(寒假班)人教版高中化学必修第二册同步讲义第八章化学与可持续发展第一节自然资源的利用与开发（含详解）.doc

第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的利用与开发【学习目标】 1.理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养“证据推理与模型认知”能力2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养“宏观辨识与变化观念”3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，培养“科学探究”精神，4.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高“宏观辨识与微观探析”的能力5.了解煤、石油、天然气为原料综合利用的内容，培养“变化观念”的学科素养6.了解节约能源及防止污染的重要性，培养关注社会可持续发展的“科学态度与社会责任”基础知识】一、金属矿物的开发利用1、金属元素在自然界中存在的形态（1）极少数的不活泼金属(金、铂等)以 游离 态的形式存在2）绝大多数金属元素以 化合物 的形式存在于自然界3）在地壳中，含量最高的金属元素是 铝 ，其次是 铁 2、金属冶炼原理与实质（1）原理：金属从化合物中 还原 出来2）实质：化合物中金属 得到 电子被 还原 生成金属单质3、金属冶炼方法（1）加热分解法：①制Hg：2HgO 2Hg＋O2↑ 。

②制Ag：2Ag2O 4Ag＋O2↑ 2）电解法：①制Mg：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ ②制Al：2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ ③制Na：2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 3）热还原法：①常用还原剂有 焦炭、一氧化碳、氢气、铝等②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2 ③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 4、合理开发和利用金属资源的主要途径（1）提高金属矿物的 利用率 ；（2）开发 环保 高效的金属冶炼方法； （3）防止金属的 腐蚀 ；(4)加强废旧金属的 回收 和再利用； (5)使用其他材料 代替 金属材料二、海水资源的开发利用1、海水水资源的利用（1）海水水资源利用，主要包括 海水淡化 和直接利用海水进行循环冷却等2）海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把 盐 分离出去，都可以达到淡化海水的目的海水淡化的方法主要有 蒸馏法 、 电渗析法 、 离子交换法 等其中 蒸馏法 的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。

2、海水的化学资源利用（1）海水中的化学元素：海水中含量最多的为 O、H 两种元素，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素2）海水中化学资源的利用（3）从海水中获取能源①从海水中提取 铀 和重水，用于 核能 开发②开发 潮汐能 、 波浪能 等新型能源3、海水提溴(1)主要流程(2)主要反应Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－=== Br2＋2Cl－ (提取)三、煤、石油、天然气的综合利用（一）煤1、煤的组成2、煤的综合利用（二）天然气（三）石油的组成和综合利用1、组成：石油是由多种 碳氢化 合物组成的混合物2、综合利用（1）分馏：利用石油中各组分 沸点 的不同进行分离的过程叫做石油的分馏石油经分馏后可以获得汽油 、 煤油 、 柴油 等含碳原子少的轻质油2）催化裂化①目的：将重油裂化为 汽油 等物质②例如：C16H34 C8H18＋C8H16 （3）裂解①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料②例如：C8H18 C4H10＋C4H8 ；C4H10 CH4＋C3H6 ；C4H10 C2H6＋C2H4 。

4）催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使 链状烃 转化为 环状烃 微点拨：石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化3、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料（1）三大合成材料： 塑料 、 合成橡胶 、 合成纤维 ，这三大合成材料，是以煤、石油和天然气为原料生产的2）随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的 废弃物 对人类社会造成巨大的 环境 压力考点剖析】考点一　金属冶炼的原理与方法1．有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是(　　)A．肯定发生的是置换反应B．肯定发生的是分解反应C．肯定发生的是还原反应D．只能用金属作还原剂冶炼金属答案　C解析　金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子生成金属单质，发生了还原反应，即：Mn＋＋ne－===M，发生的反应可能是置换反应，如：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，也可能是分解反应，如MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，也可能是其他类型反应，如：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO22．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于(　　)A．金属的化合价高低B．金属的活动性强弱C．金属的导电性强弱D．金属在地壳中的含量多少答案　B解析　金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关，而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。

