2019-2020年高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用学案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用学案 新人教版必修2 【目标导学】1以海水、金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。2认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。知识点一金属矿物的开发利用基础梳理一、金属在自然界的存在形态二、金属的冶炼1冶炼原理 2冶炼方法(用化学方程式表示)三、金属资源的合理开发利用1原因：金属矿物资源有限，且金属冶炼常会消耗许多能量，也易造成环境污染。2途径(1)提高金属矿物的利用率。(2)减少金属的使用量。(3)加强金属资源的回收和再利用。(4)使用其他材料代替金属材料。牛刀小试1连线。金属 冶炼方法(1)Na、Mg A热分解法(2)Fe B高温还原法(3)Hg、Ag C电解法答案：(1)C(2)B(3)A2下列说法不正确的是()A自然界中不存在游离态的金属单质B金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D废旧金属的回收利用，有利于环境保护解析：选A自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在，极少数金属如Au、Pt等以游离态存在，A错误；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B正确；金属资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收利用废旧金属，C、D正确。问题一金属的冶炼讲重点1金属的活泼性与金属的冶炼方法少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在，如金、铂等。大部分金属以化合态形式存在于自然界，金属越不活泼，从其化合物中还原出来越容易，金属越活泼从其化合物中还原出来越困难。金属活泼性与冶炼方法的关系如表所示：金属的活动性顺序K Ca NaMg AlZn Fe SnPb(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物理方法规律金属越活泼，其对应离子越难得电子，越难被还原成单质2.热还原法冶炼金属的分类和优、缺点(1)分类：(2)优、缺点：用氢气还原法冶炼金属，纯度高，但成本也高；用一氧化碳还原法和炭还原法冶炼金属，纯度低，冶炼成本也低；用铝热法可以冶炼熔点高、难冶炼的金属，成本较高。特别提醒(1)金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现和应用的时间就相对晚一些。(2)同一种金属可能有不同的冶炼方法，如金属Cu可用热还原法、湿法冶炼等。举典例例题1如表所示金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法A2HgO2HgO2热分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O2电解法CCu2SO22CuSO2热分解法DFe2O32Al2FeAl2O3热还原法解析活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确。C错误，应为火法炼铜。答案C金属冶炼方法的选择金属冶炼方法的选择依据是：金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性越强，金属阳离子的氧化性越弱，用电解法；金属活动性越弱，金属阳离子的氧化性越强，用一般还原剂还原即可。问题二铝热反应讲重点1铝热反应(1)概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。(2)原理：Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属置换出来。(3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(4)反应特点：在高温下进行。反应迅速并放出大量的热。新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。2铝热反应实验实验操作实验现象(1)镁带剧烈燃烧；(2)铝热剂发生剧烈的反应；(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子中实验结论在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热特别提醒铝热反应是利用铝的强还原性，在高温下将相对不活泼的金属从其金属氧化物中还原出来，故只有活泼性比铝弱的金属才能利用铝热反应进行冶炼，如Mg等活动性强的金属不能用铝热法冶炼。举典例例题2如图为铝热反应的实验装置，请回答有关问题：(1)纸漏斗中铺在氧化铁和铝粉混合物上面的物质为_。(2)引发该铝热反应的操作为_。(3)若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生？_(填“能”或“不能”)，理由是_。(4)铝热反应的用途有哪些(列举两条)?_，_。解析做铝热反应的实验时，要有引燃剂(镁带)、助燃剂(KClO3分解提供氧气)和反应物，反应物应该是铝粉与相对不活泼金属的氧化物。答案(1)氯酸钾(或KClO3)(2)在混合物中间插一根镁带，并用燃着的小木条点燃镁带(3)不能镁比铝活泼，铝不能置换镁(4)用于焊接钢轨冶炼某些熔点高的金属铝热反应实验的注意事项(1)镁带要打磨掉表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉须干燥，铝粉不能被氧化，否则反应难以发生。(2)氧化铁与铝粉要混合均匀，以保证氧化铁与铝都完全反应。(3)内层纸漏斗要用水润湿，以防造成纸漏斗燃烧。(4)盛接反应物的蒸发皿内要垫适量细沙，一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的液体溅出伤人。