第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展（知識(shí)梳理）（原卷版）

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展自然資源的開(kāi)發(fā)利用第1節(jié)自然資源的開(kāi)發(fā)利用第1節(jié)【知識(shí)梳理】一、金屬礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)利用1.金屬元素在自然界中的存在形態(tài)在自然界中，金、鉑等極少數(shù)金屬是以單質(zhì)存在，大多數(shù)金屬都是以化合物形式存在。2．金屬冶煉的本質(zhì)金屬冶煉就是將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)。3．金屬冶煉方法的選擇與金屬活潑性的關(guān)系金屬的活動(dòng)性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、CuHg、AgPt、Au金屬原子失電子能力強(qiáng)→弱金屬離子得電子能力弱→強(qiáng)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法富集法還原劑或特殊措施強(qiáng)大電流提供電子H2、CO、C、Al等加熱加熱物理方法或化學(xué)方法4．常見(jiàn)金屬的冶煉(用化學(xué)方程式表示)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理Al作還原劑，金屬氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來(lái)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)鎂條劇烈燃燒(2)氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈的反應(yīng)(3)反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光(4)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論在高溫下，鋁與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱化學(xué)方程式2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3二、海水資源的開(kāi)發(fā)利用1．海水資源的特點(diǎn)（1）廣闊性：表面積大，約占地球表面積的71%。儲(chǔ)水量大，約占地球總水量的97%。（2）多樣性：由于與巖石、大氣和生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，按含量計(jì)，H2O中的H、O兩種元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11種元素超過(guò)總量的99%。（3）分散性：雖然海水中元素種類(lèi)很多，總儲(chǔ)量很大，但許多元素的富集程度卻很低。2.海水水資源的利用海水化學(xué)資源的利用制氯化鈉及生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等制取鎂、鉀、溴及其他產(chǎn)品（3）海水綜合利用圖4．海水能源資源的利用（1）從海水中提取鈾和重水作核能的原料（2）開(kāi)發(fā)潮汐能、波浪能等新型能源三、煤、石油和天然氣的綜合利用1．煤的組成及其綜合利用（1）煤的組成物質(zhì)組成有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物元素組成主要含有C，含少量H、O、N、S（2）煤的綜合利用干餾概念把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過(guò)程(工業(yè)上也叫煤的焦化)主產(chǎn)品焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦?fàn)t氣(H2、CH4、CO)氣化概念把煤轉(zhuǎn)化為CO和H2的過(guò)程主反應(yīng)C+H2O(g)eq\o(=,\s\up11(高溫),\s\do4())CO+H2液化直接液化煤+H2→液體燃料間接液化煤eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(氣化),\s\do4(→))),\s\do6())CO和H2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(催化劑),\s\do4(→))),\s\do6())甲醇 2．天然氣的組成及其綜合利用3．石油的組成及其綜合利用（1）組成：多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物（2）利用方法【典型例題】1.下列化工原理生產(chǎn)中錯(cuò)誤的是①可以用電解熔融氯化鈉的方法來(lái)制取金屬鈉②可以用鈉加入氯化鎂的飽和溶液中制取金屬鎂③用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁④工業(yè)上用電解熔融氯化鎂的方法制取金屬鎂A．②③ B．①③C．①②③ D．②③④野外焊接鋼軌常用如圖所示裝置，鎂條引燃混合物后，反應(yīng)非常劇烈，火星四射，有熔融鐵珠落入沙子中。