高考化學(xué) 第28講 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用課件.ppt

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1、第28講化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用課標(biāo)版 化學(xué) 題組一金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用(一)金屬礦物的開發(fā)利用1.金屬在自然界中的存在形態(tài)教 材 研 讀除了金、鉑等極少數(shù)金屬以外,絕大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中,金屬元素顯正化合價(jià)。2.金屬冶煉的原理金屬的冶煉是利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,使金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子,聚集成為金屬單質(zhì)。 3.金屬冶煉的步驟大多數(shù)金屬礦石里含有雜質(zhì),其冶煉過程一般可分為三步。第一步:礦石的富集除去雜質(zhì)、提高礦石中有用成分的含量。第二步:冶煉。第三步:精煉采用一定的方法,提煉純金屬。4.金屬的冶煉方法(1)物理方法:如沙

2、里淘金。(2)化學(xué)方法:熱分解法、熱還原法和電解法。5.合理開發(fā)和有效使用金屬資源的途徑(1)有效地使用金屬產(chǎn)品、材料。 (2)提高金屬礦物的利用率。 (3)加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用。(二)海水資源的開發(fā)利用1.海水資源的利用主要包括水資源的利用和化學(xué)資源的利用等。2.使海水淡化的兩種基本思路從海水中提取淡水和從海水中把鹽分離出去。3.海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。4.海水蒸餾(1)燒瓶中放入碎瓷片的目的是 防止加熱時(shí)發(fā)生暴沸。(2)冷卻水下進(jìn)上出,提高冷卻效果。 題組二煤、石油、天然氣的綜合利用和綠色化學(xué)1.煤的綜合利用 2.石油的綜合利用(1)石油的分餾a.原理:利

3、用混合體系中各組分沸點(diǎn)的不同,控制一定的溫度范圍,將混合體系分為不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物。b.設(shè)備:分餾塔。c.基本步驟:首先把石油壓入加熱爐加熱,使原油成為液態(tài)烴和氣態(tài)烴的混合物,然后導(dǎo)入分餾塔,混合物在溫度從下到上依次降低的塔板上不斷蒸發(fā)和冷凝,使沸點(diǎn)不同的烴不斷分離。(2)裂化獲取更多輕質(zhì)油的方法原理:在一定條件下,使含碳原子數(shù)較多、相對分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的 烴分解為含碳原子數(shù)較少、相對分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴。(3)裂解獲取短鏈不飽和氣態(tài)烴以比裂化更高的溫度,使石油分餾產(chǎn)物中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯、丁烯等氣態(tài)短鏈烴。3.天然氣的綜合利用(1)作清潔燃料。(2)重要的化工原料,如為

4、合成氨提供原料氣氫氣,CH 4C+2H2。4.綠色化學(xué)綠色化學(xué)在環(huán)境檢測、環(huán)境保護(hù)和清潔生產(chǎn)等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 原子經(jīng)濟(jì)性可用原子利用率來衡量,其定義可表示為:原子利用率=100%經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):一是最大限度地利用原料,二是最大限度地減少廢物的排放。期望產(chǎn)物的總質(zhì)量生成物的總質(zhì)量 題組一金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用1.21世紀(jì)是海洋世紀(jì),海洋經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)的開發(fā)受到廣泛重視,下列有關(guān)說法正確的是()A.海水中含鎂,將金屬鈉放入海水中可以制取金屬鎂B.利用潮汐能發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.從海水中提取溴的過程涉及氧化還原反應(yīng)D.海底多金屬結(jié)核礦含有Fe、Mn、Co、B等金屬

5、元素 答案CNa與水反應(yīng),A錯(cuò);利用潮汐能發(fā)電是將動能轉(zhuǎn)化為電能,B錯(cuò);B(硼)是非金屬元素,D錯(cuò)。 2.海藻中含有豐富的以離子形式存在的碘元素。下圖是實(shí)驗(yàn)室從海藻中提取碘的流程的一部分。下列判斷正確的是()A.步驟、的操作分別是過濾、萃取B.可用淀粉溶液檢驗(yàn)步驟的反應(yīng)是否進(jìn)行完全C.步驟中加入的有機(jī)溶劑是裂化汽油或乙醇D.步驟的操作是過濾 答案A淀粉溶液只能檢驗(yàn)碘單質(zhì),不能檢驗(yàn)碘離子,B錯(cuò);裂化汽油能與碘反應(yīng),乙醇與水互溶,C錯(cuò);步驟應(yīng)是蒸餾,D錯(cuò)。 3.下列金屬的冶煉方法與鈉相同的是()A.銀B.鋁C.鐵D.銅答案BA項(xiàng)采用熱分解法;B項(xiàng)與鈉一樣采用電解的方法;C項(xiàng)和D項(xiàng)均是采用熱還原法。

