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,化学与可持续发展是化学与生产、生活最为密切相关的部分，其,STS,意义最大，是高考中体现化学与自然，化学与生活，化学与生产的最佳结合点。高考命题中往往以选择题形式进行考查，另外还可以作为综合题的切入点来考查，如,2009,广东化学,28,、,2009,山东理综,9,、,2009,江苏化学,1,、,2009,上海化学,1,、,2009,浙江理综,7,和,2009,天津理综,9,等。,随着社会经济的发展，我们可以展望预测，化学与可持续发展的问题越来越突出、重要，高考考题把化学知识和实际生产、生活、环境污染等问题结合起来，突出化学与可持续发展的密切联系，考查学生分析问题和解决问题的能力。相信随着高中教学改革的不断深入，本部分内容在,2011,年和以后的高考中出现的几率非常大，命题形式与内容也会更加灵活。,第十章 化学与可持续发展,1.,了解金属的冶炼。,2,了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。,3,了解海水的综合利用。,第一节 开发利用金属矿物和海水资源,1,金属在自然界的存在,金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以,存在，化学性质较活泼的金,属在自然界中以,存在。,2,金属冶炼的一般步骤,(1),：,除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。,(2),冶炼：利用氧化还原反应，用,把金属矿石中的金属离子,成金属单质。,(3),精炼：提纯金属。,游离态,化合态,富集,还原剂,还原,3,金属冶炼的方法,方法名称,主要反应反应物质,(,举例,),热分解法,2HgO,.,热,还,原,法,CO,作还原剂,Fe,2,O,3,3CO,.,H,2,作还原剂,WO,3,3H,2,.,活泼金属作还原剂,4Al,3MnO,2,.,电解法,2Al,2,O,3,(,熔融,),.,Fe,3CO,2,2Hg,O,2,W,3H,2,O,2Al,2,O,3,3Mn,4Al,3O,2,4.,铝热反应,Al,是,剂，另一种氧化物是,剂，是铝将氧化物中的金属置换出来的反应。,如,：,Fe,2,O,3,2Al,。,还原,氧化,2Fe,Al,2,O,3,1,水资源的利用,(1),直接利用海水进行,；,(2),海水淡化：主要方法有,、,、,。,2,化学资源的利用,(1),海水中的化学资源,海水中,H,、,O,两种元素，加上,等,11,种元素的总量超过,，其他为微量元素。,循环冷却,蒸馏法,电渗析法,离子交换法,Cl,、,Na,、,K,、,Ca,、,Mg,、,S,、,C,、,F,、,B,、,Br,、,Sr,99%,(2),海水提碘,某些海产品如海带、海藻等可以将海水中的碘富集，因而含有较多的碘元素。,(3),海水提溴,向浓缩的海水中通入,Cl,2,，反应的离子方程式为：,。,3,新型能源的开发,(1),和,是核能开发的重要原料,。,(2),潮汐能、波浪能是待开发的新型能源,。,铀,重水,2Br,Cl,2,=,Br,2,2Cl,1,金属冶炼的反应物质：,金,属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电,子被还原为金属单质的过程：,M,n,n,e,=,M,。,2,金属的冶炼方法：,金,属冶炼方法与金属活动性顺序有关。一般情况下，在金,属活动性顺序表中，越靠前的金属其金属离子越难被还原，最活泼的金属只,能用最强的手段来还原。越靠后的金属，活泼性越差，其金属离子越易被还,原，一般的还原方法就可以。,金属活动顺序与金属冶炼方法的关系,金属的活动性顺序,K Ca Na Mg Al,Zn Fe,Sn,Pb(H,)Cu,Hg Ag,Pt Au,金属原子失,弱,弱,金属离子得,强,强,主要冶炼方法,电解法,热还原法,热分解法,物理方法,【,例,1,】,下,列金属冶炼的反应反应物质，错误的是,(,),A,2NaCl 2Na,Cl,2,B,MgO,H,2,Mg,H,2,O,C,Fe,3,O,4,4CO 3Fe,4CO,2,D,2HgO 2Hg,O,2,解析：,该题考查金属冶炼的最基本的反应反应物质，,A,为电解法，正确。,B,用,H,2,还原,MgO,炼镁违背反应反应物质，不正确。,C,用还原法炼铁正确。,D,用热分解法炼汞，正确。,答案：,B,当一种金属可用多种方法冶炼时，工业一般采用经济效益高、污染小的方法。