下列敘述錯(cuò)誤的是A．該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)B．有“熔融鐵珠”生成說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C．該反應(yīng)的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能D．該反應(yīng)中斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量我國(guó)有廣闊的海岸線，建設(shè)海峽經(jīng)濟(jì)區(qū)，海水的綜合利用大有可為，圖為海水綜合利用部分流程，有關(guān)說(shuō)法正確的是

A．過(guò)程①只發(fā)生了化學(xué)變化B．過(guò)程④中反應(yīng)的離子方程式為C．過(guò)程⑤只需要蒸餾即可得到單質(zhì)Br2D．上述工藝流程中涉及到化合、分解、復(fù)分解和置換反應(yīng)3.下列說(shuō)法正確的是A．石油裂化的目的是為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量B．煤的液化、氣化和石油的分餾都屬于物理變化C．為了有效利用化學(xué)能，可以將植物的秸桿直接燃燒獲得沼氣D．氫氣被稱(chēng)為“綠色能源”，利用化石燃料燃燒放出的熱量使水分解產(chǎn)生氫氣，是氫能開(kāi)發(fā)的研究方向海洋植物中富含一種人體必需的微量元素——碘。實(shí)驗(yàn)室模擬從海帶中提取碘單質(zhì)的流程圖如下：(1)提碘的原料一般選擇海帶或海藻，是因?yàn)開(kāi)______。(2)在實(shí)驗(yàn)室里把有機(jī)碘化物轉(zhuǎn)化為碘離子往往需要灼燒操作，灼燒海帶需要在_______中進(jìn)行。(3)若從綠色化學(xué)角度考慮，①處選Cl2不好的原因是_______。(4)操作I中，實(shí)驗(yàn)室可用如圖儀器將I2富集到有機(jī)溶液X，該步操作的名稱(chēng)為_(kāi)______；如圖中所選用的有機(jī)溶劑可以是_______(選填編號(hào))。a.酒精b.醋酸c.四氯化碳d.苯(5)操作I中具體實(shí)驗(yàn)步驟為：A．把盛有溶液的分液漏斗放在鐵架臺(tái)的鐵圈中；B．檢驗(yàn)分液漏斗旋塞和上口的瓶塞是否漏液；C．把20mL碘水跟5mL四氯化碳加入分液漏斗中，并蓋好玻璃塞；D．倒轉(zhuǎn)漏斗振蕩，并不時(shí)旋開(kāi)活塞放氣，最后關(guān)閉活塞，把分液漏斗放正；E.旋開(kāi)活塞，用燒杯接收下層溶液；F.將分液漏斗。上口的玻璃塞打開(kāi)或使塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)分液漏斗口上的小孔；G.從分液漏斗上口倒出上層溶液；H.靜止、分層。實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序?yàn)開(kāi)______;_____→_____→_____→A→H→_____→_____→_____。(6)為尋找氯水的替代品，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)來(lái)證明能否代替氯水。實(shí)驗(yàn)操作：將作為氧化劑滴加入溶液A中，取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，_______，則證明能代替氯水。請(qǐng)寫(xiě)出此反應(yīng)的離子方程式_______。化學(xué)品的合理使用第2節(jié)化學(xué)品的合理使用第2節(jié)【知識(shí)梳理】一、化肥、農(nóng)藥的合理使用1．化學(xué)品的分類(lèi)（1）大宗化學(xué)品：如乙烯、硫酸、純堿和化肥等。（2）精細(xì)化學(xué)品：如醫(yī)藥、農(nóng)藥、日用化學(xué)品、食品添加劑等。2．合理使用化肥（1）根據(jù)化肥本身的性質(zhì)進(jìn)行科學(xué)施用（2）過(guò)量施用化肥易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化化，產(chǎn)生水華等污染現(xiàn)象（3）不合理施用化肥會(huì)影響土壤的酸堿性和土壤結(jié)構(gòu)3．合理使用農(nóng)藥（1）農(nóng)藥種類(lèi)（2）農(nóng)藥發(fā)展的方向：高效、低毒、低殘留（3）不合理施用農(nóng)藥的危害①農(nóng)藥可能會(huì)破壞害蟲(chóng)與天敵之間的生態(tài)平衡，一些害蟲(chóng)還會(huì)產(chǎn)生抗藥性。②蜜蜂等傳粉昆蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥很敏感，大田用藥如不注意就會(huì)引起這些昆蟲(chóng)的大量死亡。③農(nóng)藥施用方法、用量和時(shí)機(jī)不當(dāng)，會(huì)造成土壤和作物的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，以及大氣、地表水和地下水的污染。二、合理用藥1．藥物分類(lèi)2．藥物在人體內(nèi)的作用方式（1）通過(guò)改變機(jī)體細(xì)胞周?chē)奈锢怼⒒瘜W(xué)環(huán)境而發(fā)揮藥效。