人教版高中化學(xué)必修二文檔：第4章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 本章重難點專題突破 含答案

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE9本章重難點專題突破一金屬的冶煉方法1．金屬冶煉方法與金屬活動性的關(guān)系金屬的活動性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬原子失電子能力強(qiáng)→弱金屬離子得電子能力弱→強(qiáng)自然界中的存在形態(tài)化合態(tài)多數(shù)是化合態(tài)、極少數(shù)是游離態(tài)游離態(tài)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法由于金屬的活動性不同，金屬離子得到電子還原成金屬單質(zhì)的能力不同，因而不同的金屬就有不同的冶煉方法。在金屬活動性順序表中，金屬位置越靠后，越易被還原，用一般還原方法就能使金屬還原。金屬位置越靠前，越難被還原，最活潑的金屬只能用最強(qiáng)的還原手段來還原?？偟恼f來，金屬的性質(zhì)越穩(wěn)定，越容易將其從化合物中還原出來。金屬應(yīng)用的早晚就是由金屬的活動性決定的，金屬越活潑，冶煉越難，其使用時間就越晚。鋁的應(yīng)用比鐵晚，就是因為鋁難冶煉，只有發(fā)現(xiàn)用電解法冶煉后，才能大量冶煉鋁?！镜淅?】金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關(guān)于金屬的一些說法中不正確的是()A．合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同B．工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D．越活潑的金屬越難冶煉解析合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同，如硬度、強(qiáng)度更大，熔點更低等，A正確；因AlCl3是共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，冶煉鋁時應(yīng)采用冰晶石(Na3AlF6)作熔劑電解熔融Al2O3的方法，B錯誤；金屬冶煉就是把金屬陽離子還原為金屬原子，C正確；越活潑的金屬，其金屬陽離子的氧化性越弱，越難被還原，D正確。答案B2．幾種常用金屬冶煉方法的比較方法名稱舉例主要特點熱分解法2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑適合冶煉活動性較差的金屬熱還原法CO作還原劑Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2冶煉的金屬為合金(含碳)，生產(chǎn)成本較低H2作還原劑WO3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高溫))W＋3H2O冶煉金屬純度較高，成本較高熱還原法Na、Mg、Al作還原劑Cr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Cr＋Al2O34Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(高溫))4NaCl＋Ti冶煉難熔金屬，純度較高，成本較高C作還原劑2ZnO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2Zn＋CO2↑2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋2Cu冶煉金屬成本較低，易形成合金(含碳)電解法2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑金屬純度高，耗電量大，生產(chǎn)成本高特別提示煉鐵時，CO來源于焦炭與空氣中O2的反應(yīng)，會在金屬中含有碳元素，形成含碳的合金?！镜淅?】金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的不同金屬，鋰可以釋放出更多的電子，故常用來制造高性能電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則冶煉金屬鋰應(yīng)采用的方法是()A．電解法 B．熱還原法C．熱分解法 D．鋁熱法解析Na、Mg都很活潑，常用電解法冶煉，而Li活動性介于Na與Mg之間，故Li也應(yīng)采用電解法冶煉。答案A二海水資源的綜合利用1．海水水資源的利用海水水資源的利用主要包括直接利用和海水淡化。海水直接利用包括沿海工業(yè)冷卻用水、生活用水和耐鹽植物灌溉；海水淡化可解決淡水資源不足問題。海水淡化現(xiàn)有20多種技術(shù)方法。目前技術(shù)純熟、經(jīng)濟(jì)效益較好的有蒸餾法、冷凍法、反滲透法、電滲析法等。(1)蒸餾法蒸餾法歷史最久，技術(shù)、工藝比較完善，是目前海水淡化的主要方法。蒸餾淡化過程的實質(zhì)如同水蒸氣的形成，使海水受熱蒸發(fā)形成水蒸氣，水蒸氣在一定條件下遇冷形成不帶咸味的水，但蒸餾法的弊端是消耗能量多并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢。(2)冷凍法冷凍法，即冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)水變成固態(tài)冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法相比，耗能低、結(jié)垢輕，但得到的淡水味道不佳。(3)反滲透法反滲透法通常又稱超過濾法，是1953年才開始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的，其最大優(yōu)點是節(jié)能。反滲透法正逐步取代蒸餾法成為最廣泛的方法。(4)電滲析法電滲析法是將具有選擇透過性的陽離子膜與陰離子膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室，相鄰隔室實現(xiàn)海水濃縮與淡化。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質(zhì)處理的手段，為污水再利用作出貢獻(xiàn)。2．海水化學(xué)資源的利用(1)海水制鹽海水制鹽又稱海水曬鹽。其方法是把海水引到鹽灘上，利用日光和風(fēng)力使水分蒸發(fā)，得到食鹽(即蒸發(fā)海水，使食鹽濃縮結(jié)晶)。