题组一金属的冶炼1下列说法中，不正确的是()A金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态，都是被还原D金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱解析：选B金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确；有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属的时候，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项错误；金属元素在化合物中一定显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0，所以是被还原，C项正确；金属被发现和应用得早，说明该金属容易被还原，从而也说明这些金属的活动性一般较弱，D项正确。2下列关于金属冶炼的说法不正确的是()A热分解法适用于制备不活泼金属B热还原法的常用还原剂是C、H2、CO、Al等C熔融电解法适用于制备不活泼金属D水溶液中置换法适用于较活泼金属制取不活泼金属解析：选C熔融电解法适用于制备活泼金属，热还原法适用于制备较活泼的金属，热分解法适用于制备不活泼金属。3下列化工生产原理错误的是()可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；高炉炼铁的反应是放热的，故无需加热ABC D解析：选D钠特别活泼，投入MgCl2溶液中先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，错误；用电解法冶炼铝，使用的是Al2O3，错误；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温条件，错误。4铁是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中的铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿，它们的主要成分都是铁的氧化物。金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。请填空：(1)试写出磁铁矿主要成分的化学式：_。(2)写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式：_。(3)试写出焦炭在高炉高温环境下参与反应，最终生成一种还原性气体的化学方程式：_。解析：Fe3O4具有磁性；赤铁矿的主要成分是Fe2O3；焦炭首先燃烧变成CO2，CO2再与C反应生成CO。答案：(1)Fe3O4(2)Fe2O33CO2Fe3CO2(或Fe2O33C2Fe3CO)(3)CO2CO2，CO2C2CO题组二铝热反应及其应用5下列对铝热反应的说法错误的是()A铝热剂中还原剂是铝粉B铝热剂是纯净物C铝与Fe2O3可组成铝热剂D铝热反应是放热反应解析：选BAl和Fe2O3可组成铝热剂，属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。6下列物质不能与铝发生铝热反应的是()AFeO BCr2O3CMgO DMnO2解析：选CMg的活动性强于Al，Al不能与MgO反应置换出Mg。(1)金属冶炼的实质是金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质。(2)常见金属的冶炼方法：K、Ca、Na、Mg、Al电解法，Zn、Fe、Cu热还原法，Hg、Ag热分解法。(3)铝粉和Fe2O3(或Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)的混合物都称为铝热剂，在一定条件下都能发生铝热反应。知识点二海水资源的开发利用基础梳理一、海水水资源的利用1海水的淡化(1)海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。(2)海水的蒸馏：仪器名称：A圆底烧瓶，B冷凝管，C锥形瓶。冷凝水流向：b口进，a口出。2直接利用：海水进行循环冷却。二、海水化学资源的开发利用1海水中的化学元素 (2)特点：种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度很低。2海水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。食盐的用途：有关反应的化学方程式：a2NaCl(熔融)2NaCl2；b2NaCl2H2O2NaOHCl2H2；cCl2H22HCl；dCl22NaOH=NaClNaClOH2O。(2)海水提溴在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子，生成单质溴，反应的离子方程式为 Cl22Br=2ClBr2。三、海水中的其他物质和能量1从海水中提取核能开发的重要原料铀。2潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。牛刀小试1判断正误(1)用蒸馏法进行海水淡化是物理变化。()(2)海带中含有碘，故海带能使淀粉溶液变蓝。()(3)太阳能是传统能源，潮汐能是新型能源。()(4)海水中含有溴元素，不需经过化学反应即能得到溴单质。()答案：(1)(2)(3)(4)2许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A氯、溴、碘B钠、镁、铝C烧碱、氢气 D食盐、淡水解析：选D从海水中提取溴、碘都必须用到氧化剂，氯、钠、镁、铝、烧碱、氢气都需要电解得到，这些过程发生的是化学变化。通过蒸发即可获得淡水和食盐。问题一海带中提碘讲重点1海带中含有碘元素的检验(1)关键反应的反应原理：2H2IH2O2=I22H2O。(2)实验步骤及证明方法： 2海带中提碘(1)流程：海带浸泡氧化过滤提纯碘单质。(2)主要的化学原理：Cl22KI=2KClI2。最后，单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分离。特别提醒(1)将I氧化成I2时常用的氧化剂是Cl2和H2O2。