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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章,化学与自然资源的开发利用,第四章,第一节开发利用,金属矿物和海水资源,第四章,第,1,课时金属矿物的开发利用,新情境,激趣入题,1,新知识,预习探究,2,新思维,名师讲堂,3,新考题,随堂自测,4,新提升,达标作业,5,新视点,专家博客,6,新情境,激趣入题,现在我们家庭中大多都是不锈钢或陶瓷餐具,铝制餐具已逐渐退出,但在铝刚被提炼出来的,19,世纪,拿破仑大宴宾客及大臣时,其他人用银做的餐具而他自己却用铝做的餐具。,1889,年,德国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学,英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献,尤其是在发现元素周期律和建立元素周期表上的贡献,赠给他一件贵重的奖品,就是用金和铝制成的一架天平。为什么在地壳中含量比铁还多的金属铝,在,19,世纪比金还贵重呢?,随着经济和社会的发展,各种各样的金属应用越来越广,但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么,怎样从金属矿物中得到金属呢?不同的金属冶炼方法是否相同呢?,新知识,预习探究,学习目标,1,了解金属在自然界中的存在形式。,2,掌握金属的冶炼方法。,3,掌握铝热反应原理及实验步骤。,4,了解金属回收和资源保护的意义。,5,认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。,新知预习,1,金属在自然界中存在的形态,除了,_,、,_,等极少数金属以外,绝大多数金属以,_,的形式存在于大自然中。,2,金属的冶炼方法,将金属从其,_,中,_,出来用于生产和制造各种金属材料,这一过程在工业上称为,_,。,金,铂,化合物,金属化合物,还原,金属的冶炼,不活泼,2Ag,2,O,非常活泼,(3),高温还原法,适用于大多数中等活泼的金属的冶炼,常用的还原剂有,_,等。,高炉炼铁:,_,铝热反应炼铁:,_,用氢气还原氧化铜:,_,焦炭、一氧化碳、氢气,3,有效利用金属资源的途径,(1),提高金属矿物的,_,;,(2),减少金属的,_,;,(3),加强金属资源的,_,;,(4),使用,_,代替金属材料。,利用率,使用量,回收和再利用,其他材料,自主探究,1,金属的冶炼必须在高温下进行吗?,提示:,不一定,加热法冶炼金属是因为这些化合物不稳定,受热易分解,这就不需太高的温度,而热还原法往往在高温下进行,电解法要看被电解物质的具体情况。很活泼的金属要电解熔化物,就要高温。有的是电解某些溶液,如电解精炼铜,对溶液电解则不需高温。,2,不同的金属元素,将其由化合态还原为游离态的难易程度是否相同?简要分析其中的关系,提示:,不同的金属元素,将其由化合态还原为游离态的难易程度是不相同的,有的还差别很大。,金属元素的原子失电子越容易,该金属元素的阳离子,(,或正价态原子,),得电子就越难;相反,金属元素的原子失去电子越难,该金属元素的阳离子,(,或正价态原子,),得电子就越容易。不同的金属元素,其金属性,(,原子失去电子的能力,),不同,因此,将不同的金属元素由化合态还原为游离态的难易程度不同,有的甚至差别很大。,新思维,名师讲堂,金属矿物的开发利用,思维导图,1,金属元素的存在,除金、铂等极少数金属外,绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。,2,金属的冶炼,教材点拨,温馨提示:,热分解法要求原料物质热稳定性比较差,同时所冶炼的金属活泼性也较差,否则金属又会被氧化了,所以一般只适用于金属活动性顺序表中氢,(H),以后的金属。,温馨提示:,两种方法成本虽然低,但是炼得的金属纯度较低,金属中都会混进杂质碳元素;,两种方法炼得的金属纯度高,,适用于冶炼高温下不与水反应的金属,,适用于高熔点、较不活泼的金属,但,成本较高。,温馨提示:,在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前,金属阳离子的氧化性越弱,越难被还原,最活泼的金属只能用最强的还原手段,(,电解,),还原,人们开发利用的时间也就较晚。,工业上采用电解法冶炼铝和镁的原料分别为,Al,2,O,3,和,MgCl,2,,而不是,AlCl,3,和,MgO,,这是因为,AlCl,3,是共价化合物,熔融时无法电离出自由移动的离子,不导电,而,MgO,虽是离子化合物,但其熔点太高,电解时会消耗大量电能,成本较高。,选择金属的冶炼方法与金属在自然界中存在的状态、金属活动性等因素有关。下面是几种金属的冶炼方法:,金属活动性顺序,K Ca Na,Mg Al Zn,Fe Sn Pb,Cu Hg Ag,Pt Au,性质变化规律,元素的金属性逐渐减弱,单质的还原性逐渐减弱,离子的氧化性逐渐增强,自然界中存在形式,只以化合态存在,多数以化合态存在,极少数以游离态存在,以游离态存在,冶炼方法,电解熔融物,电解或还原剂还原,富集,5.,合理开发和利用金属矿物资源,(2014,试题调研,),下列关于金属冶炼的叙述正确的是,(,),A,工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁,B,金属钠、铝和铜都可用还原法制备,C,电解饱和氯化镁溶液可得金属镁,D,用足量,CO,还原磁铁矿得到,9 mol,铁时转移,24 mol,电子,典例透析,【解析】,选项,A,,金属铝的价格远远高于铁的,所以工业上不用铝热反应来大量冶炼铁。选项,B,,钠、铝属于活泼金属,应采用电解熔融,NaCl,、,Al,2,O,3,的方法来制备,Na,、,Al,。选项,C,,电解饱和,MgCl,2,溶液得到,Mg(OH),2,。选项,D,,磁铁矿的主要成分为,Fe,3,O,4,,根据,Fe,3,O,4,3Fe,,生成,3 mol Fe,时转移,8 mol,电子,则得到,9 mol,铁时转移,24 mol,电子。,【答案】,D,【点拨】,高考中金属冶炼类题目的难度都不大。