（2）通過(guò)藥物分子與機(jī)體生物大分子的功能基團(tuán)結(jié)合而發(fā)揮藥效。3．重要的合成藥——阿司匹林類(lèi)別解熱鎮(zhèn)痛藥定義具有解熱、鎮(zhèn)痛藥理作用，同時(shí)還有顯著抗炎、抗風(fēng)濕作用的藥物典型實(shí)例阿司匹林結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(化學(xué)式)主要用途解熱鎮(zhèn)痛；防止心臟病、減緩老年人視力衰退和提高免疫能力；促進(jìn)植物開(kāi)花注意事項(xiàng)長(zhǎng)期服用阿司匹林的不良反應(yīng)有胃腸道反應(yīng)、水楊酸反應(yīng)等4．合理用藥（1）藥物的兩面性：一方面能促進(jìn)人體健康，另一方面可能會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生有害作用（2）合理用藥的原則：在醫(yī)生、藥師的指導(dǎo)下，遵循安全、有效、經(jīng)濟(jì)和適當(dāng)?shù)仍瓌t。（3）合理用藥主要考慮的兩個(gè)方面問(wèn)題①藥物方面：劑量、劑型、給藥途徑與時(shí)間等因素。②機(jī)體方面：患者年齡、性別、癥狀、心理與遺傳等因素。5．濫用藥物的表現(xiàn)無(wú)處方長(zhǎng)期服用安眠藥或鎮(zhèn)靜劑；濫用抗生素；運(yùn)動(dòng)員服用興奮劑；等等。三、安全使用食品添加劑1．功能（1）改善食品品質(zhì)和色、香、味（2）滿足防腐、保鮮和加工工藝需要2．分類(lèi)（1）按來(lái)源①天然食品添加劑②人工合成食品添加劑（2）按功能類(lèi)別功能品種著色劑改善食品色澤天然色素如紅曲紅等；合成色素如檸檬黃等增味劑增加食品鮮味味精（谷氨酸鈉）膨松劑使食品膨松或酥脆碳酸氫銨、碳酸氫鈉凝固劑改善食品形態(tài)鹽鹵、葡萄糖酸δ內(nèi)酯防腐劑防止食品腐敗變質(zhì)苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽抗氧化劑防止食品因氧化而變質(zhì)抗壞血酸（維生素C）營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)成分碘酸鉀、維生素、碳酸鈣、硫酸亞鐵、硫酸鋅【典型例題】擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥是一種高效、低毒、對(duì)昆蟲(chóng)有強(qiáng)烈觸殺作用的殺蟲(chóng)劑，其中對(duì)光穩(wěn)定的溴氰菊酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示：下列關(guān)于該化合物的敘述不正確的是A．該化合物的分子式為C22H19NO3Br2B．該化合物屬于烴C．該化合物在堿性條件下失去藥效D．該化合物在一定條件下可發(fā)生加成反應(yīng)2.“水能載舟，亦能覆舟”，藥物能治病，但用藥不當(dāng)也能給人帶來(lái)傷害，我們應(yīng)遵醫(yī)囑，合理用藥。關(guān)于藥品的使用與作用，下列說(shuō)法正確的是A．“OTC”表示非處方藥B．毒品就是有毒的藥品C．西藥都是人工合成的，有毒，不能隨便吃；中藥是天然的，無(wú)毒，可放心食用D．睡覺(jué)前服用安眠藥，起床后服用興奮劑，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)很有好處3.下列關(guān)于常見(jiàn)藥物的用途正確的是A．阿司匹林具有治療胃酸過(guò)多的作用B．青霉素有阻止多種細(xì)菌生長(zhǎng)的功能C．失眠患者沒(méi)有醫(yī)生處方也可長(zhǎng)期服用安眠藥D．常用的抗酸藥有氫氧化銅、氫氧化鋁、碳酸鈣等4.下列食品添加劑與功能類(lèi)別對(duì)應(yīng)正確的是A．抗壞血酸——著色劑 B．亞硝酸鈉——調(diào)味劑C．碘酸鉀——營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑 D．莧菜紅——防腐劑環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)第3節(jié)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)第3節(jié)【知識(shí)梳理】一、環(huán)境保護(hù)1.環(huán)境問(wèn)題主要是指由于人類(lèi)不合理地開(kāi)發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活所造成的環(huán)境污染。根治污染的最有效途徑是控制污染源。環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)污染物的存在形態(tài)、含量等進(jìn)行分析和測(cè)定，為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)治理“三廢”“三廢”主要指廢氣、廢水和廢渣環(huán)境治理環(huán)境問(wèn)題污染物治理辦法酸雨SO2(主要)和NO2開(kāi)發(fā)清潔能源；倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)光化學(xué)煙霧汽車(chē)尾氣(碳?xì)浠衔?、氮氧化合?