2022年新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第6章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用學(xué)案

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用考試評(píng)價(jià)解讀核心素養(yǎng)達(dá)成1.能知道金屬冶煉的常見方法，了解金屬資源合理開發(fā)和利用的主要途徑。2．能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，了解鋁熱反響的原理。3．海水資源的開發(fā)利用，掌握海水提溴的方法。4．能了解常見化石能源：煤、石油、天然氣的化學(xué)組成及利用。變化觀念與平衡思想海水資源開發(fā)利用的相關(guān)知識(shí)與工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，從不同視角對(duì)紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化進(jìn)行分類研究?？茖W(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任通過(guò)煤、石油和天然氣的綜合利用和海水資源保護(hù)意識(shí)和合理開發(fā)以及金屬的回收，建立可持續(xù)開展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念，并能對(duì)與此有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題作出正確的價(jià)值判斷。金屬礦物的開發(fā)利用[以練帶憶]1．以下物質(zhì)的制取原理錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．金屬鈉的制?。?NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解))2Na＋Cl2↑B．金屬鎂的制?。篗gO＋COeq\o(=,\s\up8(△))Mg＋CO2C．金屬鉻的制?。篊r2O3＋2Aleq\o(=,\s\up8(高溫))2Cr＋Al2O3D．金屬汞的制?。?HgOeq\o(=,\s\up8(△))2Hg＋O2↑B解析：Mg的活潑性很強(qiáng)，用電解熔融MgCl2來(lái)制備Mg。2．金屬冶煉和處理常涉及氧化復(fù)原反響。(1)由以下物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時(shí)采用電解法的是________(填標(biāo)號(hào)，下同)。a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3(2)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反響實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有________，書寫出鋁熱反響的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________。a．KClb．KClO3c．MnO2d．Mg(3)反響TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up8(高溫))2MgCl2＋Ti在氬氣中進(jìn)行的理由是____________________________________________________________________。解析：(1)活潑金屬采用電解冶煉，鈉、鋁都是活潑金屬，采用電解熔融態(tài)NaCl、Al2O3的方法冶煉。(2)鋁熱反響需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反響，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的局部鎂條燃燒時(shí)，氯酸鉀那么是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反響，鋁熱反響的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(高溫))Al2O3＋2Fe。(3)Mg和Ti都有較強(qiáng)復(fù)原性，在高溫下都易被空氣中的O2氧化，鎂和二氧化碳反響生成氧化鎂和碳，鎂和氮?dú)夥错懮傻V，所以反響TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up8(高溫))2MgCl2＋Ti需在氬氣中進(jìn)行。答案：(1)bd(2)bd2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(高溫))Al2O3＋2Fe(3)防止高溫下Mg和Ti與空氣中的氧氣(或氮?dú)?、二氧化?作用[練后梳理]1．金屬在自然界中的存在形態(tài)(1)在自然界中絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在。(2)金、鉑等少數(shù)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬以游離態(tài)的形式存在。2．金屬的冶煉(1)實(shí)質(zhì)：把金屬?gòu)幕蠎B(tài)復(fù)原為游離態(tài)。(2)方法：根據(jù)金屬的活動(dòng)性不同，金屬冶煉的方法分為熱分解法、熱復(fù)原法、電解法等。方法名稱主要反響原理(舉例)熱分解法2HgOeq\o(=,\s\up8(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=,\s\up8(△))4Ag＋O2↑熱還原法CO做復(fù)原劑Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up8(高溫))2Fe＋3CO2(高爐煉鐵)H2做復(fù)原劑WO3＋3H2eq\o(=,\s\up8(△))W＋3H2O活潑金屬做復(fù)原劑3MnO2＋4Aleq\o(=,\s\up8(高溫))3Mn＋2Al2O3電解法2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解),\s\do7(冰晶石))4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解))Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解))2Na＋Cl2↑3．