复习中要注意四点:一是根据金属活动性顺序表,熟悉电解法,(K,Al),、热还原法,(Zn,Cu),和热分解法,(Hg,Ag),等冶炼金属的方法。二是注意电解熔融,NaCl,、,MgCl,2,与电解其溶液的区别。三是要熟悉铝热反应的相关概念和用途等。四是若涉及相关计算应采用关系式法、守恒法或差量法求解,(,如本题选项,D),。,(2014,经典习题选萃,),下列金属冶炼的反应原理,错误的是,(,),【解析】,本题主要考查有关金属冶炼的反应原理。一般很活泼的金属用电解法,(K,Al),。较活泼的金属用还原法,(Zn,Cu ),。此法要求在高温时还原剂的还原性大于被冶炼的金属;不活泼的金属用热分解法,(Hg,、,Ag),。由于,Mg,的还原性大于,H,2,,故,B,不正确。,【答案】,B,1,(2014,经典习题选萃,),金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用,下列关于金属的说法不正确的是,(,),A,越活泼的金属越难冶炼,B,合金的性质与其成分金属的性质不完全相同,C,金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子,D,工业上金属,Mg,、,Al,都是用电解熔融的氯化物制得的,答案:,D,变式训练,点拨:,金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子,因此金属越活泼,对应金属阳离子氧化性越弱,则金属越难冶炼,,A,、,C,正确;合金要比各成分金属的熔、沸点低,硬度大,,B,正确;因,AlCl,3,为共价化合物,其熔融态不导电,因此不能用电解,AlCl,3,的方法来冶炼铝,而通常用,Al,2,O,3,。,答案:,B,点拨:,镁是比铝活泼性强的金属,应利用电解法冶炼。,铝热反应及金属的回收利用,思维导图,1,铝热反应的定义:,铝和金属氧化物在高温下发生反应并放出大量热的化学反应。,2,铝热反应实验探究,(1),实验步骤,把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起,内层漏斗底部剪一个小孔后用水润湿。并架在铁圈上;,将,5 g,炒干的,Fe,2,O,3,粉末和,2 g,铝粉混匀后放入纸漏斗中,在混合物上面加少量,KClO,3,固体。中间插一根用砂纸打磨过的镁条;,用燃着的小木条点燃镁条,观察现象。,教材点拨,(2),铝热反应的装置,(3),实验现象:,Mg,条剧烈燃烧,氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应,放出大量的热,发出耀眼的强光,纸漏斗被烧穿,熔融物落入沙中,冷却后观察为铁珠。,3,金属冶炼的规律,金属冶炼的实质是将金属阳离子采用不同的方法还原为金属单质,金属的活动性不同,可以采用不同的冶炼方法。,温馨提示:,(1),由于生产条件不同,同种金属可能有多种冶炼方法,但冶炼方法的总趋势是:金属活动性顺序中,金属的位置越靠后,越易被还原,越靠前,越难被还原。最活泼的金属只能用最强的还原手段,(,电解法来还原,),。,(2),判断金属活动性的规律:,金属与水或酸的反应越剧烈,该金属越活泼。,金属对应的氢氧化物的碱性越强,该金属越活泼。,一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来,则该金属活泼性比另一金属强。,两金属能构成原电池时,作负极的金属比作正极的金属活泼。,在电解的过程中,一般的先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性弱。,4,金属的回收和资源保护,(1),地球上金属矿产资源的存量与人类需求的矛盾,地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不可再生的,随着人类不断开发利用,矿产资源将会日渐减少,地球上金属矿产资源的存量与人类需求的矛盾日益突出。,(2),金属制品在使用过程中的变化,金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏,同时由于生产的发展,新的产品要不断替代旧的产品,因而每年就有大量废旧金属产生,废旧金属是一种固体废弃物,会污染环境。,(3),金属回收的意义,把废旧金属作为一种资源,加以回收利用。这样做,既防止污染环境,又缓解了资源短缺的矛盾。据估算,回收一个铝制饮料罐比制造一个新铝制饮料罐便宜,20%,,而且可以节约,95%,的能源。,回收的废旧金属,大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用。例如,废旧钢铁可以用于炼钢,废铁屑可以用于制铁盐,从电解精炼铜的阳极泥中,可回收金、银等贵重金属,从电影业、照相业、科研单位和医院,X,光室回收的定影液中,可以提取金属银。,(2014,试题调研,),如图所示,用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在一起,使四周都有四层。把内层滤纸取出,在底部剪一个小孔,用水润湿,再跟另一纸漏斗套在一起,架在铁圈上,下面放置一盛沙的蒸发皿。把,5 g,干燥的氧化铁粉末和,2 g,铝粉混合均匀,放在纸漏斗中,上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条,用小木条点燃镁条。观察发生的现象。,典例透析,通过以上实验信息,回答下列问题:,(1),写出该反应的化学方程式:,_,,,在该反应中,_,是氧化剂,,_,是还原剂,该反应称为,_,反应。,(2),选出该实验的实验现象,(,填写在横线上,),:,_,。,镁条剧烈燃烧;,放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四射;,纸漏斗的下部被烧穿;,有红热状态的液球落入蒸发皿内的细沙上,液球冷却后变为黑色固体。,(3),写出下列操作或物质的作用:内层纸漏斗底部剪一个孔:,_,;蒸发皿盛沙:,_,;镁条:,_,;氯酸钾:,_,。,(2),全为该铝热反应的现象。