高中化学必修2之知识讲解-《化学与自然资源的开发利用》全章复习与巩固-基础

《化学与自然资源的开发利用》全章复习与巩固

【学习目标】

1、了解金属矿物、海水等自然资源的综合利用;

2、认识化石燃料综合利用的意义；

3、体会化学对环境保护的意义。

【知识网络】

「电解法：K、Ca、Na、Mg、AI等活泼金属

例：2A12C>3=^=4A1+3O2T

▲0热还原法：Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等较活泼金阔

「金鹿冶炼的方法△

例：H2+CuO-----Cu+H2O

热分解法：Hg、Ag等不活泼金属

例：2HgO=^=2Hg+5T

用海水进行循环冷却

褥水水贵

源的利用燕慎法

电咨析法

E*子交换法

槃一「制盐工业：徒取氨化钠等有用物质

碘工业：制取碘

A茯将化

学资源

淡工业：制取单质淡

1钱工业：冶炼铁

擎

与

自炉气；

然(Hz、CH，、CH2=CH2.CO)

资出炉煤气—-粗氮气(铉拄、M)

源I—粗辇/、甲米、二甲笨)

的

开一笨、甲笨、二甲笨

发千慎

有煤蕉油--酚类、蔡

利机-]

用「黑炭沥育

L-煤一C、H、O

""'NTS~出上甲醉等

无

机」

CSHHQ(g)^®*H2(g)+CO(g)

r城市？亏水、H业废水

「土壤污染|垃圾及工矿企业固体废弃物

I化肥、农药

f酸、碱、盐等无机物污染

重金属污染

耗氧物质污染

环境污染V水污染4

植物营养物质污染

石油污染

〔难降解有机物污染

r粉尘

大气污染｛SO?酸雨

INO,酸雨、光化学烟雾

【要点梳理】

要点一、金属矿物的开发利用

1、金属的冶炼

大多数金属的化学性质活泼，在自然界中主要以化合态形式存在(金、伯等少数金属例外)，使用的金属大

多数是人工制得的。金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。金属的性质越稳定,

越容易将其从化合物中还原出来。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。金属冶炼的方法主要有：

(1)热分解法

对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：

2HgO32Hg+。2t2Ag2O24Ag+O2t

(2)热还原法

在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化

合物中还原出来，例如：

Fe2C)3+3CO型2Fe+3cWO3+3H2=W+3H2O

(3)电解法

活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：

2NaCl(熔融)尾曼2Na+Cbt4NaOH(熔融)型=4Na+C)2t+2H2O

金属的活动顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

金属原子失电子能力强f弱

金属离子得电子能力弱f强

主要冶炼方法电解法热还原法热分解法

金属活动性与冶炼方法的关系

2、铝热反应

要点诠释：

(1)原理：A1是还原剂，另一种氧化物是氧化剂。

(2)铝热反应的实质是铝将氧化物中的化合态金属还原为金属单质。

(3)反应特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与AI2O3分离。

(4)铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物组成的混合物。

(5)应用：冶炼难熔金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。

3、金属的回收和资源保护

回收金属的意义：

(1)节约矿物资源；

(2)节约能源；

(3)减少环境污染。

要点二、海水资源的开发利用

1、从海水中提取淡水一一海水淡化

海水淡化的方法主要有蒸储法、电渗析法、离子交换法等。

2、从海水中提取澳的主要工艺流程

①用蒸储法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。

②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溟离子转化为澳单质：2NaBr+C12=Br2+2Na。

③向含漠单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将漠单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的:

Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2s

④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2HBr+Cl2=2HCI+Br2

⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的澳单质。

3、进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题

①反应原理：海带中的碘元素主要以r的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成卜，再萃取出来。

如用H2O2作氧化剂，反应的离子方程式是：2r+H2O2+2H+=L+2H2。

②实验注意事项：海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带更易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。

4、海水提取镁的原理

海水的镁主要以Mg2‘形式存在，最终转化为Mg的途径有：

①加入石灰乳生成Mg（0H）2

MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2I+CaCl2

②盐酸酸化

Mg（OH）2+2HC1=MgCl2+2H2O

③电解熔融的MgCl2

MgCl2（熔融）室暨Mg+CI2t

要点三、煤、石油、天然气的综合利用

1.煤的综合利用

煤的组成和分类

提取化学原料|提高热效率,降低污柒

柒的干情煤的气化煤的液化

（冏纪空气R强热的过程）（把烧中有机物转化为可嵋性气体的过程）（把煤转化为液体燃料的过程）

I主要产品||

焦炉气、煤焦油、焦炭更接液化间接液化

要点诠释：煤的干储、气化、液化都是化学变化。

名称定义适用范围变化类型

被蒸储混合物中至少有一种组分

把液体加热到沸腾变为蒸气，再

蒸储为液体，各组分沸点差别越大，物理变化

使蒸气冷却凝结成液体的操作

挥发出的物质（储分）越纯

对多组分混合物在控温下先后、多组分沸点不同的混合物在一个

分储物理变化

连续进行的两次或多次蒸储完整操作中分离出多种像分

把固态混合物（如煤、木材）隔绝空

干馆化学变化

气加强热使它分解的过程

化学“三镭”

