第1课时 金属矿物的开发利用
课前自主预习
一、金属元素的存在
金属元素在自然界中的存在形态除了金、铂等少数金属以游离态外，绝大多数金属以化合态形式存在于自然界，在这些化合物中金属元素都显正价。
二、金属的冶炼
1．(1)金属的冶炼是指将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。
(2)金属活动性顺序为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。
(3)金属冶炼的常用方法有热分解法、热还原法、电解法。
(4)铝热反应是指铝粉与某些金属氧化物在较高温度下，发生剧烈反应并放出大量的热的化学反应，用途为焊接钢轨、冶炼难熔金属。
2．由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采用不同的冶炼方法。
(1)热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银。
(2)热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合于金属活动性介于Zn～Cu之间的大多数金属的冶炼。如：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
2CuO＋C2Cu＋CO2↑
2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3
WO3＋3H2W＋3H2O
这类金属中若金属以硫化物或碳酸盐形式存在时，首先将其转化成氧化物后再还原，如：
2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2
2ZnO＋C2Zn＋CO2↑
(3)电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动顺序表中排在铝前边的金属)。如：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
3．合理开发和利用金属矿物资源
地球上的金属矿物资源是有限的，我们必须学会合理开发和利用这些矿物资源。达到此目的的主要途径有：
(1)有效地使用金属产品、材料；
(2)提高金属矿物的利用率；
(3)用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；
(4)加强金属资源的回收和再利用。
课堂互动探究
金属的冶炼
将矿石中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。
(1)金属冶炼的实质：Mn＋＋ne－===M。
(2)金属冶炼的步骤：富集―→冶炼―→精炼。
(3)金属冶炼的方法如下表所示。
铝热反应的原理和实验
1．概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。
2．原理
Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来。
3．铝热剂
铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。
4．反应特点
在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。
5．应用
冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。
6．实验
典例题组训练
题组一 金属的冶炼
1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或H2或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。其中对它们的冶炼方法的分析中不正确的是( B )
A．(Ⅰ)①
B．(Ⅱ)②
C．(Ⅲ)③
D．(Ⅳ)④
解析：(Ⅰ)孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，灼热分解的产物CuO，可用①焦炭还原成Cu，Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O,2CuO＋C2Cu＋CO2↑，(Ⅱ)将铜盐溶液中的Cu2＋，用③活泼的金属置换出来：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，(Ⅲ)将三氧化二铬中的铬，用③活泼金属Al置换出来：Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr，(Ⅳ)光卤石的主要成分是KCl·MgCl2·6H2O，从中得到MgCl2，再用④电解熔融的MgCl2得到Mg，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2．(双选)下列金属冶炼的反应原理，错误的是( AB )
A．2AlCl3(熔融)2Al＋3Cl2↑
B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
D．2HgO2Hg＋O2↑
解析：Al、Mg很活泼，应用电解法，但应该选用电解Al2O3的方法制备Al，A错误，B错误；铁属较活泼金属，可用热还原法，C正确；较不活泼金属汞可用热分解法，D正确。
(1)金属冶炼与金属活动性的关系：
(2)热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但真正作还原剂的是CO。
题组二 铝热反应
3．如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层滤纸取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置一盛沙的蒸发皿。把5
g干燥的氧化铁粉末和2
g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题：
(1)写出该反应的化学方程式：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，在该反应中Fe2O3是氧化剂，Al是还原剂，该反应称为铝热反应。
(2)选出该实验的实验现象(填写在横线上)：①②③④。
①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；③纸漏斗的下部被烧穿；④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。
(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：使熔融物易于落下；蒸发皿盛沙：防止溅落物炸裂蒸发皿；镁条：Mg燃烧放出大量的热使氯酸钾分解；氯酸钾：引发铝热反应。
解析：(1)铝热反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。
