程：有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：電解氯化鈉：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑侯氏制堿法：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2=NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3+H2O+CO2冶煉金屬：4Na＋TiCl4(熔融)=4NaCl+TiNa＋KCl(熔融)=NaCl+K↑2．海水提溴注：從海水中提取溴的過(guò)程中發(fā)生了兩次Cl2將Br－氧化成Br2的反應(yīng)，這樣設(shè)計(jì)制取Br2流程的目的是將溴富集。有關(guān)反應(yīng)的方程式：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(提取)3．海水提碘主要的化學(xué)原理：H2O2＋2I－＋2H＋=2H2O+I24．海水提鎂有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2+H2OMgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑三、從海水中獲取能量1．從海水中提取鈾和重水，用于核能開發(fā)。2．開發(fā)潮汐能、波浪能等新型能源?！净旌衔锓蛛x提純方法的歸納】1．蒸餾法：適用于分離互溶，但沸點(diǎn)不同的液態(tài)混合物。如酒精與水的分離、海水淡化等。(1)主要儀器及用品：鐵架臺(tái)、酒精燈、石棉網(wǎng)、蒸餾燒瓶、冷凝管、錐形瓶、溫度計(jì)、接液管(牛角管)等。(2)注意事項(xiàng)：①蒸餾燒瓶需墊石棉網(wǎng)加熱或水浴加熱。②蒸餾燒瓶所盛液體不能超過(guò)燒瓶容積的2/3。③需向蒸餾燒瓶中加幾粒沸石或碎瓷片，以防液體暴沸。④溫度計(jì)量程應(yīng)高于餾分的最高沸點(diǎn)，要使溫度計(jì)的水銀球在蒸餾燒瓶的支管口處。⑤若對(duì)餾分在冷凝器里用自來(lái)水冷卻，自來(lái)水要從冷凝管的下口進(jìn)、上口出。2．結(jié)晶法，適用于分離各組分均溶于水，但溶解度隨溫度變化差別較大的固體混合物。如NaCl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，如NaCl與BaSO4分離。4．分液法：適用于分離兩種互不相溶的液態(tài)混合物。如苯和水的分離。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。如用CCl4提取碘水中的碘。6．洗氣法：適用于各氣體與吸收劑作用不同來(lái)分離氣態(tài)混合物。如CO2與CO的分離。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。如碘與沙子的分離。8．熱分解法：適用于雜質(zhì)易分解的固體混合物。如Na2CO3中的NaHCO3雜質(zhì)?？键c(diǎn)3煤、石油和天然氣的綜合利用一、煤的組成與綜合利用1．煤的組成：煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，其組成以碳元素為主，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。2．煤的綜合利用：煤的綜合利用的主要途徑是煤的干餾、煤的氣化和液化，目的是獲得潔凈的燃料和多種化工原料。（1）煤的干餾：是指將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過(guò)程，也叫煤的焦化。煤干餾的主要產(chǎn)品和用途產(chǎn)品主要成分用途出爐煤氣焦?fàn)t氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳?xì)怏w燃料、化工原料粗氨水氨、銨鹽化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類、萘染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料瀝青筑路材料、碳素電極焦炭碳冶金、合成氨造氣、電石、燃料（2）煤的氣化：是指將將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。主要反應(yīng)：C+H2O(g)eq\o(=,\s\up9(高溫))CO+H2（3）煤的液化：是指將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過(guò)程。①直接液化：使煤與氫氣作用生成液體燃料。②間接液化：先轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，再在催化劑作用下合成甲醇等。二、天然氣的組成與利用三、石油的組成與加工1．組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。2．綜合利用（1）分餾：利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過(guò)程叫做石油的分餾。石油經(jīng)分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油。