2.石油的综合利用

厂

分馆——获得汽油.煤油.柴油,重油等

L燃料—Y

裂化一一提高轻质油（汽油等）的产量

石油V

w乙笳-►聚乙用

化工原料一裂解\丙爆一聚丙熔

'I甲烷T基本化工原料

要点诠释:

（1）石油的分储为物理变化，裂化、裂解为化学变化，得到的产物均为混合物。

（2）烷烧裂化（裂解）后得到烷烧和烯炫。

（3）烷煌不论以哪种形式裂化（裂解），都遵循质量守恒定律。

石油的

石油的分储石油的裂化石油的裂解

炼制方法

在催化剂存在的条件

在高温下，把石油产

用蒸发和冷凝的方法下，把相对分子质量

品中具有长链分子的

原理把石油分成不同沸点大、沸点高的烧断裂

烧断裂为各种短链的

范围的蒸储产物为相对分子质量小、

气态烧或液态燃

沸点低的燃

主要石油分储产品（包括石

原油重油

原料油气）

乙烯、丙烯等

主要汽油、煤油、柴油、汽油、甲烷、乙烷、

产品重油丁烷、乙烯、丙烯等

主要变

物理变化化学变化化学变化

化类型

石油炼制方法的比较

3.天然气的综合利用

天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成氨和生产

甲醇等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。

实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。

4.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料

以煤、石油、天然气为原料，通过聚合反应原理合成的材料的相对分子质量很大，属于高分子化合物。塑料、

合成纤维、合成橡胶为三大合成材料。

要点四、绿色化学

要点诠释：

（1）核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友

好化学”、“清洁化学”。

（2）从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）

（3）从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）

（4）从经济观点看.：它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）

（5）热点：原子经济性——反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100%。

绿色化学示意图

【典型例题】

类型一：金属矿物的开发利用

例1、（2015广东省金山中学期中）下列金属冶炼的反应原理，错误的是（）

A.2NaCl（熔融）2Na+Cl2tB.MgO+H2=^=Mg+H2O

C.Fe3O4+4COS^=3Fe+4CO2D.2HgO=^=2Hg+O2f

【思路点拨】根据金属的活泼性选择冶炼方法。

【答案】B

【解析】钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原出来，只能用电解熔融物的方法制取，故A正确，B错

