高中化学必修第二册第八章化学与可持续发展知识清单

高中化学必修第二册第八章化学与可持续发展知识清单【基础】▲【重要】★【高频考点】◆【难点】■【热点】●一、自然资源的开发利用——获取物质的基础手段（一）金属矿物的开发利用【基础】1、金属在自然界中的存在形态：极少数不活泼金属（如金、铂）以游离态形式存在；绝大多数金属（如铁、铝、铜等）以化合态形式存在于矿物中。【基础】地壳中含量最高的金属元素是铝（Al），其次是铁（Fe）。【重要】★2、金属冶炼的实质与原理：实质是将金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程（M^n++ne^=M）。原理是利用氧化还原反应，使金属从化合态变为游离态。【核心考点】◆3、金属冶炼方法与金属活动性的关系：金属的冶炼方法由其化学活动性决定，具体规律如下：（1）【基础】电解法：适用于冶炼金属活动性很强的金属（K、Ca、Na、Mg、Al等）。由于这些金属的阳离子氧化性很弱，难以被常用的还原剂还原，必须借助直流电强制使其还原。例如：2NaCl（熔融）电解2Na+Cl2↑；MgCl2（熔融）电解Mg+Cl2↑；2Al2O3（熔融）电解4Al+3O2↑（注：添加冰晶石作助熔剂降低熔点）。（2）【重要】热还原法：适用于大多数中等活泼的金属（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等）。在高温下，使用还原剂（如C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来。常见反应：高炉炼铁（CO还原）：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2；氢气还原氧化铜：H2+CuO△Cu+H2O；铝热反应（铝还原）：2Al+Fe2O3高温2Fe+Al2O3（铝热剂为铝粉和金属氧化物混合物，镁条和氯酸钾为引燃剂，该反应放热剧烈，用于冶炼难熔金属如V、Cr、Mn及焊接钢轨）。（3）【基础】热分解法：适用于不活泼金属（Hg、Ag等）。这类金属的化合物不稳定，受热容易分解。例如：2HgO△2Hg+O2↑；2Ag2O△4Ag+O2↑。【难点】■4、铝热反应的深度探究：铝热反应体现了铝的强还原性。铝热剂不仅限于Fe2O3，还可用于其他高熔点金属的冶炼，如Cr2O3+2Al高温2Cr+Al2O3。实验操作中，镁条的作用是引燃，氯酸钾分解提供氧气助燃。该反应在工业上主要用于焊接钢轨（如铁轨的现场焊接）和冶炼某些难熔金属。【重要】★5、合理开发和利用金属资源的策略：金属矿产资源是不可再生的，因此必须实施可持续发展战略。主要途径包括：（1）提高金属矿物的利用率，降低能耗；（2）开发环保、高效的金属冶炼新技术；（3）加强金属的防护，防止腐蚀；（4）废旧金属的回收和再利用（既节约能源，又减少环境污染）；（5）寻找和使用替代金属的材料。（二）海水资源的开发利用【基础】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。海水淡化的方法主要有【高频考点】蒸馏法（历史最久，技术成熟但成本高）、电渗析法、离子交换法、反渗透法等。【重要】★2、海水化学资源的提取：海水中溶解有大量的无机盐，是巨大的化学资源宝库。（1）【基础】海水制盐：通过蒸发海水得到粗盐（主要成分NaCl），是氯碱工业（电解饱和食盐水制取Cl2、H2和NaOH）的基础原料。（2）【高频考点】◆海水提溴（“海洋元素”）：溴在自然界中主要以Br形式存在。工业提溴一般采用“空气吹出法”，关键步骤及反应原理：①氧化：向浓缩后的卤水中通入氯气，将Br氧化为Br2。离子方程式：Cl2+2Br=Br2+2Cl。②富集：利用热空气或水蒸气将Br2吹出，然后用吸收剂（如SO2水溶液）吸收，使溴再次转化为Br以达到浓缩和提纯的目的。离子方程式：Br2+SO2+2H2O=4H++SO4^2+2Br。③再氧化：向吸收液中再次通入氯气，得到高纯度的溴单质。离子方程式：Cl2+2Br=Br2+2Cl。（3）【高频考点】◆海水提镁：海水中镁离子浓度较高，是提炼金属镁的重要来源。①富集沉淀：向海水中加入石灰乳[Ca(OH)2]，使Mg2+形成Mg(OH)2沉淀。离子方程式：Mg2++2OH=Mg(OH)2↓。②转化溶解：用盐酸溶解Mg(OH)2沉淀，得到高浓度的MgCl2溶液。离子方程式：Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O。③干燥脱水：从MgCl2溶液获得无水MgCl2是关键步骤，需要在HCl气流中加热蒸发，以防止MgCl2水解生成MgO。