(2)①②③④全为该铝热反应的现象。
(3)铝热反应实验中①为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；②为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；③反应中镁条引起氯酸钾分解；④氯酸钾引发铝热反应。
4.如图是铝热反应(2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe)的实验装置，有关该反应的下列说法中正确的是( AB )
A．a为镁条
B．b为KClO3
C．2
mol氧化剂参与反应则转移6NA个电子
D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1?2
解析：a为镁条，起引燃作用，故A正确；b为氯酸钾，故B正确；在铝热反应中氧化剂是氧化铁，2
mol氧化剂参与反应则转移12NA个电子，故C错误；该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2?1，故D错误。
(1)Fe2O3与Al的反应叫做“铝热反应”，Fe2O3和Al的混合物叫做“铝热剂”。与三氧化二铁性质相似的氧化亚铁(FeO)、四氧化三铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二钒(V2O5)、三氧化二铬(Cr2O3)、二氧化锰(MnO2)、四氧化三钴(Co3O4)、三氧化钨(WO3)等氧化物，也都能与金属铝在高温下发生氧化还原反应，生成三氧化二铝和新的金属单质，放出大量的热，这样的反应都属于铝热反应。
3Fe3O4＋8Al4Al2O3＋9Fe
3CuO＋2AlAl2O3＋3Cu
3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn
3V2O5＋10Al5Al2O3＋6V
3Co3O4＋8Al4Al2O3＋9Co
3TiO2＋4Al2Al2O3＋3Ti
Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr
(2)铝热反应一般有两个方面的重要应用：一是冶炼高熔点的金属；二是焊接金属，如用Fe2O3和Al的混合物做焊药(“铝热剂”)焊接铁路钢轨等(如图)。
核心素养
金属冶炼的方法
提醒：①冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。
②冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
【例1】 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg＋O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
电解法
(续表)
选项
冶炼原理
方法
C
Cu2S＋O22Cu＋SO2
热分解法
D
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
热还原法
【解析】 Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，A正确；Al为活泼金属，通常用电解熔融的金属化合物的方法冶炼，但氧化铝的熔点较高，加入冰晶石的目的是降低熔点，B正确；Cu2S＋O22Cu＋SO2，该反应不属于分解反应，所以采用的不是热分解法，C错误；高温下用CO作还原剂冶炼铁，属于热还原法，D正确。
【答案】 C
【例2】 (双选)科学家研制出了一种新型的贮氢材料，这种镁铝合金的成分可表示为Mg17Al12；其贮氢和释氢的原理可表示为Mg17Al12＋17H217MgH2＋12Al，下列有关说法正确的是( )
A．Mg17Al12是合金而不是离子化合物
B．为防止金属氧化，熔炼制备Mg17Al12时通氮气做保护气
C．732
g的合金能吸收380.8
L氢气
D．该合金的熔点比镁和铝的熔点低
【解析】 合金是加热熔合而成的，不存在阴阳离子，不属于离子化合物，A项正确；Mg、Al为较活泼金属，加热时易和氮气发生反应，可以通入氩气来防止金属被氧化，不可以通氮气做保护气，B项错误；氢气所处的状况未知，不能计算出氢气的具体体积，C项错误；合金的熔点比各成分的熔点低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点，D项正确。
【答案】 AD
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-第2课时 海水资源的开发利用
课前自主预习
一、海水资源的利用
1．海水的淡化
(1)海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
(2)海水的蒸馏
2．直接利用
海水进行循环冷却。据统计，城市用水约80%是工业用水，工业用水中约80%是工业冷却用水。因此直接利用海水进行循环冷却是解决水资源短缺的重要途径。
3．海水制取食盐：主要方法是利用太阳能晒制。
4．海水提铀：主要方法是采用各种高效吸附剂富集铀，再分离得到铀。
5．海水制取溴：主要方法是空气吹出法。
(1)主要流程：
(2)主要反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2、Br2＋SO2＋
2H2O===2HBr＋H2SO4、2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
6．海带中含有的碘元素，以I－形式存在，因此可先用氧化剂将其氧化为I2，然后利用I2遇淀粉溶液变蓝这一特性检验。
二、海水中化学资源的开发利用
1．海水中的化学元素
大量元素：H、O等元素共13种。
微量元素：I、U等元素。
2．海水化学资源的开发利用
(1)从海水中制得NaCl。除食用外，还用作工业原料，如生产钠单质、烧碱、纯碱以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。
(2)从海水中制取钾、镁、溴及其化工产品，是在传统海水制盐工业上的发展。
课堂互动探究
海水资源的综合利用
1．海水淡化
(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。
(2)海水的蒸馏
2．海水制盐
(1)方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。
(2)原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。
(3)食盐用途
①氯碱工业：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②制钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
3．海水提溴