食鹽除在食品中作調(diào)味劑外，它還是一種工業(yè)原料：①氯堿工業(yè)：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②制鈉和氯氣：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑③制鹽酸：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2HCl④制漂白劑：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O⑤制純堿：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3=NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑特別提示海水曬鹽得到的是粗鹽，含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)，精制后得到NaCl飽和溶液，精制時通常在其中依次加入過量的BaCl2溶液、過量的NaOH溶液和過量的Na2CO3溶液，過濾后，再加適量鹽酸調(diào)節(jié)至中性即可。(2)海水提鎂反應(yīng)流程：有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑②CaO＋H2O=Ca(OH)2③MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2④Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O⑤MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(HCl),\s\do5(△))MgCl2＋6H2O⑥MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑(3)海水提溴①濃縮：海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br－得到濃縮；②氧化：向濃縮的海水中通入適量的Cl2，將Br－氧化為Br2，反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－；③富集：利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出的溴蒸氣用SO2吸收。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4；④提?。涸儆肅l2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴。(4)海帶中提碘①流程海帶eq\o(→,\s\up7(灼燒))海帶灰→浸泡→過濾→氧化→提純→碘單質(zhì)；②主要的化學(xué)原理：2H＋＋2I－＋H2O2=I2＋2H2O或Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2。特別提示①海水中提取Mg、Br2、I2時均有氧化還原反應(yīng)發(fā)生，且在提取Br2和I2時，氧化劑均可為Cl2，同樣均用有機(jī)溶劑萃取水溶液中的Br2或I2，分液后再利用蒸餾法將Br2或I2與有機(jī)溶劑分開；②利用在火力發(fā)電廠和核電站用于冷卻的循環(huán)海水，以減少能耗。利用海水淡化后溴離子得到濃縮的濃海水，以提高制溴的效益。【典例3】海帶含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計并進(jìn)行了以下實驗：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)步驟①灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要用到的儀器是________(從下列儀器中選擇所需的儀器，將標(biāo)號字母填寫在空白處)。A．燒杯B．坩堝C．表面皿D．泥三角E．酒精燈F．干燥器(2)步驟③的實驗操作名稱是________；步驟⑥的目的是從含碘的苯溶液中分離出碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是________。(3)步驟④反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________________。(4)步驟⑤中，某學(xué)生選擇用苯來提取碘的理由是_______________________________________________________________。(5)請設(shè)計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡單方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)灼燒海帶在坩堝里進(jìn)行，坩堝放在泥三角上，用酒精燈加熱，且要用玻璃棒攪拌，使其充分反應(yīng)。(2)分離懸濁液得到含碘溶液和殘渣，采用過濾法；碘溶于苯中，苯易揮發(fā)，碘固體易升華，可以通過蒸餾方法得到碘和苯。(3)聯(lián)想二氧化錳氧化濃鹽酸中氯離子，I－還原性強(qiáng)于Cl－，在酸性條件下二氧化錳一定能氧化I－，MnO2＋2I－＋4H＋=I2＋Mn2＋＋2H2O。(4)萃取劑必須具備三個條件：①不溶于水，也不與水反應(yīng)；②被萃取的物質(zhì)在該萃取劑中溶解度大于在水中的溶解度；③被萃取的物質(zhì)與該萃取劑不發(fā)生反應(yīng)。苯符合萃取劑選用條件，苯不溶于水，且不與水反應(yīng)；苯是非極性溶劑，碘是非極性分子，根據(jù)相似相溶原理，碘易溶于苯而在極性溶劑水中溶解度相對較??；碘與苯不反應(yīng)。除苯作萃取劑外，四氯化碳等有機(jī)溶劑也可以作碘的萃取劑。(5)利用“碘與淀粉溶液混合，溶液呈藍(lán)色”這一特征現(xiàn)象檢驗水層里是否有碘單質(zhì)存在。設(shè)計實驗方法包括步驟、現(xiàn)象、結(jié)論及解釋。答案(1)BDE(2)過濾蒸餾(3)2I－＋MnO2＋4H＋=Mn2＋＋I(xiàn)2＋2H2O(4)苯與水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大(5)取少量提取碘后的水溶液于試管中，加入幾滴淀粉試液，觀察是否出現(xiàn)藍(lán)色(如果變藍(lán)，說明還有單質(zhì)碘)三兩大化石燃料的綜合利用1．煤的綜合利用將煤作為燃料，主要是利用其燃燒放出的熱量，但是，將煤直接燃燒不但利用率較低，而且還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。將煤進(jìn)行加工后綜合利用是合理用煤的重要發(fā)展方向，當(dāng)前，煤的綜合利用方法主要是煤的干餾、煤的氣化和液化。(1)煤的干餾①概念：煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程，工業(yè)上也叫煤的焦化。