④电解冶炼：电解熔融的无水MgCl2制取金属镁。化学方程式：MgCl2（熔融）电解Mg+Cl2↑。（4）【拓展】海带提碘（实验探究热点）：海带中含有碘元素（以I形式存在）。提取流程为：干海带→灼烧（除去有机物，使I溶于灰分）→浸泡（使I进入溶液）→过滤→酸化（加稀硫酸）→氧化（加入H2O2或Cl2，将I氧化为I2，离子方程式：2I+H2O2+2H+=I2+2H2O或Cl2+2I=I2+2Cl）→萃取分液（用CCl4或苯萃取碘单质）→蒸馏（分离碘和有机溶剂）。注意：检验I时，应先加淀粉，后滴加氯水，观察溶液是否变蓝，避免过量氯水将I2进一步氧化为IO3。【基础】5、其他海洋资源：从海水中提取铀和重水用于核能开发；开发潮汐能、波浪能等海洋能源。（三）煤、石油和天然气的综合利用【基础】1、煤的综合利用：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素。（1）【重要】煤的干馏：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，属于化学变化。主要产品：焦炭（冶金、电石）、煤焦油（化工原料，含苯、甲苯等）、粗氨水（化肥）、焦炉气（H2、CH4等，燃料）。（2）【基础】煤的气化：将煤转化为气体燃料（如水煤气：C+H2O(g)高温CO+H2）的过程，化学变化。（3）【基础】煤的液化：直接或间接将煤转化为液体燃料（如甲醇、汽油）的过程，化学变化。【基础】2、天然气的综合利用：天然气是一种清洁的化石燃料，主要成分是甲烷。既可用作民用和工业燃料，也可用于合成氨、生产甲醇等化工产品。【核心考点】◆3、石油的综合利用：石油是由多种碳氢化合物（烷烃、环烷烃等）组成的混合物，没有固定的沸点。（1）【基础】石油的分馏：利用石油中各组分沸点不同，通过加热和冷凝，将石油分离成不同馏分（如石油气、汽油、煤油、柴油、重油等）的过程。分馏是物理变化。（2）【重要】石油的裂化：在加热、加压或催化剂作用下，将含碳原子多、沸点高的长链烃断裂为含碳原子少、沸点低的短链烃的过程。目的是提高轻质燃料油（特别是汽油）的产量和质量。例如：C16H34催化剂加热加压C8H18+C8H16。裂化是化学变化。催化裂化得到的汽油中含有烯烃。（3）【重要】石油的裂解（深度裂化）：采用更高的温度，使长链烃断裂成乙烯、丙烯、甲烷等短链气态烃的过程。裂解的目的是获得气态烯烃（如乙烯）等基本化工原料。裂解是化学变化。例如：C8H18高温C4H10+C4H8；C4H10高温CH4+C3H6（或C2H4+C2H6）。（4）【基础】石油的催化重整：在加热和催化剂作用下，使链状烃转化为环状烃（如苯、甲苯）的过程，是化学变化。目的是获得芳香烃和提高汽油的辛烷值。【易错点】★化学中的“三馏”与“两裂”辨析：【高频考点】（1）三馏比较：蒸馏（物理变化，分离液体混合物，如石油分馏）、分馏（物理变化，是蒸馏的一种）、干馏（化学变化，固体隔绝空气加强热，如煤干馏）。【高频考点】（2）两裂比较：裂化（化学变化，高温或催化，重油→轻质油，目的：生产更多更好的汽油）、裂解（化学变化，更高温度，目的：获得气态烯烃如乙烯）。【基础】4、三大合成材料：以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应生产塑料、合成橡胶、合成纤维，它们与金属材料、无机非金属材料等共同构成了现代材料体系。二、化学品的合理使用——趋利避害的科学态度（一）化肥、农药的合理施用【重要】1、化肥的合理施用：需考虑土壤酸碱性、作物营养状况及化肥本身的性质。【热点】过量施用化肥的危害：（1）造成土壤酸化、板结，破坏土壤结构；（2）过剩的化肥（尤其是氮、磷）随雨水进入河流、湖泊，造成水体富营养化，导致藻类大量繁殖，形成“水华”（淡水）或“赤潮”（海水），水中溶解氧下降，水生生物死亡。【重要】2、农药的合理施用：农药能防治病虫害，但也可能对有益生物、土壤、水体造成污染，使害虫产生抗药性。应朝着高效、低毒、低残留的方向发展，推广生物防治等绿色防控技术。（二）合理用药【基础】1、药物的分类：可分为天然药物和合成药物。常见药物如抗酸药（治疗胃酸过多，如复方氢氧化铝、碳酸氢钠）、解热镇痛药（如阿司匹林，化学名乙酰水杨酸，由水杨酸与乙酸酐酯化反应制得）。【重要】2、合理用药的原则：遵循安全、有效、经济、适当的原则。必须注意剂量、剂型、给药途径和时间，考虑个体差异（年龄、性别、遗传等）。【热点】警惕药物滥用，尤其是抗生素的滥用会导致细菌耐药性增强；安眠药、镇静剂、兴奋剂的滥用会严重损害健康；吸毒对个人和社会危害极大。（三）安全使用食品添加剂【基础】1、食品添加剂定义：为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。