第八章化学与可持续发展（知识梳理）（原卷版）

第八章化学与可持续发展自然资源的开发利用第1节自然资源的开发利用第1节【知识梳理】一、金属矿产的开发利用1.金属元素在自然界中的存在形态在自然界中，金、铂等极少数金属是以单质存在，大多数金属都是以化合物形式存在。2．金属冶炼的本质金属冶炼就是将金属从其化合物中还原出来。3．金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法还原剂或特殊措施强大电流提供电子H2、CO、C、Al等加热加热物理方法或化学方法4．常见金属的冶炼(用化学方程式表示)铝热反应实验实验原理Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来实验操作实验现象(1)镁条剧烈燃烧(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热化学方程式2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3二、海水资源的开发利用1．海水资源的特点（1）广阔性：表面积大，约占地球表面积的71%。储水量大，约占地球总水量的97%。（2）多样性：由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%。（3）分散性：虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。2.海水水资源的利用海水化学资源的利用制氯化钠及生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等制取镁、钾、溴及其他产品（3）海水综合利用图4．海水能源资源的利用（1）从海水中提取铀和重水作核能的原料（2）开发潮汐能、波浪能等新型能源三、煤、石油和天然气的综合利用1．煤的组成及其综合利用（1）煤的组成物质组成有机物和少量无机物组成的复杂混合物元素组成主要含有C，含少量H、O、N、S（2）煤的综合利用干馏概念把煤隔绝空气加强热使之分解的过程(工业上也叫煤的焦化)主产品焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气(H2、CH4、CO)气化概念把煤转化为CO和H2的过程主反应C+H2O(g)eq\o(=,\s\up11(高温),\s\do4())CO+H2液化直接液化煤+H2→液体燃料间接液化煤eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(气化),\s\do4(→))),\s\do6())CO和H2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(催化剂),\s\do4(→))),\s\do6())甲醇 2．天然气的组成及其综合利用3．石油的组成及其综合利用（1）组成：多种碳氢化合物组成的混合物（2）利用方法【典型例题】1.下列化工原理生产中错误的是①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝④工业上用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁A．②③ B．①③C．①②③ D．②③④野外焊接钢轨常用如图所示装置，镁条引燃混合物后，反应非常剧烈，火星四射，有熔融铁珠落入沙子中。下列叙述错误的是A．该反应属于置换反应B．有“熔融铁珠”生成说明该反应为放热反应C．该反应的化学能全部转化为热能D．该反应中断键吸收的能量小于成键释放的能量我国有广阔的海岸线，建设海峡经济区，海水的综合利用大有可为，图为海水综合利用部分流程，有关说法正确的是

A．过程①只发生了化学变化B．过程④中反应的离子方程式为C．过程⑤只需要蒸馏即可得到单质Br2D．上述工艺流程中涉及到化合、分解、复分解和置换反应3.下列说法正确的是A．石油裂化的目的是为了提高轻质油的产量和质量B．煤的液化、气化和石油的分馏都属于物理变化C．为了有效利用化学能，可以将植物的秸杆直接燃烧获得沼气D．氢气被称为“绿色能源”，利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向海洋植物中富含一种人体必需的微量元素——碘。实验室模拟从海带中提取碘单质的流程图如下：(1)提碘的原料一般选择海带或海藻，是因为_______。(2)在实验室里把有机碘化物转化为碘离子往往需要灼烧操作，灼烧海带需要在_______中进行。(3)若从绿色化学角度考虑，①处选Cl2不好的原因是_______。(4)操作I中，实验室可用如图仪器将I2富集到有机溶液X，该步操作的名称为_______；如图中所选用的有机溶剂可以是_______(选填编号)。a.酒精b.醋酸c.四氯化碳d.苯(5)操作I中具体实验步骤为：A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；B．检验分液漏斗旋塞和上口的瓶塞是否漏液；C．把20mL碘水跟5mL四氯化碳加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；D．倒转漏斗振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；E.旋开活塞，用烧杯接收下层溶液；F.将分液漏斗。上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔；G.从分液漏斗上口倒出上层溶液；H.静止、分层。实验步骤的正确顺序为_______;_____→_____→_____→A→H→_____→_____→_____。(6)为寻找氯水的替代品，某同学设计了如下实验来证明能否代替氯水。实验操作：将作为氧化剂滴加入溶液A中，取少量反应后的溶液于试管中，_______，则证明能代替氯水。请写出此反应的离子方程式_______。化学品的合理使用第2节化学品的合理使用第2节【知识梳理】一、化肥、农药的合理使用1．化学品的分类（1）大宗化学品：如乙烯、硫酸、纯碱和化肥等。（2）精细化学品：如医药、农药、日用化学品、食品添加剂等。2．合理使用化肥（1）根据化肥本身的性质进行科学施用（2）过量施用化肥易造成水体富营养化化，产生水华等污染现象（3）不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构3．合理使用农药（1）农药种类（2）农药发展的方向：高效、低毒、低残留（3）不合理施用农药的危害①农药可能会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，一些害虫还会产生抗药性。②蜜蜂等传粉昆虫对农药很敏感，大田用药如不注意就会引起这些昆虫的大量死亡。③农药施用方法、用量和时机不当，会造成土壤和作物的农药残留超标，以及大气、地表水和地下水的污染。二、合理用药1．药物分类2．药物在人体内的作用方式（1）通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效。（2）通过药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效。