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1、2022秋高中化學 第四章 化學與自然資源的開發(fā)利用學案 新人教版必修2 學習目標 1.以金屬礦物的開發(fā)、海水資源的綜合利用為例,了解化學方法在實現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的作用,認識化學在自然資源綜合利用方面的重要價值。 2.認識煤、石油和天然氣等化石燃料綜合利用的意義。 3.以聚乙烯為例,讓學生了解高分子材料在生活等領域中的應用及可能帶來的環(huán)境問題。 4.認識化學在環(huán)境保護中的作用,樹立綠色化學的觀念。 自主學習 一、金屬礦物的開發(fā)利用 1.金屬在自然界中的存在 在地殼中除了金、鉑等極少數(shù)極不活潑的金屬外,絕大多數(shù)金屬元素以　　　　　　的形式存在于自然界。? 2.金屬冶煉的實質(zhì)

2、 金屬在化合物中只有正價,沒有負價,所以金屬的冶煉過程就是把金屬從化合物中　　　　出來的過程。? 3.金屬冶煉的方法 根據(jù)金屬的活動性不同,將金屬冶煉的方法分為　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　。? 熱還原法中常用的還原劑有　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。? 二、海水資源的開發(fā)利用 1.海水淡化 海水淡化的方法:　　　　　、　　　　　、　　　　等。? 蒸餾法 原理:利用水的沸點低,蒸餾時水汽化,而其他物質(zhì)沸點高,不能汽化,水蒸氣冷卻得到淡水。 注意:(1)海水蒸餾原理的裝

3、置中冷卻水的流向低進高出,目的是保證冷凝管中充滿冷卻水,冷卻效果更好,使冷凝水的利用效率更高。 (2)為防止暴沸,海水中必須加入碎瓷片。 2.海帶中提取碘 反應原理:海帶中碘元素主要以　　　　形式存在,加入　　　　劑,將其氧化成I2,再萃取出來。? 3.海水中提取溴 寫出相應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　;　　　　　　　　　　　　;　　　　　　　　　　　　　。? 三、化石燃料的綜合利用 1.煤的綜合利用 (1)煤的干餾 指將　　　　　　　　　　　的過程,也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦爐氣等。煤的干餾屬于　　　　(填“物理”或“化學”)變化。?

4、(2)煤的氣化 將煤中的有機物轉(zhuǎn)化為　　　　　　　　　　　　　的過程,目前主要方法是碳和水蒸氣反應制水煤氣,化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)煤的液化 直接液化:讓煤與　　　　　　　　　　作用生成液體燃料。? 間接液化:先把煤轉(zhuǎn)化為　　　　　　　　　,再在催化劑作用下合成　　　　　　　等液體燃料。? 2.石油的綜合利用 (1)石油的成分 石油主要是由多種　　　　　　　　　組成的混合物。? (2)石油的分餾 利用原油中各組分　　　　　的不同,將復雜的混合物分離成較簡單和更有用的混合物的過程叫分餾。分餾是　　　　　　　變化,其主要目的是得到　　　　　、　　　　

5、、　　　　　　等輕質(zhì)油。? (3)石油的裂化 ①定義:石油的催化裂化是將含碳原子較多、沸點較高的烴斷裂為含碳原子較少、沸點較低的汽油的過程。 ②主要目的:將重油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油,提高輕質(zhì)油汽油的產(chǎn)量。 (4)石油的裂解 ①定義:石油在更高的溫度下發(fā)生深度裂化,石油中的烴分子斷裂成以乙烯、丙烯為主的短鏈不飽和烴。 ②主要目的:生產(chǎn)　　　　、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。? 3.天然氣的綜合利用 主要成分是　　　　,是一種清潔的化石燃料和重要的化工原料。作為化工原料主要用于　　　　和　　　　等。? 4.生產(chǎn)合成材料 請寫出乙烯生產(chǎn)聚乙烯塑料的化學方程式:　　　　　　　　　　　。單體

