高中化学必修第二册（苏教版）专题8知识清单

高中化学必修第二册（苏教版）专题8知识清单专题八：化学与可持续发展——资源、能源与材料一、专题导学——化学让世界更美好【基础】（一）本专题核心素养定位：本专题旨在从“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“科学精神与社会责任”三个维度，深入探讨化学在解决人类社会面临的能源、资源、环境问题中的核心作用。我们将学习如何利用化学原理开发和利用新的能源，如何从自然资源中获取并创造新材料，以及如何通过化学方法实现资源的循环利用和环境的保护，最终树立绿色化学和可持续发展的理念。（二）专题知识逻辑框架：本专题围绕“化学与社会发展”这一中心主题，从“资源”、“能源”、“材料”三个关键要素展开。首先，探讨金属矿物资源的开发利用，建立“资源→提取→应用”的模型；其次，深入能源化学，理解化学能与电能的转化及其在能源领域的应用；最后，聚焦新型有机高分子材料，认识化学如何创造新物质以满足社会发展的需求。这三个部分相互关联，共同构成了化学促进人类社会可持续发展的知识体系。二、第一单元：金属的冶炼与利用——从矿石到文明（一）金属元素的存在与分布【基础】1.地壳中的金属：地壳中含量最高的金属元素是铝（Al），其次是铁（Fe）、钙（Ca）、钠（Na）等。绝大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在，这是因为金属元素的化学性质活泼，易与氧、硫、卤素等非金属元素形成稳定的化合物（如氧化物、硫化物、碳酸盐等）。2.游离态与化合态：极少数化学性质不活泼的金属，如金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）等，可以单质形式（游离态）存在。了解金属的存在形态是选择冶炼方法的前提。（二）金属冶炼的实质与原理【核心】1.【非常重要】冶炼实质：金属冶炼的实质是将金属从其化合物中还原出来，发生的是氧化还原反应。这个过程可以抽象地表示为：Mⁿ⁺+ne⁻→M。即使金属离子得到电子被还原为金属原子。2.冶炼步骤：一般包括三个步骤：（1）矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；（2）冶炼：利用氧化还原反应原理，将金属从其化合物中还原出来；（3）精炼：进一步提纯金属，以获得满足各种用途的纯金属。（三）金属冶炼的主要方法【核心】【高频考点】根据金属活动性顺序的不同，采用不同的冶炼方法：1.热分解法：适用于金属活动性顺序中位于氢后面的金属，如Hg、Ag等。这些金属的化合物不稳定，受热易分解。实例：2HgO≜2Hg+O₂↑实例：2Ag₂O≜4Ag+O₂↑2.热还原法：适用于大多数中等活泼的金属，如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等。常用还原剂有C、CO、H₂和活泼金属（如Al）等。实例：用CO还原Fe₂O₃（高炉炼铁）：Fe₂O₃+3CO→高温2Fe+3CO₂实例：用H₂还原WO₃（制取钨）：WO₃+3H₂→高温W+3H₂O实例：用C还原ZnO（火法炼锌）：ZnO+C→高温Zn+CO↑实例：铝热反应【热点】原理：利用铝的强还原性，还原金属氧化物。反应剧烈，放出大量热。典型反应：2Al+Fe₂O₃→高温Al₂O₃+2Fe（用于焊接钢轨、冶炼难熔金属如V、Cr、Mn等）拓展：铝热剂通常是铝粉和金属氧化物（如Fe₂O₃、Fe₃O₄、Cr₂O₃、MnO₂等）的混合物。3.电解法：适用于冶炼非常活泼的金属，如K、Ca、Na、Mg、Al等。这些金属的阳离子氧化性很弱，难以用常规还原剂还原，必须使用电解这一最强的氧化还原手段。【重要】【难点】实例：电解熔融NaCl制Na：2NaCl（熔融）→电解2Na+Cl₂↑实例：电解熔融MgCl₂制Mg：MgCl₂（熔融）→电解Mg+Cl₂↑实例：电解熔融Al₂O₃制Al【高频考点】：2Al₂O₃（熔融）→电解4Al+3O₂↑注意：电解Al₂O₃时，需加入冰晶石（Na₃AlF₆）作助熔剂，以降低Al₂O₃的熔点，节约能源。（四）金属资源的合理利用与保护【热点】1.金属的腐蚀：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其中，钢铁的电化学腐蚀是主要的腐蚀形式，造成了巨大的资源浪费和经济损失。2.金属资源的保护途径：（1）防止金属腐蚀：通过涂油漆、电镀、制成合金（如不锈钢）等方法，隔绝金属与腐蚀介质的接触。（2）回收和再利用废旧金属：回收废旧金属不仅可以节约矿产资源和能源，还能减少环境污染。例如，回收废铝炼制铝锭比从铝土矿中提炼铝节约能源95%以上。（3）合理开发和寻找替代品：合理开采矿物资源，并研发新型材料（如塑料、陶瓷、复合材料等）来部分替代金属材料。