人教版高中化学必修二文档：第4章 化学与自然资源的开发利用 本章重难点专题突破 含答案

高中化学必修课程PAGEPAGE9本章重难点专题突破一金属的冶炼方法1．金属冶炼方法与金属活动性的关系金属的活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强自然界中的存在形态化合态多数是化合态、极少数是游离态游离态主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属单质的能力不同，因而不同的金属就有不同的冶炼方法。在金属活动性顺序表中，金属位置越靠后，越易被还原，用一般还原方法就能使金属还原。金属位置越靠前，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段来还原。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属应用的早晚就是由金属的活动性决定的，金属越活泼，冶炼越难，其使用时间就越晚。铝的应用比铁晚，就是因为铝难冶炼，只有发现用电解法冶炼后，才能大量冶炼铝。【典例1】金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法中不正确的是()A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．越活泼的金属越难冶炼解析合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A正确；因AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝时应采用冰晶石(Na3AlF6)作熔剂电解熔融Al2O3的方法，B错误；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，C正确；越活泼的金属，其金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。答案B2．几种常用金属冶炼方法的比较方法名称举例主要特点热分解法2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑适合冶炼活动性较差的金属热还原法CO作还原剂Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低H2作还原剂WO3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高温))W＋3H2O冶炼金属纯度较高，成本较高热还原法Na、Mg、Al作还原剂Cr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O34Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(高温))4NaCl＋Ti冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高C作还原剂2ZnO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Zn＋CO2↑2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))CO2↑＋2Cu冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳)电解法2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑金属纯度高，耗电量大，生产成本高特别提示炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含碳的合金。【典例2】金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是()A．电解法 B．热还原法C．热分解法 D．铝热法解析Na、Mg都很活泼，常用电解法冶炼，而Li活动性介于Na与Mg之间，故Li也应采用电解法冶炼。答案A二海水资源的综合利用1．海水水资源的利用海水水资源的利用主要包括直接利用和海水淡化。海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉；海水淡化可解决淡水资源不足问题。海水淡化现有20多种技术方法。目前技术纯熟、经济效益较好的有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、电渗析法等。(1)蒸馏法蒸馏法历史最久，技术、工艺比较完善，是目前海水淡化的主要方法。蒸馏淡化过程的实质如同水蒸气的形成，使海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气在一定条件下遇冷形成不带咸味的水，但蒸馏法的弊端是消耗能量多并在仪器里产生大量的锅垢。(2)冷冻法冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法相比，耗能低、结垢轻，但得到的淡水味道不佳。(3)反渗透法反渗透法通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的，其最大优点是节能。反渗透法正逐步取代蒸馏法成为最广泛的方法。(4)电渗析法电渗析法是将具有选择透过性的阳离子膜与阴离子膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，相邻隔室实现海水浓缩与淡化。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。2．海水化学资源的利用(1)海水制盐海水制盐又称海水晒盐。其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料：①氯碱工业：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②制钠和氯气：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑③制盐酸：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl④制漂白剂：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3=NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑特别提示海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质，精制后得到NaCl饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。(2)海水提镁反应流程：有关反应的化学方程式：①CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑②CaO＋H2O=Ca(OH)2③MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2④Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O⑤MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(HCl),\s\do5(△))MgCl2＋6H2O⑥MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑(3)海水提溴①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩；②氧化：向浓缩的海水中通入适量的Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－；③富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4；④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。