高中化学必修二第八单元《化学与可持续发展》核心知识清单

高中化学必修二第八单元《化学与可持续发展》核心知识清单一、核心知识体系建构（一）自然资源的开发利用【基础】【热点】本部分内容是化学与技术、环境结合的典范，主要考查金属冶炼方法的选择、海水资源提取流程、化石燃料的综合利用方式。核心在于理解化学方法在资源开发中的核心地位，以及"因物制宜"的原则。1、金属矿物的开发利用【高频考点】（1）金属的存在形态：绝大多数金属在自然界中以化合态存在（如铁、铝、铜等），只有金（Au）、铂（Pt）等极少数不活泼金属以游离态存在。（2）金属冶炼的实质【★重点理解】：金属冶炼是将金属从其化合物中还原出来的过程，其实质是金属阳离子得到电子被还原为金属单质（Mn++ne=M）。（3）金属冶炼方法与金属活动性的关系【▲核心规律】：◎电解法：适用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等很活泼的金属。通过电解熔融的化合物（不是水溶液）来实现。■关键示例：电解熔融NaCl制Na（2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑）；电解熔融MgCl2制Mg（MgCl2(熔融)电解Mg+Cl2↑）；电解熔融Al2O3制Al（2Al2O3(熔融)电解4Al+3O2↑）。■【易错警示1】工业上制铝电解的是Al2O3而非AlCl3，因为AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。■【易错警示2】工业上制镁电解的是MgCl2而非MgO，因为MgO熔点太高，能耗大。◎热还原法：适用于冶炼Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等中等活泼的金属。常用还原剂有C、CO、H2、Al等。■高炉炼铁（CO作还原剂）：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2。■铝热反应（Al作还原剂）【难点】:2Al+Fe2O3高温Al2O3+2Fe。该反应放热剧烈，用于焊接铁轨、冶炼难熔金属。◎热分解法：适用于冶炼Hg、Ag等不活泼金属。■示例：2HgO△2Hg+O2↑；2Ag2O△4Ag+O2↑。◎物理提取法：适用于Pt、Au等以游离态存在的金属。2、海水资源的开发利用【高频考点】【热点】（1）海水水资源利用：主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却。海水淡化方法主要有蒸馏法（历史最久）、电渗析法、离子交换法、膜分离法等。（2）海水化学资源利用【▲重点掌握提取流程】：◎海水制盐：盐田法（蒸发结晶）。所得粗盐需经过提纯（除去Ca2+、Mg2+、SO42）才能用于电解等工业。◎海水提镁【流程图核心步骤】：海水/苦卤（Mg2+）→加石灰乳（Ca(OH)2）→Mg(OH)2沉淀→加盐酸→MgCl2溶液→蒸发浓缩、冷却结晶→MgCl2·6H2O→在HCl气流中脱水【易错警示3】→无水MgCl2→电解熔融→Mg+Cl2。■关键反应：CaCO3高温CaO+CO2↑；CaO+H2O=Ca(OH)2；MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2；Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O；MgCl2·6H2O在HCl气流中△MgCl2+6H2O；MgCl2(熔融)电解Mg+Cl2↑。■【易错警示3】由MgCl2·6H2O制无水MgCl2时，必须在HCl气流中加热，以防止MgCl2水解生成Mg(OH)Cl或MgO。◎海水提溴（Br2）【流程图核心步骤】：海水（Br）→浓缩、酸化→通Cl2氧化→含Br2的混合液→用热空气吹出Br2→用SO2水溶液吸收→富集溴（HBr）→再通Cl2氧化→Br2（产品）。■关键反应：第一次氧化Cl2+2Br=Br2+2Cl；吸收富集Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4；第二次氧化Cl2+2Br=Br2+2Cl。■【难点解析】为什么要"两次氧化、一次吸收"？目的是富集溴。海水中溴离子浓度很低，直接氧化后溴的浓度仍很低，难以收集。通过吹出吸收再氧化，将低浓度的溴富集到高浓度的溴溶液中，提高产率和纯度。3、化石燃料的综合利用【基础】（1）煤的综合利用：包括煤的干馏（化学变化，获得焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气）、煤的气化（化学变化，制得水煤气CO+H2）、煤的液化（化学变化，制得液体燃料）。