6、 4.下列有關(guān)海水資源綜合利用的說法正確的是()蒸餾法是海水淡化的方法之一海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生化學(xué)變化從海帶提取碘單質(zhì)的過程涉及氧化還原反應(yīng)只需經(jīng)過物理變化就可以從海水中得到鉀單質(zhì)海水提溴涉及的反應(yīng)類型包括復(fù)分解反應(yīng)A.B.C.D. 答案A海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生物理變化;海水中的鉀元素、溴元素都是以化合態(tài)形式存在的,由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),需經(jīng)過化學(xué)變化,涉及氧化還原反應(yīng)。 5.下列生產(chǎn)工藝不能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是()A.海水提鎂:用電解氯化鎂產(chǎn)生的氯氣制取鹽酸B.工業(yè)制硫酸:加高排放尾氣的煙囪C.工業(yè)制膽礬:使用稀硫酸、雙氧水溶解銅D.火力發(fā)電:在燃煤中加入適量生石灰答案B加高

7、排放尾氣的煙囪,不能減少尾氣對環(huán)境的污染。題組二煤、石油、天然氣的綜合利用和綠色化學(xué) 6.下列敘述正確的是()A.汽油、煤油、柴油和植物油都是碳?xì)浠衔顱.石油、煤和太陽能、潮汐能都屬于綠色能源C.甲烷、乙烯和苯在工業(yè)上都可通過石油分餾得到D.以石油、煤和天然氣為原料,可生產(chǎn)塑料、合成橡膠和合成纖維等材料答案D植物油屬于油脂,屬于烴的衍生物;石油、煤是化石燃料,是常規(guī)能源;苯不能通過石油分餾得到,乙烯需通過石油裂解得到。 7.下列各項(xiàng)中,現(xiàn)在提倡的是()原子經(jīng)濟(jì)綠色化學(xué)液體飲料中加少量三聚氰胺研發(fā)新型環(huán)保汽車A.B.C.D.答案C從節(jié)約原料和保護(hù)環(huán)境的角度考慮,都應(yīng)該提倡。三聚氰胺屬于有毒物質(zhì)

8、,不宜在食品中添加,故C項(xiàng)正確。 8.“節(jié)能減排,保護(hù)環(huán)境”已經(jīng)深入人心,下列舉措與這一主題不吻合的是()A.用“綠色化學(xué)”工藝,使原料完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物B.推廣燃煤脫硫技術(shù),防治SO2污染C.推廣垃圾的分類存放、回收、處理D.大量使用農(nóng)藥、化肥提高糧食產(chǎn)量答案D大量使用農(nóng)藥、化肥會造成環(huán)境污染,所以選D。 重難一金屬的冶煉方法典例1(2014北京西城抽樣測試)金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運(yùn)用,下列關(guān)于金屬的一些說法中不正確的是()A.合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同B.工業(yè)上金屬M(fèi)g、Al都是用電解熔融的氯化物制得的C.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D.越活潑的金

9、屬越難冶煉 考查內(nèi)容金屬的冶煉方法及本質(zhì)。 重 難 突 破 解題關(guān)鍵解答本題的關(guān)鍵是弄清金屬冶煉方法與金屬活動性的關(guān)系。解析合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同,如硬度、強(qiáng)度更大,熔點(diǎn)更低等,A正確;因AlCl3是共價(jià)化合物,熔融時(shí)不導(dǎo)電,冶煉鋁時(shí)采用電解熔融Al2O3的方法,B錯(cuò)誤;金屬冶煉就是把金屬陽離子還原為金屬原子,越活潑的金屬,其金屬陽離子的氧化性越弱,越難被還原,C、D正確。答案B 1-1下列說法不正確的是()A.有些活潑金屬如鋁可作熱還原法的還原劑B.用電解熔融NaCl的方法來冶煉金屬鈉C.可用焦炭或一氧化碳還原氧化鋁的方法來冶煉鋁D.回收廢舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物

10、答案C解析鋁是活潑金屬,很難用還原劑把它從氧化鋁中還原出來。 1-2下列物質(zhì)的制取原理錯(cuò)誤的是()A.金屬鈉的制取:2NaCl(熔融)2Na+Cl2B.金屬鎂的制取:MgO+COMg+CO2C.金屬鉻的制取:Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3D.金屬汞的制取:2HgO2Hg+O2答案B 解析Mg很活潑,通常用電解熔融MgCl2的方法來制備Mg。 金屬的冶煉方法由于金屬的化學(xué)活動性不同,金屬離子得到電子被還原成金屬原子的能力也就不同,因此必須采用不同的冶煉方法。1.熱分解法:適用于冶煉金屬活動性較差的金屬。如汞和銀。2HgO2Hg+O 22Ag2O4Ag+O22.熱還原法:用還原劑(C、CO、