（2）裂化：也叫催化裂化，是將含碳原子數(shù)較多、沸點(diǎn)較高的烴分裂為含碳原子數(shù)較少、沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。目的是提高優(yōu)質(zhì)、輕質(zhì)液體燃料（汽油）的產(chǎn)量。例如：C16H34(十六烷)eq\o(→,\s\up8(催化劑),\s\do8(加熱、加壓))C8H18(辛烷)＋C8H16(辛烯)（3）裂解：在高溫下，使具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，屬于深度裂化。目的是得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。例如：C8H18(辛烷)eq\o(→,\s\up8(催化劑),\s\do8(加熱、加壓))C4H10(丁烷)＋C4H8(丁烯)C4H10(丁烷)eq\o(→,\s\up8(催化劑),\s\do8(加熱、加壓))CH4(甲烷)＋C3H6(丙烯)C4H10(丁烷)eq\o(→,\s\up8(催化劑),\s\do8(加熱、加壓))C2H6(乙烷)＋C2H4(乙烯)（4）催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯、甲苯等。石油的分餾和裂化及產(chǎn)品用途示意圖【解題指導(dǎo)】①石油的分餾為物理變化；煤的干餾、氣化和液化及石油的裂化、裂解和催化重整都是化學(xué)變化。②化學(xué)“六氣”的主要成分高爐煤氣水煤氣天然氣液化石油氣焦?fàn)t氣裂解氣主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10C3H6、C4H8H2、CH4C2H4、COC2H4、C3H6C4H8、CH4四、以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)合成材料1．三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維，這三大合成材料，是以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)的。2．隨著合成材料的大量生產(chǎn)和使用，急劇增加的廢棄物對(duì)人類社會(huì)造成巨大的環(huán)境壓力。第二節(jié)化學(xué)品的合理使用考點(diǎn)1化肥、農(nóng)藥的合理施用一、化學(xué)品分類可分為大宗化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品兩大類。如乙烯、硫酸、純堿和化肥等屬于大宗化學(xué)品，醫(yī)藥、農(nóng)藥、日用化學(xué)品、食品添加劑等屬于精細(xì)化學(xué)品。二、合理施用化肥1．考慮因素：除了要考慮土壤酸堿性、作物營(yíng)養(yǎng)狀況等因素，還必須根據(jù)化肥本身的性質(zhì)進(jìn)行科學(xué)施用。2．應(yīng)用實(shí)例：硝酸銨是一種高效氮肥，但受熱或經(jīng)撞擊易發(fā)生爆炸，因此必須作改性處理后才能施用。3．過(guò)量施用化肥的危害（1）很多化肥易溶于水，過(guò)量施用不僅會(huì)造成浪費(fèi)，部分化肥隨著雨水流入河流和湖泊，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)生水華等污染現(xiàn)象。（2）不合理施用化肥還會(huì)影響土壤的酸堿性和土壤結(jié)構(gòu)。三、合理施用農(nóng)藥1．農(nóng)藥的發(fā)展：早期農(nóng)藥有除蟲菊、煙草等植物和波爾多液、石灰硫黃合劑等無(wú)機(jī)物。現(xiàn)在人們研制出了有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥、氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯等有機(jī)合成農(nóng)藥。2．農(nóng)藥的發(fā)展方向：高效、低毒和低殘留。3．不合理施用農(nóng)藥的危害（1）農(nóng)藥可能會(huì)破壞害蟲與天敵之間的生態(tài)平衡，一些害蟲還會(huì)產(chǎn)生抗藥性。（2）蜜蜂等傳粉昆蟲對(duì)農(nóng)藥很敏感，大量用藥如不注意就會(huì)引起這些昆蟲大量死亡。（3）農(nóng)藥施用方法、用量和時(shí)機(jī)不當(dāng)，會(huì)造成土壤和作物的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，以及大氣、地表水和地下水的污染?？键c(diǎn)2合理用藥一、藥物的分類二、藥物的作用機(jī)理1．有的藥物是通過(guò)改變機(jī)體細(xì)胞周圍的物理、化學(xué)環(huán)境而發(fā)揮藥效，如抗酸藥。2．更多藥物是通過(guò)藥物分子與機(jī)體生物大分子的功能基團(tuán)結(jié)合而發(fā)揮藥效，其分子結(jié)構(gòu)與生物活性密切相關(guān)。三、阿司匹林1．阿司匹林化學(xué)名稱為乙酰水楊酸，具有解熱鎮(zhèn)痛作用。2．以水楊酸為原料制取阿司匹林的化學(xué)方程式為：（3）不良反應(yīng)：長(zhǎng)期大量服用阿司匹林會(huì)導(dǎo)致胃痛、頭痛、眩暈、惡心等不適癥狀。