（2）石油的综合利用【▲辨析变化类型】：◎分馏：物理变化。利用沸点不同分离出汽油、煤油、柴油等。属于物理变化。◎裂化：化学变化。在加热、加压或催化剂作用下，将长链烃断裂成短链烃，以生产更多轻质油（特别是汽油）。例如：C16H34催化裂化C8H18+C8H16。◎裂解：化学变化。采用更高温度，使长链烃深度裂化，目的是获得气态烯烃（如乙烯、丙烯）等基本化工原料。属于深度裂化。◎催化重整：化学变化。使链状烃转化为环状烃（如苯、甲苯），提高汽油辛烷值或获得芳香烃。（二）化学品的合理使用【基础】【生活应用】1、化肥、农药的合理施用（1）合理施用化肥：需考虑土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身性质。过量施用会导致土壤酸化、板结及水体富营养化（水华、赤潮）。（2）合理施用农药：向高效、低毒、低残留方向发展。滥用农药会破坏生态平衡，造成环境污染。2、合理用药（1）药物分类：天然药物和合成药物。（2）重要药物示例：阿司匹林（乙酰水杨酸），具有解热镇痛作用。（3）用药原则：遵循安全、有效、经济、适当的原则，杜绝滥用抗生素和药物。3、安全使用食品添加剂【常识积累】（1）定义：为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜而加入食品中的人工合成或天然物质。（2）常见类别及示例【生活常识】：◎着色剂：如胡萝卜素、柠檬黄。◎增味剂：如谷氨酸钠（味精）。◎膨松剂：如碳酸氢钠（小苏打）、碳酸氢铵。◎凝固剂：如盐卤（使豆浆中的蛋白质聚沉为豆腐）。◎防腐剂：如苯甲酸及苯甲酸钠、山梨酸及山梨酸钾、亚硝酸盐（注意：亚硝酸盐本身有毒，且有致癌风险，需严格控制用量）。◎抗氧化剂：如抗坏血酸（维生素C），防止食品氧化变质。◎营养强化剂：如食盐中加碘酸钾（碘强化剂）、奶粉中加维生素D和硫酸亚铁（铁强化剂）。（三）环境保护与绿色化学【核心素养】【热点】1、化学与环境保护（1）环境问题成因：◎温室效应：化石燃料大量燃烧产生CO2。◎酸雨（pH<5.6）：SO2和氮氧化物（NOx）的排放。◎臭氧层破坏：氟氯代烷（氟利昂）等物质的排放。◎光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物在紫外线作用下产生。◎白色污染：塑料制品的大量使用和不当丢弃。◎赤潮/水华：含氮、磷的废水（如过量化肥、生活污水）排入水体，导致水体富营养化。（2）污染防治：◎工业三废（废气、废水、废渣）的治理。废水处理方法：物理法（沉淀、过滤）、化学法（中和、氧化还原）、生物法。◎脱硫处理：从源头上减少SO2排放。2、绿色化学【★核心思想】【高频概念】（1）核心内涵：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。它强调"预防污染"，而非"末端治理"。（2）原子经济性【重要指标】：反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。最理想的原子经济反应是化合反应、加成反应等。例如：CH2=CH2+H2O→CH3CH2OH（原子经济反应）。二、高频考点与题型突破（一）金属冶炼方法的选择题【必考】【考查方式】给出一系列金属，判断其冶炼方法，或判断某个具体冶炼方法的正误。【解题步骤】第一步：判断金属的活泼性（依据金属活动性顺序表）。第二步：对应活拨性选择冶炼方法（K→Al电解法，Zn→Cu热还原法，Hg→Ag热分解法）。第三步：注意特殊点（如Al用电解法，但电解的是Al2O3；Mg用电解法，但电解的是MgCl2）。【典型例题】（2023·广东惠州高一期末）下列金属的工业制备方法正确的是：A。电解熔融AlCl3制取金属铝B。加热分解Ag2O制取金属银C。高温下用H2还原MgO制取金属镁D。高温下用CO还原Fe2O3制取金属铁【解析】A错误，AlCl3是共价化合物，熔融不导电，应电解Al2O3；B正确，Ag是不活泼金属，可用热分解法；C错误，Mg是活泼金属，应用电解法，且H2不能还原MgO；D正确，Fe是中等活泼金属，可用热还原法（CO、C、H2等）。【答案】B、D（二）海水提溴、提镁流程图题【拉分题】【难点】【考查方式】结合流程图，考查试剂选择、反应方程式书写、操作目的、原理分析。【解题步骤】提镁：抓主线"Mg2+→Mg(OH)2→MgCl2→Mg"，理解每一步试剂作用（石灰乳沉淀、盐酸溶解、HCl气氛中脱水防水解）。提溴：抓主线"Br→Br2→HBr→Br2"，理解"氧化吹出吸收再氧化"的富集过程。【典型例题】（2024·山东潍坊高一期中）空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如图所示：（1）步骤①中通入Cl2发生反应的离子方程式为________________。