化学与自然开发的利用.doc

第四章 化学与自然资源的开发利用 专题一 开发利用金属矿物和海水1、 金属矿物的开发利用 1、自然资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。 2、可持续发展： 目的满足人类的需要； 强调人类的行为受到自然界的制约； 强调人与人之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和地区之间的公平 3、金属的存在：（1）游离态：如金、铂等不活泼金属 （2）化合态：绝大多数金属，如钠、钾、钙、镁等 4、常见金属的冶炼 （1）金属冶炼实质：金属阳离子得电子生成金属单质 （2）冶炼方法金属冶炼方法的选择与金属活动性的关系: I、热分解法： 如HgO Ag2O II、电解法： 冶炼钠： 冶炼镁： 冶炼铝： III、热还原法：高炉炼铁： 铝热反应： IV、其他方法： 湿法炼铜： 【湿法炼铜：用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，这种方法叫湿法炼铜】 火法炼铜： 5、铝热反应 （1）反应方程式： （2）实验操作： 取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁粉末，再倒入2克铝粉。 将两者混合均匀。用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，使四周都有四层。 架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条，观察发生的现象。 可以看到镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉沫和铝粉在较高的温度下发生剧烈的反应，放出大量的热，同时纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以看到，落下的是铁珠，这个反应叫铝热反应。反应生成铁和氧化铝 （3）氯酸钾作用： 镁条作用： （4）实验现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热【使Fe2O3粉末与Al粉在较高温度下发生反应】反应放出大量热，并发出耀眼白光，产生大量烟，纸漏斗下部被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，冷却观察为铁珠 (5)应用：焊接钢轨、冶炼高熔点金属。2、 海水资源的开发和利用 1、海水资源的利用：海水淡化、直接利用海水进行循环冷却 2、 海水的淡化方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换3、 常用于物质分离的方法 1、蒸馏法：适用于分离互溶，但 不同的液态混合物。是分离、纯化液态混合物的一种常用的方法。如，酒精与水的分离、海水淡化。 （1）装置图： （2）主要仪器： （3）注意事项： 蒸馏烧瓶需石棉网或水浴加热 蒸馏瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的1/2 需加入几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体爆沸 温度计的水银球在蒸馏瓶的支管口处 水在冷凝管进出的顺序： 2、结晶法：适用于分离各组分均溶于水，但溶解度随温度的变化差别较大的固体混合物。【如NaCl与KNO3的分离】 3、过滤法： 适用于分离一种可溶，另一种不溶的固态混合物。【如NaCl与与BaSO4的分离】 4、分液法： 适用于分离两种互不相溶的液态混合物。【如苯与水的分离】 5、萃取法：适用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同的混合物。【用CCl4萃取碘水中的碘】 6、洗气法： 适用于分离个气体与吸收剂作用不同的气态混合物。【如CO与CO2】 7、升华法：适用于分离其中一组分有升华特征的固体混合物【碘与沙子的分离】 专题二 资源综合利用 环境保护1、 煤、石油、天然气的综合利用 1、煤的综合利用 （1）煤的组成：宏观有机物和少量的无机物 微观主要含C，还有少量的H、O、N、S （2）煤的综合利用 I、干馏： 含义：将煤隔绝空气加强热使煤分解的过程 产物：煤焦油：苯、甲苯、二甲苯、酚类、沥青 焦炭：碳 粗苯：苯、甲苯、二甲苯 粗氨水：氨、铵盐 焦炉气:H2、CH4、C2H4、CO II、气化： 含义：把煤转化为可燃性气体的过程 反应：（水煤气） III、液化： 直接液化：煤与H2作用生成液体燃料 间接液化：煤转化成CO与H2，再催化合成CH3OH 2、天然气的综合利用（1）组成：（混合物）主要成分CH4（2）利用：生活燃料 生产合成氨、生甲醇等 3、石油的综合利用（1）石油组成：由多种C、H化合物组成。（石油各组分之间沸点差距大）（2）石油的综合利用： I、分馏： 原理：利用原油中各组分沸点的不同进行分离 产物：常压石油气、汽油、煤油、柴油、重油 减压柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油 II、裂化： 目的：提高轻质油的产量 方法：热裂法的催化裂解 III、裂解： 目的：生产气态的有机化工原料 产物：乙烯、丙烯、异丁烯、甲烷、乙烷（三烯二烷） 注：裂解是深度裂化【例题1】下列关于裂化和裂解的叙述中，不正确的是A裂化和裂解的产物中都含有不饱和烃B裂化和裂解都是为了得到气态烃C裂化和裂解的原料都是石油分馏产品D裂化和裂解都是使相对分子质量大的烃断裂为相对分子质量小的烃的过程解析：裂化和裂解都是在高温下使相对分子质量大的长链烃断裂为相对分子质量小的短链烃的过程，断裂时一定会有不饱和烃产生，所用的原料都是石油分馏产品。