高中化学 化学与自然资源的开发利用.docx
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高中化学化学与自然资源的开发利用
2019化学与自然资源的开发利用
备考策略
从考查题型和考查内容上看,有如下几个方面:
(1)海水资源的综合利用、金属的冶炼、化石燃料的开发利用、环境污染与环境保护主要以选择题的形式考查;
(2)金属矿物、海水资源与其他自然资源的开发利用总是融合在物质推断、应用化学原理解决实际问题、化学实验和化学计算中考查,以非选择题为主。
(3)化石燃料的综合利用也总是融合在有机化学知识和能量的转化中;将环境污染和环境保护融合在元素化合物、化学实验及计算中综合考查也是高考中关注的亮点。
复习本章时,要注意以下几个方面:
1.金属矿物、海水资源开发利用复习本部分时要注意利用金属活动顺序表,应用对比的方法理解金属冶炼与活动顺序表的联系及规律;海水中提镁、提溴及海水淡化的复习要注意与前面卤素性质的内在联系,在训练中探索规律、总结方法,注意培养思维的完整性;涉及金属矿物和海水资源的开发利用的试题往往与科技前沿相结合,突出化学与可持续发展的密切联系,与工业生产、环境保护、社会热点等问题相结合设计成流程图题,集分析、推断、实验、计算于一体,考查知识综合应用的能力、实验能力和计算能力。
2.资源的综合利用与环境保护对于资源的综合利用、环境保护的考查仍将以生产、生活、社会中的实际问题为载体考查化石燃料的综合利用、环境污染和环境保护、绿色化学等方面,复习中注意它们之间的联系,增强环境保护意识。
第二十二讲开发利用金属矿物和海水资源
高考目标导航
考纲导引
考点梳理
1.了解化学与金属矿物综合利用的关系
2.了解化学与海水综合利用的关系
1.金属矿物的开发利用
2.海水资源的开发利用
基础知识梳理
一、金属矿物的开发利用
1.金属元素在自然界中的存在状态
自然界中金属元素多数以形式存在,少数以(、)形式存在.
2.金属的冶炼
(1)实质:
金属的冶炼过程就是把金属从的过程.即:
。
(写反应通式)
(2)金属冶炼的方法:
实质是还原的方法使金属阳离子得电子变成金属原子,金属的化学活动性不同,金属阳离子得电子的能力也不同,金属冶炼的方法不同。
共分为三种冶炼方法。
①热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。
在金属活动性顺序表中,位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。
HgOAg2O
②热还原法:
多数金属的冶炼过程属于热还原法,常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
WO3+H2Cr2O3+AlFe2O3+CO
铝热反应
Al是还原剂,另一种氧化物作氧化剂,是铝将氧化物中的金属置换出来的反应;其实质是铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质.
(活泼金属——可作还原剂)
实验装置如右图
反应现象:
ⅰ镁条剧烈燃烧,放出一定的热量,氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应.ⅱ反应放出大量的热,并发出耀眼的强光.ⅲ纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中.ⅳ待熔融物冷却后,除去外层熔渣,仔细观察,可以发现落下的是铁珠。
反应特点ⅰ高温条件;ⅱ剧烈燃烧,放出大量的热;ⅲ新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离.
应用:
ⅰ在工业上常用这一原理制取熔点较高的金属,如钡、铬、锰等,3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn.
ⅱ可以应用在生产上,如焊接钢轨等.
③电解法:
在金属活动性顺序中,钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强,这些金属都很容易失去电子,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
NaCl(熔融)MgCl2(熔融)Al2O3(熔融)
3.金属的回收和资源保护的主要途径
(1)回收和利用废旧金属的意义:
节约矿物资源,减少环境污染,节约能源。
(2)合理开发利用金属矿物的途径主要有:
①提高金属矿物的利用率;②减少金属的使用率;
③加强金属资料的回收和再利用;④使用其他材料代替金属材料
二、海水中水资源的利用
1、海水水资源的开发利用
⑴海水水资源的利用主要包括海水淡化和直接利用。
⑵海水淡化的途径有:
从海水中提取淡水或从海水中把盐分分离出去。
⑶海水淡化的方法主要有:
蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
其中蒸馏法的历史最久。
技术和工艺也比较完善,是目前海水淡化的主要方法。
2.海水化学资源的开发利用
(1)氯碱工业、溴工业、镁工业、钾工业等的发展.
①电解NaCl溶液:
(写出化学方程式,下同);
产物制盐酸:
H2+Cl2;制漂白液:
;
②电解熔融NaCl:
。
⑵海水中提取镁、溴、碘
①.海水提取镁。
Ⅰ工艺流程
Ⅱ步骤
a加熟石灰;b过滤;c加盐酸;d浓缩结晶;e脱水;f电解.
Ⅲ发生反应的化学方程式
MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2+HCl===
MgCl2·6H2O(为什么HCl气氛?
)MgCl2(熔融)
②.海水提溴(空气吹出法):
Ⅰ步骤
a用蒸馏法将海水浓缩,用硫酸将浓缩的海水酸化;b向酸化的海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质;c向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽,将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的;d向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气;e用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
Ⅱ发生反应的化学方程式
NaBr+Cl2=Br2+SO2+H2O=HBr+Cl2=
③.海带提碘及碘元素的检验
Ⅰ流程
Ⅱ反应的离子方程式H++I—+H2O2=
⑶核能原料铀和重水的开发利用.
⑷新型能源潮汐能、波浪能的开发利用.
