《学霸笔记·同步精讲》第8章 化学与可持续发展 本章整合（课件）高中化学人教版必修二

(共30张PPT)
本 章 整 合
第八章
2026
内容索引
01
02
知识网络·系统构建
专题归纳·素养整合
知识网络·系统构建
专题归纳·素养整合
专题1
自然资源的开发利用(科学态度与社会责任)
人类利用化学变化从自然资源中获得有用的物质和能量,充分展示化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用。化学对于人类利用自然,改造自然,实现与自然和谐相处具有重要意义。
1.从金属矿物中获得金属单质。
利用金属活泼性的不同,可以采用不同的方法从金属矿物中获得金属单质。极不活泼的金等,在自然界中以单质的形式存在,因此可以直接富集获得;对于大多数金属,在自然界中主要以化合物的形式存在,一般选用适当的还原剂可将它们从其矿物中还原出来;而对于非常活泼的金属,用一般的还原剂不能将其还原,需要采用电解法制得其单质。
一种金属,究竟采用何种方法获得其单质,要综合考虑金属在自然界中的存在形式、冶炼规模与冶炼技术以及对产品的纯度要求等多个方面确定。
2.从海水中获得淡水、镁、溴、钾等物质。
海洋是一个巨大的化学资源宝库。利用太阳能采用蒸馏法可以从海水中提取淡水;利用太阳能并借助风力可从海水中制得食盐;从制盐后的浓缩液中可继续提取镁、溴、钾等物质;海带中富含碘元素,可从中提取碘单质,等等。
从海带中提碘的一般流程如下:
关键反应的反应原理是2H++2I-+H2O2══I2+2H2O,可用淀粉溶液检验水溶液中生成的I2。
从I2的水溶液中提取单质碘:在I2的水溶液中加入适量有机溶剂(如苯、CCl4等)萃取碘后进行分液,再将碘从有机溶液中分离出来。
3.利用化石燃料获得能量和基本化工原料。
化石燃料燃烧产生大量能量。目前,绝大多数的化石燃料仍作为燃料被消耗掉,只有一小部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业基本原料加以利用。
以化石燃料为最初原料,通过化学反应可以获得许多性能优异、用途广泛的合成高分子材料,如塑料、合成纤维、合成橡胶,充分证实了化学在人类利用自然资源的进程中所起的作用。
合成高分子材料一般通过聚合反应实现。
可以通过加成聚合反应利用丙烯合成聚丙烯:
可以通过缩合聚合反应利用对苯二甲酸和乙二醇制取聚酯纤维涤纶:
【例题1】 海藻中含有丰富的碘元素。下图是实验室从海藻里提取单质碘的流程中的一部分。
下列判断正确的是(　　)。
A.步骤①的操作是过滤
B.可用淀粉溶液检验步骤②的反应是否进行完全
C.步骤③中加入的有机溶剂是裂化汽油或乙醇
D.步骤④的操作是过滤
答案:A
解析:通过过滤除去海藻灰悬浊液中难溶性杂质而得到含有I-的溶液,向该溶液中通入Cl2将I-氧化为I2,经萃取、分液得到含I2的有机溶液,再经后期处理即得晶体I2,A项正确、D项错误。I-不能用淀粉检验,B项错误。裂化汽油中含有不饱和烃,能与I2发生反应;乙醇能与H2O互溶,C项错误。
专题2
合理使用化学品(科学态度与社会责任)
利用化学反应从自然资源中获得大量的化学品,应科学、安全、有效、合理地使用。特别是食品添加剂,一定要遵守《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》。
1.化肥、农药对于防治病虫害、提高作物产量具有重要作用。但是过量施用则会污染大气、土壤和水资源,破坏生态环境,对人类造成危害。
施用农药、化肥时要注意“四不混”。
(1)碱性肥料氨水、草木灰等不能与敌百虫、乐果、甲胺磷、菊酯类杀虫剂等农药混用,否则会降低药效。
(2)碱性农药石硫合剂、波尔多液等,不能与碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等铵态氮肥和过磷酸钙等化肥混用,否则会使氨挥发损失,降低肥效。
(3)含砷的农药,如砷酸钙、砷酸铝等不能与钾盐、钠盐类化肥混用,否则会产生可溶性砷而产生药害。
(4)化学肥料不能与微生物农药混用,因为化学肥料挥发性、腐蚀性很强,若与微生物农药如杀螟杆菌、青虫菌等混用,则易杀死微生物,降低防治效果。
2.药物对于保障人体健康具有重要作用。但是滥用药物危害巨大。
就抗生素而言,通常在极小的浓度下就能对其他微生物的生长产生抑制或杀灭作用。现在临床使用的抗生素主要来自微生物(包括细菌、霉菌、放线菌等),少数是利用化学合成或半合成方法制得的。常见的抗生素有青霉素、先锋霉素、氯霉素、庆大霉素、乙酰螺旋霉素等。