(1)浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩。
(2)氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
(3)富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
(4)提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。
提取Br2的流程如下图：
4．海带中提碘
(1)海带中含有碘元素的检验
①关键反应的反应原理：
2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O
②实验步骤及证明方法
(2)海带中提碘
①流程
海带―→浸泡―→氧化―→过滤―→提纯―→碘单质
②主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2
5．海水提镁
(1)反应流程：
(2)有关反应的化学方程式：
①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
典例题组训练
题组
海水水资源的综合利用
1．从海水中可以获得淡水、食盐，并可提取镁和液溴等物质。
(1)下列物质不需要通过化学变化就能够从海水中获得的是BC(填序号，下同)。
A．金属镁
B．粗盐
C．淡水
D．液溴
(2)食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料，从海水中得到的粗盐中常含有可溶性杂质CaCl2、MgCl2、Na2SO4等，先将粗盐加水溶解，再通过以下几个步骤可制得纯净的食盐水：①加入稍过量的Na2CO3溶液；②加入稍过量的NaOH溶液；③加入稍过量的BaCl2溶液；④滴入适量的稀盐酸；⑤过滤；其正确的操作顺序是AB。
A．②③①⑤④
B．③①②⑤④
C．②③①④⑤
D．③⑤②①④
(3)从海水中提取溴和镁的流程如图所示：
①提取溴单质(Br2)时，通入Cl2是将海水中的溴离子(Br－)氧化成Br2，请写出该反应的离子方程式：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。工业上用空气吹出法将Br2吹入吸收塔与吸收剂SO2作用转化为氢溴酸(HBr)以达到富集溴的目的，步骤Ⅱ是SO2与Br2在水中反应生成两种酸的过程，请写出对应的化学方程式：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。第二次通入Cl2后得到高浓度的溴水，此时从高浓度的溴水中提取Br2还要进行的操作为萃取、分液和蒸馏。
②为实现对镁元素的富集，步骤Ⅰ中加入的足量试剂是NaOH(填化学式)。
解析：(1)通过电解熔融的氯化镁得到镁和氯气，是化学变化，故A项错误；用蒸馏海水的方法可以得到淡水，用太阳暴晒海水，蒸发水分后即得粗盐，不需要化学变化就能够从海水中获得，故B、C项正确；将溴离子氧化为溴单质是化学变化，故D项错误。(2)除去粗盐中的可溶性杂质Mg2＋、Ca2＋、SO时，正确的操作顺序可为②加入稍过量的NaOH溶液[除去镁离子：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓]；③加入稍过量的BaCl2溶液(除去硫酸根离子：SO＋Ba2＋===BaSO4↓)；①加入稍过量的Na2CO3溶液(除去钙离子及多余的钡离子：CO＋Ca2＋===CaCO3↓、CO＋Ba2＋===BaCO3↓)，其中碳酸钠溶液必须加在氯化钡溶液之后，氢氧化钠溶液和氯化钡溶液的加入顺序可以颠倒；⑤过滤，将沉淀和不溶性的泥沙过滤出去；最后④滴入适量的稀盐酸以除去氢氧根离子和碳酸根离子，注意不能在过滤之前加盐酸，否则氢氧化镁、碳酸钙等会重新溶解，故A、B项正确。(3)向苦卤中加入试剂(步骤Ⅰ)得到Mg(OH)2，且不能引入新的杂质离子，则①应该是NaOH，Mg(OH)2溶于稀盐酸得到MgCl2溶液，将MgCl2·6H2O在HCl氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg；向酸化的滤液中通入过量Cl2，发生反应2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，得到低浓度的Br2，用热空气将Br2吹出，然后用二氧化硫还原溴得到溴离子，反应方程式为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr，向氢溴酸中通入氯气，发生反应2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，从而得到高浓度的Br2。①通过以上分析知，提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；步骤Ⅱ所发生的反应为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr；第二次通入Cl2后得到高浓度的溴水，此时从高浓度的溴水中提取Br2，还要进行的操作为萃取、分液、蒸馏。②通过以上分析知，为了实现对镁离子的富集，步骤Ⅰ中加入的足量试剂是NaOH。
2．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如图所示：
(1)指出制取碘的过程中有关的实验操作名称：
①过滤，②萃取和分液。
(2)操作②提取碘的过程中可供选择的有机试剂是B(填序号)。
A．甲苯、酒精
B．四氯化碳、苯
C．汽油、乙酸
D．汽油、甘油
(3)现需做使海藻灰中的碘离子转化为有机溶液中的碘的实验，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、药品，尚缺少的玻璃仪器是普通漏斗、分液漏斗。
(4)要从含碘的苯溶液中提取碘和回收苯，还需要经过蒸馏。进行蒸馏操作时，需使用水浴加热，目的是使蒸馏烧瓶均匀受热，便于控制温度，最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。
解析：(1)操作①是过滤，操作②是萃取和分液。(2)由于酒精、乙酸和甘油都易溶于水，不能用作提取碘的萃取剂。(3)为使海藻灰中的碘离子转化为有机溶液中的碘，需经过溶解、过滤、氧化、萃取和分液这几个步骤。在过滤时缺少普通漏斗，在进行萃取和分液时缺少分液漏斗。(4)苯的沸点为80.1
℃。使用水浴加热的目的是使蒸馏烧瓶均匀受热、便于控制温度(水浴加热时的温度不会超过100
℃)。最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。
海水淡化的方法及原理
淡化方法
原理
蒸馏法
将海水加热蒸发汽化，然后冷凝水蒸气得到蒸馏水
电渗析法
利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、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入另一部分水中而达到除盐的目的