,(3),铝热反应实验中,为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一个孔;,为防止溅落物炸裂蒸发皿,蒸发皿内盛沙子;,反应中镁条引起氯酸钾分解;,氯酸钾引发铝热反应。,答案:,B,点拨:,该反应的模式是铝热反应,可利用铝热反应冶炼金属,Fe,、,Cr,、,Mn,等难熔金属,不能冶炼比铝更活泼的金属。,变式训练,新考题,随堂自测,1,(2014,周口市重点中学高一,6,月联考,),下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是,(,),A,NaB,Al,C,FeD,Ag,答案:,C,点拨:,Na,、,Al,采用电解法,,Ag,采用热分解法,,Fe,采用热还原法,,C,项正确。,2,(2013,武汉高一检测,),不同的金属,其冶炼方法也可能不同,主要原因是,(,),A,金属的活动性不同,B,金属在自然界中的分布不同,C,金属在自然界中的存在形式不同,D,金属在自然界中的含量不同,答案:,A,点拨:,根据金属的活动性不同,对不同的金属采取不同的冶炼方法,,A,正确。,3,(2013,沈阳高一检测,),下列方法中不能从溶有黄金的王水中提取出金的方法是,(,),A,萃取,B,用,Zn,置换,C,用,Fe,置换,D,电解,答案:,A,点拨:,Au,不活泼,其提取方法有多种可能。用铁或锌置换或电解的方法都能得到金。,C,在反应,2Cu,2,O,Cu,2,S=6Cu,SO,2,中,只有,Cu,2,O,作氧化剂,D,电解精炼铜的过程中,每转移,1 mol,电子时,阳极溶解铜的质量为,32 g,答案:,A,5,(2014,试题调研,),冶炼金属一般有下列四种方法:,焦炭法;,水煤气,(,或,H,2,,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,),。,A,O,2,、,CO,2,B,O,2,、,CO,C,CO,2,、,COD,CO,、,CO,2,(2),下列说法错误的是,_(,填序号,),。,A,对废旧金属的最好处理方法是回收、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,新提升,达标作业,(点此链接),新视点,专家博客,铝的冶炼史,1825,年,丹麦的奥斯特分离出少量的纯铝。,1827,年,德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了,所以不允许大规模地生产铝。又过了,27,年,法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪着金属光泽的小铝球。因此在,19,世纪,铝是一种珍贵的金属,它的价格同黄金相当。,1884,年,在美国奥伯林学院化学系,有一位叫做查尔斯,马丁,霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次,他听一位教授,(,这位教授正是维勒的学生,),说:,“,不管谁能发明一种低成本的炼铝法,都会出人头地。,”,这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法,才能使铝被普遍应用。霍尔在自己家里的柴房中办一个家庭实验室,经过两年的不断探索终于在,1886,年,2,月的一天,他终于看到小球状的铝聚集在阴极上,后来,这些铝球竟成为,“,王冠宝石,”,,至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。,还有一件值得提及的事,非常巧合,一位与霍尔同龄的年轻的法国化学家埃鲁也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法。霍尔与埃鲁在遥远的两大洲,同年来到人世,(1863,年,),又同年发明了电解炼铝法,(1886,年,),。虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷,但后来却成为莫逆之交。,1911,年,当美国化学工业协会授予霍尔著名的佩琴奖章时,埃鲁还特意远涉重洋到美国参加了授奖仪式。亲自向霍尔表示祝贺。,或许是上天的旨意,,1914,年,这两位科学家又都相继去世。难怪当后人们一提起电解炼铝法的时候,便总把霍尔和埃鲁的名字联在一起。,成才之路,化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版,必修,2,化学与自然资源的开发利用,第四章,第一节开发利用,金属矿物和海水资源,第四章,第,2,课时海水资源的开发利用,第四章,新情境,激趣入题,1,新知识,预习探究,2,新思维,名师讲堂,3,新考题,随堂自测,4,新提升,达标作业,5,新视点,专家博客,6,新情境,激趣入题,海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中,蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源,其经济价值可观,开发前景十分诱人。,开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资金短缺和环境恶化等一系列难题的可靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今天,海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达,18000 km,,海岛海岸线长达,14000 km,,这为我们开发利用海水资源提供了良好的自然条件。那么,海水的开发利用都包括哪些方面呢?你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗?,新知识,预习探究,学习目标,1,了解海水资源及其利用。,2,了解海水淡化的方法,掌握海水的蒸馏。,3,掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提溴,海带提碘。,新知预习,1,海水水资源的利用,(1),海水水资源的利用主要包括,_,和,_,等。