11、H2、Al等)還原金屬氧化物,適合于金屬活動性介于ZnCu之間的大多數(shù)金屬的冶煉。例如:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2CuO+C2Cu+CO22Al+Cr2O32Cr+Al2O3WO3+3H2W+3H2O若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在時(shí),首先將其轉(zhuǎn)化成氧化物,然后再還原。例如:2ZnS+3O 22ZnO+2SO22ZnO+C2Zn+CO23.電解法:適合冶煉金屬活動性很強(qiáng)的金屬(一般指在金屬活動性順序中排在鋅前面的金屬)。例如:2Al2O3(熔融)4Al+3O2MgCl 2(熔融)Mg+Cl2 重難二海水資源的綜合利用典例2海水是巨大的資源寶庫,從海水中提取食鹽、鎂和溴的過程如下:(1

12、)步驟中已獲得Br 2,步驟中又將Br2還原成Br-,其目的為。 (2)步驟用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可達(dá)95%,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為,由此反應(yīng)可知,除要保護(hù)環(huán)境外,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是。(3)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法查閱了有關(guān)資料,Br2的沸點(diǎn)為59 ,微溶于水,有毒性和強(qiáng)腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后,繪制了如圖所示的裝置簡圖。 實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好,要達(dá)到提純溴的目的,操作中如何控制關(guān)鍵條件。C中液體的顏色為。為除去C裝置所收集的物質(zhì)中仍殘留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反應(yīng)后,再進(jìn)行分離操作,除蒸餾外,還可以用另一種分離方法,它用到的儀

13、器有(從下圖中選擇)。請你參與分析討論:圖中儀器B的名稱是。 解析(1)海水中溴離子的含量低,步驟的目的是將低濃度的含溴物質(zhì)濃縮(或富集)。(2)用SO2水溶液吸收Br2:Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4,反應(yīng)產(chǎn)生大量的酸,會腐蝕設(shè)備。(3)蒸餾操作的關(guān)鍵是控制溫度。從氯化鈉溶液中分離溴單質(zhì)的方法除蒸餾外,還可以是萃取。答案(1)富集溴元素(2)Br 2+SO2+2H2O4H+S+2Br-強(qiáng)酸對設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕(3)冷凝管控制溫度計(jì)b的溫度,確保收集的是59時(shí)的餾分深紅棕色AD 24O 考查內(nèi)容海水提鎂和海水提溴。解題關(guān)鍵解答本題的關(guān)鍵是讀懂工藝流程圖,抓住物質(zhì)流入、流出的方向,挖掘

14、反應(yīng)條件和涉及的化學(xué)原理。 2-1海水中蘊(yùn)藏著豐富的資源,海水綜合利用的示意圖如下:下列說法正確的是()A.通過氯堿工業(yè)可生產(chǎn)的產(chǎn)品有NaOH、NaClO、鹽酸、Na2CO3等B.除去粗鹽中的S、Ca 2+、Mg2+等雜質(zhì),加入試劑及相關(guān)操作順序可以是:NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液過濾鹽酸C.可將MgCl26H2O晶體在空氣中直接加熱脫水得到較純凈的無水MgCl2D.電解MgCl2溶液可制取金屬鎂24O 解析A項(xiàng),氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品是氫氧化鈉和氯氣,延伸產(chǎn)品可以有NaClO、鹽酸、Na2CO3等,故A正確;B項(xiàng),加入過量的氫氧化鈉溶液可以將鎂離子沉淀,加入過量的氯化鋇溶液可以將硫

15、酸根離子沉淀,加入過量的Na2CO3溶液可以將Ca2+、Ba2+沉淀,故B正確;C項(xiàng),若在空氣中加熱MgCl26H2O,生成的是Mg(OH)Cl,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng),鎂是活潑金屬,工業(yè)上用電解熔融氯化鎂的方法冶煉鎂,故D錯(cuò)誤。答案AB 淡化方法原理蒸餾法將海水加熱至105 ,蒸氣冷凝而得到蒸餾水電滲析法利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性,在外加直流電場作用下,使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽的目的離子交換法用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂除去海水中的陰、陽離子得到去離子水的方法1.海水淡化方法及原理 2.海水提取鎂(1)流程 (2)步驟加熟石灰;過濾;加鹽酸;濃縮結(jié)晶;