离子交换法
用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子，得到去离子水的方法
核心素养
1．氯的制法——氯碱工业
2．海水中提取溴
(1)流程
(2)主要过程及反应原理
3．海带中提取碘
(1)流程
(2)通入Cl2的反应原理
发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。
提醒：也可以用H2O2氧化I－，反应的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
【例1】 海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
【解析】 A项，苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2；B项，粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2＋、Mg2＋、SO等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体；C项，工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH；D项，Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。
【答案】 C
【例2】 (双选)从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海水制碘的说法不正确的是( )
A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌
B．在含I－的滤液中加入稀硫酸和H2O2后，碘元素发生还原反应
C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色
D．在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”
【解析】 灼烧干海带应在坩埚中进行，而不应在蒸发皿中灼烧；在含有I－的滤液中加入稀硫酸和H2O2后，碘元素发生氧化反应。
【答案】 AB
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-第3课时 煤、石油和天然气的综合利用
课前自主预习
从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
1．煤的组成及其综合利用
(1)煤的组成
煤是有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
(2)煤的综合利用
煤可以当作燃料使用。将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧气反应放出的热量。但是，将煤直接燃烧不但利用率很低，而且还会造成严重的环境污染。将煤进行加工后综合利用是合理用煤的主要发展方向。当前，比较先进的综合用煤方法主要包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。
①煤的干馏：将煤隔绝空气加强热使煤分解的过程，叫煤的干馏，也称煤的焦化。它是一个化学变化过程。
②煤的气化：把煤中的C转化为可燃性气体的过程。其主要反应是：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。
③煤的液化：把煤转化为液体燃料的过程。得到的物质不是原来就有的，故该过程也是一个化学变化过程。
气化和液化的作用：把煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率。
2．石油的组成及其综合利用
(1)石油的组成
石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油的组成成分中，在常温常压下有的呈气态，有的呈液态，还有的呈固态，即石油各组成之间沸点差距大。
(2)石油的综合利用
石油直接应用的效益非常低，一般不能直接使用，而是要加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、石油的裂化、石油的裂解、石油的催化重整等。
①石油的分馏
利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫做石油的分馏。
②石油的分馏产品
③石油的裂化和裂解
3．天然气的综合利用
(1)组成：天然气的主要成分是CH4。
(2)应用：作为化工原料，主要应用于合成氨和生产甲醇等。
课堂互动探究
煤的综合利用
石油的综合利用
典例题组训练
题组一 煤的综合利用
1．对图示中的变化叙述错误的是( D )
A．图示实验中发生了化学变化
B．液体X的溶液呈碱性，液体Y是一种黑色黏稠状液体
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．试管A中产生浓的白烟
解析：煤的干馏是煤在隔绝空气下加强热的过程，它发生了复杂的物理、化学变化；煤的干馏产物有H2O和NH3生成，NH3易溶于水而呈碱性，同时干馏还生成了煤焦油，它的化学成分主要为芳香族化合物，是难溶于水的黏稠液体；干馏气体产物中的H2、CO具有还原性，可以还原CuO，气体产物中的C2H4可使溴水褪色。试管A中产生黄色的烟。
2．(双选)有关煤的叙述不正确的是( BC )
A．煤的综合利用主要是煤的干馏、气化和液化
B．煤的干馏过程属于物理变化
C．煤是由多种有机物组成的混合物
D．煤除了主要含碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素
解析：煤是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。
干馏
蒸馏
条件不同
强热
加热
环境控制不同
隔绝空气
不需要隔绝空气
物质变化类型
化学变化
物理变化
目的
制取新物质
分离混合物
题组二 石油的综合利用
3．(双选)下列有关石油加工的叙述中，正确的是( AC )
A．石油分馏所得的馏分仍然是混合物
B．石油裂化的原料是石油分馏产品，包括石油气
C．石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油
D．石油裂解的原料是石油分馏产品，包括石油气
解析：石油分馏得到的汽油、煤油、柴油、石油气等每一种均为混合物；石油裂化和裂解的原料都是重油，都是使长链烃变为短链烃，而石油气是C1～C4的烃，即短链烃。
4．下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是( C )
A．石油的分馏
B．石油的裂解
C．煤的干馏
D．煤的气化
解析：煤的干馏属于化学变化，且产物有焦炭(固体)、煤焦油(液体)、焦炉气(气体)等。
核心素养