(2)从海带中提取I2时，先用氧化剂将I氧化为I2，再用有机溶剂(如CCl4、苯等)萃取水溶液中的I2，分液后再蒸馏以分离I2与有机溶剂。举典例例题1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23 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 H2O2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 CCl4，振荡静置，观察现象；向加有CCl4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CCl4。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CCl4碘元素的检验方法(1)淀粉遇单质碘变蓝，若是碘离子，通常先加入氯水氧化，再滴入淀粉溶液。(2)碘水呈黄色，通常加入有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。(3)加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生淡黄色沉淀，则原溶液中含碘离子。问题二海水中提溴讲重点1流程 2操作步骤 特别提醒从海水中提取溴，主要是利用Br2沸点低、易挥发、能被热空气和H2O(g)以溴蒸气形式吹入吸收塔的原理，使用空气将其吹出。举典例例题2海水中溴元素以Br形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示： (1)步骤反应的离子方程式是_，步骤反应的化学方程式是_。(2)从理论上考虑，下列物质也能吸收Br2的是_。ANaOHBFeCl2CNa2SO3 DH2O(3)步骤中氧化剂是_，若反应中生成2 mol HBr，则消耗_ mol SO2。(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是_。解析由流程图和反应原理可写出步骤的离子方程式和步骤的化学方程式分别为2BrCl2=Br22Cl，SO2Br22H2O=2HBrH2SO4；从理论上考虑，NaOH具有强碱性，能吸收Br2，Fe2、SO具有强还原性也能吸收Br2。步骤中发生的反应为Br2SO22H2O=H2SO42HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2 mol HBr，则消耗1 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2蒸馏得到Br2。经过上述过程中的反应知氧化性由强到弱的顺序为：Cl2Br2SO2。答案(1)2BrCl2=Br22ClSO2Br22H2O=H2SO42HBr(2)ABC(3)Br21(4)Cl2Br2SO2工业上用空气吹出法从海水中提取Br2时，不能直接蒸馏“溴水混合物”，而要蒸馏“溴水混合物”得到液态溴，因为“溴水混合物”中Br2的浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高，而“溴水混合物”是经“空气吹出、SO2吸收、氧化”等步骤得来，溶液中Br2的浓度高。题组一海带中碘的提取1从海带中提取碘的实验过程，涉及下列操作，其中正确的是()解析：选D灼烧海带应使用坩埚，A选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B选项错误；苯的密度比水的小，萃取了I2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C选项错误。2某课外小组将海带的灰烬浸泡后过滤，得到澄清的滤液，他们设计了如下几个方案，你认为能证明灼烧海带的灰烬中含有碘元素的是()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H2O2，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含有碘元素解析：选D滤液中碘元素是以I的形式存在，A项中不会有紫色固体I2生成，B项中也无I2，苯不能萃取I，苯层无色不能证明是否含有碘元素，C项I不能使淀粉变蓝，经氧化成I2后可使淀粉变蓝，只有D项正确。3海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在，实验室从海藻中提取碘的流程如下： (1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：_，_。反应的离子方程式为_。(2)为使海藻中I转换为含碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器，尚缺少的玻璃仪器是_。(3)从含碘的有机溶液中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置(如图所示)中的错误之处：_。(4)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是_，最后晶态碘在_中。解析：(1)为了从悬浊液中分离I，应用过滤；从I2的水溶液中把I2提取出来，应用萃取。(2)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。(3)蒸馏装置的三点错误：没有石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒。(4)萃取碘水中碘的有机溶剂常用苯、四氯化碳等，其沸点一般低于100 ，用水浴加热即可使之沸腾，而避免高温下I2的升华。最后I2残留在烧瓶中。答案：(1)过滤萃取2ICl2=I22Cl(2)分液漏斗(3)没有石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒(4)萃取剂沸点较低，I2易升华烧瓶题组二海水中提取溴4从海水中可以提取溴，主要反应为：2BrCl2=Br22Cl，下列说法正确的是()A溴离子具有氧化性B氯气是还原剂C该反应属于复分解反应D氯气的氧化性比溴单质强解析：选D溴元素化合价升高，Br作还原剂，具有还原性，氯元素化合价降低，Cl2作氧化剂，该反应为置换反应，说明了Cl2的氧化性比溴单质强。