2019-2020年高三化學一輪復習 第10章 化學與自然資源的開發(fā)利用教案.doc

2019-2020年高三化學一輪復習 第10章 化學與自然資源的開發(fā)利用教案復習目標：1、了解金屬冶煉的基本方法，能夠選擇合理的方法冶煉金屬。2、掌握海水資源的綜合開發(fā)與利用。能夠從海水中得到Mg、I2、Br2等物質(zhì)。了解氯堿工業(yè)?；A知識：一、金屬的冶煉1金屬在自然界中存在的形態(tài)除了Au、Pt等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯正化合價。2金屬冶煉的實質(zhì)使金屬化合物中的金屬離子得電子被還原為金屬單質(zhì)的過程：Mnne=M。3金屬冶煉的一般步驟4金屬冶煉方法金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關系金屬的活動性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金屬原子失電子能力強弱金屬離子得電子能力弱強主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法(1)熱分解法例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用熱分解冶煉法冶煉金屬的特點是：金屬元素的金屬性弱，金屬元素的原子難失去電子，其金屬離子容易得到電子，該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性較差。(2)熱還原法冶煉金屬焦炭還原法。例如：C還原ZnO、CuO，。一氧化碳還原法。例如：CO還原Fe2O3、CuO。(3)電解法冶煉金屬例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的電解反應?！句X熱反應】(1)本質(zhì)利用鋁的還原性，將難熔金屬從其氧化物中置換出來：2mAl3MnOm mAl2O33nM(2)實驗(以Al和Fe2O3的反應為例)實驗過程a把兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起使四周都有四層。把內(nèi)層濾紙取出，在其底部剪一個孔，用水潤濕，再套回架在鐵圈上的玻璃漏斗上(如圖所示)，下面放置一盛沙子的蒸發(fā)皿。b把5 g干燥的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗上，上面加少量氯酸鉀固體并在混合物中間插一根鎂條。c用燃著的小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：當外露部分鎂條剛剛?cè)籍厱r，紙漏斗內(nèi)的混合物立即劇烈反應，發(fā)出耀眼的光芒，產(chǎn)生大量的煙。紙漏斗被燒破，有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。實驗結(jié)論：在高溫下，鋁與氧化鐵反應，放出大量的熱，化學方程式：Fe2O32Al2FeAl2O3。(3)反應特點在高溫下進行，反應迅速，放出大量的熱。新生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與Al2O3分離。(4)應用在生產(chǎn)上，可用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上用于冶煉難熔金屬。(5)鋁熱劑在鋁熱反應中，反應混合物(鋁、金屬氧化物)稱為鋁熱劑。能與Al組成鋁熱劑的金屬氧化物常見的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。二、海洋資源的開發(fā)利用1海水淡化(1)海水淡化途徑：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去。(2)海水淡化的方法及其特點海水淡化的方法主要有蒸餾法(如圖所示)、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。2海水中鎂的提取(1)流程(2)有關反應的化學方程式MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl26H2OMgCl26H2OMgCl2(熔融)MgCl23海水提溴(1)工藝流程：海水 Br2(l)(2)原理用蒸餾法將海水濃縮，用硫酸將濃縮的海水酸化。向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)：2BrCl2=Br22Cl。向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸氣，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達到富集的目的：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。向吸收塔內(nèi)溶液中通入適量的氯氣：2HBrCl2=2HClBr2。用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)溶液中的溴單質(zhì)。若要得到純凈的液溴，采用的分離方法是蒸餾。4海帶中碘的提取(1)流程(2)主要化學原理：Cl22KI=2KClI2。5氯堿工業(yè)以氯堿工業(yè)為基礎的化工生產(chǎn)及產(chǎn)品的主要用途見下圖。（1）食鹽水精制由于粗鹽水中含有泥沙、Cu2+、Mg2+、Fe3+、SO雜質(zhì)，不符合電解要求，因此必須經(jīng)過精制。精制食鹽水時經(jīng)常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等，使雜質(zhì)成為沉淀過濾除去，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)鹽水的pH。