1．石油的综合利用
石油直接应用的效益非常低，一般不直接使用，而要加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、石油的裂化、石油的裂解、石油的催化重整等。
2．天然气的综合利用
(1)用作清洁燃料。
(2)用作化工原料(工业合成氨、生产甲醇、合成两个或多个碳原子的有机化合物)。
3．煤的综合利用
【例1】 (双选)下列描述正确的是( )
A．煤主要是由游离态的碳及少量无机物组成的混合物
B．石油的分馏属于物理变化，煤的液化和气化属于化学变化
C．石油裂化的目的是提高汽油的产量
D．塑料、纤维和橡胶是利用化石燃料为原料的三大合成材料
【解析】 煤的主要成分是含碳有机物，A项错误；石油的分馏是物理变化，煤的液化和气化是化学变化，B项正确；石油裂化的目的是提高优质、轻质液体燃料的产量，特别是汽油的产量，C项正确；三大合成材料是塑料、合成纤维和合成橡胶，D项错误。
【答案】 BC
【例2】 下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C．将煤制成煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
【解析】 A项煤的干馏和B项煤的液化属于煤的综合利用，而C项将煤制成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用，D项石油裂解属于石油的综合利用，故选C。
【答案】 C
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-第二节 化学品的合理使用
课前自主预习
一、化肥、农药的合理使用
1．化肥的安全使用
化肥能有效地补充农作物生长所必需的营养成分，在使用化肥之前，应了解各种化肥的成分及其化学性质，防止因化肥的不合理混用导致肥效降低。如将草木灰与铵态氮肥混合施用。
2．农药的安全使用
有机磷农药与有机氯农药相比较，虽然都有剧毒，但是有机磷农药比较容易分解，在环境中残留时间短。为防止农药中毒，通常可以采取的措施：
(1)做好农药的保管工作。
(2)喷洒农药时注意个人安全的防护。
(3)不要采摘和食用刚喷洒过农药的果实和蔬菜。
(4)洗涤瓜果时可将其放在水中浸泡几分钟除去残留的农药。
(5)若发生农药中毒，应立即清除毒物并送医院治疗。
二、人工合成药物
1．解热镇痛药——阿司匹林
(2)制备
(3)功效
具有解热镇痛作用，可防止心脏病发作，减缓老年人视力衰退和提高免疫功能等。
(4)不良反应
长期大量使用阿司匹林的不良反应有胃肠道反应、水杨酸反应等。出现水杨酸反应是中毒的表现，应立即停药，并静脉滴注NaHCO3溶液。
2．抗酸药
(1)功效
中和胃里过多的盐酸，缓解胃部不适。
(2)种类及作用原理
3.青蒿素
(1)我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。
(2)青蒿素类药物的分子结构
4．长效缓释药物
缓释药物可以减少每天吃药的次数，方便了人们的药物使用。制造缓释药物的方法很多，常用的有改变药物的剂型，如用高分子同药物混合，制成黏结性很强的片剂或微胶囊，使药物中的有效成分缓慢释放；或者将生物活性基因嫁接到高分子的基体上制成高分子药物。例如，将阿司匹林与聚甲基丙烯酸连接起来，得到的缓释阿司匹林可作为抗血栓长效药。
三、合理用药
1．不能滥用药物
大部分药物都有毒副作用，应在医生指导下使用，不可滥用，滥用药物主要是指非法获得及使用受管制药物、无医生处方长期服用安眠药或镇静剂、运动员服用兴奋剂、服用毒品等。
2．处方药和非处方药
3．避免药物依赖、远离毒品
(1)毒品的概念
毒品是指由于非医疗目的而反复连续使用，能够产生依赖性即成瘾性的药品。
(2)远离毒品
吸毒危害巨大，人们一定要远离毒品。
四、安全使用食品添加剂
1．着色剂
(1)作用
着色剂是为了美化食品外观，使食品色泽更诱人。
(2)分类
(3)常见的食用着色剂
①胡萝卜素 ②胭脂红 ③柠檬黄 ④苋菜红
(4)危害
超量使用着色剂对人体健康是有害的，因此，国家对食用色素种类和用量都有严格的规定。
2．调味剂
(1)作用
补充食品在加工过程中失去的味道、增强食品原有的味道或添加一些额外的味道。
(2)常见的调味剂
①种类(各举一例)
②味精
a．成分：谷氨酸钠，结构简式
b．性质：白色晶体，易溶于水，较高温度下长时间加热产生有毒物质。
c．使用方法：不宜长时间加热。
(3)危害
摄入过多的调味剂对人体有害。如长期进食过量的食盐会引起血压升高，使人体的肾脏受损。
3．防腐剂
(1)作用
能防止由微生物引起的腐败变质，以延长食品保存的时间。
(2)常见的防腐剂
苯甲酸钠、亚硝酸盐、硝酸盐、二氧化硫等。
(3)亚硝酸钠
化学式为NaNO2，它不但是防腐剂，而且还有抗氧化作用。亚硝酸钠与肉类的蛋白质反应，生成一种致癌的化合物是亚硝胺。
(4)危害
过量的防腐剂危害人体健康，因此，国家对防腐剂的使用和用量有严格的要求。
4．营养强化剂
(1)作用
食品中加入营养强化剂是为了补充食品中缺乏的营养成分或微量元素。
(2)种类
①食盐中加碘。
②酱油中加铁。
③粮食制品中加赖氨酸。
④食品中加维生素或钙、硒、锗等。
课堂互动探究
化肥和农药的合理使用
1．农业生产中常用的化肥
2.常用的农药及作用
重要人工合成药物
合理用药促进身心健康
1．合理用药
(1)大部分药物都有毒副作用，应该在医生的指导下使用。
(2)R表示处方药，是指需经过医生处方才能从药房或药店得到，并要在医生监控或指导下使用的药物。
(3)OTC表示非处方药，是指那些消费者不需要持有医生处方就可以直接从药房或药店购买的药物。
(4)严格控制服药剂量。一种药物的用量，是经过严格的科学研究和大量的临床试验确定的，随意增加药物剂量可能会损害身体。
(5)选择药物时还要注意药的质量，如果发现药片变色、潮解、有斑点，丸药虫蛀、霉变，糖浆、膏药发霉、发酵，药水浑浊沉淀等变质现象时，则不要选用。
2．滥用药物的四种形式
(1)非法获得及使用受管制药物；
(2)没有医生处方长期服用安眠药或镇静剂；
(3)运动员服用兴奋剂；
(4)服用毒品。
常见的食品添加剂
绿色食品
绿色食品在中国是对无污染的安全、优质、营养型食品的总称。是指按照特定生产方式生产，并经国家有关的专门机构认定，准许使用绿色食品标志的无污染、无公害、安全、优质、营养型的食品。类似的食品在其他国家被称为有机食品、生态食品或自然食品。
1．一些化学物质经毒理学证明对人体有害，禁止作为食品添加剂，这些物质包括甲醛、“吊白块”(甲醛次硫酸氢钠)、水杨酸、非食用色素等。
2．亚硝酸钠也是毒性较强的物质之一，摄入大量的亚硝酸钠可以使血红蛋白变成高铁血红蛋白，导致组织缺氧。亚硝酸钠还有一定的致癌性。
3．食品添加剂的作用：
①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。②延长食品的有效保存期。③便于食品加工，有利于加工工艺。④改善食品的色、香、味和营养价值。
4．人们在使用食品添加剂时对其用量进行了严格的规定，在规定用量范围内，一般认为食品添加剂对人体是无害的。