5海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示： (1)请列举海水淡化的一种方法_。(2)步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原为Br，其目的是_。(3)步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，该反应的离子方程式为_，由此反应可知，除保护环境外，在工业生产中还应解决的问题是_。解析：步骤中Br2的浓度很小，多次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性，可以氧化SO2生成H2SO4，因此要注意强酸和溴对设备的腐蚀问题。答案：(1)蒸馏法(或电渗析法、离子交换法)(2)富集Br2，提高Br2的浓度(3)SO22H2OBr2=4H2BrSO强酸和溴对设备的腐蚀(1)海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。(2)从海带中提碘涉及化学变化，氧化I的反应主要有H2O22I2H=I22H2O，Cl22I=2ClI2。(3)海水提溴涉及化学变化，氧化Br的主要反应是：2BrCl2=2ClBr2，吸收Br2常用SO2、Na2CO3的水溶液。对应学生用书课时达标训练(十一)一、选择题1金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的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越活泼的金属越难冶炼解析：选B合金的性质与其组成金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A项正确；因AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3(熔融)的方法，B项错误；金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D两项正确。2下列说法正确的是()A海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约B海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法C海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本最低D以上说法都正确解析：选B地球表面咸水多，淡水少，许多国家面临着淡水资源的危机，故不可以随意浪费水资源，A错误；海水淡化的方法中蒸馏法的成本较高，C错误。3下列说法中正确的是()A金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来B金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被氧化C金属冶炼过程中，被冶炼的金属可能被还原D金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原解析：选C金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来，金属在化合物中只能显正价，冶炼时化合价只可能降低，被还原。4下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是()ACO、O2、H2BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2 DAl、C、H2解析：选DFe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。5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，以除去所含离子解析：选A明矾净水是利用Al3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。6下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是()AMgCl2(熔融)MgCl2BAl2O33C2Al3COCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO2解析：选BMg、Al很活泼，应用电解法冶炼，A正确、B错误；铁属于较活泼的金属，可用热还原法，C正确；较不活泼的Ag可用热分解法，D正确。7海水是一个巨大的化学资源库，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，仅通过物理变化就可以得到金属钾B海水各种化学资源的开发过程中，必须都要发生化学反应C从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析：选CA项海水中K元素以K形式存在，要通过还原才能得到金属钾；B项海水中水资源的利用，可以不发生化学反应；D项潮汐发电是将潮汐能转化为机械能再转化为电能。8双选实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是()AFe2O3和MnO2 BMnO2和V2O5CCr2O3和V2O5 DFe3O4和FeO解析：选A、D9 g铝粉可以提供1 mol电子，则氧化物中的金属元素每得到1 mol电子对应的质量就应该是18 g。三价Fe得到1 mol电子对应的质量为18.7 g，四价Mn得到1 mol电子对应的质量为13.8 g，故A正确；五价V得到1 mol电子对应的质量为10.2 g，三价Cr得到1 mol电子对应的质量为17.3 g，B、C两项即使9 g铝粉全部反应，所得金属单质的质量也不到18 g，故都不可能；Fe3O4中的铁元素得到1 mol电子对应的质量为21 g，二价Fe得到1 mol电子对应的质量为28 g，当铝粉有剩余时，D正确。