（五）考点与考向分析【难点】1.【高频考点】冶炼方法的选择：给出一种金属，判断其冶炼方法。解题关键是熟记金属活动性顺序表。K、Ca、Na、Mg、Al用电解法；Zn、Fe、Sn、Pb、Cu用热还原法；Hg、Ag用热分解法；Pt、Au以游离态存在，物理方法提取。2.【热点】铝热反应原理及应用：考查铝热反应的化学方程式、现象（剧烈燃烧、发出耀眼白光、生成熔融物）、铝热剂成分以及应用（如焊接钢轨、冶炼难熔金属）。3.【难点】混合物的计算：结合金属冶炼的化学方程式，进行有关矿石品位、产率、纯度等的计算。解题步骤：（1）写出并配平化学反应方程式。（2）找出已知量和未知量之间的关系（物质的量、质量、气体体积等）。（3）注意单位换算和纯度问题。纯物质的质量=不纯物质的质量×该物质的百分含量。（4）列比例式求解。三、第二单元：化学能与电能的转化——构建新型能源体系（一）原电池的工作原理【非常重要】【核心】1.能量转化：将化学能直接转化为电能的装置。2.【难点】构成条件：（1）两个活动性不同的电极（或一个能导电的惰性电极与另一个电极）。（2）电解质溶液（或熔融电解质）。（3）形成闭合回路（导线连接或电极直接接触）。（4）能自发进行的氧化还原反应（这是能量转化的基础）。3.【核心】工作原理（以铜锌原电池为例）：电极名称与反应：负极：较活泼的金属（Zn），发生氧化反应，失去电子。Zn2e⁻=Zn²⁺正极：较不活泼的金属（Cu）或能导电的非金属，发生还原反应，得到电子。溶液中H⁺在正极得电子：2H⁺+2e⁻=H₂↑电子流向与离子迁移：电子流向：外电路，电子由负极（Zn）流出，经导线流向正极（Cu）。离子流向：内电路（电解质溶液），阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，共同构成闭合回路。4.原电池电极反应式的书写【高频考点】：（1）确定电池的正负极，找出两极发生的反应。（2）负极：还原剂–ne⁻→氧化产物。（3）正极：氧化剂+ne⁻→还原产物。（4）注意介质环境（酸性、碱性、熔融态）对反应产物的影响。（二）常见的化学电源【热点】1.一次电池：不可充电的电池，放电后不能复原。实例：普通锌锰干电池（负极：Zn，正极：石墨棒，电解质：NH₄Cl、MnO₂等）。2.二次电池：可充电电池，放电时是原电池，充电时是电解池。实例：铅蓄电池（负极：Pb，正极：PbO₂，电解质：H₂SO₄）。放电反应：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O充电反应：2PbSO₄+2H₂O=Pb+PbO₂+2H₂SO₄【难点】充电时，负极与外接电源的负极相连，发生还原反应（阴极）；正极与外接电源的正极相连，发生氧化反应（阳极）。3.燃料电池：一种高效、环境友好的发电装置。它不是把还原剂、氧化剂全部储存在电池内，而是由外部供给。电极本身不参与反应，只是催化转换的场所。【重要】氢氧燃料电池：酸性介质：负极：2H₂–4e⁻=4H⁺正极：O₂+4e⁻+4H⁺=2H₂O碱性介质：负极：2H₂+4OH⁻–4e⁻=4H₂O正极：O₂+4e⁻+2H₂O=4OH⁻总反应：2H₂+O₂=2H₂O（三）电解原理及应用1.电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质），在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。2.电解池的构成：（1）直流电源。（2）两个电极（与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极）。（3）电解质溶液或熔融电解质。3.电解原理：阳极：发生氧化反应，电极材料或阴离子失去电子。阴极：发生还原反应，阳离子得到电子。4.电解原理的应用：（1）冶炼活泼金属（如Na、Mg、Al）。（2）电镀：在金属表面镀上一层其他金属或合金。电镀时，镀层金属作阳极，待镀件作阴极，含镀层金属离子的溶液作电镀液。（3）精炼铜：粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO₄溶液作电解液。（四）考点与考向分析1.【高频考点】原电池正负极的判断：根据电极材料（活泼性）、反应类型（氧化/还原）、电子流向（流出/流入）、离子迁移方向（阳离子移向正极）、现象（电极增重/减重、有气泡等）等多角度判断。2.【高频考点】电极反应式的书写与正误判断：特别是介质参与的反应（如燃料电池在碱性、酸性介质中的不同写法）。解题时务必先看清题目给定的电解质环境。3.【热点】新型化学电源的信息给予题：分析题干中给出的新型电池工作原理图，提取关键信息，判断电子、离子移动方向，写出电极反应式。4.【难点】有关电化学的计算：根据电子守恒，串联电路中各电极上通过的电量相等，从而建立起各电极上析出或溶解物质的物质的量之间的关系。