典例题组训练
题组一 化肥的安全使用
1．某同学帮父亲去一家生产资料公司购买化肥，该公司化肥售价表如下：
该同学知道自己家的庄稼生长不茂盛，叶色淡绿，茎叶细小，也出现了倒伏情况；能买化肥的钱只有300元。他(或她)稍作思考便选择购买了两个品种的化肥，而且花钱最少，购得所需的营养元素总的含量最多。试问：
(1)该同学家的庄稼缺两种营养元素，它们是N、K(填“N”“P”“K”或“微量元素”)。
(2)该同学买了碳铵化肥，则他(或她)买的另一种化肥是氯化钾。
解析：从庄稼的生长现象来看其缺少氮元素和钾元素。K2SO4和KCl相比，钾的含量分别是44.8%、52.3%，钾的价格分别是0.448吨/800元、0.523吨/650元。
有些化肥中同时含有两种或两种以上的营养元素，如磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]、硝酸钾(KNO3)等，这样的化肥叫复合肥料。这类肥料的特点是能同时均匀地供给作物几种养分，充分发挥营养元素间的相互作用，有效成分高。
题组二 农药的合理施用
2．(双选)下面是某些杀虫剂的广告语及其说明，其中科学、合理的是( AD )
A．拥有“杀百虫”，夏睡保安宁。“杀百虫”牌杀虫剂能杀死蚊、蝇、蚂蚁、蟑螂等害虫，对人类有害
B．拥有“虫克星”，居所保清静。“虫克星”牌杀虫剂，是纯中药制剂，绝对不含任何化学成分，不污染环境，是一种“绿色”杀手
C．拥有“蚊蝇愁”，盛夏不用愁。“蚊蝇愁”牌杀虫剂，是采用宫廷秘方经高科技手段配制而成，气味芬芳，杀伤力强，一药在手，蚊蝇俱愁。本品是可用于晒制时使用的灭蝇剂，如晒制鱼干、虾皮等
D．拥有“蟑会没”牌杀蟑螂专用药，让蟑螂永远消失在你的地平线。本品为杀蟑气雾剂C型，配方独特，刺激性小，能快速杀死活动在外或隐匿的蟑螂。适用于家庭、餐厅、宾馆、办公室等场所。但切勿向人畜、食物、食具直接喷射，药液沾上皮肤可用肥皂水清洗
解析：杀虫剂具有一定的毒性，长期使用会对生活环境和人们的健康产生影响，对人体绝对无害的杀虫剂是没有的。任何物质都是由分子或原子等构成的，“不含任何化学成分”不合乎事实。将杀虫剂用于晒制、腌制食品的防蝇措施的报道屡见不鲜，这一做法是有害的，因为有毒的杀虫剂随食品进入人体，对人体健康构成极大的危害。
此题涉及杀虫剂的种类及其用途，要求对杀虫剂有一定的了解。现在广泛使用的杀虫剂主要有菊酯类化合物、有机磷化合物、氨基甲酸酯和昆虫信息素类化合物等。
题组三 合理用药
3．下列药物知识中不正确的是( C )
A．OTC是非处方药的标志，可以自行购药和按处方使用
B．肠溶片不可嚼碎服用，以防止药物对胃产生刺激以及胃液影响疗效
C．抗生素能抵抗所有细菌感染，可以大量使用
D．凡不以医疗为目的的滥用麻醉药品与精神药品都属于吸毒范围
解析：OTC是非处方药的标志，该类药品主要用于各种消费者容易自我判断、自我治疗的常见疾病。购买时无需医生处方，因此A正确；肠溶片不可嚼碎服用，以防止药物对胃的刺激，防止胃液影响药物的疗效；抗生素使用不当可能引起不良反应，也可能造成细菌耐药性增长，威胁人体健康。
4．感冒是一种常见的病，人患了感冒会咳嗽、流鼻涕、发烧，多喝开水多休息，适当服用一些治疗感冒的药，可以舒缓症状，减轻病情。
(1)药物阿司匹林是一种传统的治疗感冒发烧的老药，从分子结构上看，它可以看作是乙酸酯，其结构简式为，作为一种解热镇痛药，对于感冒发烧，它有较好的疗效，但大剂量长期空腹服用，容易对胃肠道产生刺激，原因是阿司匹林在胃中会发生酯的水解反应，生成和CH3COOH(用结构简式表示)，阿司匹林分子水解后，能电离出氢离子(H＋)的官能团是原来的3倍，因此增大了对胃肠道的刺激。
(2)为减少副作用，一般宜饭后服药，并同时服少量辅助药物，在硫酸镁、氢氧化钡、碳酸钙中，选取哪一种？碳酸钙。
解析：这是一个药物作用的综合问题，题目给出药物的结构简式，运用所学过的有机化学知识去解决。该酯水解的产物为和CH3COOH。由于水解后的产物都是酸，能电离出氢离子的官能团是原来的3倍，增大了对胃肠的刺激。为了减少其副作用，若服用硫酸镁并没有降低酸度；服用氢氧化钡虽然降低了酸度，但引起中毒(钡离子)；服用碳酸钙既减少副作用又补充钙，因此选择碳酸钙，CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。阿司匹林水解的化学方程式为：＋CH3COOH。
常用药物除教材中的分类，还可以从另一角度进行分类：
?1?R表示处方药，是指经过医生处方才能从药房或药店得到，并要在医生监控或指导下服用的药物。
?2?OTC表示非处方药，是指消费者不需要持有医生处方就可以直接从药房或药店购买的药物。
题组四 常见的食品添加剂
5．民以食为天，食品的种类越来越丰富，我国90%以上的食品中含有添加剂。
(1)下列在食物中的添加剂(括号内物质)不属于非法食品添加剂的是D。
A．海参(甲醛)
B．白酒(甲醇)
C．奶粉(三聚氰胺)
D．食盐(KIO3)
(2)下列食品添加剂与其作用错误的是CD。
A．维生素C在食品中的作用是增加食物的营养及防止食物氧化变质
B．在食品中适量增加胡萝卜素可以改善食品的外观
C．在食品中加入亚硝酸钠可以代替食盐以调节食物的咸味
D．在制作膨化食品时可以用洗衣粉作食品膨化剂
解析：(1)A、B、C选项中的添加剂不属于食品添加剂，是国家打击的不法行为，D选项中食盐加KIO3，是全民补碘的要求，KIO3属于营养强化剂。
(2)在肉类制品中加入少量亚硝酸钠可以防止肉类变质，但加入过多容易致癌，制作膨化食品时应用NaHCO3或NH4HCO3作膨化剂。
6．(多选)下列有关食品添加剂的说法中，正确的是( AB )
A．山梨酸是一种常见的防腐剂
B．亚硝酸钠是一种常见的防腐剂
C．碳酸氢钠具有碱性，是一种常见的调味剂
D．β?胡萝卜素是一种人工食用色素
解析：山梨酸是一种常见的防腐剂，故A对；碳酸氢钠是一种常见的发泡剂，故C错；β?胡萝卜素不一定是由人工合成的，故D错；亚硝酸钠是一种常见的防腐剂，但由于本身有毒，使用时要注意控制用量，故B正确。
使用食品添加剂的必要性：着色剂可以使食品看起来更加有吸引力；方便面、可乐类碳酸饮料使用防腐剂可延长保质期；食用香料则使食品更受人欢迎；调味品使食品更符合我们的饮食口味；营养强化剂则能够补充某些营养物质。
核心素养
1．化肥施用的注意事项
(1)化肥施用时应注意量的把握。施用不足，会影响农作物成长，降低产量。施用过量，则投入与产出比例失衡，造成经济浪费；农作物营养过剩，影响农作物正常生长；农产品中某些元素含量超标，影响产品的品质；土壤中过多的植物营养素随水渗入地下，污染水源。
(2)硝酸钾、硝酸铵受撞击时易发生爆炸。因此，对这样的物质千万不能进行敲、砸等猛力撞击。如果这样的化肥结块不便于施用时，可以用木块轻轻碾压。
(3)在化肥的施用过程中，要了解各种化肥的成分及其化学性质，不仅能避免意外事故的发生，还可以防止因化肥的不合理混用导致的肥效下降。
2．农药使用的注意事项
(1)使用正规厂家生产的农药，避免使用假冒伪劣产品。假冒伪劣农药可能会导致人体中毒和发生燃烧爆炸事件。
(2)使用气雾型农药时，应严格遵照使用说明书使用：勿接近火源，不可存放在冰箱里，不可朝电器喷射等。