,热分解法优于焦炭还原法；,焦炭还原法优于铝热还原法；,铝热还原法优于电解还原法；,从环保角度，,H,2,还原法优于,CO,还原法。,1,下列可被工业上采用的冶金方法是,(,),A,电解熔融的氯化铝制铝,B,电解熔融的氯化镁制镁,C,电解氯化钠溶液制钠,D,高温下用,H,2,还原氧化镁制镁,解析：,氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，其中缺少自由移动的离子，基本不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。,A,不可选。,Na,、,Mg,2,、,Al,3,在水溶液中电解时，电子被,H,得到，因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的。,C,不可选。比,Al,活泼的金属很难用一般的还原剂,(,如,H,2,、,CO,、,C,等,),把它们从化合物中还原出来。况且，,MgO,熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融,MgCl,2,的方法。,D,不可选。,答案：,B,1,以海水中,NaCl,为原料的相关化工产品,相关化学反应：,2NaCl,2H,2,O 2NaOH,Cl,2,H,2,2NaOH,Cl,2,=,NaCl,NaClO,H,2,O,2Ca(OH),2,2Cl,2,=,CaCl,2,Ca(ClO),2,2H,2,O,Cl,2,H,2,2HCl,2.,海水中提取溴的基本思路,3,海,水提镁，最基本的方法就是往海水里加碱，得到,Mg(OH),2,沉淀，将沉淀分,离出来后再加入盐酸把它变成,MgCl,2,之后，经过滤、干燥、电解，就可得到,金属镁。,【,例,2,】,从海水中可提取多种化工原料，下图是工业上对海水的几项综合利用的示,意图。试回答下列问题,：,(1),写出用海滩上的贝壳制,Ca(OH),2,的化学方程式：,_,。,(2),以上海水的综合利用过程中，哪一种操作肯定会引起氧化还原反应的,发生,_,。,(3),电解无水,MgCl,2,可制取镁和氯气，其中副产品氯气和粉末状熟石灰可制得漂白粉，制漂白粉的化学方程式为,_,。,(4),用海滩上的贝壳制,Ca(OH),2,，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考虑到,_,问题。,(5),从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在,_,。,解析：,(1),贝壳的主要成分为,CaCO,3,，对其煅烧制得,CaO,，,CaO,加水即可制得,Ca(OH),2,；,(2),电解饱和食盐水和熔融,MgCl,2,属于氧化还原反应；,(3),制漂白粉：,2Cl,2,2Ca(OH),2,=,CaCl,2,Ca(ClO),2,2H,2,O,；,(4)(5),在工业生产中主要考虑经济效益问题。,答案：,(1)CaCO,3,CaO,CO,2,CaO,H,2,O,=,Ca(OH),2,(2),电解,(3)2Cl,2,2Ca(OH),2,=,CaCl,2,Ca(ClO),2,2H,2,O,(4),经济效益,(5),海边,2,某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。,(1),第,1,步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有,_(,填代号，限填,3,项,),。,A,试管,B,瓷坩埚,C,坩埚钳,D,铁三脚架,E,泥三角,F,酒精灯,G,烧杯,H,量筒,(2),第,2,步：,I,溶液的获取。操作是,_,。,(3),第,3,步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用,_(,填代号,),，理由是,_,。,A,浓硫酸,B,新制氯水,C,高锰酸钾溶液,D,双氧水,(4),第,4,步：碘单质的检验。操作是取少量第,3,步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含有碘。,解析：,(1),本题考查了灼烧过程中的仪器，审题时注意,“,硅酸盐质,”,(2),要先转移至烧杯中，再溶解，溶解过程中要搅拌，待煮沸后过滤除去不溶性杂质。,(3)H,2,O,2,本身无色，过量后分解生成,H,2,O,和,O,2,。