(4)海带中提碘①流程海带eq\o(→,\s\up7(灼烧))海带灰→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质；②主要的化学原理：2H＋＋2I－＋H2O2=I2＋2H2O或Cl2＋2KI=2KCl＋I2。特别提示①海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均可为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2或I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开；②利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水，以减少能耗。利用海水淡化后溴离子得到浓缩的浓海水，以提高制溴的效益。【典例3】海带含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：请填写下列空白：(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的仪器是________(从下列仪器中选择所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。A．烧杯B．坩埚C．表面皿D．泥三角E．酒精灯F．干燥器(2)步骤③的实验操作名称是________；步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。(3)步骤④反应的离子方程式是_____________________________________________。(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是_______________________________________________________________。(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)灼烧海带在坩埚里进行，坩埚放在泥三角上，用酒精灯加热，且要用玻璃棒搅拌，使其充分反应。(2)分离悬浊液得到含碘溶液和残渣，采用过滤法；碘溶于苯中，苯易挥发，碘固体易升华，可以通过蒸馏方法得到碘和苯。(3)联想二氧化锰氧化浓盐酸中氯离子，I－还原性强于Cl－，在酸性条件下二氧化锰一定能氧化I－，MnO2＋2I－＋4H＋=I2＋Mn2＋＋2H2O。(4)萃取剂必须具备三个条件：①不溶于水，也不与水反应；②被萃取的物质在该萃取剂中溶解度大于在水中的溶解度；③被萃取的物质与该萃取剂不发生反应。苯符合萃取剂选用条件，苯不溶于水，且不与水反应；苯是非极性溶剂，碘是非极性分子，根据相似相溶原理，碘易溶于苯而在极性溶剂水中溶解度相对较小；碘与苯不反应。除苯作萃取剂外，四氯化碳等有机溶剂也可以作碘的萃取剂。(5)利用“碘与淀粉溶液混合，溶液呈蓝色”这一特征现象检验水层里是否有碘单质存在。设计实验方法包括步骤、现象、结论及解释。答案(1)BDE(2)过滤蒸馏(3)2I－＋MnO2＋4H＋=Mn2＋＋I2＋2H2O(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)三两大化石燃料的综合利用1．煤的综合利用将煤作为燃料，主要是利用其燃烧放出的热量，但是，将煤直接燃烧不但利用率较低，而且还会造成严重的环境污染。将煤进行加工后综合利用是合理用煤的重要发展方向，当前，煤的综合利用方法主要是煤的干馏、煤的气化和液化。(1)煤的干馏①概念：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，工业上也叫煤的焦化。理解这一概念，要注意以下两个方面：隔绝空气：这是煤的干馏的先决条件，否则，强热条件下煤会燃烧生成CO2和H2O等物质。煤的干馏是化学变化，煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是分解反应，属于化学变化。②煤干馏的主要产品及其用途干馏产品主要成分主要用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨气、铵盐化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、燃料、电石③煤中不含苯、萘、蒽等物质：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。(2)煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO(g)＋H2(g)。(3)煤的液化煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。【典例4】煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是()①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化③该技术实现了煤的清洁利用④该技术实现了煤的高效利用A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④解析煤粉加压气化是将煤变成以CO和H2为主要成分的合成气，此过程涉及化学变化和物理变化，减少了污染，提高了煤的利用率。答案C2．石油的综合利用石油直接应用的效益非常低，一般不直接使用，而是要加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、石油的裂化和裂解、石油的催化重整等。石油加工(炼制)方法比较石油炼制的方法分馏催化裂化裂解常压减压原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气)主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯等目的将原油分离成轻质油等各种产物将重油充分分离并防止炭化提高汽油的产量和质量获得短链气态不饱和烃主要变化类型物理变化化学变化【典例5】用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：(1)由CH2=CH2制得有机物A的化学反应类型是__________。(2)丙烯醛(CH2=CHCHO)中含有的官能团__________(填名称)。(3)A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；该反应的类型是__________。(4)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)加成反应(2)碳碳双键、醛基(3)CH2=CHCOOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))CH2=CHCOOCH2CH3＋H2O取代反应(或酯化反应)(4)nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CH2—CH2四六大环境问题及防治措施1．六大环境问题及其危害环境问题主要污染物主要危害温室效应CO2造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层破坏氟氯代烷、NOx到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害光化学烟雾碳氢化合物、NOx刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡白色污染废弃塑料制品①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产②混入生活垃圾中难处理、难回收③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡赤潮和水华废水中含N、P等营养物质使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变成绿色，浑浊，水质恶化2.防治措施(1)减少污染物的排放，在排放之前进行处理。(2)对资源进行回收再利用。(3)开发新的替代品。(4)实施清洁生产，从源头上减少和消除工业生产