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专题8 化学与自然资源的开发利用【知识回顾】一、金属矿物的开发利用1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。2、金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即金属阳离子得到电子转化为单质的过程。3、金属冶炼的方法金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、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二、海水资源的开发利用1、海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸气冷凝得淡水。2、海水提溴：浓缩海溴单质氢溴酸溴单质。有关反应方程式：2NaBrCl2Br22NaCl，Br2SO22H2O2HBrH2SO4，2HBrCl22HClBr2。3、海带提碘：海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。证明海带中含有碘，实验方法：(1)用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。(2)灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。(3)将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。(4)在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2IH2O22HI22H2O。三、煤和石油1、煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化。煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。3、石油的组成：石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。4、石油的加工：石油的分馏、催化裂化、裂解。四、环境保护和绿色化学：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。1、环境污染（1）大气污染物：颗粒物（粉尘）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷等。大气污染的防治：合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术；加强大气质量监测；充分利用环境自净能力等。（2）水污染物：重金属（Ba2、Pb2等）、酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，石油和难降解的有机物，洗涤剂等。水污染的防治方法：控制、减少污水的任意排放。（3）土壤污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。土壤污染的防治措施：控制、减少污染源的排放。2、绿色化学的核心:就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物），这时原子利用率为100。3、环境污染的热点问题：（1）形成酸雨的主要气体为SO2和NOx。（2）破坏臭氧层的主要物质是氟利昂（CCl2F2）和NOx。（3）导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是CO2。（4）光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物。（5）“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。（6）引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素。（含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因之一。）【想一想】例题1：下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是（ ）A使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一BCO2是造成酸雨发生的罪魁祸首CNO2是造成光化学烟雾的气体D合理开发利用可燃冰（固态甲烷水合物）有助于缓解能源紧张【答案】、B【解析】试题分析：A、SO2是造成酸雨主要原因，清洁能源降低或减少SO2的排放，故A说法正确；B、CO2是造成温室效应的罪魁祸首，SO2是造成酸雨的主要原因，故B说法错误；C、光化学烟雾是氮的氧化物造成的，故C说法正确；D、可燃冰主要成分是甲烷，甲烷是天然气主要成分，合理开发利用有助于缓解能源紧张，故D说法正确。考点：考查化学STS。例题2：将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧, 这样处理的目的是：使煤充分燃烧, 提高煤的利用率减少SO2的产生,避免造成“酸雨”减少有毒的CO产生, 避免污染空气减少CO2的产生, 避免“温室效应”AB CD【答案】A【解析】试题分析：将煤块粉碎，增大与空气的接触面积，能煤充分燃烧，提高煤能的利用率，正确；煤中含有S元素，燃烧时能生成SO2，经脱硫处理可减少SO2的产生，避免造成“酸雨”，正确；在适当过量的空气中燃烧，生成CO2，减少CO的产生，正确；无论是否脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，生成CO2的量都不变，不能减少CO2的产生，错误。所以正确的有。考点：考查了煤脱硫的相关知识。例题3：（1）下列实验操作可以达到实验目的的是 （填序号，多填扣分）（2分）A用铝片与四氧化三铁粉末混合加热进行铝热反应。B向蔗糖溶液中加入稀硫酸，加热，冷却后加入新制Cu(OH)2检验水解产物。C用酸性高锰酸钾溶液能鉴别乙烷与乙烯。 D用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的少量乙酸。E利用燃烧的方法可以鉴别出羊毛和棉花织品。（2）请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上（每一项只填写一种方法）。（6分）a、蒸馏 b、裂解 c、过滤 d、裂化 e、干馏 f、分馏 g、电解 h、皂化 把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等 ；从原油中分离出汽油、煤油、柴油等 ；将重油转化为汽油 ；将海水淡化 ；从海水得到的无水MgCl2中制取金属镁 ；用油脂制取肥皂_。【答案】15CDE e f d a g h【解析】试题分析：（1）A.铝片表面易生成Al2O3膜，Al2O3的熔点较高，导致Al与铁粉不能接触而反应，从而使反应难以进行，选用铝粉，A错误；B.萄糖的检验应在碱性条件下进行，在酸性条件下，Cu(OH)2 与葡萄糖不能反应生成Cu2O，B错误；C.烯与酸性高锰酸钾发生氧化反应，使酸性高锰酸钾溶液褪色，而乙烷不能，C正确；D.乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠，而乙酸与碳酸钠反应，能用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的少量乙酸，D正确；E.