,(2),海水淡化的途径及方法:从海水中提取,_,或从海水中把,_,出去都可以达到淡化海水的目的。淡化的方法主要有,_,、,_,、,_,等。,海水的淡化,直接利用海水进行循环冷却,淡水,盐分离,蒸馏法,离子交换法,电渗析法,2,海水化学资源的开发利用,海水中溶解和悬浮着大量的,_,和,_,,,H,、,O,、,Cl,、,Na,、,K,、,Mg,、,Ca,、,S,、,C,、,F,、,Br,、,Sr,等,13,种元素超过总量的,_,;其他为微量元素,总计含有,_,多种元素,虽然海水中的元素种类,_,,总储量,_,但富集程度却,_,。,无机物,有机物,99%,80,很多,很大,很低,(1),海水制盐,从海水中制得的,NaCl,除用于食用外,还用作,_,。,(2),海水提溴,在预先经过酸化的浓缩海水中用氯气置换溴离子使之成为,_,单质,其离子方程式为:,_,。,工业原料,溴,Cl,2,2Br,=Br,2,2Cl,3,海水中能量的开发和利用,(1),从海水中提取核能开发的重要原料,_,和,_,。,(2)_,、,_,等是有待开发的新型能源。,铀,重水,潮汐能,波浪能,自主探究,1,在海底发现的大量多金属核矿是人类重要的金属资源,思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么?体会保护金属资源的重要意义。请将你的看法同大家交流。,提示:,目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟,要投入使用更面临许多问题。除了成本比陆地高以外,还存在破坏生态环境等问题。有资料表明,开采海底矿藏作为一个产业将在,2010,年至,2030,年才能形成。,2,进行海水的蒸馏实验时应注意哪些事项?,提示:,在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石,防止液体暴沸;,蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的,2,/3,,也不能少于,1/,3,;,冷凝管中冷却水从下口进,从上口出;,温度计的水银球在支管口部。,新思维,名师讲堂,海水资源的开发利用,思维导图,教材点拨,2,海水资源的特点,(1),多样性:由于与岩石、大气和生物的相互作用,海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物,按含量计,,H,2,O,中的,H,、,O,两种元素,加上,Cl,、,Na,、,K,、,Mg,、,Ca,、,S,、,C,、,F,、,B,、,Br,、,Sr,等,11,种元素超过总量的,99%,。,(2),分散性:虽然海水中元素种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度却很低。,3,海水资源的利用,(1),直接利用海水进行循环冷却等。,(2),海水淡化:通常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。,(3),常见的海水淡化方法及原理,淡化方法,原理,蒸馏法,将海水加热至,105,,蒸发汽化,然后使蒸汽冷凝得到蒸馏水,电渗析法,利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性,在外加直流电场作用下,使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的,离子交换法,用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法,温馨提示:,海水淡化中蒸馏法设备简单、易操作,但是耗能大,成本较高。将发电厂等工业余热用于海水淡化是一种经济合理的途径。,4,海水中化学资源的开发利用,(1),海水制盐,方法:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到食盐。,原理:蒸发海水,使食盐浓缩结晶。,食盐用途,(2),从海带中提取碘,实验探究,实验步骤,实验现象,结论或解释,取,3g,左右的干海带,把干海带表面的附着物用刷子刷净,(,不要用水冲洗,),,用剪刀剪碎后,用酒精润湿,放入坩埚中。点燃酒精,灼烧海带至完全成灰烬,停止加热,冷却,将海带灰转移到小烧杯中,向其中加入,10 mL,蒸馏水,搅拌、煮沸,2,3 min,,过滤,得无色透明溶液,碘在海带中不是以碘单质形式存在,在滤液中滴入几滴稀硫酸,再加入约,1 mL H,2,O,2,溶液,观察现象,溶液由无色变为深黄色,化学方程式:,2KI,H,2,O,2,H,2,SO,4,=I,2,K,2,SO,4,2H,2,O,,,I,2,的水溶液为深黄色,取少量上述滤液,加入几滴淀粉溶液,观察现象,溶液变为深蓝色,I,2,遇淀粉变蓝色,实验步骤:,实验操作,化学方程式,浓缩:用蒸馏法将海水浓缩,用硫酸将浓缩的海水酸化,氧化:向酸化的海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质,2NaBr,Cl,2,= Br,2,2NaCl,富集:向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气,将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内,Br,2,SO,2,2H,2,O=2HBr,H,2,SO,4,提取:向吸收塔中的溶液通入适量的氯气,,Cl,2,将,HBr,氧化得到产品溴,2HBr,Cl,2,= Br,2,2HCl,用四氯化碳,(,或苯,),萃取吸收塔中溶液里的溴单质,5,海水资源的综合利用,(2014,试题调研,),从淡化海水中提取溴的流程如图所示,下列有关说法错误的是,(,),典例透析,A,X,为,SO,2,气体,也可将,SO,2,换成,Na,2,SO,3,B,设备,Y,为蒸馏塔,C,在提取溴的过程中一定有,Br,被氧化,D,工业上每获得,1 mol Br,2,,需要消耗,Cl,2,的体积最多为,44.8 L(,标准状况下,),【解析】,选项,A,,,Br,2,也能被,Na,2,SO,3,溶液吸收形成,Br,。选项,B,,,Br,先被,Cl,2,氧化为,Br,2,,然后经蒸馏得到,Br,2,蒸气。