（2）步骤②中用热空气吹出Br2，利用了Br2的________性。（3）步骤③中发生反应的化学方程式为________________，该步骤的目的是________________。（4）步骤③中若用NaOH溶液代替SO2吸收，则产物为NaBr和NaBrO3，写出该反应的离子方程式________________。【解析】（1）Cl2氧化Br：Cl2+2Br=Br2+2Cl。（2）热空气吹出利用了Br2的挥发性（易挥发）。（3）SO2吸收Br2：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4，目的是富集溴元素，将低浓度Br2转化为高浓度HBr。（4）Br2与NaOH发生歧化反应：3Br2+6OH=5Br+BrO3+3H2O。【答案】（1）Cl2+2Br=Br2+2Cl（2）挥发（3）Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4；富集溴元素（4）3Br2+6OH=5Br+BrO3+3H2O（三）化石燃料加工方式辨析题【基础】【考查方式】判断某种加工方法属于物理变化还是化学变化。【解题步骤】抓住关键词：分馏（物理）；裂化、裂解、干馏、气化、液化、催化重整（化学）。【典型例题】下列过程属于化学变化的是：①石油分馏②石油裂化③煤的干馏④煤的气化⑤海水晒盐A。①②③B。②③④C。③④⑤D。①④⑤【解析】①分馏是物理变化；②裂化是化学变化；③干馏是化学变化；④气化是化学变化；⑤晒盐是蒸发结晶，物理变化。因此②③④是化学变化。【答案】B（四）绿色化学与原子经济性【新高考热点】【考查方式】判断某化学反应是否符合绿色化学思想，计算原子利用率，或选择最符合原子经济性的反应路线。【解题步骤】原子利用率=（期望产物的总质量÷生成物的总质量）×100%。若所有反应物原子全部进入期望产物，则原子利用率100%。【典型例题】（2023·北京西城高一期末）下列制取CuSO4的反应中，最符合绿色化学思想的是：A。Cu+2H2SO4(浓)△CuSO4+SO2↑+2H2OB。CuO+H2SO4=CuSO4+H2OC。2Cu+O2△2CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2OD。Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，Cu(NO3)2+H2SO4=CuSO4+2HNO3【解析】A选项产生污染气体SO2，原子利用率低。B、C选项都是可行的，但B直接使用氧化铜，如果铜先制得氧化铜再与硫酸反应（即C选项），整个过程中没有污染性气体产生，且最终产物只有CuSO4和H2O，原子利用率高，符合绿色化学思想。D选项步骤繁琐，涉及重金属盐，不绿色。比较B和C，C选项从铜单质出发，通过两步反应（氧化酸溶），原子利用率100%，且无污染物产生，比B选项（假设氧化铜来自其他可能污染的途径）更直接体现从源头设计清洁工艺的绿色化学理念。实际上，工业上常采用C的路线。B中若氧化铜本身是绿色制得的，也符合，但题目意在选出最符合的，C展示了完整的绿色设计。【答案】C三、易错警示与关键辨析【易错点1】：混淆金属冶炼中"电解"的对象（熔融态vs水溶液）。◎警示：电解法冶炼金属，电解的必须是熔融的离子化合物。若电解其水溶液，则水溶液中的H+或OH可能优先放电，得不到金属单质。例如电解NaCl溶液得到的是NaOH、H2和Cl2，而不是Na。【易错点2】：认为铝热反应中Al可以还原所有金属氧化物。◎警示：铝热反应是利用Al的强还原性，还原比Al不活泼的金属氧化物。Al不能还原比它活泼的金属（如K、Ca、Na、Mg）的氧化物。例如，Al和MgO不能发生铝热反应。【易错点3】：忽视MgCl2·6H2O加热脱水时的水解问题。◎警示：直接加热MgCl2·6H2O，因Mg2+水解，最终得到的是MgO或碱式氯化镁，而非无水MgCl2。必须在干燥的HCl气流中加热，抑制水解，才能得到无水MgCl2。【易错点4】：混淆煤、石油加工过程中的变化类型。◎警示：牢牢记住"分馏"是物理变化，"干馏、裂化、裂解、重整、气化、液化"是化学变化。【易错点5】：误认为食品添加剂都是有害的。◎警示：合理使用食品添加剂可以改善食品品质、防止腐败变质、增加营养，是必要的。只要严格按照国家标准使用，食品添加剂是安全的。问题在于非法添加和过量添加。【易错点6】：将绿色化学等同于环境保护。◎警示：环境保护侧重于对已产生的污染进行治理（末端治理）；绿色化学则强调从源头上预防污染，设计对人类健康和环境更安全的化学品和工艺，是更高层次的理