【高频考点】◆2、常见食品添加剂的类别与作用：（1）着色剂：赋予食品色泽，如天然色素（红曲红、β胡萝卜素、姜黄）、合成色素（苋菜红、柠檬黄、靛蓝）。（2）增味剂：增加食品鲜味，如味精（谷氨酸钠）。（3）膨松剂：使食品松软酥脆，如碳酸氢钠（小苏打）、碳酸氢铵。（4）凝固剂：改善食品形态，如制作豆腐的盐卤（主要含氯化镁、硫酸镁、氯化钙等）。（5）防腐剂：防止食品腐败变质，如苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、食盐、食醋等。（6）抗氧化剂：防止食品在空气中被氧化变质，如抗坏血酸（维生素C）。（7）营养强化剂：补充必要的营养成分，如在食盐中添加碘酸钾（预防甲状腺肿大）、在奶粉中添加维生素D和碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌等。【重要】3、正确认识食品添加剂：在规定范围内、按照标准使用食品添加剂是安全的，对人体健康无害。超范围、超限量使用或使用非食用物质（如三聚氰胺、苏丹红）则是违法行为。三、环境保护与绿色化学——可持续发展的基石（一）化学与环境保护【基础】1、环境问题：主要包括生态破坏和环境污染。【重要】2、化学在环境保护中的作用：进行环境监测（分析污染物种类和含量）、治理“三废”（废气、废水、废渣）。【高频考点】◆3、大气污染及防治：（1）主要污染物：颗粒物（可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5）、硫氧化物（SO2）、氮氧化物（NOx）、碳氧化物（CO）、碳氢化合物、氟氯代烃等。（2）【重点】次生污染物的形成：一次污染物（直接从污染源排出的物质）在大气中发生化学反应，生成新的污染物。例如：SO2在空气中被氧化成SO3，溶于水形成硫酸型酸雨（酸雨指pH<5.6的降水）；NOx在紫外线照射下与碳氢化合物反应生成光化学烟雾。（3）【热点】防治措施：调整能源结构（开发氢能、太阳能等清洁能源），对燃料进行脱硫处理，改进燃烧技术，安装尾气净化装置（如汽车尾气催化转化器：2CO+2NO催化剂2CO2+N2），植树造林等。【基础】4、水污染防治：（1）污染源：工业废水、农业废水、生活污水。（2）【重要】污水处理方法：物理法（沉淀、过滤，用于一级处理）、化学法（中和法、氧化还原法、沉淀法）、生物法（利用微生物降解有机物，用于二级处理）。三级处理为深度处理，可采用离子交换、反渗透等技术，处理后的水可用于绿化、景观等。【基础】5、固体废弃物处理：遵循无害化、减量化、资源化的原则，如垃圾分类回收、焚烧发电、卫生填埋等。“白色污染”是指废弃塑料制品对环境造成的污染，应对措施包括减少使用、重复使用、研发可降解塑料等。（二）绿色化学【核心思想】■1、绿色化学的定义与核心：绿色化学又称环境友好化学，其核心思想是从源头消除污染，即改变“先污染后治理”的传统观念，在设计化学产品和工艺时就考虑不使用、不产生有害物质。【高频考点】◆2、原子经济性反应：绿色化学的核心内容之一。它评价的是在化学反应中，反应物中的原子有多少被转化并进入到目标产物中。理想的“原子经济性反应”是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%。原子利用率=（目标产物的总质量/所有生成物的总质量）×100%。【难点】3、常见反应类型与原子经济性分析：加成反应、加聚反应、化合反应通常是原子经济性高的反应（原子利用率可达100%）。而取代反应（如烷烃卤代）、消去反应、复分解反应等往往会产生副产物，原子经济性较低。例如，用乙烯与氧气直接氧化制环氧乙烷（2C2H4+O2→2C2H4O，原子利用率100%）就比传统的氯醇法（需多步反应，有副产物）更符合绿色化学理念。【考点、考向与解题策略】【基础】一、常见题型与考查方式：本部分知识在高考中多以选择题形式出现，也有与非金属、金属元素化合物知识结合在工艺流程题或综合题中考查。主要考查学生对化学与生活、技术、社会、环境相互关系（STSE）的理解，以及运用化学原理解决实际问题的能力。【解题步骤】★二、工艺流程题解题策略（如海水提溴、提镁、海带提碘）：（1）首尾对比：明确原料和目标产物，弄清原料中哪些是需要保留的（主元素），哪些是需要去除的（杂质）。（2）主线跟踪：关注主元素的转化路径（原料→中间产物→目标产物），写出关键反应的化学方程式或离子方程式。注意氧化还原反应的判断和配平。（3）除杂分析：分析每一步操作（沉淀、过滤、萃取、蒸馏等）的目的，弄清楚杂质是如何被分离出去的。（4）信息利用：充分利用题目给出的新信息（如溶解度、物质性质、循环利用的物质等