4、合理用藥（1）在醫(yī)生、藥師指導(dǎo)下，遵循安全、有效、經(jīng)濟(jì)、適當(dāng)?shù)仍瓌t。（2）濫用藥物危害巨大。例如無(wú)處方長(zhǎng)期服用安眠藥或鎮(zhèn)靜劑；濫用抗生素；運(yùn)動(dòng)員服用興奮劑等。（3）拒絕毒品。考點(diǎn)3安全使用食品添加劑一、食品添加劑及分類1．食品添加劑：是指為改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及防腐、保鮮和加工工藝的需要而加入食品中的人工合成或天然物質(zhì)。2．食品添加劑的類別（1）著色劑、增味劑①著色劑包括天然色素(如紅曲紅、β-胡蘿卜素、姜黃等)和合成色素(如莧菜紅、檸檬黃、靛藍(lán)等)。②增味劑：增加食品的鮮味，如味精(化學(xué)名稱為谷氨酸鈉)。（2）膨松劑、凝固劑①膨松劑：使食品松軟或酥脆(如NH4HCO3、NaHCO3)。②凝固劑：改善食品的形態(tài)。如制作豆腐的鹽鹵。（3）防腐劑、抗氧化劑①防腐劑：防止食品腐敗變質(zhì)，殺滅微生物或者控制其滋生條件。如采用加入食鹽、干燥、加熱、冷凍、抽真空等方法；常見(jiàn)的防腐劑有苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽等。②抗氧化劑：防止食品在空氣中被氧化而變質(zhì)，如抗壞血酸(即維生素C)。（4）營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑：由于人們的年齡階段(如嬰幼兒時(shí)期、中老年時(shí)期等)、工作環(huán)境及地方性營(yíng)養(yǎng)狀況等的特殊要求，需要在食品中加入營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，以補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)成分。如在食鹽中添加碘酸鉀，在奶粉中添加維生素、碳酸鈣、硫酸亞鐵、硫酸鋅等。二、食品添加劑使用原則在規(guī)定范圍內(nèi)合理使用食品添加劑，對(duì)人體健康不會(huì)產(chǎn)生不良影響，但是違反規(guī)定，將一些不能作為食品添加劑的物質(zhì)當(dāng)作食品添加劑，或者超量使用食品添加劑，都會(huì)損害人體健康。第三節(jié)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)考點(diǎn)1化學(xué)與環(huán)境保護(hù)一、環(huán)境保護(hù)1．環(huán)境問(wèn)題：主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。2．環(huán)境保護(hù)的任務(wù)①環(huán)境監(jiān)測(cè)：對(duì)污染物的存在形態(tài)、含量等進(jìn)行分析和測(cè)定，為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)。②治理工業(yè)三廢(廢水、廢氣、廢渣)。③尋找源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝：杜絕污染物的排放，從根本上解決環(huán)境問(wèn)題。二、大氣污染1．污染物主要來(lái)源：除了自然因素外，大氣污染物主要來(lái)自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。2．次生污染物的形成三、污水的處理方法1．常用的污水處理方法有物理法、化學(xué)法、和生物法等。2．污水處理常用化學(xué)方法：中和法、氧化還原法、沉淀法等。3．污水處理的流程①一級(jí)處理：通常采用物理方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。②二級(jí)處理：采用生物方法(又稱微生物法)及某些化學(xué)方法，除去水中的可降解有機(jī)物等污染物。③三級(jí)處理：主要采用化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透法等，對(duì)污水進(jìn)行深度處理和凈化。經(jīng)過(guò)三級(jí)處理后的水可用于綠化和景觀用水等。四、固體廢棄物的處理工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理應(yīng)遵循無(wú)害化、減量化和資源化的原則，達(dá)到減少環(huán)境污染和資源回收利用這兩個(gè)重要目的?！窘忸}指導(dǎo)——常見(jiàn)工業(yè)尾氣的主要成分及處理方法】尾氣主要成分處理方法硫酸廠尾氣SO2、O2、N2等用氨水吸收硝酸廠尾氣NO、NO2、N2、O2等用NaOH溶液吸收高爐煤氣CO、CO2、N2等回收利用煉鋼煙氣Fe2O3煙塵、CO等回收利用焦?fàn)t氣H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2可用作燃料氯堿工業(yè)Cl2用NaOH溶液吸收考點(diǎn)2綠色化學(xué)一、綠色化學(xué)1．綠色化學(xué)：也稱環(huán)境友好化學(xué)，其核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學(xué)原理