三、海水淡化与现代水处理技术
海水淡化
蒸馏法:
将海水加热至105°C,使其变为蒸汽,再冷凝得到蒸馏水的方法。
特点:
设备简单,易操作,淡水质量好,但耗能大。
(2)电渗析法:
利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性,在外加直流电场作用下,使水中的一部分离子转移到另一部分水中,从而达到除盐的目的的方法。
特点:
大大降低成本,不过得到淡水质量一般。
纯水的制造
(1)硬水①硬水:
溶有较多量Ca2+、Mg2+的水称为硬水。
②水的硬度:
是以水中所含CaO的量为标准的,1L水中含10mgCaO(或相当于10mgCaO)称为1度(1°)。
③硬水的软化
ⅰ.加热法:
是通过加热煮沸使暂时硬水所含钙、镁的酸式碳酸盐发生分解,生成难溶的碳酸钙、碳酸镁的方法。
ⅱ.药剂法:
是向水中加入适当的化学药剂,促使溶解在水中的Ca2+、Mg2+以沉淀的形式从水中分离出来达到软化目的的方法。
常用的化学药剂有生石灰(与水反应生成熟石灰)、纯碱等。
ⅲ.离子交换法:
是采用离子交换剂软化水的一种方法。
分阳离子交换剂和阴离子交换剂两类。
它们能与水溶液交换具有同性电荷的离子,从而除去或减少不需要的离子。
这种方法常用于工业锅炉用水的软化。
(2)去离子的方法:
①离子交换法:
利用离子交换树脂上的离子和水中的离子进行交换,以除去水中的阴、阳离子的方法。
②反渗透分离法——膜分离法的一种。
水污染和污水处理
造纸污染及处理:
造纸时,制浆过程所排出的废水称为“黑液”,给水造成的污染最严重,目前处理“黑液”的主要方法是燃烧法。
污水处理方法:
①物理法——主要是利用物理原理和机械作用对废水进行处理,包括沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。
②物理化学法——通过物理化学过程来除去污染物质的方法,主要有吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。
③化学法——通过施用化学试剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法,如中和法、氧化法、还原法、离子交换法等。
④生物化学法——利用微生物的作用,除去废水中的溶胶及有机物质的方法,包括活性污泥法、生物转盘法、生物滤池法及厌气处理法等。
要点透析
一、金属冶炼与金属活动性顺序表
例1金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用.下列说法中不正确的是( )
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.越活泼的金属越难冶炼
二、海水资源的综合利用
例2海水是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2
B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
高考真题
(2009•江苏卷)《中国食品安全法》于2009年实施。
下列做法不利于食品安全的是()
A.用聚氯乙烯塑料袋包装食品w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB.在食品盐中添加适量的碘酸钾
C.在食品加工中科学使用食品添加剂D.研发高效低毒的农药,降低蔬菜的农药残留量
(09•天津卷•3)下列实验设计和结论相符的是()
A.将碘水倒入分液漏斗,加适量乙醇,振荡后静置,可将碘萃取到乙醇中
B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体水溶液一定显碱性
C.某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液,再加入稀盐酸,沉淀不溶解,则原溶液中一定有SO42-
D.在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后,充分加热,除去过量的Cl2,即可得到较纯净的FeCl3溶液
(2010·浙江高考)下列关于实验原理或操作的叙述中,不正确的是()
A.从碘水中提取单质碘时,不能用无水乙醇代替CCl4
B.可用新制的Cu(OH)2悬浊液检验牙膏中存在的甘油
C.纸层析实验中,须将滤纸上的试样点浸入展开剂中
D.实验室中提纯混有少量乙酸的乙醇,可采用先加生石灰,过滤后再蒸馏的方法
【类题拓展】常用分离方法
分离提纯方法
适用范围
举例
过滤
固体与液体的分离
硫粉中混有泥砂:
溶于CS2中过滤
蒸发浓缩
分离溶于溶剂中的物质
提纯食盐水中NaCl
结晶、重结晶
混合物各组分在溶剂中的溶解度随温度变化不同
分离固体NaCl和KNO3的混合物:
溶于水后蒸发浓缩成KNO3的热饱和溶液,冷却结晶、过滤
分液
两种互不相溶的液体
除去苯中的苯酚杂质:
加入足量的NaOH溶液后振荡静止、分液
蒸馏、分馏
分离沸点不同的液体
分离乙醇与乙酸、分离石油产品
萃取
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂的溶液里提取出来
用CCl4、苯、直馏汽油、己烷等从溴水(碘水)中提取溴(碘)
渗析
用半透膜分离溶液和胶体
分离淀粉KI溶液
盐析
分离提纯蛋白质
分离蛋白质水溶液
升华
混合物中某一成分在一定温度下升华,其他成分在该温度下稳定性强
分离固体碘和食盐的混合物
洗气
分离气体混合物
除去甲烷中的乙烯:
混合气体通过盛有溴水的洗气瓶
(09•上海理综•5)铅是一种重金属,相对原子量为207。
铅和铅的化合物有很多用途,如蓄电池等,但铅类化合物大多有毒,燃煤厂、金属冶炼厂等都有主要的铅污染源。
铅一旦进入人体会累积,对人脑、肾脏和造血功能有损害。
为了了解环境中的铅污染问题,小红他同学进行了如下的研究。
(1)小红查阅到右图资料,图中记录了离某公路不同距离处种植的卷心菜中铅的含量。
由改图推测:
卷心菜内里叶片的铅可能直接来于,造成卷心菜外围叶片含铅量不同的重要原因。
(2)在阅读资料时,小红又发现,儿童从空气中吸入的铅量是成人吸入量的1.6~1.7倍。
为了探讨这个现象,她展开了如下的研究。
利用所学知识完成以下填空。
①课题名称为:
②通过取样分析,得到了一下实验数据:
离地面高度(m)
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
铅的浓度()
1.10
0.98
0.91
0.72
0.66
0
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- 高中化学 化学与自然资源的开发利用 化学 自然资源 开发利用