6、為　　　　,鏈節(jié)為　　　　,聚合度為　　　　。? 四、環(huán)境保護與綠色化學 1.環(huán)境保護 (1)工業(yè)三廢指　　　　　、　　　　　、　　　　　。? (2)環(huán)保措施:回收利用、達標排放、研制可降解塑料。 2.綠色化學 (1)核心:利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。 (2)原子經(jīng)濟:反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,即原子利用率為　　　　　。? 課內(nèi)探究 一、金屬礦物的開發(fā)利用 1.金屬冶煉的方法與金屬活動性的關系 金屬的活動性順序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金屬原子失電子能力 由　

7、　　到　　　? 金屬離子得電子能力 由　　　到　　　? 自然界中存在形態(tài) 化合態(tài) 多數(shù)是化合態(tài),極少數(shù)有游離態(tài) 游離態(tài) 金屬冶煉的實質(zhì) 金屬從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),用還原的方法使金屬化合物中的金屬陽離子得電子變成金屬原子 — 主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 — 化學方程式 MgCl2　　? Al2O3　　? Fe2O3+CO　　? Fe2O3+Al　　? HgO　　? Ag2O　　? — 【遷移應用1】工業(yè)上冶煉金屬,常用的方法有四種,Ⅰ.熱分解法,Ⅱ.熱還原法,Ⅲ.電解法,Ⅳ.濕法冶金。下表中金屬與常用冶煉方法相符的是(　　) 金

8、屬 冶煉方法 A 鉀、鈣 Ⅳ B 鈉、鋁 Ⅲ C 銅、鐵 Ⅰ D 銀、汞 Ⅱ 2.鋁熱反應 利用鋁的強還原性和鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁時能放出大量熱的性質(zhì),工業(yè)上常用鋁粉來還原一些難熔性氧化物,這類反應被稱為鋁熱反應。鋁熱反應常用于冶煉高熔點的金屬,并且它是一個放熱反應。其中鎂條為引燃劑,氯酸鉀為助燃劑。 【遷移應用2】鋁粉與某些金屬氧化物組成的混合物叫鋁熱劑,鋁熱劑在高溫下發(fā)生的反應叫鋁熱反應。如:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反應發(fā)生時放出大量的熱。仔細閱讀上述信息回答下列問題: (1)“鋁熱反應”屬于四種基本反應類型中的　　　　反應。? (2)信

9、息中的“某些”指　　　　　　　　　　(填“比鋁活潑的”“比鋁不活潑的”或“任意”)。? (3)試寫出鋁粉與MnO2發(fā)生的鋁熱反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　。? 二、海水資源的開發(fā)利用 1.海水中提取溴 (1)流程: (2)有關反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 2.海水中提取碘 (1)流程: (2)有關反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 3.海水中提取鎂 (1)流程: (2)有關反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 【遷移應用3】海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源

10、。下面是從海水中提取某些原料的流程圖。 下列有關說法中正確的是(　　) A.第①步中除去粗鹽中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì),加入的藥品順序為:Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸 B.第②步中工業(yè)上一般選用NaOH作沉淀劑 C.在第③④⑤步中溴元素均被氧化 D.從第③步到第⑤步的目的是濃縮 三、化石燃料的綜合利用 【遷移應用4】下列說法中正確的是(　　) A.煤、石油、天然氣是當今世界上最重要的三大礦物燃料,是取之不盡的 B.煤是由無機物和有機物所組成的復雜的混合物,只含有碳和氫兩種元素 C.石油主要含有碳和氫兩種元素,同時還含有

11、少量的硫、氧、氮等元素 D.煤和石油都是由古代植物遺體埋在地層下或在地殼中經(jīng)過一系列非常復雜的變化而形成的 四、環(huán)境保護與綠色化學 1.環(huán)境污染的熱點問題 (1)形成酸雨的主要氣體為　　　　　　　　和　　　　　　　　　。? (2)破壞臭氧層的主要物質(zhì)是　　　　　　　　　　　　　。? (3)導致全球變暖、產(chǎn)生“溫室效應”的氣體是　　　　　　　　　　　。? (4)形成“光化學煙霧”的氣體是　　　　　　　　　　　　　　　　。? (5)“白色污染”是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (6)引起水華、赤潮的原因:工農(nóng)業(yè)及城市生活污水(含大量的氮、磷等營養(yǎng)元素)任意排放。含