3．重要的合成药——阿司匹林类别解热镇痛药定义具有解热、镇痛药理作用，同时还有显著抗炎、抗风湿作用的药物典型实例阿司匹林结构简式(化学式)主要用途解热镇痛；防止心脏病、减缓老年人视力衰退和提高免疫能力；促进植物开花注意事项长期服用阿司匹林的不良反应有胃肠道反应、水杨酸反应等4．合理用药（1）药物的两面性：一方面能促进人体健康，另一方面可能会对机体产生有害作用（2）合理用药的原则：在医生、药师的指导下，遵循安全、有效、经济和适当等原则。（3）合理用药主要考虑的两个方面问题①药物方面：剂量、剂型、给药途径与时间等因素。②机体方面：患者年龄、性别、症状、心理与遗传等因素。5．滥用药物的表现无处方长期服用安眠药或镇静剂；滥用抗生素；运动员服用兴奋剂；等等。三、安全使用食品添加剂1．功能（1）改善食品品质和色、香、味（2）满足防腐、保鲜和加工工艺需要2．分类（1）按来源①天然食品添加剂②人工合成食品添加剂（2）按功能类别功能品种着色剂改善食品色泽天然色素如红曲红等；合成色素如柠檬黄等增味剂增加食品鲜味味精（谷氨酸钠）膨松剂使食品膨松或酥脆碳酸氢铵、碳酸氢钠凝固剂改善食品形态盐卤、葡萄糖酸δ内酯防腐剂防止食品腐败变质苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐抗氧化剂防止食品因氧化而变质抗坏血酸（维生素C）营养强化剂补充必要的营养成分碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌【典型例题】拟除虫菊酯类农药是一种高效、低毒、对昆虫有强烈触杀作用的杀虫剂，其中对光稳定的溴氰菊酯的结构简式如图所示：下列关于该化合物的叙述不正确的是A．该化合物的分子式为C22H19NO3Br2B．该化合物属于烃C．该化合物在碱性条件下失去药效D．该化合物在一定条件下可发生加成反应2.“水能载舟，亦能覆舟”，药物能治病，但用药不当也能给人带来伤害，我们应遵医嘱，合理用药。关于药品的使用与作用，下列说法正确的是A．“OTC”表示非处方药B．毒品就是有毒的药品C．西药都是人工合成的，有毒，不能随便吃；中药是天然的，无毒，可放心食用D．睡觉前服用安眠药，起床后服用兴奋剂，对学生学习很有好处3.下列关于常见药物的用途正确的是A．阿司匹林具有治疗胃酸过多的作用B．青霉素有阻止多种细菌生长的功能C．失眠患者没有医生处方也可长期服用安眠药D．常用的抗酸药有氢氧化铜、氢氧化铝、碳酸钙等4.下列食品添加剂与功能类别对应正确的是A．抗坏血酸——着色剂 B．亚硝酸钠——调味剂C．碘酸钾——营养强化剂 D．苋菜红——防腐剂环境保护与绿色化学第3节环境保护与绿色化学第3节【知识梳理】一、环境保护1.环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。根治污染的最有效途径是控制污染源。环境保护环境监测对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据治理“三废”“三废”主要指废气、废水和废渣环境治理环境问题污染物治理办法酸雨SO2(主要)和NO2开发清洁能源；倡导清洁生产光化学烟雾汽车尾气(碳氢化合物、氮氧化合物)控制运行的汽车数量，保持道路通畅；使用清洁能源等臭氧层空洞氟氯烃及NOx减少并逐步禁止氟氯烃等消耗臭氧层的物质的排放；积极研制新型的制冷系统水体富营养化生活污水、工业废水等排放大量含氮、磷的物质控制污水排放量；实施污水处理达标后排放；使用无磷洗涤用品废旧电池污染废旧电池中的汞、镉、铅等重金属离子回收利用；积极研制新型电池温室效应CO2，另外甲烷等气体也能加剧温室效应使用清洁能源；提高能源利用率；进行清洁生产；植树造林；绿化环境白色污染废弃的塑料制品回收利用；使用可降解的塑料制品大气污染物来源及及次生污染物的形成（1）污染物主要来源：除了自然因素，大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。（2）次生污染物的形成水污染（1）污水主要成分：重金属盐、酸、碱等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等（2）常用的污水处理方法：物理法、化学法和生物法等。（3）污水处理的常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。方法常用试剂原理混凝法明矾、聚合氯化铝等Al3+＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+，生成的胶体吸附水中悬浮物中和法熟石灰、硫酸、CO2通过加碱中和酸或加酸中和碱进行污水处理，如Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O沉淀法Na2S等加沉淀剂使金属离子形成沉淀而除去，如除去Hg2+：Hg2++S2=HgS↓氧化还原法氧化剂或还原剂污水中含有还原性物质，可加入氧化剂除去；含有氧化性物质可加入还原性物质除去，注意加入的物质不能对水产生次生污染（4）污水处理的流程①一级处理：通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，将一级处理作为预处理。②二级处理：采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。③三级处理：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经三级处理后水可用于绿化和景观用水等。6．固体废弃物的处理（1）应遵循原则：无害化、减量化和资源化的原则（2）达到目的：减少环境污染和资源回收利用。二、绿色化学绿色化学的含义：绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。①从科学观点看，它是化学科学基础内容的更新。②从环境观点看，它强调从源头上消除污染。③从经济观点看，它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。绿色化学的核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染，即预防污染优于治理污染。原子经济性反应：按照绿色化学的原则，最理想的原子经济性反应就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。【典型例题】2022年3月22日是“世界水日”，我国确定的“中国水周”的主题为“推进地下水超采综合治理，复苏河湖生态环境”，下列说法错误的是A．工业废水需要处理达标后才能排放B．生活废水不含重金属污染物，因此可以直接排放C．经处理后的工业废水可以循环使用D．向废水中加入生石灰可降低重金属离子的含量我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是A．将重质油裂解为轻质油作为燃料B．大规模开采可燃冰作为新能源C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D．研发催化剂将CO2还原为甲醇如图所示是一种综合处理SO2废气的工