16、脫水;電解。(3)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CaCO3CaO+CO2CaO+H2OCa(OH)2MgCl 2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2OMgCl26H2OMgCl2+6H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2 3.海水提取溴(1)流程(2)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaBr+Cl 2Br2+2NaClBr2+SO2+2H2O2HBr+H2SO42HBr+Cl22HCl+Br24.海帶中提取碘H2OCl2海帶海帶灰過濾氧化提純I 2 重難三環(huán)境污染的分類與防治、綠色化學(xué)典例3綠色化學(xué)工藝的特點(diǎn)可以用原子經(jīng)濟(jì)化、原料綠色化、催化劑綠色化、溶液綠色化、產(chǎn)品

17、綠色化等來形象地概括。下列說法不符合綠色化學(xué)理念的是()A.無機(jī)化工生產(chǎn)中使用H 2O2代替KClO3作氧化劑B.生產(chǎn)過程中選用催化劑只需考慮能加快反應(yīng)即可C.物質(zhì)合成中使用無毒、無害的原料或可再生資源D.有機(jī)化工生產(chǎn)中所需溶劑盡量不選擇苯、氯仿等有機(jī)物 考查內(nèi)容綠色化學(xué)的理念。解題關(guān)鍵解答本題的關(guān)鍵是理解綠色化學(xué)的含義。解析過氧化氫作氧化劑還原產(chǎn)物為水,無污染,符合綠色化學(xué)的理念,故A正確;選擇催化劑既要考慮能加快反應(yīng)的速率,又要考慮反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,是否符合原子經(jīng)濟(jì)化等,故B錯(cuò)誤;物質(zhì)合成中使用無毒、無害的原料或可再生資源,符合綠色化學(xué)的理念,故C正確;苯、氯仿等有機(jī)物有毒,不符合綠色化學(xué)的

18、理念,故D正確。 答案B 3-1(2014河南洛陽模擬)下列說法正確的是()A.垃圾資源化的主要途徑是填埋B.在日常生活中,化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因C.推廣使用新能源,可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放D.人造纖維、合成纖維和光導(dǎo)纖維都是有機(jī)高分子化合物答案C解析垃圾資源化的主要途徑是分類處理,回收利用,故A錯(cuò)誤;造成鋼鐵腐蝕的主要原因是電化學(xué)腐蝕,故B錯(cuò)誤;推廣使用新能源,減少化石燃料的使用,可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放,故C正確;光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO 2,它不是有機(jī)高分子化合物,故D錯(cuò)誤。 1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的途徑(1)開發(fā)綠色實(shí)驗(yàn),如實(shí)驗(yàn)室以H2O2分解法制取O2代替氯酸

19、鉀分解法制O2,實(shí)現(xiàn)原料和反應(yīng)過程的綠色化;(2)防止實(shí)驗(yàn)過程中尾氣、廢物等對環(huán)境的污染,實(shí)驗(yàn)中有危害性氣體產(chǎn)生時(shí)要加強(qiáng)尾氣吸收,對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物盡可能再利用等;(3)在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下,盡量減少實(shí)驗(yàn)試劑的用量(如降低試劑濃度、減少用量等),使實(shí)驗(yàn)小型化、微型化;(4)對于危險(xiǎn)或反應(yīng)條件苛刻、污染嚴(yán)重或儀器、試劑價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn),可采用計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)或觀看實(shí)驗(yàn)錄像等辦法; (5)妥善處置實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢物,防止污染環(huán)境。 分類主要污染物及來源主要危害防治措施大氣污染污染物:硫氧化物、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、固體顆粒來源:化石燃料的燃燒、工廠廢氣、廢煙、揚(yáng)塵危害人體健康破壞建筑物影響動、植物生長改變氣

20、候開發(fā)新能源,減少化石燃料的燃燒對工業(yè)尾氣進(jìn)行處理立法管理2.環(huán)境污染的分類與防治 水污染污染物:重金屬鹽,耗氧有機(jī)物,氮、磷化合物等來源:工業(yè)廢水、生活廢水、實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院廢水污染飲用水、影響人畜健康影響植物生長形成水華、赤潮,影響水中生物生長對廢水進(jìn)行無害化處理后排放立法管理土壤污染污染物:重金屬鹽、廢塑料、工業(yè)廢料、建筑垃圾來源:生活垃圾、工廠、建筑、化肥、農(nóng)藥、各種廢水使土壤板結(jié)、硬化水肥流失對垃圾回收和分類處理,綜合利用控制各種污水排放 特別提示幾種常見的環(huán)境污染的“罪魁禍?zhǔn)住?(1)酸雨:與SO2及NOx有關(guān)。(2)溫室效應(yīng):與CO2等有關(guān)。(3)光化學(xué)煙霧:與NOx及碳?xì)浠衔镉嘘P(guān)。(4)臭氧層破壞:與NOx及氟氯烴有關(guān)。(5)赤潮、水華:與含氮、磷的大量污水有關(guān)。(6)霧霾:與PM2.5有關(guān)。