控制運(yùn)行的汽車(chē)數(shù)量，保持道路通暢；使用清潔能源等臭氧層空洞氟氯烴及NOx減少并逐步禁止氟氯烴等消耗臭氧層的物質(zhì)的排放；積極研制新型的制冷系統(tǒng)水體富營(yíng)養(yǎng)化生活污水、工業(yè)廢水等排放大量含氮、磷的物質(zhì)控制污水排放量；實(shí)施污水處理達(dá)標(biāo)后排放；使用無(wú)磷洗滌用品廢舊電池污染廢舊電池中的汞、鎘、鉛等重金屬離子回收利用；積極研制新型電池溫室效應(yīng)CO2，另外甲烷等氣體也能加劇溫室效應(yīng)使用清潔能源；提高能源利用率；進(jìn)行清潔生產(chǎn)；植樹(shù)造林；綠化環(huán)境白色污染廢棄的塑料制品回收利用；使用可降解的塑料制品大氣污染物來(lái)源及及次生污染物的形成（1）污染物主要來(lái)源：除了自然因素，大氣污染物主要來(lái)自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。（2）次生污染物的形成水污染（1）污水主要成分：重金屬鹽、酸、堿等無(wú)機(jī)化合物；耗氧物質(zhì)、石油和難降解的有機(jī)物以及洗滌劑等（2）常用的污水處理方法：物理法、化學(xué)法和生物法等。（3）污水處理的常用化學(xué)方法：中和法、氧化還原法、沉淀法等。方法常用試劑原理混凝法明礬、聚合氯化鋁等Al3+＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H+，生成的膠體吸附水中懸浮物中和法熟石灰、硫酸、CO2通過(guò)加堿中和酸或加酸中和堿進(jìn)行污水處理，如Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O沉淀法Na2S等加沉淀劑使金屬離子形成沉淀而除去，如除去Hg2+：Hg2++S2=HgS↓氧化還原法氧化劑或還原劑污水中含有還原性物質(zhì)，可加入氧化劑除去；含有氧化性物質(zhì)可加入還原性物質(zhì)除去，注意加入的物質(zhì)不能對(duì)水產(chǎn)生次生污染（4）污水處理的流程①一級(jí)處理：通常采用物理方法，即用格柵間、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。經(jīng)一級(jí)處理后的水一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，將一級(jí)處理作為預(yù)處理。②二級(jí)處理：采用生物方法(又稱(chēng)微生物法)及某些化學(xué)方法，除去水中的可降解有機(jī)物等污染物。經(jīng)二級(jí)處理后的水一般可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。③三級(jí)處理：主要采用化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透法等，對(duì)污水進(jìn)行深度處理和凈化。經(jīng)三級(jí)處理后水可用于綠化和景觀用水等。6．固體廢棄物的處理（1）應(yīng)遵循原則：無(wú)害化、減量化和資源化的原則（2）達(dá)到目的：減少環(huán)境污染和資源回收利用。二、綠色化學(xué)綠色化學(xué)的含義：綠色化學(xué)的目的在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。①?gòu)目茖W(xué)觀點(diǎn)看，它是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新。②從環(huán)境觀點(diǎn)看，它強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染。③從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。綠色化學(xué)的核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，即預(yù)防污染優(yōu)于治理污染。原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)：按照綠色化學(xué)的原則，最理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)原子利用率為100%。【典型例題】2022年3月22日是“世界水日”，我國(guó)確定的“中國(guó)水周”的主題為“推進(jìn)地下水超采綜合治理，復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境”，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．工業(yè)廢水需要處理達(dá)標(biāo)后才能排放B．生活廢水不含重金屬污染物，因此可以直接排放C．經(jīng)處理后的工業(yè)廢水可以循環(huán)使用D．向廢水中加入生石灰可降低重金屬離子的含量我國(guó)提出爭(zhēng)取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，這對(duì)于改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是A．將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料B．大規(guī)模開(kāi)采可燃冰作為新能源C．通過(guò)清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇如圖所示是一種綜合處理SO2廢氣的工