(3)使用农药时应避免误食，防止与皮肤接触，减少对呼吸道的刺激。
(4)严禁采摘和食用刚喷洒过农药的瓜、果、蔬菜等，洗涤瓜、果、蔬菜时可将其放入水中浸泡几分钟以除去残留农药。若发生农药中毒，应立即清除毒物并送医院治疗。
(5)注意农药的使用范围和保存方法。
3．滥用药物的四种形式
(1)非法获得及使用受管制药物；
(2)没有医生处方长期服用安眠药或镇静剂；
(3)运动员服用兴奋剂；
(4)服用毒品。
【例1】 小明家责任田里的庄稼生长不茂盛，叶色淡绿、茎叶细小，同时还出现了不同程度的倒伏现象。请问：
(1)小明家的庄稼缺两种营养元素，它们是________(填“N”“P”“K”或“微量元素”)。
(2)某生产资料公司的化肥价格如下表：
在考虑既经济实用又解决问题的条件下，你认为小明应购买的化肥是________(填化学式)。
【解析】 根据N、P、K营养元素对农作物生长的作用，易判断该同学家的庄稼缺氮肥和钾肥。从生产资料公司提供的化肥价格看，花同样多的钱购买化肥，碳铵中氮元素的质量高于尿素中氮元素的质量，氯化钾中钾元素的质量高于硫酸钾中钾元素的质量。因此，该同学应购买NH4HCO3和KCl。
【答案】 (1)N、K (2)NH4HCO3、KCl
【例2】 下列药物类型中由于过度使用导致人类面临无药可用的危机的是( )
A．中成药
B．抗生素
C．抗酸药
D．解热镇痛药
【解析】 抗生素的抗菌作用是毋庸置疑的，但它易于诱发细菌产生抗体，这种抗体是可以传递的。
【答案】 B
【例3】 据中央电视台新闻报道，某品牌保健食品补钙剂经检测，H2O2含量超标，试回答下列问题。
(1)该品牌保健食品属于________的保健食品。
A．强化营养人群 B．特殊人群 C．健康异常人群
(2)试推测该保健食品中钙以________的方式存在。
A．钙单质
B．Ca(OH)2
C．CaCO3
D．乳酸钙
(3)试写出超标的H2O2的电子式________。
(4)某成年女子，经化验知缺铁，如果该女子也食用补铁保健食品，能否与该品牌保健食品同时食用？________。如果不能，试用化学方程式表示其原因_______________________________。
【解析】 (1)补钙剂适用于所有人群，老人和小孩更需要，故补钙剂属于营养强化剂。
(2)“补钙”是指补钙元素，Ca(OH)2具有较强的腐蚀性，不能作为补钙剂。
(4)因补铁保健食品中铁以Fe2＋形式存在，如果和该品牌保健食品同时食用，H2O2能将Fe2＋氧化为Fe3＋而降低效果。
【答案】 (1)A (2)CD (3)H
(4)不能 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
【例4】 (双选)下列药品对应的临床应用错误的是( )
A．服用过量的阿司匹林中毒后应立即停药，并静脉注射NaHCO3溶液
B．青霉素的不良反应是过敏反应，用药前不用进行皮肤敏感试验
C．麻黄碱适用医治因葡萄球菌和链球菌等引起的血毒症
D．服用麻黄碱的不良反应是有时出现由于中枢神经兴奋所导致的不安、失眠
【解析】 阿司匹林中毒是水杨酸反应，应服用碱性物质，最好是静脉滴注NaHCO3溶液；青霉素适用医治因葡萄球菌和链球菌引起的血毒症，但会出现过敏反应，严重时会导致死亡，所以使用者一定要进行皮肤敏感试验；麻黄碱可用于治疗支气管哮喘及鼻炎等。
【答案】 BC
【例5】 人类生命活动所需的各种营养物质主要来自于食物。
(1)上表是小明制定的食谱单，在食谱中，含有的营养物质主要有________、________、________等；你认为小明制定的食谱中还欠缺的一种营养物质是________，并在上表“你的补充”一栏中填写获得该营养物质的一种食物名称。
(2)为了增加营养，在食品中添加一种或几种营养物质，可以预防一些群体性疾病的发生。如在食盐中加碘可以有效地预防______________的发生，铁强化酱油的推广使儿童________发病率明显下降。
【解析】 (1)米饭、馒头的主要成分是淀粉，淀粉属于糖类；烧鸡块、咸鸭蛋、红烧肉、牛奶中富含蛋白质；花生米中富含油脂。由此可见，在食谱中还欠缺富含维生素的食物，如青菜、苹果等。
(2)在食盐中加碘可以有效地预防甲状腺肿大的发生，铁强化酱油的推广使儿童缺铁性贫血发病率明显下降。
【答案】 (1)糖类 脂肪 蛋白质 维生素 青菜或苹果等
(2)甲状腺肿大 缺铁性贫血
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-第三节 环境保护与绿色化学
课前自主预习
一、化学与环境保护
1．通常所说的环境问题，主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
2．工业三废指的是废气、废水、废渣。
3．除了自然因素，大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成次生污染物(如图)，在一定的天气条件下会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。
4．污水的处理方法
(1)污水的处理方法很多，常用的有物理法、化学法和生物法等。例如，加入硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂，可使污水中的细小悬浮物等聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去。对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用中和法、氧化还原法和沉淀法等进行处理。
(2)污水处理的步骤
一级处理通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。
二级处理采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经过二级处理后的水一般可达到国家规定的排放标准。
三级处理主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
5．固体废物的处理
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
二、绿色化学
1．绿色化学
绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染(如图)。
2．原子经济性反应和原子利用率
(1)简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照绿色化学的思想，最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率(即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为100%。
(2)①以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下两步反应：