12、磷洗衣粉的使用和不合理使用化肥是造成水體富營養(yǎng)化的重要原因之一。 【遷移應用5】下列有關環(huán)境問題的說法正確的是(　　) A.燃煤時加入適量石灰石,可減少廢氣中SO2的量 B.臭氧的體積分數(shù)越大的空氣越有利于人體健康 C.pH在5.6~7.0之間的降水通常稱為酸雨 D.含磷合成洗滌劑易于被細菌分解,故不會導致水體污染 2.綠色化學 (1)意義: 綠色化學示意圖 (2)核心:利用化學原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。 (3)原子經(jīng)濟:按照綠色化學的原則,最理想的“原子經(jīng)濟”就是反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,這時原子利用率為100%。 【遷移應用6】“

13、綠色化學”是21世紀化學發(fā)展的主導方向?！熬G色化學”要求從根本上消除污染,它包括“原料的綠色化”“化學反應的綠色化”“產(chǎn)物的綠色化”等內(nèi)容。其中“化學反應的綠色化”要求反應物中所有的原子完全被利用且全部轉(zhuǎn)入期望的產(chǎn)品中。下列符合“化學反應的綠色化”的是(　　) A.SO2+NH3+H2O(NH4)2SO3 B.NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O C.Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O D.CuO+H2SO4CuSO4+H2O 隨堂檢測 1.下列敘述中正確的是(　　) A.目前加碘食鹽中主要添加的是KIO3 B.日常生活中無水乙醇常用于殺菌消毒 C

14、.綠色食品是不含任何化學物質(zhì)的食品 D.在空氣質(zhì)量日報中CO2含量屬于空氣污染指數(shù) 2.我國的能源消耗以煤為主。據(jù)估計,全世界的煤炭最多供應200~300年。下列是關于利用煤炭資源的某些觀點,其中論述正確的是(　　) ①直接燃煤雖然帶來了污染問題,但同時提供了能量,污染與經(jīng)濟效益相比,經(jīng)濟效益更重要 ②人類在開發(fā)資源時,既要滿足自身需要又不能以危害子孫后代為代價 ③隨著科學的發(fā)展,將不斷地開發(fā)出新型能源,根據(jù)能量守恒定律,擔心能源枯竭實在是杞人憂天 ④發(fā)展?jié)嵜杭夹g,提高燃煤效率,進行煤的干餾,可以提高煤的使用價值 A.①④　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B.②③ C.①

15、② D.②④ 3.下列敘述中錯誤的是(　　) A.煉鐵時,還原劑CO將鐵從鐵礦石中還原出來 B.活潑金屬Na用電解法冶煉 C.汞的冶煉可用熱分解法 D.鋁的冶煉一般用還原劑法 4.溴是海水中重要的非金屬元素。地球上90%的溴元素以Br-的形式存在于海水中,所以人們稱溴為“海洋元素”。下列有關說法中正確的是(　　) A.從海水中提取溴時,不涉及氧化還原反應 B.苯與溴水反應生成溴苯 C.可以用CCl4萃取溴水中的溴 D.向FeBr2溶液中通入Cl2時,一定會發(fā)生如下反應:2Br-+Cl22Cl-+Br2 5.如圖是我國古代冶鐵圖,你認為下述反應原理正確的是(　　) A

16、.Fe3O4+4H23Fe+4H2O B.Fe2O3+3C2Fe+3CO↑ C.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D.Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 6.下列金屬:①鐵,②鎂,③錳,④釩,⑤鉻。可用鋁熱法制備的有(　　) A.①②④ B.①②③⑤ C.①③④⑤ D.①②③④⑤ 7.海藻中含有豐富的、以離子形式存在的碘元素。下面是實驗室從海藻里提取碘的流程中的一部分。 下列判斷正確的是(　　) A.步驟①、③的操作分別是過濾、萃取 B.可用淀粉溶液檢驗步驟②的反應是否進行完全 C.步驟③中加入的有機溶劑是裂化汽油或乙醇 D.步驟④的操作是過濾 8.由下列物質(zhì)