,答案：,(1)BEF,(2),将,灰烬转移至烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌，煮沸，过滤。,(3)D,过氧化氢是绿色氧化剂，氧化过程中不引进杂质，不产生污染。,【,例,1,】,(2010,试题调研，广东广州,5,月,),下,列有关说法正确的是,(,),A,高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁,B,铁的冶炼过程是通过置换反应得到单质铁,C,海水提溴的过程中不发生氧化还原反应,D,利用电解的方法可以从海水中获取淡水,解析：,高温加热氧化镁和碳的混合物时，生成的,CO,2,(,或,CO),能不断脱离反应体系，促使反应不断进行，因此碳可置换出镁；工业上冶炼铁用的还原剂是,CO,，有关反应不是置换反应；海水提溴是使,Br,变成,Br,2,，主要发生氧化还原反应；从海水中获取淡水可用蒸馏等方法，这是物理变化，电解是使水分解的化学变化。,答案：,A,高分策略,本题较为全面的考查了金属的冶炼与淡水的制取。熟练掌握金属冶炼的基本方法及涉及到的化学反应方程式是解决本题的关键。,【,例,2,】,(9,分,),环,保部门检测到某厂的酸性工业废水中含有一定量的,Fe,3,、,Cu,2,、,Au,3,等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜，达到变废为宝的目的，其生产流程是：,填写下面空白：,(1),图中标号处需加入的相应物质分别是,_,、,_,、,_,、,_,、,_,。,(2),写出,处发生反应的离子方程式,_,；,写出,处发生反应的化学方程式,_,。,(3),铁红的化学式为,_,；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红,_,；氧化铜,_,。,本题是一道与工业生产相结合的综合推断题，主要考查元素及其化合物性质和物质的除杂与分离等知识。显然，要除去酸性工业废水中的,Fe,3,、,Cu,2,、,Au,3,等离子，首先可以加入一种较活泼的金属将其中某些金属置换出来。,环境污染不仅是治理，更重要的是变废为宝，创造更多的价值，本题主要根据,Cu,2,、,Fe,3,、,Au,3,的性质进行物质制备。,由,E,最终得到铁红可知,E,应为置换后的剩余滤液，主要成分为含,Fe,2,的溶液，经反应,加,NaOH,溶液即可沉淀出来最终得到铁红,(Fe,2,O,3,),。由于置换出来的金属,A,中含有,Au,、,Cu,和少量,Fe,，所以在,处需要再加稀硫酸将金属混合物中的,Fe,溶解，滤出,Au,和,Cu,的混合物，该金属混合物用稀硝酸即可将,Cu,溶解而分离，得到,C,为硝酸铜溶液，加,NaOH,使,Cu,2,沉淀，最终得到氧化铜。,(1),铁屑,稀硫酸,稀硝酸,氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液,(2)Fe,2H,=,Fe,2,H,2,、,2Fe,3,Fe,=,3Fe,2,、,Cu,2,Fe,=,Cu,Fe,2,、,2Au,3,3Fe,=,2Au,3Fe,2,3Cu,8HNO,3,(,稀,),=,3Cu(NO,3,),2,2NO,4H,2,O,(3)Fe,2,O,3,用作红色涂料用作制造铜盐的原料,本题以工业废水处理为素材，切中当今社会热点问题，考查考生能否应用有关的化学反应物质解决实际生产中的问题，即考查考生运用知识解决实际问题的能力，同时与生产实际相结合，使考生眼中的化学更接近实际。,【,例,3,】,(2009,天津理综，,9),海,水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面,，,天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下,：,(1),请列举海水淡化的两种方法：,_,、,_,。,(2),将,NaCl,溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有,H,2,、,_,、,_,或,H,2,、,_,。,(3),步骤,中已获得,Br,2,，步骤,中又将,Br,2,还原为,Br,，其目的为,_,。,(4),步骤,用,SO,2,水溶液吸收,Br,2,，吸收率可达,9
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