选项,C,,海水中,Br,被氧化为,Br,2,以及吸收塔内都发生了,Br,被氧化的反应。选项,D,,根据选项,C,分析可知,两步反应都发生,Cl,2,氧化,Br,的反应,考虑到氯气部分溶于水等因素,实际生产中工业上每获得,1 mol Br,2,,需要消耗,Cl,2,的体积大于,44.8 L(,标准状况下,),。,【答案】,D,(2014,经典习题选萃,),海带是海洋中的一种褐藻,海带中含有丰富的碘,是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验,操作步骤如下:,取,3 g,左右干海带,除去表面杂质,剪碎,用酒精润湿,放在坩埚中灼烧成灰,冷却;,将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水,搅拌,煮沸,2,3 min,,使可溶物质溶解,过滤;,向滤液中滴入几滴硫酸,再加入约,1 mL H,2,O,2,溶液,观察现象;,取少量上述所得溶液,滴加几滴淀粉溶液,观察现象;,向,剩余的滤液中加入,1 mL CCl,4,,振荡静置,观察现象;,向加有,CCl,4,的溶液中加入,NaOH,溶液,充分振荡后,将混合液的下层液体放入指定的容器中。,请回答下列问题:,(1),海带中碘元素是,_(,填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”,),,步骤,中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是,_,_,;,(2),可说明海带中含有碘的现象有,_,_,;,(3),操作,叫做,_,。操作,的目的是,_,_,。,【解析】,海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中,步中加入淀粉溶液后变蓝;,步中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作,是萃取碘水中的碘,操作,是为了回收,CCl,4,。,【答案】,(1),碘离子防止碘元素的损失,(2),步中加入淀粉溶液后变蓝;,步中下层液体呈紫红色,(3),萃取回收,CCl,4,1,除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是,(,),A,加入适量的,KI,溶液,B,通入溴蒸气,C,加氢氧化钠溶液,D,加入适量的溴化钠溶液,答案:,D,变式训练,点拨:,A,项,Cl,2,和,Br,2,均与,KI,反应且引入了,I,2,杂质;,B,项,溴蒸气无法除去氯气;,C,项,氯气和液溴均能与氢氧化钠反应;,D,项发生反应:,Cl,2,2NaBr=2NaCl,Br,2,,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。,2,某课外小组将灼烧海带的灰浸泡后过滤,得到澄清的滤液,他们设计了如下几个方案,你认为能证明海带灰中含有碘元素的是,(,),A,取适量滤液,蒸干,观察是否有紫色固体生成,B,取适量滤液,加入苯,振荡、静置,苯层无色,证明不含碘元素,C,取适量滤液,向其中加入淀粉溶液,无明显现象,证明不含碘元素,D,取适量滤液,加入酸化的,H,2,O,2,,再加入淀粉溶液,呈蓝色,证明含有碘元素,答案:,D,点拨:,海带灰中碘元素以,I,形式存在,应先加入氧化剂将其氧化为,I,2,,再加入淀粉溶液检验。,物质分离的几种方法,思维导图,物质的分离是指通过适当的方法,把混合物中的几种物质分开,(,要还原成原来的形式,),,分别得到几种比较纯净的物质。,1,蒸馏法:,适用于分离互溶,但沸点不同的液态混合物。如酒精与水的分离、海水淡化等。,(1),主要仪器:铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝器、锥形瓶。,教材点拨,(2),装置图,(,如下图,),。,(3),注意事项:,蒸馏烧瓶需垫石棉网加热或水浴加热。,蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的,1/2,。,需向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片,以防液体暴沸。,温度计的量程应高于馏分的最高沸点,要使温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。,若对馏分在冷凝器里用自来水冷却,自来水要从冷凝器的水口的低口进、高口出。,2,结晶法:,适用分离各组分均溶于水,但溶解度随温度变化差别较大的固体混合物。如,NaCl,与,KNO,3,的分离。,3,过滤法:,适用于一种可溶,另一种不溶的固态混合物。如,NaCl,与,BaSO,4,的分离。,4,分液法:,适用于分离两种互不相溶的液态混合物。如苯和水的分离。,5,萃取法:,适用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同的混合物。如用,CCl,4,提取碘水中的碘。,6,洗气法:,适用各气体与吸收剂作用不同来分离气态混合物。如,CO,2,与,CO,的分离。,7,升华法:,适用于分离其中一组分有升华特征的固体混合物。如碘与沙子的分离。,(2014,试题调研,),下列实验操作或方案正确的是,(,),典例透析,A,将,Mg(OH),2,浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀,B,将混有,HCl,的,Cl,2,通入饱和,NaHCO,3,溶液中除去,HCl,C,用图,1,所示装置和,CCl,4,提取溴水中的,Br,2,D,用图,2,所示装置除去乙醇中的苯酚,【解析】,过滤时,应使用玻璃棒引流,,A,项错误;将混有,HCl,的,Cl,2,通过饱和,NaHCO,3,溶液中会产生杂质,CO,2,,且,Cl,2,也能被,NaHCO,3,溶液吸收,,B,项错误;,Br,2,在,CCl,4,中的溶解度大于在水中的溶解度,且,CCl,4,和水不互溶,应采取分液的方法分离,,C,项正确;乙醇和苯酚混溶,不能采取过滤的方法分离,,D,项错误。