误；而铁为中等活泼的金属可以用常用还原剂还原，故C正确；不活泼的金属可以用加热分解化合物的方法来

制备，故D正确。

【总结升华】有关金属的冶炼要跟金属活动顺序表结合起来掌握：金属活动顺序表中K-A1之间的活泼金

属多用电解法制取其金属单质，Zn—Cu之间的中等活泼金属常用还原剂（如C、CO、比等）热还原法，而Hg、

Ag等不活泼金属常用热分解法制取。

举一反三：

【变式1】热还原法冶炼金属的反应一定是（）

A.氧化还原反应B.置换反应

C.复分解反应D.分解反应

【答案】A

【解析】热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3co

+Fe2O3=fi遇2Fe+3co2，但一定是氧化还原反应。

【变式2］（2016湖北省部分重点中学期中考）金属锂是密度最小的金属，常用来制造高能量电池。已知

锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是（）

A.电解法B.热还原法C.热分解法D.铝热法

【答案】A

【解析】常见金属的冶炼方法有电解法、热还原法和热分解法等，活泼金属Na、Mg、Al等用电解法冶炼，

锂的金属性介于钠和镁之间，应用电解法冶炼。

类型二：海水资源的开发利用

例2、2010年6月5日世界环境日。深圳及周边沿海城市海域赤潮现象日益严重，导致鱼类大量死亡，可见，海

洋保护环境刻不容缓。在海水中漠以漠化镁和漠化钠的形式存在。经过晒盐和氯化钾后的卤水中，澳的含量已提高

100倍左右。只要把卤水加入反应塔中，通过氯气（1）和水蒸气蒸镭，就可以把“溟”蒸出来（2）,也有借助煤油

从海水中提溪的（3）,煤油用过之后还可以回收（4）.土法提漠可用盐酸作用于漂白粉（5）或用二氧化钵氧化盐酸

制取氯。

请完成以下几个问题：

（1）写出卤水中通入氯气时发生反应的离子方程式。

（2）为什么通过蒸镭法就可以将溟蒸出来？。

（3）用煤油提取湿的方法叫,煤油能作溟的萃取剂的原因是,如何

分离海水和溟的煤油溶液？。

（4）如何分离溪和煤油？。

（5）漂白粉的主要成分是,其中能与浓盐酸反应的是,它跟盐酸反应的化学方程式

为，这是一个氧化还原反应，其中氧化剂是,盐

酸表现性。

【思路点拨】本题考查从海水中提漠的方法。仔细分析并不难，只要针对问题，抓住物质的关键性质就可轻松作

答。

【答案】（1）2Br+Ck=Br2+2Cr（2）溟有挥发性，且温度越高越易挥发

（3）萃取煤油和水不互溶，且煤油溶解浪的能力比水的大分液（4）蒸储

（5）氯化钙和次氯酸钙次氯酸钙Ca（ClO）2+4HCl=CaC12+2CLT+2H2。次氯酸钙还原性和酸

【解析】海洋提炼澳的方法是首先将海水浓缩，然后加入合适的氧化剂将澳离子氧化成'澳单质，因为浪易挥

发且易溶于有机溶剂，所以可以利用萃取法或蒸播法将漠提取出来。漂白粉是氯化钙和次氯酸钙的混合物，其中

有效成分为次氯酸钙，次氯酸钙中的次氯酸根具有强氧化性，能氧化浓盐酸中的氯离子生成氯气。

【总结升华】从海水中提漠就是使漠离子转化为漠单质，该过程需要合适的氧化剂，最后要想办法得到较纯净的

浪单质，可利用浸的挥发性、易溶于有机溶剂等性质采用萃取法或蒸储法将粗产品净化得到较纯净的浸单质。

举一反三：

【变式1】海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘以离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程

如图所示:

残渣

含碘的BI含碘的！铳化②含碘离子

有机用液丁|水溶液「适量C12|的溶液

后期处理v

晶体碘

(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①;写出过程②中有关反应的化学方程

式a

(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为()

A.酒精、四氯化碳B.四氯化碳、苯

C.汽油、醋酸D.汽油、甘油

(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，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、物品，尚缺少的玻璃仪器是。

【答案】(1)过滤2NaI+C12=2NaCl+b(2)B(3)漏斗、分液漏斗

类型三：煤、石油、天然气的综合利用

例3、用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：

CH2=CH2催化剂》有机物A

:农H、SO

(CH2=CHCOOCH2CH3)丙烯酸乙酯乙X；

CH3CH=CH2—姬利-ACH2=CHCHO氧、剂>有机物B

己知：在催化剂并加热的条件下-CHO可以被氧气氧化成-COOH。

根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：

(1)由CH2=CH2制得有机物A的化学反应类型是；

(2)丙烯醛［CH?—CHCHO］中含有的官能团是(填名称)；

(3)A与B合成丙烯酸乙酯的化学反应方程式是：；

该反应的类型是反应o

(4)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是：,

该高分子化合物的链节是。

【思路点拨】本题属于简单的有机推断题，突破口在A和B在浓硫酸和加热的条件下合成丙烯酸乙酯，可

推测A和B分别为丙烯酸或乙醵，再依据其他条件顺藤摸瓜做出推测。

【答案】(1)加成反应；

(2)碳碳双犍、醛基；

浓硫酸

(3)CH-CHCOOH-CHsCHOHCH2-CHC0OCHCH-H：O取代反应(或酯北反应)

;;△;5

催化齐

（4）nCH2=CH2a—[CH2—CH2]n——CH2—CH2—

【解析】根据题中信息可知CH2=CHCHO在催化剂并加热条件下得到的产物B是CH2=CHCOOH,结合丙

烯酸乙酯的结构可确定A为C2H5OH。乙烯转化成乙醇的反应为加成反应；根据酯化反应的实质可以写出合成丙

烯酸乙酯的化学反应。乙烯通过加聚反应可以制得聚乙烯，该高分子化合物中重复的链节为一CH2—CH2一。

【总结升华】做有机推断题和无机推断题的方法一样，首先要找准切入点。有机推断题的切入点有：反应条

件、反应类型、官能团的变化、反应物与生成物之间的结构变化等。

举一反三：

（2）II中水的作用是。

（3）【【I中KMnO4酸性溶液的作用是o

（4）11中试管中的液体具有的气味，该液体是,若从中获得较纯的组分，还应进行

操作。若把这种液体分别注入盛有酸性KMnO4溶液和淡水的两支试管里，观察到的现象是

,发生反应的类型分别是、。

（5）石蜡中含有C20H42的烷燃，写出C20H42发生裂化反应的一个化学方程式：

【答案】（1）催化