3．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是(　　)A．用胆矾炼铜 B．用铁矿石炼铁C．烧结黏土制陶瓷 D．打磨磁石制指南针答案　D解析　胆矾为CuSO4·5H2O，冶炼得到Cu的过程中发生氧化还原反应，A项错误；铁矿石的主要成分为铁的化合物，炼铁也需要发生氧化还原反应，B项错误；烧制陶瓷过程中发生复杂的物理和化学变化，C项错误；打磨磁石制指南针的过程中没有化学变化，D项正确4．在冶金工业上，均不能用通常的化学还原剂制得的一组是(　　)A．Na、Ca、Mg、Al、KB．Na、K、Zn、Fe、HgC．Zn、Fe、Cu、Ag、SnD．Mg、Al、Zn、Fe、Pb答案　A解析　A项中的金属均为活泼金属，通常用电解法冶炼5．化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用下列认识正确的是(　　)A．人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关B．人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品C．工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD．工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4答案　D解析　选项A，人类对金属的认识与其在自然界中的分布有着密切的关系；选项B，石油是不可再生资源，总有一天，石油会消耗殆尽，它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法；选项C，AlCl3是共价化合物，电解熔融AlCl3得不到Al；选项D，将铜粉放在稀硫酸中，不断通入空气，加热即可生成CuSO4。

考点二　铝热反应与特殊金属的冶炼方法6．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是(　　)A．电解法 B．热还原法C．热分解法 D．铝热法答案　A解析　可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，用电解法才能得到金属锂7．铝用来焊接钢轨是利用(　　)A．铝与氧气反应生成稳定的保护层B．铝是热的良导体C．铝是强还原剂，铝热反应放热D．铝合金强度大答案　C解析　铝是强还原剂，铝热反应放出大量的热，可达到很高的温度，生成了Al2O3和液态铁，从而将钢轨焊接在一起考点三　海水资源的利用、海水提溴8．若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是(　　)A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B．利用太阳能使海水蒸馏淡化C．利用电渗析法可以获取淡化的饮用水D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子答案　A解析　明矾在溶液中能生成胶体，不能与盐(MgCl2等)反应，不能使海水中的盐分沉淀而淡化，故A错误；太阳能提供水蒸气需要的能量，则利用太阳能使海水蒸馏淡化，故B正确；利用电渗析法可以除去海水中的某些阳离子(Mg2＋、Na＋、K＋)和阴离子(Cl－、SO)从而获取淡化的饮用水，故C正确；通过离子交换树脂，使某些离子被选择吸收，而达到海水淡化的目的，故D正确。

9．利用海水提取溴和镁的过程如下，下列说法不正确的是(　　)A．若提取1 mol Br2，至少需要标准状况下44.8 L的Cl2B．工业上常利用电解熔融MgCl2冶炼金属镁C．富集溴元素过程中，空气吹出法利用了溴易挥发的性质D．工业溴中含少量Cl2，可用NaOH溶液除去答案　D解析　因需要两次氧化溴离子，若提取1 mol Br2，至少需要标准状况下44.8 L的Cl2，A正确；金属镁在工业上利用电解熔融MgCl2冶炼，B正确；富集溴元素过程中，利用了溴易挥发的性质使用空气吹出法，C正确；卤素单质都能与NaOH溶液反应，故除去氯气的同时溴也反应了，D错误10．海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源从海水中提取一些重要的化工产品的工艺流程如图所示根据上述流程图回答下列问题：(1)海水淡化处理的方法有蒸馏法、冷冻法、________写出1种即可)(2)写出反应①化学反应方程式：________________________________________________3)标准状况下22.4 L Cl2气体发生反应②，转移的电子数是________NA4)反应③中硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_______________________________________________________________________________________________________。

5)过程③到过程⑤的变化为“Br－→Br2→Br－→Br2”，其目的是__________________6)写出过程④和过程⑤相应的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________________答案　(1)离子交换法(或电渗析法或反渗析法)(2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)1(4)酸化可抑制氯气、溴与水反应(5)富集溴(6)Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋SO＋4H＋，2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－考点四　煤、石油和天然气的综合利用11．下列有关说法正确的是(　　)A．煤干馏得到的焦炉气不能与溴水反应而使溴水褪色B．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径C．煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源D．煤的液化就是将煤转化成甲醇等液态物质的过程答案　D解析　煤干馏得到的焦炉气主要成分为氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳，因含有乙烯故能使溴水褪色；煤的气化是将固态煤转化为一氧化碳和氢气等气。