17、冶煉相應的金屬時采用電解法的是(　　) A.Fe2O3 B.HgO C.Cu2S D.Al2O3 9.化學與生活密切相關,下列說法中不正確的是(　　) A.二氧化硫可廣泛用于食品的增白 B.葡萄糖可用于補鈣藥物的合成 C.聚乙烯塑料制品可用于食品的包裝 D.次氯酸鈉溶液可用于環(huán)境的消毒殺菌 10.化學與社會、生產(chǎn)、生活密切相關。下列說法中正確的是(　　) A.石英只能用于生產(chǎn)光導纖維 B.從海水中提取物質(zhì)都必須通過化學反應才能實現(xiàn) C.為了增加食物的營養(yǎng)成分,可以大量使用食品添加劑 D.“地溝油”禁止食用,但可以用來制肥皂 11.化學與生活密切相關,下列說法中正確的是

18、(　　) A.聚乙烯塑料的老化是由于發(fā)生了加成反應 B.煤經(jīng)過氣化和液化等物理變化可以轉(zhuǎn)化為清潔燃料 C.合成纖維、人造纖維及碳纖維都屬于有機高分子材料 D.利用糧食釀酒經(jīng)過了淀粉→葡萄糖→乙醇的化學變化過程 12.海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如下圖: (1)步驟①反應的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　。? (2)步驟③反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　。? (3)Br的原子序數(shù)是　　　　,在周期表中位于第　　　　周期　　　　族。? (4)步驟⑤蒸餾的過程中,溫度應控制在80~90 ℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)

19、,請解釋原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (5)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進行蒸餾,得到液溴? 　。? 參考答案 自主學習 一、1.化合物 2.還原 3.電解法　熱還原法　熱分解法　焦炭　一氧化碳　氫氣　活潑金屬 二、1.蒸餾法　電滲析法　離子交換法 2.I-　氧化 3.2NaBr+Cl22NaCl+Br2　Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4　2HBr+Cl22HCl+Br2 三、1.(1)煤隔絕空氣加強熱使之分解　化學 (2)可燃性氣體　C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　(3)氫氣　一氧化碳和

20、氫氣　甲醇 2.(1)碳氫化合物 (2)沸點　物理　汽油　煤油　柴油 (4)②乙烯 3.甲烷　合成氨　生產(chǎn)甲醇 4.nCH2CH2􀰷CH2—CH2􀰻　CH2CH2　—CH2—CH2—　n 四、1.(1)廢氣　廢水　廢渣 2.(2)100% 課內(nèi)探究 一、1.強　弱　弱　強　MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑　2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑　Fe2O3+CO2Fe+3CO2　2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe　2HgO2Hg+O2↑　2Ag2O4Ag+O2↑ 【遷移應用1】B 【遷移應用2】置換　比鋁不活潑的　4Al+3MnO23M

21、n+2Al2O3 解析:(1)該反應的特點為一種單質(zhì)和一種化合物反應生成另一種單質(zhì)和另一種化合物,應為置換反應。 (2)反應為置換反應,應為活潑金屬置換出較不活潑金屬。 (3)鋁粉與MnO2在高溫下反應生成Mn和Al2O3,反應的化學方程式為4Al+3MnO23Mn+2Al2O3。 二、1.(2)2Br-+Cl22Cl-+Br2、SO2+Br2+2H2O4H++2Br-+S 2.(2)2I-+Cl22Cl-+I2 3.(2)CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2OCa(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2CaCl2+Mg(OH)2↓、Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O、

22、MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 【遷移應用3】解析:A項,第①步中除去粗鹽中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì),加入的藥品順序為:NaOH溶液(或BaCl2溶液)→BaCl2溶液(或NaOH溶液)→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸,注意Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加;B項,第②步中一般選用較為廉價的石灰乳作沉淀劑,而不選用成本相對較高的NaOH;C項,在第③和⑤步中溴元素被氧化,在第④步中溴元素被還原;D項,溴離子在海水中的濃度較小,必須經(jīng)過濃縮、富集才有利于得到溴單質(zhì),從第③步到第⑤步的目的是濃縮。 答案:D 三、【遷移應用4】解析:D.石油是由古代動植物遺體埋在地