鋁熱反響實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)生耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反響；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反響，放出大量的熱，化學(xué)方程式為Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up8(高溫))2Fe＋Al2O3原理應(yīng)用①制取熔點(diǎn)較高、活動(dòng)性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等(1)金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系(2)有些活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬也可以用復(fù)原法來(lái)冶煉，如Na＋KCleq\o(,\s\up8(850℃))K↑＋NaCl2RbCl＋Mgeq\o(,\s\up8(700～800℃))MgCl2＋2Rb↑海水資源的開發(fā)利用[以練帶憶]1．以下方法中，不能實(shí)現(xiàn)海水淡化的是()A．蒸餾法 B．電滲析法C．過(guò)濾法 D．離子交換法C解析：過(guò)濾法是除去不溶物，而不能除去可溶性離子，即過(guò)濾法不能實(shí)現(xiàn)海水淡化。2．中國(guó)食鹽產(chǎn)量居世界首位。以下實(shí)驗(yàn)室中的操作類似“海水曬鹽〞原理的是()A．蒸餾 B．蒸發(fā)C．過(guò)濾 D．?dāng)嚢鐱解析：實(shí)驗(yàn)室中的“蒸發(fā)〞操作是利用水受熱揮發(fā)，其中的溶質(zhì)因溶劑減少而析出的過(guò)程，與海水曬鹽的原理是相似的。3．海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在。實(shí)驗(yàn)室里從海藻中提取碘的流程如下圖：海藻e(cuò)q\o(→,\s\up8(灼燒))海藻灰eq\o(→,\s\up8(浸泡))懸濁液eq\o(→,\s\up8(①))含I－的溶液eq\o(→,\s\up8(②))Xeq\o(→,\s\up8(③))Y→晶態(tài)碘答復(fù)以下問(wèn)題：(1)寫出提取過(guò)程①中實(shí)驗(yàn)操作名稱：________。根據(jù)提示，②中反響________(填“是〞或“不是〞)氧化復(fù)原反響。(2)四氯化碳本身是________色、密度比水________的液體，它________(填“是〞或“不是〞)電解質(zhì)。F中下層液體的顏色為________色，上層液體中溶質(zhì)的主要成分為________。解析：(1)操作①前為懸濁液，后為溶液，可知為別離固體與液體的操作，即過(guò)濾；氯水中氯氣與碘離子反響生成單質(zhì)碘和氯離子，反響中－1價(jià)的碘升高為碘單質(zhì)中的0價(jià)，有化合價(jià)升高，屬于氧化復(fù)原反響。(2)四氯化碳是無(wú)色的、密度大于水的液體，是良好的有機(jī)溶劑，碘易溶于四氯化碳，所以F中現(xiàn)象為溶液分層，下層液體的顏色為紫紅色，上層液體中溶質(zhì)的主要成分為氯化鉀(KCl)，四氯化碳不溶于水，且不能電離產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電，屬于非電解質(zhì)。答案：(1)過(guò)濾是(2)無(wú)大不是紫紅氯化鉀(KCl)[練后梳理]1．氯的提取——氯堿工業(yè)海水→粗鹽eq\o(→,\s\up8(精制))飽和食鹽水eq\o(→,\s\up8(電解))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽(yáng)極產(chǎn)物：Cl2,陰極產(chǎn)物：H2、NaOH))化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。2．海水中提取溴(1)流程(2)發(fā)生反響的化學(xué)方程式①2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2；②Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4；③2HBr＋Cl2=2HCl＋Br2。3．海帶中提取碘(1)流程(2)發(fā)生反響的離子方程式：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。煤、石油和天然氣的綜合利用[以練帶憶]1．煤和石油是兩種重要的能源，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．液化石油氣、汽油和石蠟的主要成分都是碳?xì)浠衔顱．煤經(jīng)氣化和液化兩個(gè)物理變化過(guò)程，可變?yōu)榍鍧嵞茉碈．石油裂解和油脂皂化都是高分子生成小分子的過(guò)程D．工業(yè)上獲得大量的乙烯和丙烯的方法是石油裂化A解析：A項(xiàng)，液化石油氣、汽油和石蠟油均由石油的分餾得到，而石油的主要成分為烷烴、環(huán)烷烴和少量的芳香烴，故石油分餾所得的液化石油氣、汽油和石蠟的主要成分為碳?xì)浠衔?，正確；B項(xiàng)，煤的氣化是由煤生產(chǎn)水煤氣，液化是由煤直接或間接生產(chǎn)甲醇，故均為化學(xué)變化，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量一般在一萬(wàn)以上，故石油和油脂均不是高分子化合物，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，石油裂化的目的是獲得輕質(zhì)油，工業(yè)上獲得乙烯和丙烯的方法是石油的裂解，錯(cuò)誤。2．以下關(guān)于煤、石油、天然氣等資源的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．石油裂化得到的汽油是純潔物B．石油產(chǎn)品都可用于聚合反響C．天然氣是一種清潔的化石燃料D．水煤氣是通過(guò)煤的液化得到的氣體燃料C解析：石油裂化產(chǎn)物一種為烷烴，一種為烯烴，屬于混合物，A錯(cuò)誤；石油產(chǎn)品中也含有烷烴，它們不能發(fā)生聚合反響，B錯(cuò)誤；天然氣的主要成分是甲烷，屬于清潔能源，C正確；水煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，是煤的氣化產(chǎn)物，D錯(cuò)誤。