,【答案】,C,3,(2014,经典习题选萃,),下列分离混合物的方法中不正确的是,(,),A,从酒精和水的混合物中分离出酒精,蒸馏法,B,使浑浊的食盐水变澄清,过滤法,C,从溴水中分离出溴,分液法,D,把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来,蒸发结晶法,答案:,C,变式训练,点拨:,A.,酒精与水互溶为均匀的液态混合物;酒精的沸点比水的沸点明显的低。应用蒸馏法可以把酒精从酒精与水的混合物中分离出来。,B,食盐水浑浊,说明食盐水里混着固体混合物,过滤法可以除去混在液体里的固体物质,使液体由浑浊变澄清。,C,溴水是溴和水形成的均匀液态混合物,分液法不能使溴从溴水中分离出。要用分液法从溴水中分离出来,需先用萃取剂,(,如四氯化碳、苯、直馏汽油,),将溴从溴水中萃取出来,然后再进行分液。,D,硝酸钾和氯化钾都易溶于水;硝酸钾的溶解度受温度的影响较大,氯化钾的溶解度受温度的影响较小。由此,可以用蒸发结晶法把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来。,混合物分离或提纯的方法是由混合物的性质决定的,要先分析混合物的性质再确定分离或提纯的方法。,新考题,随堂自测,1,(2014,经典习题选萃,),下列有关海水综合利用的说法正确的是,(,),A,海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质,B,海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化,C,从海水中可以得到,NaCl,,电解熔融,NaCl,可制备,Na,和,Cl,2,D,从海带中提取碘单质的过程不涉及氧化还原反应,答案:,C,点拨:,A,项,海水中的钾元素以,K,形式存在,必须经过化学变化才能得到钾单质;,B,项,海水蒸发制海盐的过程中只发生物理变化;,D,项,海带中的碘元素以,I,形式存在,从海带中提取,I,2,时,必须先用氧化剂将,I,氧化成,I,2,,因此一定发生氧化还原反应。,2,(2013,合肥高一检测,),海水提碘时,不小心将碘与食盐混合,欲将二者分离开,最好的方法是,(,),A,溶解、过滤,B,溶解、过滤、蒸发,C,溶解、加,AgNO,3,溶液、过滤,D,加热使碘升华,答案:,D,点拨:,氧化钠很稳定,熔、沸点较高,单质碘易升华,故可用升华法。,3,(2013,厦门高一检测,),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,将海水缓慢凝固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,点拨:,明矾净水是利用,Al,3,在水中生成的,Al(OH),3,胶体的吸附作用而除去水中的一些悬浮物,并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化,是有研究价值的一种淡化途径。海水缓慢凝固后可结成冰,在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。,4,(2014,经典习题选萃,),将海带燃烧,用水浸泡海带灰,过滤,向滤液中加入溴水。,(1),加入淀粉溶液,现象为,_,,,化学方程式为,_,。,(2),加入四氯化碳,现象为,_,。,答案:,(1),溶液变成蓝色,Br,2,2I,=2Br,I,2,(2),溶液分层,上层无色,下层呈紫红色,点拨:,(1),单质溴的氧化性比碘的氧化性强,溴可以把碘离子氧化成单质碘,单质碘遇到淀粉变蓝色;,(2),单质碘易溶于有机溶剂,现象为分层,上层无色,下层紫红色。,(2),提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是,_(,填序号,),。,A,酒精,(,沸点,78 ),B,四氯化碳,(,沸点,77 ),C,甘油,(,沸点,290 ),D,苯,(,沸点,80 ),(3),在操作,中,溶液中生成少量,ICl(ICl,的性质类似于氯气,),,以消除此杂质,使碘全部游离出来,应加入适量,_(,填字母,),溶液,反应的离子方程式为,_,。,A,KIO,3,B,HClO,C,KI,D,Br,2,(4),利用碘的有机溶液得到单质,I,2,的方法是,_,。,答案:,(1),萃取分液分液漏斗,(2)B,、,D,(3)C,ICl,I,=I,2,Cl,(4),蒸馏法,点拨:,从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳,酒精和甘油均溶于水,不能作萃取剂,然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液,再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂,采用水浴加热蒸馏,其中在操作,中,为使少量的,ICl,中的碘全部游离出来,应加入还原剂,故只有,C,项符合,发生的化学反应为,ICl,KI=I,2,KCl,。,新提升,达标作业,(点此链接),新视点,专家博客,无机化合物转化为有机化合物,历史上曾经有人认为,有机化合物只能由生物的细胞在一种特殊力量,生命力的作用下产生,人工合成有机物是不可能的。,1828,年,德国化学家维勒,(F.Whler,1800,1882),通过蒸发氰酸铵,(NH,4,CNO,,一种无机化合物,由氯化铵和氰酸银反应制得,),水溶液得到了尿素,CO(NH,2,),2,。尿素的人工合成,揭开了人工合成有机物的序幕。,成才之路,化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版,必修,2,化学与自然资源的开发利用,第四章,第二节资源的综合利用,环境保护,第四章,新情境,激趣入题,1,新知识,预习探究,2,新思维,名师讲堂,3,新考题,随堂自测,4,新提升,达标作业,5,新视点,专家博客,6,新情境,激趣入题,迄今为止,煤仍是人类使用的主要能源之一,同时也是重要的化工原料。煤燃烧时不仅产生我们所需要的能量,同时还会生成大量的二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物。