23、層下或在地殼中經(jīng)過一系列非常復雜的變化而形成的。 答案:C 四、1.硫氧化合物　氮氧化合物　氟氯烴、氮的氧化物　二氧化碳 碳氫化合物和氮氧化合物　聚乙烯等塑料垃圾 【遷移應用5】解析:臭氧的體積分數(shù)超過10-4%的空氣,由于臭氧濃度過高,能刺激人的眼、鼻、喉的黏膜,對支氣管及肺等呼吸系統(tǒng)造成影響,B項不正確;pH小于5.6的降水通常稱為酸雨,C項不正確;含磷合成洗滌劑含有的磷等營養(yǎng)元素,易造成水體污染,D項不正確。該題答案為A。 答案:A 【遷移應用6】A 隨堂檢測 1.解析:日常生活中無水乙醇常用作燃料,殺菌消毒用的是75%的乙醇溶液;綠色食品指的是無公害、無污染的食品,任何

24、物質(zhì)都是由化學元素組成的;在空氣質(zhì)量日報中污染指數(shù)主要包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物等,CO2含量不包括在空氣污染指數(shù)之中。 答案:A 2.答案:D 3.解析:活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al用電解法冶煉,D項錯誤;多數(shù)金屬的冶煉用熱還原法,如Fe、Sn、Cu等;有些不活潑金屬用熱分解法就可制得,如Hg、Ag等。 答案:D 4.解析:從海水中提取溴,一般要經(jīng)歷濃縮、氧化和提取三個步驟,A項不正確;苯只能與液溴在催化劑作用下發(fā)生取代反應,B項不正確;FeBr2與Cl2反應時,因Cl2的量不同,生成物不同,題目中沒有說明Cl2與FeBr2的量的關系,D項不正確。 答案

25、:C 5.答案:C 6.解析:鎂比鋁活潑,因此不能用鋁通過鋁熱反應置換出鎂。 答案:C 7.解析:A項,①分離固體和液體用過濾,③將碘水中的碘單質(zhì)分離出來,選擇合適的萃取劑進行萃取即可,故A正確;B項,碘遇淀粉變藍色,碘離子和淀粉不反應,所以淀粉能檢驗碘單質(zhì)的存在,不能檢驗碘離子,故B錯誤;C項,乙醇和水能互溶,所以乙醇不能作碘水中碘的萃取劑,因此步驟③中加入的有機溶劑應該是四氯化碳或苯,C不正確;D項,從含有碘的有機溶液中分離出單質(zhì)碘的操作應該是蒸餾,D不正確。 答案:A 8.解析:電解法常用于冶煉非?；顫姷慕饘?如K、Ca、Na、Mg、Al等,所以D項正確。 答案:D 9.

26、解析:二氧化硫有一定毒性,不能廣泛用于食品的漂白,A項錯誤;葡萄糖酸鈣就是用葡萄糖合成的一種補鈣藥物,B項正確;聚乙烯塑料無毒,可用于食品的包裝,C項正確;次氯酸鈉能與二氧化碳和水反應,生成次氯酸,能殺菌消毒,常用于環(huán)境的消毒殺菌,D項正確。 答案:A 10.解析:石英的用途很廣泛,如制備石英玻璃等,A項錯誤;從海水中提取的物質(zhì)有的需要通過化學反應,有的則不需要,如從海水中通過蒸餾法獲得淡水,是物理過程,B項錯誤;有的食品添加劑若大量使用會對人體產(chǎn)生危害,如亞硝酸鈉,所以必須嚴格控制用量,C項錯誤;地溝油中含有大量有毒物質(zhì),不能食用,但其主要成分為油脂,所以可以通過皂化反應來制肥皂,D項正

27、確。 答案:D 11.解析:聚乙烯分子中不含有碳碳雙鍵,不能發(fā)生加成反應,A項錯誤;煤的氣化和液化都是化學變化,B項錯誤;合成纖維和人造纖維都是有機高分子材料,碳纖維的主要成分是碳單質(zhì),屬于無機非金屬材料,C項錯誤;糧食釀酒要經(jīng)過一系列的化學變化,淀粉先發(fā)生水解,最終生成葡萄糖,葡萄糖再在酒化酶作用下生成乙醇和二氧化碳,D項正確。 答案:D 12.答案:(1)2Br-+Cl2Br2+2Cl- (2)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4 (3)35　四?、鰽 (4)溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,液溴中水分增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率低 (5)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度過低,如果直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高;經(jīng)過“空氣吹出、SO2吸收、氧化”等步驟實際上是將溴水濃縮了