解题步骤：首先写出电极反应式，找出已知物和未知物之间通过电子转移数建立的关系，然后列比例计算。四、第三单元：有机高分子材料——创造新物质（一）高分子化合物的概述【基础】1.定义：相对分子质量很大（通常高达10⁴~10⁶）的化合物，又称高聚物或聚合物。其相对分子质量虽大，但组成并不复杂，通常是由简单的结构单元重复连接而成。2.基本概念：单体：用来合成高分子化合物的小分子化合物。链节：高分子化合物中重复的结构单元。聚合度：每个高分子链中所含链节的数目（n）。高分子的相对分子质量=链节的式量×聚合度。（二）三大合成材料【核心】【热点】1.塑料：成分：主要成分是合成树脂，此外还常加入增塑剂、防老剂、填料等添加剂。常见塑料：聚乙烯（PE）：由乙烯（CH₂=CH₂）加聚而成，结构简式为[CH₂—CH₂]ₙ。用途：食品包装袋、保鲜膜等。聚氯乙烯（PVC）：由氯乙烯（CH₂=CHCl）加聚而成，结构简式为[CH₂—CHCl]ₙ。用途：电线绝缘层、管道、人造革等。注意：PVC本身无毒，但增塑剂和热分解产物（HCl）有毒，不能用于食品包装。聚苯乙烯（PS）：由苯乙烯（C₆H₅—CH=CH₂）加聚而成。用途：一次性餐具、泡沫塑料等。2.合成橡胶：原理：利用二烯烃（如1，3丁二烯）等单体通过加聚反应制得，具有高弹性。实例：顺丁橡胶，由1，3丁二烯（CH₂=CH—CH=CH₂）加聚而成。3.合成纤维：定义：以石油、天然气、煤等为原料，经化学合成与机械加工等制得的纤维。实例：“六大纶”：涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶（人造羊毛）、维纶、丙纶、氯纶。【重要】聚酯纤维（涤纶）：由对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应制得。缩聚反应与加聚反应不同，它在生成高分子的同时，还有小分子副产物（如水）生成。（三）功能高分子材料与复合材料1.功能高分子材料：指除了具有力学性能外，还具有某些特殊功能（如光、电、磁、催化、选择透过性等）的高分子材料。例如：高分子分离膜：用于海水淡化、污水处理等。高吸水性树脂：用于制造婴儿尿不湿、吸水地膜等。2.【热点】复合材料：定义：由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的，具有比单一材料更优异性能的新型材料。组成：基体材料：起粘结作用，如树脂、金属、陶瓷等。增强材料：起提高强度、韧性等作用，如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等。实例：玻璃钢（玻璃纤维增强塑料）、碳纤维复合材料（用于制造飞机、高档自行车、网球拍等）。（四）绿色化学与可持续发展【热点】【非常重要】1.绿色化学的核心：从源头上消除污染。它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原料，最大限度地节约能源，在各个环节都实现净化和无污染的反应途径。2.绿色化学的“5R”原则：Reduction（减量）：减少原料用量和废弃物的产生。Reuse（重复使用）：循环使用试剂、载体等。Recycling（回收）：有效回收副产品和废弃物，实现“变废为宝”。Regeneration（再生）：对废弃物进行再生处理，使其成为有用的资源。Rejection（拒用）：拒绝使用无法替代、无法回收、无法再生且有毒害作用的原料。B.M.Trost济性：绿色化学的一个重要评估标准，由美国化学家B.M.Trost提出。它衡量的是有多少比例的原料原子转化到了最终产品中。理想的原子经济反应是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现零排放。（五）考点与考向分析1.【高频考点】加聚反应与缩聚反应的辨析：加聚反应通常是含有不饱和键的单体（如烯烃、二烯烃）相互加成，无小分子生成；缩聚反应是含有两个或两个以上官能团的单体（如二元醇、二元酸、氨基酸等）之间缩合，有小分子（如水、卤化氢等）生成。2.【高频考点】高分子单体的推断：（1）由加聚物推断单体：采用“单双键互换法”。将高分子链节中两个碳原子之间的单键改为双键，双键改为单键，但若链节中含有碳碳双键时，应将包含双键的四个碳原子作为一个单元来处理。（2）由缩聚物推断单体：找出链节中的官能团（如酯基、肽键等），分析其是由哪些单体缩合而成，然后“拆”回原样。3.【热点】新型材料信息题：结合前沿科技，给出一种新型高分子材料或复合材料，考查其组成、性能和应用，要求学生能用所学知识进行分析。4.【难点】绿色化学理念的理解与应用：判断一个化学反应或化工生产过程是否符合绿色化学思想，特别是从原子经济性、原料的无毒无害、能源消耗、废弃物处理等方面进行综合考量。五、专题知识整合与能力提升（一）学科思想与方