抗生素具有良好的抗菌作用,但同时也会使细菌产生抗药性,并且还会出现一些毒副作用。抗生素诱发细菌产生抗体,并且这种抗体可以传递。早期使用的青霉素,几乎可以治疗大多数细菌引起的疾病,如肺炎、脑膜炎等,但是现在临床治疗中常常无效。另外,抗生素会产生副作用,轻则出现皮疹,重则出现严重的贫血症状,甚至休克、死亡。
抗生素属于处方药,必须正确、合理使用抗生素,才能促进身心健康,否则会导致患者病情加重,轻则危害健康,重则危及生命。
3.食品添加剂的使用对于满足人们对食品多样化的需求、保证市场供应发挥着作用。
食品添加剂可以有效控制食品的化学变化、物理变化、微生物变化,以减少因食品变质而引起的损耗,降低微生物的危害,保证食品的质量;可以延长食品的有效保存期;便于食品加工,有利于加工工艺;可以改善食品的色、香、味和营养价值。例如:可乐之类的碳酸饮料,在加工过程中没有特殊的杀菌程序,如果没有防腐剂,它的保存期势必缩短,而且非常容易被细菌污染。
食品添加剂如果使用不当也会对人体造成危害。例如,过量使用防腐剂亚硝酸钠会有致癌的可能。所以应该合理使用食品添加剂,严禁将不能作为食品添加剂的物质当作食品添加剂使用,或者超量使用食品添加剂。国家对食品添加剂的用量有严格的使用安全标准,在用量范围内使用食品添加剂对人体是无害的。
【例题2】 如图所示是某品牌罐头食品标签的部分内容:
配料表:水、果肉、甜蜜素、海藻酸钠、乳酸钙、柠檬酸、柠檬香精、山梨酸、胭脂红
净含量:500 g
生产日期:见瓶口封口处
保质期:12个月
本品绝不含任何防腐剂
(1)根据你所学的知识判断,该品牌罐头是否存在欺诈消费者的虚假宣传
　　　　(填“是”或“否”)。
(2)分别列举出该罐头所使用食品添加剂的类别及名称(可不填满):
答案:(1)是
(2)
解析:在该食品标签呈现的内容中除了水、果肉外,其余均为食品添加剂,其中山梨酸就是防腐剂,而食品标签上写有“本品绝不含任何防腐剂”是欺诈消费者的虚假宣传。
专题3
化学在环境保护中的作用(科学态度与社会责任)
利用原料制取产品的同时产生了大量的“三废”。化学工作者承担着环境质量监测、预防和治理环境污染等重要任务。
污水处理的主要化学方法及其原理。
1.混凝法:通过加入混凝剂使难以自然沉降的悬浮物形成沉淀的污水处理方法。
原理:以明矾净水为例,明矾溶于水电离出的Al3+水解生成Al(OH)3胶体,反应的离子方程式为Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体具有较大的表面积,吸附水中的悬浮颗粒形成较大颗粒而沉降,使悬浮颗粒从水体中分离出来,达到净水的目的。
FeCl3的净水原理与明矾的净水原理类似。
2.中和法:通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法。
常用的碱是熟石灰[Ca(OH)2],常用的酸是硫酸,有时也可用通入二氧化碳的方法。
有关的化学反应为Ca(OH)2+H2SO4══CaSO4+2H2O,H2SO4+2NaOH══Na2SO4+2H2O, 2NaOH+CO2══Na2CO3+H2O,Na2CO3+H2O+CO2══2NaHCO3。
3.沉淀法:利用某些化学物质作沉淀剂,与废水中的污染物(主要是重金属离子)发生化学反应,生成难溶于水的沉淀析出,从废水中分离。
例如:含Hg2+的废水中加入Na2S,反应的离子方程式为Hg2++S2-══HgS↓。
沉淀法是除去水中重金属离子的常用方法。
4.氧化还原法:利用氧化还原反应除去水中的有毒物质的污水处理方法。
氧化还原法是污水处理中的重要方法之一,在用这种方法处理污水的过程中,废水中的有害物质能转化为无毒物质或难溶物质、易通过其他方法除去的物质。
例如:氯氧化法处理含氰(CN-)废水是废水处理的一个典型实例。在碱性条件下,Cl2可将废水中的CN-氧化成无毒的N2和CO2等,使水质得到净化。反应的离子方程式为:
2CN-+8OH-+5Cl2══2CO2+N2+10Cl-+4H2O
在实际污水处理中,要根据水质污染的具体情况,多种方法联合使用。中和法中用Ca(OH)2处理的污水中Ca2+浓度有所增加,水的硬度增大,可结合沉淀法降钙;氧化还原法除污水中的重金属离子,一般采用与沉淀法相结合的方法。
又如,在酸性条件下,向含铬废水中加入FeSO4,可将 还原为Cr3+。反应的离子方程式为:
