化学与自然资源的开发利用.docx
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化学与自然资源的开发利用
化学与自然资源的开发利用
单元复习巩固与测试
一、目标与策略
明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件,要做到心中有数!
学习目标:
●金属冶炼的原理和基本方法。
●从海水中分离出化工原料的原理和方法。
●煤、石油和天然气综合利用基本原理。
●有机高分子化合物的合成。
●环境保护的意义和措施。
重点难点:
●了解适用于不同金属的演练方法。
●石油裂化的原理。
学习策略:
●本章知识点比较零碎,比较杂,复习起来不易把握,大家在复习时可以按照平时老师课上讲的思路归纳总结,也可以参照咱们“规律方法知指导”栏目中的知识网络图进行总结、复习。
二、学习与应用
“凡事预则立,不预则废”。
科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。
我们要在预习的基础上,认真听讲,做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。
知识点一:
金属矿物的开发利用
除少数金属外,大多数金属以的形式存在于自然界。
由金属矿物转变成金属,一般要经过探矿、开采、选矿、等阶段。
冶炼金属的方法很多,其实质是利用金属矿物中的金属离子电子变成所发生的反应。
下表是一些常见金属的冶炼原理:
金属
冶炼原理
Fe
Fe2O3+3CO
(高炉炼铁)
Fe2O3+2Al
(铝热法炼铁)
Cu
Cu2S+O2
(火法炼铜)
Fe+CuSO4==(湿法炼铜)
Mg
MgO+C
(g)
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
Al
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
Na
2NaCl(熔融)
工业上冶炼金属的方法有:
法、法、法等。
多数的金属冶炼用热还原法,常用的还原剂有:
、、、活泼金属(如铝)等。
这些还原剂的优缺点归纳如下:
焦炭——其优点是来源广;价格廉;且温度越高,它的还原性越强。
适用于很多种金属的冶炼,是应用最广泛的一种还原剂。
缺点是冶炼得到的金属中往往会有少量的碳熔合在其中。
一氧化碳——金属冶炼炉中的一氧化碳往往有以下反应得到:
C+O2
CO2CO2+C
2CO,所以用CO还原冶炼的金属中也会含有少量的碳。
如高炉炼铁得到的就是等的合金。
氢气——用氢气还原可得到纯度相对较高的金属,但成本较高。
因为工业上H2的来源往往是电解水或煤的气化。
适用于(如钙)的冶炼。
铝——用反应冶炼金属,克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题,但成本也较高。
铝热反应放出的大量热,使冶炼出的金属呈液态,便于分离。
但由于铝是通过电解氧化铝而得到,要耗费大量电能,故成本较高。
废旧金属最好的处理方法是。
可以减少垃圾总量,防止污染环境且缓
解资源短缺的矛盾。
知识点二:
海水资源的开发利用
从海水获得有用的物质和能量具有广阔的前景,但仍然是一个亟待研究的课题。
目前已经有所研究,并得到一定开发利用方面可用下表表示如下:
海水淡化中,一个需要解决的问题是能耗大、成本高。
所以海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合,成为海水综合利用的重要方向。
下图为海水综合利用联合工业体系:
知识点三:
化石燃料的综合利用
、和是重要的化石燃料,也是重要的化工原料。
以、
和为原料通过反应可以获得用途广泛的高分子合成材料。
下图是三种化石燃料的加工及综合利用:
知识点四:
绿色化学与环境保护
(1)大气环境监测对象——目前有(可造成酸雨)、(可造成酸雨和光化学烟雾)、可吸入固体颗粒物(可引起矽肺病等)等。
(2)水体监测①由C6H10O5~6O2计算生化需氧量BOD。
②用氧化还原滴定法测量化学耗氧量COD。
(3)水污染的主要来源有:
①;
②[可引起水俣病(Hg)、骨痛病(Cd)等];
③致病微生笺;
④油类物质;
⑤植物营养物可造成水华、赤潮(水中含氮、磷过多所致);
⑥各种废弃物。
(4)土壤污染的主要来源有:
①等金属——危害较大;
②化肥、农药等;
③固体废弃物。
(5)食品污染的主要来源有:
①有害的细菌、真菌、粮食霉烂产生剧毒的黄曲霉素等;
②、重金属的残留;
③食品添加剂等。
(6)清洁生产:
绿色化学的核心就是
,最理想的“原子经济”就是
,即原子利用率为。
加成反应、加聚反应、化合反应中原子利用率均为。
类型一:
金属的冶炼原理
例1.古代的“药金”外观与金相似,常误认为金子。
冶炼方法如下:
将碳酸锌、赤铜矿(Cu2O)和木炭混合加热至800℃,得到金光闪闪的“药金”。