不同的是裂解比裂化的温度更高，分子中碳链断裂的程度更大，目的不同，裂化是为了得到更多的汽油，裂解是为了得到以小分子为主的气态烃。答案：B【例题2】下列说法正确的是A把煤加强热使之分解的过程叫干馏B煤的干馏属于化学变化C煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源，主要存在于煤高温干馏所得的焦炉气中D煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来解析：干馏是物质隔绝空气加强热发生化学反应的过程，选项A中没有“隔绝空气”这个重要条件，因此是错误的；煤干馏时生成了新的物质，属于化学变化，故B选项正确；煤的高温干馏产物主要是焦炭，同时还有焦炉气、煤焦油、粗氨水等，焦炉气主要成分是氢气和甲烷等气体，芳香烃主要存在于煤焦油中，故C选项错误；煤的主要组成是有机物，但这些有机物并不是简单的苯及其苯的同系物等分子，而是结构复杂的高分子，苯及其苯的同系物只存在于煤干馏得到的煤焦油中，故选项D是错误的。答案：B【例题3】丁烷催化裂化，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂化率为90，且裂化后两种烯烃的质量相等，则裂化后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合烃中的体积分数为A11 B19 C40 D50 解析：设1mol 丁烷按两种方式裂化生成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 丁烷裂化后的混合气体中有C4H10 0.1 mol，CH4、C3H6各为0.36 mol，C2H6、C2H4各为0.54 mol，则CH410019答案：B 4、以煤、石油、天然气为原料（1）三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。（2）合成高分子材料的重要反应 I、加聚反应：（如乙烯） II、缩聚反应：（对苯二甲酸和乙二醇） （3） 单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物2、 环境保护和绿色化学 1、环境问题：主要指人类不合理开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏 2、环境污染：（1）大气污染：主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物（2）水源污染：工业生产中的废水（废液）及生活排污（3）废渣等固体废弃物的污染3、环境污染的几个热点问题酸雨：形成的主要原因是硫的氧化物与氮的氧化物任意排放。光化学烟雾：主要是由氮氧化物、碳氢化合物形成的。温室效应：主要是由于大气中CO2的含量不断增加造成的。臭氧空洞：主要是由氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的。白色污染：主要是由废弃的塑料制品造成的。赤潮：含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放造成的。 4、绿色化学的含义：不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。 5、“绿色化学”的特点（1）开发绿色反应，开发和生产绿色产品，将原子利用率提高到100；（2）使用无毒、无害原料，选择无毒、无害的催化剂；（3）使用无毒、无害的溶剂，发展“绿色工艺”。 6、绿色化学的基本原则： 防止污染的产生 只要可行，尽量采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线 设计的化学产品应该保留其功效，降低其毒性 尽量避免使用辅助物质（如溶剂、分离剂等） 应考虑到能源对环境和经济的影响【例题4】发展绿色食品，避免“白色污染”，增强环保意识是保护环境、提高人类生存质量的重要措施。请问：（1） “绿色食品”是指A. 绿颜色的食品 B. 有叶绿素的营养食品C. 经济附加值高的食品 D. 安全无公害的食品（2）通常所说的“白色污染”是指A. 冶炼厂的白色烟雾 B. 石灰窑的白色粉尘C. 聚乙烯等塑料垃圾 D. 白色建筑废料解析：本题主要考查一些特殊概念，要求我们了解社会的发展，不断丰富自己的知识，拓宽视野，全面提高自身素质。答案：（1）D（2）C【例题5】下列叙述正确的是A目前加碘食盐主要添加的是KIO3B日常生活中无水乙醇常用于杀菌消毒C绿色食品是不含任何化学物质的食品D在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数 解析：A中加碘食盐中就是添加了碘酸钾，正确；B中常用于杀菌消毒的乙醇，也就是医用酒精的体积分数为75，不是采用无水乙醇，错误；C中绿色食品是指遵循可持续发展的原则，按照特定生产方式生产，经专门机构认证，许可使用绿色食品标志，无污染的安全、优质、营养类食品的总称。它是未来农业和食品发展的一种新兴主导食品。任何食品都是由化学物质组成的，错误；D中空气质量日报中主要涉及二氧化硫、一氧化碳、可吸入颗粒物、二氧化氮和臭氧五种大气污染物，其中不包括二氧化碳。答案：A【例题6】下列情况可能引起水污染的是 城市污水的任意排放； 农业生产中农药、化肥的不合理使用； 工业生产中废液、废气、废杂的任意排放； 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）我国酸雨一硫酸型酸雨为主，主要是燃烧含硫物向大