3．請(qǐng)答復(fù)實(shí)驗(yàn)室分餾石油的有關(guān)問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)室分餾石油的正確操作順序是E→______→______→A→______→______→G。A．連接接液管B．裝入碎瓷片和石油，塞上帶溫度計(jì)的塞子C．檢查裝置氣密性D．連接冷凝管及進(jìn)出水管E．在鐵架臺(tái)上放酒精燈，固定好鐵圈，放上石棉網(wǎng)F．固定好蒸餾燒瓶G．加熱(2)石油分餾的裝置如下圖，試指出有關(guān)儀器的名稱：A________；B________。(3)分餾石油得到的各個(gè)餾分都是________(填“混合物〞或“純潔物〞)。解析：(1)按組裝儀器的順序從下到上，從左到右，連接好裝置后，先檢驗(yàn)裝置氣密性，再裝入碎瓷片和石油并加熱，即順序?yàn)镋→F→D→A→C→B→G。(2)A為蒸餾燒瓶，B為(直形)冷凝管。(3)分餾石油得到的各個(gè)餾分為烴類物質(zhì)的混合物。答案：(1)FDCB(2)蒸餾燒瓶(直形)冷凝管(3)混合物[練后梳理]1．煤的綜合利用煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含有碳元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。(1)煤的干餾①定義：把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程。②煤的干餾(2)煤的氣化將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程，目前主要方法是碳和水蒸氣反響制水煤氣，化學(xué)方程式為C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫))CO(g)＋H2(g)。(3)煤的液化直接液化煤＋氫氣eq\o(→,\s\up8(催化劑),\s\do7(高溫))液體燃料間接液化煤＋水蒸氣eq\o(→,\s\up8(高溫))水煤氣eq\o(→,\s\up8(催化劑),\s\do7(高溫))甲醇等(1)天然氣的主要成分是甲烷，它是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料。(2)天然氣與水蒸氣反響制取H2的原理：CH4＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do7(催化劑))CO＋3H2。3．石油的綜合利用(1)石油的成分石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。(2)石油的加工4．干餾、蒸餾、分餾的比擬名稱干餾蒸餾分餾原理隔絕空氣、高溫下使物質(zhì)分解根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行別離與蒸餾原理相同產(chǎn)物產(chǎn)物為混合物產(chǎn)物為單一組分的純潔物產(chǎn)物為沸點(diǎn)相近的各組分組成的混合物變化化學(xué)變化物理變化物理變化1．(命題情境：金屬的冶煉)我國(guó)古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶煉方法是()A．焦炭復(fù)原法 B．濕法煉銅C．鋁熱復(fù)原法 D．電解冶煉法A解析：火燒孔雀石和焦炭混合物發(fā)生的反響為Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up8(△))2CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋Ceq\o(=,\s\up8(高溫))2Cu＋CO2↑，屬于焦炭復(fù)原法。2．(命題情境：鹵水中物質(zhì)的提取)在已經(jīng)提取氯化鈉、溴、鎂等化學(xué)物質(zhì)的富碘鹵水中，采用下面的工藝流程生產(chǎn)單質(zhì)碘：(1)步驟③加Fe粉的目的是_________________________________________。(2)寫出步驟④中反響的離子方程式______________________________________________________________________________________________________。(3)上述生產(chǎn)流程中，可以循環(huán)利用的副產(chǎn)物是____________________________________________。(4)操作⑤的名稱是______________________________________________，選用的試劑是________________________________________________________。解析：(1)富碘鹵水中含有I－，參加硝酸銀發(fā)生反響：Ag＋＋I(xiàn)－=AgI↓，過(guò)濾水洗后為AgI，參加Fe攪拌，可得Ag和FeI2。(2)FeI2具有復(fù)原性，與充足的氯氣發(fā)生氧化復(fù)原反響生成I2和FeCl3，反響的化學(xué)方程式為2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3。(3)由流程圖可看出，副產(chǎn)物為Ag，由于參加的Fe過(guò)量，所以在甲中先參加稀硫酸除去Fe，再參加稀硝酸與Ag反響制得AgNO3溶液，所以Ag(或AgNO3)可循環(huán)利用。(4)從混合溶液中提取I2可用CCl4等萃取劑。答案：(1)使碘化銀轉(zhuǎn)化成碘化亞鐵(FeI2)和單質(zhì)銀(或?qū)㈦y電離的碘化銀轉(zhuǎn)化成可溶的碘化亞鐵)(2)2Fe2＋＋4I－＋3Cl2=2I2＋2Fe3＋＋6Cl－(3)Ag(或AgNO3)(4)萃取、分液CCl4(或苯等)3．(命題情境：海水資源的開發(fā)利用)海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù)，海洋資源的綜合利用具有非常廣闊的前景。答復(fù)以下問(wèn)題：(1)據(jù)媒體報(bào)道，挪威和荷蘭正在開發(fā)一種新能源——鹽能。當(dāng)海水和淡水混合時(shí)，溫度將升高0.1℃，世界所有入?？诘倪@種能源相當(dāng)于電力需求的20%。海水和淡水混合時(shí)，溫度升高最可能的原因是________(填標(biāo)號(hào))。A．發(fā)生了鹽分解反響B(tài)．發(fā)生了水分解反響C．