(1)“药金”的主要成分是____________。
(2)有关反应的化学反应方程式是。
总结升华:
熟悉常见金属的冶炼方法,是找到解题思路的基础。
本题考查用热还原法冶炼金属Zn和Cu。
举一反三:
【变式1】完成下列反应的化学方程式,并指明其中的氧化剂和还原剂。
(1)SnO2+C——Sn+CO
(2)WO3+H2——W+H2O
(3)PbS+O2——PbO+SO2
(4)UF4+Mg——U+MgF2
(5)[Au(CN)2]―+Zn+——Au+[Zn(CN)4]2―
(6)Fe3O4+Al——Al2O3+Fe
【变式2】实验室欲使1.6gFe2O3完全被还原,事先应准备的CO气体在标准状况下的体积为()
A.672mLB.336mL
C.大于672mLD.小于336mL
类型二:
海水资源的开发利用
例2.在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采用下面工艺流程生产单质碘:
试回答:
(1)乙、丁中溶质的分子式:
乙,丁。
(2)第⑤步操作中用稀硫酸浸洗的目的是(填字母编号)。
A.除去未反应的NO3―B.除去未反应的I―
C.除去未反应的FeD.除去碱性物质
(3)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是和(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是。
(5)甲物质见光易分解变黑,其原因是(用化学方程式表示)
。
总结升华:
尽管从海水中提取物质很复杂,但要设计成考试题,则必须要简化处理。
实际考查所涉及到单质及其化合物的性质。
举一反三:
【变式3】镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁来自于海水。
主要步骤如下:
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用,要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂①的量应。
(2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是
。
(3)试剂②可以选用。
(4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Mg和Cl2,该反应的化学方程式为。
【变式4】空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法,其生产工艺如下:
(1)在预先经过酸化的浓缩海水中通入氯气;
(2)在空气和水蒸气将溴入含SO2吸收剂的吸收塔;
(3)经过富集到一定程度后,向吸收塔中通入氯气。
经分离便可得到产品溴。
试写出有关的方程式并比较Cl2、Br2、SO2的氧化性强弱。
类型三:
化石燃料的组成
例3.从石油分馏得到的固体石蜡,用氯气漂白后,燃烧时会产生含氯元素的气体,这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过()
A.加成反应B.取代反应
C.聚合反应D.催化裂化反应
总结升华:
要分析反应的类型,必须知道参加反应的物质,才能具体问题具体分析。
举一反三:
【变式5】下列说法错误的是()
A.石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的常压分馏得到汽油
B.含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是由有机物和无机物组成的混合物
D.煤含有苯和甲苯,可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来
【变式6】“可燃冰”又称“天然气水合物”,它是在海底的高压、低温条件下形成的,外观像冰。
1体积“可燃冰”可贮载100~200体积的天然气。
下列有关“可燃冰”的叙述不正确的是()
A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
B.“可燃冰”是一种比较洁净的能源
C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证
D.“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷
类型四:
化石燃料的综合利用
例4.为了减少大气污染,许多城市推广清洁燃料。
目前使用的清洁燃料主要有两类,一类是压缩天然气(CNG),另一类是液化石油气(LPG)。
A.碳水化合物B.碳氢化合物
C.氢气D.醇类
总结升华:
关注生活,善于思考,是人类基本素质之一。