9已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 、604 ，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是()A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2(熔融)MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg解析：选D工业上提取镁除从理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。从理论上看A项中使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B项中得不到MgCl2；C项中电解MgO时，由于MgO的熔点很高，耗能大，所以经济效益差。10从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常溶有少量氯气，除去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加入适量的氢氧化钠溶液D加入适量的溴化钠溶液解析：选D要除去液溴中少量的氯气，可加入适量的溴化钠溶液：Cl22NaBr=2NaClBr2。11海洋约占地球表面积的71%，对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法不正确的是()A可用BaCl2溶液除去粗盐中的SOB从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为2BrCl2=2ClBr2C试剂1可以选用石灰乳D工业上，电解熔融Mg(OH)2冶炼金属镁解析：选D工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼金属镁。因为氢氧化镁受热分解生成氧化镁，氧化镁的熔点高于氯化镁的熔点，电解氧化镁消耗电能较大，成本较高。12利用火法从黄铜矿(主要成分是CuFeS2)中炼铜的流程简述如下：焙烧的主要反应为2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)；制粗铜的主要反应为2Cu2S3O22Cu2O2SO2,2Cu2OCu2S6CuSO2。下列说法正确的是()A金属冶炼常见方法有电解法、热还原法等，我国商代就会利用电解法炼铜B金属冶炼的大致步骤：富集、初炼、精炼，题给冶炼过程中的尾气可以回收利用C若由1 mol CuFeS2恰好按题给方程转化为1 mol Cu时，则此过程中共消耗4 mol O2D在反应2Cu2OCu2S6CuSO2中，每转移1 mol 电子，有2 mol硫被氧化解析：选B电解法是近代才有的，A项错误；题给方法产生的SO2可以回收利用，如制备硫酸等，B项正确；以生成6 mol Cu为例来算，制粗铜时消耗2 mol Cu2S生成2 mol Cu2O，同时消耗3 mol O2，焙烧时生成3 mol Cu2S消耗12 mol O2，故制备1 mol Cu消耗2.5 mol O2，C项错误；硫的化合价由24，故转移1 mol电子，氧化的硫为 mol，D项错误。二、非选择题13冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2作还原剂的热还原法利用铝热反应原理还原的铝热法电解法热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)：(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属_。(3)Hg、Ag等不活泼金属_。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属_。解析：非常活泼的金属，如Na、Mg、Al用电解法冶炼，不活泼的金属，如Hg、Ag用热分解法冶炼，较活泼的金属，如Fe、Zn、Cu用热还原法冶炼，难熔金属如V、Cr、Mn、W等用铝热反应冶炼。答案：(1)(2)(3)(4)14钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下，钛不和非金属、强酸反应；红热时，却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)，目前大规模生产钛的方法是：第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式是_，该反应中的还原剂是_。第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。(1)该反应的化学方程式是_。(2)简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤_。解析：TiO2(金红石)与炭粉及Cl2在高温下反应生成TiCl4及一种可燃性气体，由元素守恒判断该可燃性气体为CO；TiCl4与镁在加热条件下可以制得钛，反应的化学方程式为TiCl42Mg2MgCl2Ti。由于加入的Mg过量故得到的是Mg和Ti的混合物，根据信息，Ti与强酸(如盐酸)不反应，而Mg与盐酸反应，故可用盐酸除去Ti中的Mg。答案：第一步：TiO22C2Cl2TiCl42CO炭粉第二步：(1)TiCl42MgTi2MgCl2(2)加入足量盐酸，除去过量金属镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体得金属钛15海藻中含有丰富的碘元素(以I形式存在)。实验室中提取碘的流程如下： (1)实验操作的名称是_，所用主要仪器名称为。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是_(填编号)。选择的理由是_。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)从碘的有机溶液中得到单质碘的方法是_。(4)步骤灼烧海藻时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是_(从下列仪器中选出所需的仪器，将字母填写在空白处)。A烧杯B坩埚C表面皿D泥三角E酒精灯F干燥器解析：(1)从碘的水溶液中提取碘，可加入与水互不相溶的有机溶剂，实验操作的名称是萃取、分液，所用主要仪器是分液漏斗。(2)从碘水中提取碘单质应加入不与水互溶的有机萃取剂如苯、四氯化碳等。酒精和甘油均易溶于水，不能作萃取剂，选B、D。