+6Fe2++14H+══2Cr3++6Fe3++7H2O
然后再加入熟石灰调节溶液的pH,使Cr3+转变为Cr(OH)3沉淀而从废水中除去。
【例题3】 以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题,请根据已知信息回答问题。
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是　　　　。
①CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl
②CH3CH2OH+HCl→CH3CH2Cl+H2O
由上述4个反应可归纳出,原子经济性高的是　　　　(填反应类型)反应。
(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂,还可将废水中少量的S2-、N和CN-等有毒有害的还原性酸根离子氧化除去。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN-氧化成无毒气体的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　 　,该方法的优点为　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)如图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图:
活性炭的作用是　　　　　　　;O3消毒的优点是　　　　　　　　。
答案:(1)①④　加成
(2)2CN-+2ClO2══2CO2+N2+2Cl-　安全、快速、高效,可杀灭各种致病微生物,对人和高级动物细胞无影响;利用强氧化作用,迅速除去散发恶臭的有害物质,使剧毒物质CN-被氧化成无毒的CO2、N2
(3)吸附有机物,除异味　产物为O2,无毒无害
解析:(1)所谓原子经济性高,即理论上讲原子的利用率为100%,没有副产物。①④两个反应的原子利用率都是100%。(2)把CN-氧化成无毒气体,说明碳、氮元素分别生成了CO2、N2;ClO2中的氯为+4价,被还原为+3价、+2价、+1价的氯都不是稳定状态,而Cl2又有毒,所以其还原产物应该是无毒的Cl-。(3)活性炭的特点就是具有吸附功能,它能吸附水中的有机物,除去异味。O3消毒时,产物为无毒无害的O2。
【例题4】 (1)由于大气中CO2含量的剧增,大量珊瑚礁(主要成分是碳酸钙)被海水侵蚀,其原因是 (用化学方程式表示)。
(2)温室效应导致海平面上升,引起温室效应的人为原因主要是　 。
(3)为了控制温室效应,各国科学家提出了不少方法和设想,有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实,设想将CO2液化后,送入深海海底,以减小大气中CO2的浓度。为使CO2液化,可采用的措施是　　　　。
A.减压、升温 B.增压、升温
C.减压、降温 D.增压、降温
(4)科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究,把过多的二氧化碳转化为有益于人类的物质。如将CO2与H2按物质的量之比为1∶4的比例混合,通过反应器,在适当的条件下反应,可获得一种重要的能源物质。请完成以下化学方程式:
CO2+4H2→　　　　+2H2O
(5)有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是　　　　。
A.使用天然气等燃料
B.控制全球人口增长
C.植树造林,保护森林
D.立即禁止煤和石油的燃烧
答案:(1)CaCO3+CO2+H2O══Ca(HCO3)2
(2)大量燃烧煤、石油等化石燃料(或其他合理答案)
(3)D
(4)CH4
(5)C
解析:(1)珊瑚礁的主要成分是CaCO3,在海水中溶解的CO2生成H2CO3,与CaCO3反应生成溶于水的Ca(HCO3)2。(2)温室效应是CO2的含量过高导致的,引起温室效应的人为原因是大量燃烧煤和石油等矿物燃料,产生CO2气体。(3)将CO2液化,根据气体的性质,应增压、降温。(4)根据元素守恒判断产物为CH4。(5)减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是植树造林,保护森林。