化学知识在生活中的应用,也增加了进一步学习化学知识的兴趣。
举一反三:
【变式7】天然气和液化石油气(主要成分为C3~C5的烷烃)燃烧的化学方程式表示为:
CH4+2O2
CO2+2H2O C3H8+5O2
3CO2+4H2O
现有一套以天然气为燃气的灶具,今改为液化石油气为燃料,应采取的正确的措施是()
A.增大空气进入量,减小石油气进入量
B.减小空气进入量,减小石油气进入量
C.增大空气进入量,增大石油气进入量
D.减小空气进入量,增大石油气进入量
【变式8】近几年,我国发生多起瓦斯爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失。
当空气中混有4.9%~16%的甲烷时,点燃会发生爆炸,当爆炸最强烈时,甲烷的体积百分气为()(空气中氯气按1/5计)
A.5%B.9.1%C.10%D.10.5%
例5.右图是实验室干馏煤的装置图,请回答下列问题:
(1)反应完毕后,试管A中剩下的灰黑色的固体是
,试管B中液体分为两层,上层为澄清、透明的水溶液,能使酚酞变红,是,下层的黑色黏稠物是。
(2)在C处点燃的气体在工业上叫,其主要成分是。
总结升华:
对化工燃料的加工原理及主要产品和主要成分,需要总结理解。
举一反三:
【变式9】通常用来衡量一个国家的石油化学工业发展水平的标志是()
A.石油的年产量B.乙烯的年产量
C.合成纤维的年产量D.硫酸的年产量
【变式10】工业上合成氨的原料之一——氢气,有一种来源是取自石油气。
请回答以下问题:
(1)有人设计了以下反应途径,假设反应都能进行,你认为最合理的是(均未配平)()
A.C3H8
C+H2
B.C3H8
C3H6+H2
C.C3H8+H2O
CO2+H2
D.C3H8+O2
CO2+H2O H2O
H2↑+O2↑
(2)按以上反应途径,理论上用1mol丙烷最多可制得氨气()
A.4molB.6.7molC.10molD.2.7mol
(3)该合理的反应途径最显著的优点是( )
A.简单易行B.制得H2的纯度高
C.制取H2的产量高D.可同时获得大量热能
类型五:
有关计算
例6.石油化工是江苏省的支柱产业之一。
聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品,某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙然的单体氯乙烯:
CH2=CH2+Cl2—→CH2ClCH2Cl ①
CH2ClCH2Cl—→CH2=CHCl+HCl ②
请回答以下问题:
(1)已知反应①中二氯乙烷的产率(产率=实际产量/理论产量×100%)为98%,反应②中氯乙烯和氯化氢的产率均为95%,则2.8t乙烯可制得氯乙烯t,同时得到副产物氯化氢t。
(计算结果保留1位小数)
(2)为充分利用副产物氯化氢,该工厂后来将下列反应运用于生产:
2CH2=CH2+4HCl+O2—→2CH2ClCH2Cl+2H2O ③
由反应①③获得二氯乙烷,再将二氯乙烷通过反应②得到氯乙烯和副产物氯化氢,副产物氯化氢供反应③使用,形成了新的工艺。
由于副反应的存在,生产中投入的乙烯全部被消耗时,反应①③中二氯乙烷的产率分别为a%、c%;二氯乙烷全部被消耗时,反应②中氯化氢的产率为b%。
试计算:
反应①、③中乙烯的投料比为多少时,新工艺既不需要购进氯化氢为原料,又没有副产物氯化氢剩余(假设发生的副反应中既不生成氯化氢,也不消耗氯化氢)。
总结升华:
本题是实际问题的处理,其关键是透过复杂的叙述,抓住其思维本质。
解决本题的关键在于由①②反应方程式归纳出关系式:
CH2=CH2~CH2=CHCl~HCl
举一反三:
【变式11】合成氨原料可以由天然气制取。
其主要反应为:
CH4(g)+H2O(g)—→CO(g)+3H2(g)
(1)1m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2mol。
(2)CH4和O2的反应为:
2CH4(g)+O2(g)—→2CO(g)+4H2(g)
设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应。
1m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V(标准状况)为。
(3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反应,产物气体组成如下表:
气体
CO
H2
N2
O2
体积(L)
25
60
15
2.5
计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2)/V(N2)。
(4)若CH4和H2O(g)及富氧空气混合反应的产物中,V(H2)/V(N2)=3∶1(合成氨反应的最佳比),则反应中的H2O(g)和富氧空气的体积比为何值?