(3)分离有机溶剂中的碘，其方法是加热让沸点低的有机溶剂(苯或四氯化碳)挥发出来，固体碘留在烧瓶中，操作名称是蒸馏，这种得到单质碘的方法称为蒸馏法。(4)固体物质灼烧应选用的仪器为坩埚、泥三角、酒精灯和三脚架。答案：(1)萃取、分液分液漏斗(2)BD苯、四氯化碳与水互不相溶(3)蒸馏法(4)BDE16空气吹出法是目前海水提溴的最主要方法之一。其工艺流程如图所示：(1)步骤利用了SO2的还原性，其反应的离子方程式为_。(2)步骤的蒸馏过程中，温度应控制在8090 。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因_。(3)步骤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差较大的特点进行分离。所用分离仪器的名称是_。(4)步骤、之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过空气吹出、SO2吸收、氯化后再蒸馏，这样操作的意义是_。解析：根据反应流程图和反应原理可知：海水提取溴主要分为海水中溴的浓缩和溴的蒸馏过程。利用Cl2的氧化性，SO2的还原性，将Br2与海水中其他物质分离，浓缩后的溴水混合物溴的浓度较高，较容易得到纯净的液溴。(1)利用Br2的氧化性和SO2的还原性进行反应提纯，离子方程式为：Br2SO22H2O=4H2BrSO。(3)液溴的密度比溴水的密度大得多，混合后分层，利用分液漏斗分离。(4)海水中Br2的含量很低，处理量太大，从效率和成本角度考虑，应经过流程图中的过程更适于工业生产。答案：(1)Br2SO22H2O=4H2BrSO(2)温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低(3)分液漏斗(4)空气吹出、SO2吸收、氯化的过程实际上是Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低 【目标导学】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讨论化工生产中遵循绿色化学思想的重要性。基础梳理一、煤、石油和天然气的综合利用1煤的综合利用(1)煤的组成：(2)煤的综合利用： 2天然气的综合利用(1)组成：天然气的主要成分是 CH4。(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，主要用于合成氨和生产甲醇等。3石油的综合利用(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：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、合成纤维。(2)实例：制取聚乙烯反应的化学方程式为：(3)四个概念：二、环境保护与绿色化学1环境保护(1)环境问题：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。(2)环境污染的来源：主要来自化石燃料的燃烧和工业三废，即：废气、废水、废渣的任意排放。(3)化学工作者面临的重要任务：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。2绿色化学 牛刀小试1判断正误(1)煤是由有机物和少量的无机物组成的化合物。()(2)煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化。()(3)煤中主要含碳及少量的其他元素，但绝大多数都含硫，工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。()(4)石油的分馏、裂化、裂解都属于化学变化。()(5)煤、石油、天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。()(6)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2国内能源供应紧张形势日益加剧，煤的涨价导致部分地区电荒，煤在国民经济中的重要地位由此可见一斑。下列关于煤的说法中正确的是()A煤属于有机化合物B在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化C煤中含有大量的苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源D煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义解析：选B煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯是煤的干馏产物，并不是煤中本来就含有的，是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁能源，燃烧可提高燃料利用率，意义重大。3聚丙烯()是一种合成塑料，由丙烯制备聚丙烯的化学方程式为_，聚丙烯单体的结构简式为_，链节为_。答案：nCH2=CHCH3 CH2=CHCH3 问题一化学中的“三馏”和“六气”讲重点1“三馏”的比较名称蒸馏分馏干馏含义把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使之分解的过程适用范围被蒸馏混合物中至少含有一种组分为液体；各组分沸点差别较大多组分沸点不同的混合物煤、木材等固态混合物变化类型物理变化物理变化主要是化学变化常用装置2.“六气”的主要成分特别提醒焦炉气和裂解气中均含有烯烃，通入溴水或酸性KMnO4溶液中能使溶液褪色。举典例例题1(上海高考)下列关于化石燃料的加工说法正确的是()A石油裂化主要得到乙烯B石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油C煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径解析石油裂化是为了提高轻质油的产量(如汽油)，石油裂解主要得到乙烯，A错误；石油的分馏是物理变化，煤的气化是化学变化，B、D错误。答案C煤、石油和天然气综合利用的目的(1)煤的气化、液化的目的是把煤转变为清洁能源，提高煤的燃烧效率。(2)石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油。