羊毛属于蛋白质类物质，灼烧时具有烧焦的羽毛气味，可用来鉴别羊毛和棉花织品，E正确；答案选CDE。（2）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等在工业上用的是干馏的方法，答案选e；从原油中分离出汽油、煤油、柴油等是根据物质的沸点不同分离，用的是分馏的方法，答案选f；将重油转化为汽油，用的是裂化的方法，答案选d；将海水淡化通常用蒸馏的方法，答案选a；从海水得到的无水MgCl2中制取金属镁，根据镁为活泼金属，用电解的方法进行冶炼，答案为选g；用油脂制取肥皂，一般在碱性条件下进行水解得到，答案选h。考点：考查物质分离、提纯的基本方法选择与应用。【练一练】1下列说法不正确的是A空气的首要污染物包括CO2、SO2、NO、NO2、O3等BPM2.5指的是直径为2.5微米的可吸入颗粒物，因其直径小、比表面积大、活性强、易吸附有毒有害的物质，对人的健康和大气环境质量的影响较大。C光化学烟雾的形成与氮氧化物有关。DSO2的治理技术和设备有：原煤脱硫技术、改进燃烧技术和烟气脱硫设备等。2“低碳经济，节能减排”是21世纪世界经济发展的新思路。下列与之相悖的是( )A开发水能、风能、太阳能、地热能、核能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料B大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源C大力开采煤、石油和天然气，以满足经济发展的需要D大力发展新能源汽车，如混合动力汽车、电动汽车等，以减少碳、氮氧化物的排放3绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。下列做法不符合绿色化学理念的是（ ）A研制水溶剂涂料替代有机溶剂涂料B用可降解塑料生产包装盒或快餐盒C用反应：Cu +2H2SO4（浓）CuSO4+SO2+2H2O 制备硫酸铜DCH2CH2 4在“十二五”期间，山东省将大力实施“清水蓝天”工程。下列不利于“清水蓝天”工程实施的是A积极推广太阳能、风能、地热能及水能等的使用，减少化石燃料的使用B加强城市生活污水脱氮除磷处理，遏制水体富营养化C大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，减少硫的氧化物和氮的氧化物污染D加大稀土资源的开采和出口，保证经济快速发展5下列措施不符合节能减排、绿色发展理念的是A大力发展火力发电，解决电力紧张问题B在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水C尽量少开私家车，多骑自行车D用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气6绿色能源是指使用不会对环境造成污染的能源。下列属于绿色能源的是太阳能 风能 潮汐能 煤 天然气 石油A B C D7下列有关资源综合利用的说法不正确的是( )A煤的气化、液化均为化学变化，而石油的常压蒸馏和减压蒸馏均是物理变化B绿色化学的核心就是利用化学原理吸收处理工业生产污染物并将其转化为有用物质C利用石油的裂化可以提高汽油的产量和质量D将苦卤水浓缩、氧化，鼓入空气和水蒸气可提取溴8为了建设环境友好型社会，节能减排将成为我国政府目前工作的重点，因此节约能源与建设新能源是摆在当前的一个课题。针对这一现象，某化学学习研究性小组提出如下方案，你认为不合理的是（ ）A研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展B加大开发太阳能、水能、风能、地热能等能源力度，减少化石燃料的使用C研制推广以乙醇为燃料的汽车或大力推广电动汽车D生产、生活中，努力实现资源的循环利用9下列与社会、生活有关的说法不正确的是 A绿色化学的核心是从源头上防止和消除化工生产对环境的污染B减少化石燃料的使用，有利于降低空气中pM2.5的数值C“地沟油”禁止食用，但可以用来制柴油、肥皂等D淀粉、豆油、蛋白质都是天然高分子化合物10下列有关金属的工业制法中，正确的是( )A制铝：以铝土矿为原料获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝B制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，电解熔融氧化镁得镁C制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液D制铁：以铁矿石为原料，利用焦炭与氧气反应生成的CO在高温下还原得铁11下列我国古代的技术应用中，其工作原理不涉及化学反应的是A火药使用B粮食酿酒C转轮排字D铁的冶炼12海水总量极大，金、铀等微量元素在海水中的总量自然也大，但从海水中获取这些微量元素的成本很高。其中成本最高的步骤在于A从海水中富集含微量元素的化合物B使含微量元素的离子沉淀C对含微量元素的混合物进行提纯D从化合物中冶炼这些单质13冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气(H2或CO)法；活泼金属置换法；电解法。四种方法各有优缺点，在工业上均有应用。（1）一种无色气体A与红热的炭反应，得到另一种无色气体B，B与灼热的氧化铜反应，又得到A，则A、B分别为_(填序号)。AO2、CO2 BO2、CO CCO2、CO DCO、CO2（2）下列说法错误的是_(填序号)。A对废旧金属最好的处理方法是回收、再利用B提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得D热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等（3）钛(Ti)有“未来钢铁”之称，工业上常以TiCl42MgTi2MgCl2获得海绵状钛，该反应在下列哪种环境中进行_(填序号)。A稀有气体中 B空气中 C氮气中 DCO2气体中14.铝粉和氧化铁粉末的混合物制成的铝热剂可用于焊接钢轨。现取不同质量的该铝热剂分别和100mL同浓度的NaOH溶液反应，所取铝热剂的质量与产生气体的体积关系如下表（气体体积均在标准状况下测定）。铝热剂质量/g7.518.020.0气体体积/L3.366.726.72（1）该铝热反应的化学方程式为_。（2）该铝热剂中加入NaOH溶液时发生反应的化学方程式为_。（3）求NaOH溶液的物质的量浓度。（4）求该铝热剂中铝的质量分数。15.海洋资源的利用具有广阔前景。（1）下列不属于海水淡化的方法_（填序号）。A蒸馏法 B离子交换法 C过滤法 D电渗析法 （2）下图是从海水中提取镁的简单流程。试剂B是_(填化学式)。由无水MgCl2制取Mg的化学方程式是_。（3）海带灰中富含以I形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下所示：I：下列不属于步骤操作所用的仪器是 _（填序号）。A酒精灯 B漏斗 C坩埚 D泥三角II：步骤的实验操作名称是_。 III：步骤反应的离子方程式_。IV：请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否含有碘单质的简单方法 。【乐一乐】吵架 化学老师买五斤肉就被少了五两秤，太气愤了！于是前去理论。化学老师扶扶眼镜:师傅，或许你今天多喝了几杯乙醇，没认清秤星吧，肉是氢、氧、碳三种元素的结合，难道你这肉氢和氧结合得太多了?照理说肉是脂肪，不是汽油煤油这些烃一类物质,怎么这么快就挥发了250克呢?杀猪匠眼睛一鼓:老子是巷道里赶猪-直来直去。你绿蚊子吃屎,瞎嗡些啥呀?
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