理解這一概念，要注意以下兩個方面：隔絕空氣：這是煤的干餾的先決條件，否則，強(qiáng)熱條件下煤會燃燒生成CO2和H2O等物質(zhì)。煤的干餾是化學(xué)變化，煤在干餾過程中生成了許多新的物質(zhì)，如苯、萘等，發(fā)生的是分解反應(yīng)，屬于化學(xué)變化。②煤干餾的主要產(chǎn)品及其用途干餾產(chǎn)品主要成分主要用途出爐煤氣焦?fàn)t氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳?xì)怏w燃料、化工原料粗氨水氨氣、銨鹽化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類、萘染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料瀝青筑路材料、制碳素電極焦炭碳冶金、合成氨造氣、燃料、電石③煤中不含苯、萘、蒽等物質(zhì)：煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，苯、萘、蒽等物質(zhì)是煤分解的產(chǎn)物。(2)煤的氣化將煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)為C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO(g)＋H2(g)。(3)煤的液化煤的直接液化：使煤與氫氣作用生成液體燃料。煤的間接液化：先將煤轉(zhuǎn)化為CO和H2，再在催化劑作用下合成甲醇等?！镜淅?】煤是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費資源又污染環(huán)境。最近，某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣新技術(shù)”，讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量≥90%)，把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說法正確的是()①煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化和物理變化②煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化但沒有物理變化③該技術(shù)實現(xiàn)了煤的清潔利用④該技術(shù)實現(xiàn)了煤的高效利用A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④解析煤粉加壓氣化是將煤變成以CO和H2為主要成分的合成氣，此過程涉及化學(xué)變化和物理變化，減少了污染，提高了煤的利用率。答案C2．石油的綜合利用石油直接應(yīng)用的效益非常低，一般不直接使用，而是要加工成石油產(chǎn)品使用。石油加工的主要方法有石油的分餾、石油的裂化和裂解、石油的催化重整等。石油加工(煉制)方法比較石油煉制的方法分餾催化裂化裂解常壓減壓原理用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物在催化劑存在的條件下，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴主要原料原油重油重油含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品(含石油氣)主要產(chǎn)品溶劑油、汽油、煤油、柴油、重油潤滑油、凡士林、石蠟、瀝青、煤焦油抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯等目的將原油分離成輕質(zhì)油等各種產(chǎn)物將重油充分分離并防止炭化提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量獲得短鏈氣態(tài)不飽和烴主要變化類型物理變化化學(xué)變化【典例5】用石油裂化和裂解過程得到的乙烯、丙烯來合成丙烯酸乙酯的路線如下：根據(jù)以上材料和你所學(xué)的化學(xué)知識回答下列問題：(1)由CH2=CH2制得有機(jī)物A的化學(xué)反應(yīng)類型是__________。(2)丙烯醛(CH2=CHCHO)中含有的官能團(tuán)__________(填名稱)。(3)A與B合成丙烯酸乙酯反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；該反應(yīng)的類型是__________。(4)由石油裂解產(chǎn)物乙烯合成聚乙烯塑料的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)加成反應(yīng)(2)碳碳雙鍵、醛基(3)CH2=CHCOOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))CH2=CHCOOCH2CH3＋H2O取代反應(yīng)(或酯化反應(yīng))(4)nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH2四六大環(huán)境問題及防治措施1．六大環(huán)境問題及其危害環(huán)境問題主要污染物主要危害溫室效應(yīng)CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達(dá)地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態(tài)環(huán)境帶來多方面危害光化學(xué)煙霧碳?xì)浠衔?、NOx刺激人體器官，特別是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡白色污染廢棄塑料制品①在土壤中影響農(nóng)作物吸收水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)②混入生活垃圾中難處理、難回收③易被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物死亡赤潮和水華廢水中含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)使水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，使水體變成綠色，渾濁，水質(zhì)惡化2.防治措施(1)減少污染物的排放，在排放之前進(jìn)行處理。(2)對資源進(jìn)行回收再利用。(3)開發(fā)新的替代品。(4)實施清潔生產(chǎn)，從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)