例如：加入Na2CO3溶液以除去Ca2+： Ca2+CO=CaCO3加入NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+等：Mg2+2OH-Mg(OH)2；Fe3+3OH-Fe(OH)3為了除去SO，可以先加入BaCl2溶液，然后再加入Na2CO3溶液以除去過量的Ba2+： Ba2+ SO=BaSO4Ba2+CO=BaCO3這樣處理后的鹽水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金屬離子，由于這些陽離子在堿性環(huán)境中會生成沉淀，損壞離子交換膜，因此該鹽水還需送入陽離子交換塔，進一步通過陽離子交換樹脂除去Ca2+、Mg2+等。這時的精制鹽水就可以送往電解槽中進行電解了。（2）離子交換膜法電解陽離子交換膜有一種特殊的性質(zhì)，即它只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過，也就是說只允許Na+通過，而Cl-、OH-和氣體則不能通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。 精制的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室。通電時，H2O在陰極表面放電生成H2，Na+穿過離子膜由陽極室進入陰極室，導出的陰極液中含有NaOH；Cl-則在陽極表面放電生成Cl2。電解后的淡鹽水從陽極導出，可重新用于配制食鹽水。離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程可以簡單表示如下圖所示：（3）基本原理電解飽和食鹽水的總反應可以表示為：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2陽極反應：2Cl-2e-=Cl2（氧化反應）陰極反應：2H+2e-H2（還原反應）例題精講：【例1】（xx天津）（18分）海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：（1）請列舉海水淡化的兩種方法： 、 。（2）將NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、 、 、或H2、 。（3）步驟中已獲得Br2，步驟中又將Br2還原為Br，其目的為 。（4）步驟用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達95，有關反應的離子方程式為 ，由此反應可知，除環(huán)境保護外，在工業(yè)生產(chǎn)中應解決的主要問題是 。（5）某化學研究性學習小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關資料，Br2的沸點為59。微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后，了如下裝置簡圖：請你參與分析討論：圖中儀器B的名稱： 。整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是 。實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件： 。C中液體產(chǎn)生顏色為 。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應后，再進行的分離操作是 。答案（1）蒸餾法、電滲析法、離子交換法及其其他合理答案中的任意兩種（2）Cl2 NaOH NaClO（3）富集溴元素（4）Br2SO22H2O=4HSO422Br 強酸對設備的嚴重腐蝕（5）冷凝管 Br2腐蝕橡膠控制溫度計b的溫度，并收集59的餾分深紅棕色 分液（或蒸餾）【例2】（xx江蘇）16.（10分）鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生產(chǎn)BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2與HNO3的應化學方程式為 。（2）酸溶時通常控制反應溫度不超過70，且不使用濃硝酸，原因是 、 。（3）該廠結(jié)合本廠實際，選用的X為 （填化學式）；中和使溶液中 （填離子符號）的濃度減少（中和引起的溶液體積變化可忽略）。（4）上述流程中洗滌的目的是 。答案（1）Ba(FeO2)2+HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O（2）防止反應速率過快 濃HNO3易揮發(fā)、分解（3）BaCO3；Fe3+、H+（4）減少廢渣中可溶性鋇鹽對環(huán)境的污染第十章 化學與自然資源的開發(fā)利用第一課時 資源綜合利用環(huán)境保護復習目標：1、了解煤、石油的綜合開發(fā)與利用。2、了解環(huán)境保護相關的常識，能運用化學知識對環(huán)境保護做出貢獻?；A知識：一、煤、石油、天然氣的綜合利用1煤的綜合利用煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，主要含有C元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。（1）煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。煤的干餾是一個復雜的物理、化學變化過程。煤的干餾產(chǎn)物a焦爐氣，b煤焦油，c焦炭，d粗氨水。（2）煤的氣化將煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，目前主要方法是碳和水蒸氣反應制水煤氣。化學方程式為CH2O(g)COH2。（3）煤的液化直接液化煤氫氣液體燃料間接液化煤水水煤氣甲醇等2天然氣的綜合利用（1）天然氣的主要成分是甲烷，它是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料。（2）天然氣與水蒸氣反應制取H2 原理：CH4H2OCO3H2。3石油的綜合利用（1）石油的成分石油主要是由多種碳氫化合物組成的混合物。所含元素以C、H為主，還有少量N、S、P、O等。（2）石油的分餾利用原油中各組分沸點不同，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做分餾。分餾是物理變化過程。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油。（3）石油的裂化條件：催化劑催化、高溫。過程：含碳原子數(shù)較多、沸點較高的烴斷裂為含碳原子數(shù)少，沸點低的烴，裂化是化學變化過程。