采取哪些措施可以减少煤燃烧对环境造成的污染?,物质文明的快速发展给人们的生活水平带来了快速的提高,但是物质文明发展的同时也给人们生产了垃圾,带来了烦恼,同学们对发展生产和保护环境有何看法?,新知识,预习探究,学习目标,1,了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。,2,了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。,3,了解节约能源和防止污染的重要性。,4,了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。,新知预习,1,煤的综合利用,(1),煤的组成,煤是由,_,和少量,_,组成的复杂混合物,主要含,_,,还含有少量,_,等元素。,有机物,无机物,碳元素,氢、氧、氮、硫,(2),煤的综合利用,隔绝空气加强热使之分解,煤的焦化,焦炉气,煤焦油,可燃性气体,2,天然气的综合利用,(1),组成:天然气的主要成分是,_,。,(2),综合应用:,天然气是一种清洁的化石燃料。,作为一种化工原料,主要用于,_,和,_,等。,3,石油的综合利用,(1),石油的组成,石油是由多种,_,组成的混合物。,甲烷,合成氨,生产甲醇,碳氢化合物,(2),石油的综合利用,原油中各组分沸点的不同,链状烃,环状烃,4,以煤、石油和天然气为原料生产合成材料,(1),三大合成材料:,_,。,(2),实例:制取聚乙烯反应的化学方程式为:,_,。,塑料、合成橡胶和合成纤维,(3),四个概念,小分子化合物,CH,2,=CH,2,最小重复结构单元,CH,2,CH,2,链节的数目,n,5,环境保护,(1),环境问题的含义,指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的,_,,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。,(2),当今化学工作者面临的重要任务,环境情况的监测、三废的治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等。,生态环境破坏,(3),三废,废气:大气污染物主要来自,_,和工业生产过程中产生的,_,及其,_,。,废水:含有复杂的成分,任意排放会导致,_,的污染。,废渣:对废渣等固体废弃物的处理兼有,_,和,_,两个重要目的。,化石燃料燃烧,废气,携带的颗粒物,土壤、水源,减少环境污染,资源回收利用,6,绿色化学,(1),核心,利用化学原理,_,。,(2),原子经济的含义,原子经济要求反应物中的原子全部转化为,_,,这时原子利用率达到,_,。,从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,期望的最终产物,100%,自主探究,1,如何区分直馏汽油和裂化汽油?,提示:,直馏汽油与裂化汽油的区别:,直馏汽油:石油经常压蒸馏制得的。主要含,C,5,C,11,的烷烃、环烷烃和芳香烃等。与溴水不反应,可作为溴的萃取剂。,裂化汽油:重油经热裂化或催化裂化制得的。主要含,C,5,C,11,的烷烃、烯烃、二烯烃等。能使溴水、,KMnO,4,(H,),溶液褪色。,2,我们学过的四种基本反应类型中,最符合绿色化学原则的是哪种?在有机化学反应中有哪种?,提示:,绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除环境污染。,我们学过的四种基本反应类型包括:化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应,其中只有化合反应产物唯一,反应物的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率为,100%,,其他三种反应的反应产物不唯一,是两种或两种以上,所以他们的原子利用率小于,100%,。因此,其中最符合绿色化学原则的是化合反应。,在有机化学反应中,取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一,而加成反应产物唯一。因此,其中只有加成反应原子利用率为,100%,,最符合绿色化学原则。,新思维,名师讲堂,煤、石油和天然气的综合利用,思维导图,1,煤的综合利用,(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,其组成以碳元素为主,还含有少量的,H,、,O,、,N,、,S,等元素。,教材点拨,特别提示:,煤的干馏又叫煤的焦化。从干馏产物中可获得燃料及多种化工原料。,煤的成分复杂,煤在干馏时发生的变化肯定也复杂啦!可以说发生了复杂的物理变化和化学变化!,干馏实验装置图:,干馏的主要产品和用途:,产品,主要成分,用途,出炉煤气,焦炉气,氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳,气体燃料、化工原料,粗氨水,氨、铵盐,化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料,粗苯,苯、甲苯、二甲苯,煤焦油,苯、甲苯、二甲苯,酚类、萘,染料、医药、农药、合成材料,沥青,筑路材料、制碳素电极,焦炭,碳,冶金、合成氨、电石、燃料,(5),煤综合利用的重要意义:,减少煤燃烧产生的大量,SO,2,、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。,提高煤燃烧的热效率,煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径,煤的燃烧效率也得以提高。,提取煤中的化学原料,在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中,对于所产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理,做到既消除污染又充分利用资源。