(3)石油裂化的目的是为了提高轻质油(特别是汽油)的产量和质量。(4)石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯等短链不饱和烃作为化工原料。(5)石油催化重整的目的是为了得到苯、甲苯等。问题二环境问题与绿色化学讲重点1六大环境问题2.绿色化学理念(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产和日常生活对环境的污染。(2)从环境上：强调从源头上消除污染，从一开始就避免污染物的产生。(3)从经济上：提倡合理利用资源和能源，降低生产成本，尽可能提高原子利用率，最高目标是原子利用率为100%，即反应物的原子全部转化为期望的最终产物。特别提醒(1)空气质量日报报道的空气污染物主要有CO、SO2、NOx及可吸入性固体颗粒。(2)酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾均与NOx有关。举典例例题2“绿色化学”又称环境无公害化学。下列叙述符合“绿色化学”原则的是()A绿色化学的核心是利用化学原理对工业生产造成的环境污染进行治理B用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等，以减少木材使用C研制新型杀虫剂，使它只对目标昆虫有毒杀作用而对其他昆虫无害D现代石油化工采用银作催化剂，将乙烯直接氧化生产环氧乙烷符合“原子经济”解析绿色化学的核心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，A项错误；用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等会造成白色污染，B项错误；新型杀虫剂的使用仍然会造成食品、水等污染，C项错误；D项反应原子利用率为100%，符合“绿色化学”原则，正确。答案D绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地防止环境污染，从根本上切断污染源，才能真正做到保护环境。题组一煤、石油和天然气的综合利用1下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A石油裂化得到的汽油是纯净物B石油产品都可用于聚合反应C天然气是一种清洁的化石燃料D水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料解析：选C石油裂化产物一种为烷烃，一种为烯烃，属于混合物，A错误；石油产品中也含有烷烃，它们不能发生聚合反应，B错误；天然气的主要成分是甲烷，属于清洁能源，C正确；水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，是煤的气化产物，D错误。2石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是()A常压分馏B减压分馏C裂解 D裂化解析：选D选项中的四种方法都是石油炼制加工的方法，而其目的不同。A项中能对石油进行初步加工，得到的汽油产量较小；B项操作不会得到汽油；C项所得产物主要是乙烯、丙烯等小分子短链不饱和烃；只有D项才能得到质量更高、产量更多的汽油。3将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮的氧化物等，带来严重的环境污染。煤干馏是提高煤的利用率、生产重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化学学习小组在实验室条件下探究煤干馏的现象及产物，装置如图所示，请回答有关问题：(1)煤干馏的条件是_。(2)盛有冷水的烧杯的作用是_。(3)实验后检验生成粗氨水的操作是_。(4)已知CO不能使溴水褪色，若将从具支试管出来的气体通入溴水中，发现溴水褪色，则说明产生了_。(5)检验从具支试管出来的气体的性质后，将尾气点燃，火焰的颜色为_。(6)从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯的实验方法是_。解析：(1)据煤干馏的定义可知其条件为隔绝空气加强热。(2)冷水浴的作用是冷凝，使粗氨水和煤焦油冷凝下来。(3)检验粗氨水时可用湿润的红色石蕊试纸检验有NH3逸出即可。(4)溴水褪色，证明煤干馏时产生了乙烯等不饱和的烃类物质。(5)CO、CH4等燃烧时火焰呈淡蓝色。(6)煤焦油中苯及其同系物与其他成分互溶，故只能通过蒸馏的方法将其分离。答案：(1)隔绝空气加强热(2)使粗氨水和煤焦油冷凝下来(3)将具支试管取出加热，用事先润湿的红色石蕊试纸放在试管口，若变蓝，则产生了粗氨水(4)乙烯等不饱和烃类物质(5)淡蓝色(6)蒸馏题组二环境保护和绿色化学4环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是人类生产活动中过度排放有关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关的是()A温室效应二氧化碳B光化学污染二氧化氮C酸雨二氧化碳D白色污染一次性塑料制品的使用解析：选C酸雨的形成主要与NOx、SOx有关，与CO2无关。5以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是()A乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B甲烷与氯气制备一氯甲烷C以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D用SiO2制备高纯硅解析：选A绿色化学原子经济性：无副产物，不产生污染物。A项，nCH2=CH2，符合题意；B项，可能发生反应CH4Cl2CH3ClHCl、CH3ClCl2CH2Cl2HCl、，副产物过多；C项，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，NO2有毒，会污染环境；D项，SiO2制备高纯硅：SiO22CSi(粗)2CO，Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si4HCl，会生成CO及HCl气体，污染环境。6上海要建成资源节约和生态保护