主要目的：將重油轉(zhuǎn)化為輕油。（4）石油的裂解定義石油在更高的溫度下發(fā)生深度裂化，石油中的長鏈烴分子斷裂成以乙烯、丙烯為主的短鏈烴。生產(chǎn)目的：生產(chǎn)乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。【比較】石油的分餾、裂化、裂解的比較石油煉制的方法分餾催化裂化石油的裂解常壓減壓原理用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物在催化劑存在的條件下，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴主要原料原油重油重油含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品（含石油氣）主要產(chǎn)品溶劑油、汽油、煤油、柴油、重油潤滑油、凡士林、石蠟、瀝青、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、1,3丁二烯等直餾汽油和裂化汽油的區(qū)別獲得方法主要化學成分鑒別方法直餾汽油原油直接分餾，物理變化一般是C5C11的烷烴及少量的芳香烴等，性質(zhì)穩(wěn)定能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油裂化汽油重油裂化，化學變化含有C5C11的烷烴和烯烴，性質(zhì)活潑各種工業(yè)廠氣的主要成分名稱來源主要成分用途高爐煤氣煉鐵高爐CO2、CO等燃料水煤氣水煤氣爐CO、H2等燃料、化工原料煉廠氣石油煉制廠低級烴燃料、化工原料裂解氣裂解爐“三烯二烷”石油化工原料焦爐氣煉焦爐CO、H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料天然氣天然氣田、油田甲烷燃料、化工原料二、環(huán)境保護與綠色化學1環(huán)境問題環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。“三廢”的污染主要指：（1）大氣污染大氣污染物主要來自化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。（2）水污染工業(yè)廢水，生活污水，農(nóng)田過度施肥，噴灑農(nóng)藥都會對水源造成污染。（3）固體廢棄物污染，如白色污染。當今環(huán)境污染存在以下幾方面問題：酸雨形成原因主要是SO2和氮氧化合物。光化學煙霧主要是氮氧化合物、碳氫化合物造成的。臭氧空洞主要是氮氧化合物、氟氯烴等的排放引起的。溫室效應主要是由于大氣中CO2含量的不斷增加造成的。白色污染聚乙烯塑料的大量使用。赤潮含磷洗衣粉的大量使用及其廢水的任意排放。2環(huán)境保護的措施（1）工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。（2）工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標后排放，限制使用含磷洗滌劑。（3）回收、限制廢棄塑料，研制可降解塑料。3綠色化學（1）原子經(jīng)濟原子經(jīng)濟要求反應物的原子全部轉(zhuǎn)為期望的最終產(chǎn)物，原子的利用率達到100%，也就是說在化學反應中不產(chǎn)生任何廢物。原子的利用率100%（2）綠色化學綠色化學的核心就是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。綠色化學又稱環(huán)境無害化學，與其相對應的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)。理想的綠色技術(shù)應采用具有一定轉(zhuǎn)化率的高選擇性化學反應來生產(chǎn)目的產(chǎn)品，不生成或很少生成副產(chǎn)品或廢物，實現(xiàn)或接近廢物的“零排放”過程。化學工藝過程中使用無毒無害原料、溶劑和催化劑。關于“綠色化學”的具體要求見下圖：4可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展是指既滿足現(xiàn)代人的需求又不損害后代人滿足其需求的能力的發(fā)展，需要經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展的要點是發(fā)展援助、環(huán)境保護、清潔水源、能源開發(fā)、綠色貿(mào)易?？沙掷m(xù)發(fā)展、環(huán)境保護與綠色化學三者的關系：環(huán)境保護是可持續(xù)發(fā)展的一個重要方面，綠色化學能從根本上為環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供一步到位、一勞永逸的技術(shù)支持。例題精講：【例1】如何從石油中獲得更多的輕質(zhì)燃油一直是化學家探索的課題，將石油分餾得到的重油進行裂化可以獲得更多的輕質(zhì)燃油。資料一：石蠟是含有2030個碳原子的烷烴的混合物，常溫下呈固態(tài)。資料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化劑。某研究性學習小組在實驗室中模擬石油的催化裂化，裝置如圖：實驗過程中可觀察到燒瓶中固體石蠟先熔化，試管中有少量液體凝結(jié)，試管中酸性高錳酸鉀溶液褪色，實驗后聞試管中液體氣味，具有汽油的氣味。(1)該裝置儀器連接的順序應遵循的原則為_，為保證實驗成功，實驗前必須進行的操作是_，裝置中較長導管的作用是_；(2)試管中有少量液體凝結(jié)說明了_；(3)試管中溶液褪色說明了_；(4)能否用試管中的液體萃取溴水中的溴，理由是_。(5)寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學方程式_。(6)石油裂化的重要意義是_。答案(1)從下往上，從左往右檢驗裝置的氣密性導氣、冷凝氣體(2)裂化生成了含有5個碳原子以上的烴(3)裂化生成了碳原子數(shù)小于5的烯烴(4)不能，因為裂化產(chǎn)物中有烯烴，易與溴發(fā)生加成反應(5)C20H42C10H22C10H20(6)可提高石油產(chǎn)品中輕質(zhì)燃油特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量