,2,石油的综合利用,(1),石油的组成,石油主要是由多种烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成的混合物,无固定熔、沸点。除含,C,、,H,元素外,还含有,S,、,O,、,N,等元素。,(2),石油的分馏,利用原油中各组分沸点不同,将复杂的混合物进行分离的过程。,分馏是利用蒸馏的原理,加热石油,沸点低的烃先气化,经冷凝后分离出来;再冷凝出沸点高的烃。最终就可以将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物了。,分馏得到的产物,(,又叫馏分,),就不是纯净物而是混合物,同时也要注意石油分馏属于物理变化。,(3),石油的裂化和裂解,裂化:,概念,将含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂成为含碳原子数较少、沸点较低的烃的过程,分类,热裂化和催化裂化,目的,提高轻质液体燃料,(,汽油、煤油、柴油,),的产量,特别是提高汽油的产量,注意事项,裂化属于化学变化,裂化所得轻质油和直接分馏所得轻质油的区别是前者含有不饱和烃,因此裂化汽油可使溴水、酸性,KMnO,4,溶液褪色,裂解:,采用比石油裂化更高的条件,使某些石油加工产品转化为分子内含碳原子数更少、沸点更低的气态化工原料的方法。,温馨提示:,裂化是为了提高汽油的产量和质量,而裂解采用比裂化更高的温度,是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物;裂化温度一般不超过,500,,而裂解温度一般是在,700,1000,,所以裂解是深度裂化。,温馨提示:,含较多碳原子的烷烃发生裂解反应时,碳、氢原子分为两部分,生成另一种烷烃和一种烯烃;烷烃可继续上述反应,直到碳原子数较小为止。,归纳比较:化学六气的主要成分,4.,以煤、石油和天然气为原料生产合成材料,(1),三大合成材料,塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料,都主要是以煤、石油和天然气为原料生产的。,(2),合成高分子化合物,乙烯合成聚乙烯:,乙烯分子中的双键可断裂而与其他物质发生加成反应。在适当温度、压强和有催化剂存在的条件下,乙烯也可以发生自身加成反应,形成相对分子质量巨大的高分子化合物,聚乙烯:,CH,2,=CH,2,CH,2,=CH,2,CH,2,=CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,这个反应可以用下式简单表示为:,n,CH,2,=CH,2,CH,2,CH,2,n,(3),生产合成材料的四个概念,加聚反应:含有碳碳双键的相对分子质量小的化合物,在一定条件下,相互结合成相对分子质量大的高分子,这样的反应称为加成聚合反应,简称加聚反应。,单体:在形成聚乙烯这种高分子化合物时,反应物为乙烯,乙烯称为单体。,链节:聚乙烯分子中的重复结构单元,CH,2,CH,2,称为链节。,聚合度:聚乙烯分子中的,n,称为聚合度,表示高分子化合物中所含链节的数目。,(4),高分子化合物的合成:高分子化合物有天然的,如蛋白质、纤维素、淀粉,也有人工合成的聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯,(,又称有机玻璃,),、合成橡胶等合成高分子化合物都是由加聚反应制得的。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征,也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物的判断方法:一般是看分子式中是否含有,n,,如果有则是高分子化合物,如果没有则一定不是高分子化合物。,(2014,经典习题选萃,),下列转化不属于煤或石油的综合利用的是,(,),A,将煤干馏制得煤焦油和焦炭,B,在一定条件下将煤转化为液体燃料,C,将煤制成蜂窝煤作燃料,D,将石油裂解制得乙烯等化工原料,典例透析,【解析】,A,项煤的干馏和,B,项煤的液化属于煤的综合应用,而将煤制成蜂窝煤作燃料是为了使煤燃烧更充分,不属于综合利用,,D,项石油裂解属石油的综合利用,故选,C,。,【答案】,C,某高分子化合物的部分结构如下,下列说法不正确的是,(,),【点拨】,有机高分子化合物虽然相对分子质量很大,但它们的结构并不复杂,通常是由简单的结构单元重复连接而成的,做题时根据高分子链的结构特点,结合单体间可能发生的反应,找出其链节。,书写聚合物的化学式可先写出单体的化学式,然后使双键断开相连接即可。在书写时常将双键碳原子作为端点,其他原子团作为支链。,1,下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是,(,),A,煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态,以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧,B,天然气除可用作清洁能源外,也可用于合成氨和生产甲醇等,C,石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同,变式训练,D,化石燃料也是重要的化工原料,乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料,答案:,A,2,(2014,经典习题选萃,),关于聚乙烯的说法正确的是,(,),A,聚乙烯是通过加聚反应生成的,B,聚乙烯具有固定的元素组成,因而有固定的熔、沸点,C,聚乙烯塑料袋因有毒,故不能装食品,D,聚乙烯因性质稳定,故不易造成污染,答案:,A,环境保护和绿色化学,思维导图,1,环境问题的含义,通常所说的环境问题,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。对环境情况的监测、三废的治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等,都是当今化学工作者面临的
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