【变式12】章烷催化裂化时可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五种气体,此混合气体的平均相对分子质量为()
A.14B.38C.57D.无定值
类型六:
合成高分子化合物和聚合反应
例7.乳酸(
)在一定条件下经聚合生成一种塑料(
),用这种新型塑料制成的餐具,在乳酸菌的作用下,60天内分解成无害的物质,不会对环境造成污染。
在该聚合反应中,生成的另一种产物是()
A.H2OB.CO2C.O2D.H2
总结升华:
比较单体和聚合物的组成即可判断聚合反应的类型。
若为加聚反应,则单体和链节组成相同;若为缩聚反应,则单体和链节组成不相同,即可判断另一种产物。
举一反三:
【变式13】有4种有机物:
①
②
③
④CH3—CH=CH—CN其中可用于合成结构简式为
的高分子材料的正确组合是()
A.①③④B.①②③C.①②④D.②③④
【变式14】工程树脂ABS,由CH2=CHCN(代号A)、CH2=CHCH=CH2(代号B)和
(代号S)按一定配比共聚而得。
经分析知该ABS样品的组成为G6HyNz,则原料中A和B的物质的量之比是()
A.
B.
C.
D.
类型七:
绿色化学与环境保护
例8.工业上可用乙荃蒽醌制备H2O2,其工艺流程简单表示如下:
①
②
请回答:
(1)①的反应类型为;②的反应类型为。
(2)“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。
在绿色化学中,一个重要的衡量指标是原子利用率,其计算公式为:
如:
CH2=CH2+Cl2+Ca(OH)2—→
+CaCl2+H2O,则制备
工
艺的原子利率为
。
在绿色化学工艺中,原子的利率为100%的工艺称理想状态的“绿色工艺”。
本题提供的生成H2O2的方法可否称为理想状态的“绿色工艺”?
简述理由。
总结升华:
学习新知识,并在新情境下调用已有知识解决新问题,可体现学生学习能力。
举一反三:
【变式15】90年代初,国际上提出了“预防污染”这一新概念。
绿色化学是“预防污染”的基本手段。
下列各项中属于绿色化学的是()
A.处理废弃物B.治理污染点
C.减少有机物D.杜绝污染源
【变式16】在绿色化学工艺中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%。
在用CH3C≡CH合成
过程中,欲使原子利用率达到最高,还需其他的反应物有()
A.CO2和H2OB.CO和CH3OH
C.CH3OH和H2D.H2和CO2
例9.汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源,治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化剂转换器”(用铂、钯合金做催化剂)。
它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出CO与NO反应的化学方程式。
(2)“催化剂转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度。
其原因是
。
(3)控制城市污染源的方法可以有。
A.开发氢能源B.使用电动车
C.植树造林D.戴上呼吸面具
总结升华:
环境污染物的来源和治理措施,是我们需特别关注和思考的。
举一反三:
【变式17】某些不合格的建筑装饰材料,会缓慢释放出浓度过高,影响健康的气体,这些气体最常见的是()
A.二氧化氮B.二氧化硫
C.一氧化碳D.甲苯蒸气和甲醛
【变式18】酸雨的形成主要是由于()
A.森林遭到乱砍滥伐,破坏了生态环境
B.含硫化石燃料的大量燃烧
C.大气中二氧化碳的含量增大
D.汽车排出大量尾气
三、总结与测评
要想学习成绩好,总结测评少不了!
课后复习是学习不可或缺的环节,它可以帮助我们巩固学习效果,弥补知识缺漏,提高学习能力。
知识点:
化学与材料科学;环境资源
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#250066
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化学与自然资源的开发利用#303228
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□好(基本按照学案导学的资源、例题进行复习、预习和进行课堂笔记等,使用率达到80%以上)
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