CH2===CH2＋Cl2＋H2O―→ClCH2CH2OH＋HCl
课堂互动探究
环境污染和环境保护
1．环境、环境污染和环境保护
环境是指围绕着人群的空间及其中可以直接、间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体。
一种状态由洁净变污浊的过程叫污染。环境污染即指环境变得不清洁、污浊、肮脏或其他方面的不洁净的状态。
环境污染主要是由人类活动引起的，但自然活动如火山、地震、海啸、气候异常、森林火灾等自然灾害也会造成环境污染。
环境污染绝大多数来自于人类不合理的经济活动。人类通过生产，从环境中输入物质和能量，人类通过消费活动，将废弃物输出给环境。环境本身是有一定的自净能力的，但是当废弃物产生量越来越大，超过环境的自净能力时，就会影响环境，造成环境污染。
环境污染可以通过食物链在生物体内不断迁移、转化和富集。物质在整个生物圈的迁移、转化是没有国界的，因此环境污染也是没有国界的。
地球上的环境问题可概括为：①全球变暖；②臭氧层破坏；③酸雨；④生物多样性减少；⑤森林锐减；⑥土地荒漠化；⑦水质污染；⑧海洋污染；⑨大气污染；⑩固体废弃物污染。其中，全球变暖(温室效应)、酸雨和臭氧层破坏被称为当代三大环境问题。
环境问题已成为全人类所面临的生存和发展问题。它严重制约着社会的发展，不仅使人类社会的文明进程受到影响，而且使人类自身的生存也受到严重的威胁。如何正确地认识和处理人与自然的关系，主要取决于人类自己。因此全人类都应该重视环境保护，走可持续发展之路。
环境保护是指采取社会的、技术的、经济的综合措施，合理利用自然资源，防止环境污染与破坏，以求保持和发展生态平衡，促进经济和保障人类社会的持续发展。
2．典型的环境污染
(1)温室效应
工农业生产及生活燃烧含碳化合物导致二氧化碳含量升高，造成全球气温上升，水位上升，陆地面积减少。
(2)赤潮
工农业生产(如石油化工、炼焦、化肥等)的废水中所含的氮磷元素导致水体富营养化，从而使藻类大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，水质腐败变质、变臭，水生生物因缺氧死亡或被污染。淡水中叫水华，海水中叫赤潮。
(3)酸雨
煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素。降水酸度pH<5.6时，将会对森林、农作物和材料、建筑物产生明显损害。
(4)臭氧空洞
氟氯代烃等物质的排放，使臭氧层被破坏。臭氧层被大量破坏后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。
(5)白色污染
生活生产中抛弃使用后的难降解的塑料制品造成的，它们的主要危害：①废旧塑料混在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作和减产；②废旧塑料易被动物当作食物吞入，导致动物死亡；③混入生活垃圾中的废塑料很难处理、回收，不易分解。
(6)光化学烟雾
主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的，能刺激人体器官使人生病甚至死亡。
绿色化学
1．含义
“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。
2．“绿色化学”的特点
(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。
(2)使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。
(3)开发绿色工艺。
(4)开发和生产绿色产品。
3．原子经济
原子经济要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量：
原子利用率＝×100%
典例题组训练
题组一 环境污染与保护
1．下列措施有利于节能减排、改善环境质量的有( A )
①在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题
②积极推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料
③加速建设地铁、轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展，减少汽车尾气排放
④发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统
⑤使用生物酶降解生活废水中的有机物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾
A．①②③④
B．①②⑤
C．①②④⑤
D．③④⑤
解析：核电可减少污染物，如SO2等排放，可改善环境质量，①正确，则排除D选项；地铁可减少汽车的数量，从而减少尾气排放，有利于改善环境，③正确，则排除B、C选项。⑤中“填埋法”不能改善环境质量，相反会造成土壤污染。
2．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列各项中与环境污染无关的是( D )
①温室效应；②赤潮；③酸雨；④光化学污染；⑤臭氧空洞；⑥水俣病；⑦潮汐现象；⑧水华；⑨地方性甲状腺肿大。
A．⑥⑧
B．④⑤
C．①②③
D．⑦⑨
解析：②赤潮与⑧水华均属水体富营养化引起的水体污染现象；①温室效应指大量CO2的排放引起的大气变暖现象；④光化学烟雾则是由汽车尾气大量排放有害气体所导致的一种空气污染现象；③酸雨是化石燃料的燃烧等引起的污染现象；⑨地方性甲状腺肿大是缺碘引起的症状，与环境污染无关；⑤臭氧层空洞，则是由释放的氟氯烃等物质导致臭氧层被破坏的大气污染现象；⑥水俣病是由于含镉、汞污水的排放被鱼吸收，人吃鱼后引起的有毒物质在人体富集而导致的，与环境污染有关。⑦潮汐是一种自然现象。
?1?引起温室效应的气体除CO2之外，还有CH4等。
?2?酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞均与氮氧化物有关。
?3?CO2不属于空气污染物。
题组二 绿色化学
3．制取乙醇的下列反应，原子经济性最差的是( C )
A．乙烯水化法：CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
B．乙醛还原法：CH3CHO＋H2CH3CH2OH
C．卤代烃水解法：CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr
D．酯类水解法：CH3COOC2H5＋H2O
CH3COOH＋C2H5OH
解析：根据原子利用率为期望产物的总质量与生成物的总质量之比，及A、B两项中生成物都是期望产物，可知它们的原子利用率都是100%，分析C、D两项有两种方法。
方法一(计算法)：
C项：原子利用率＝×100%
＝×100%≈36.2%
D项：原子利用率＝×100%＝×100%≈43.4%
方法二(推断法)：C、D两项比较，都生成1
mol
C2H5OH时，C项的副产物是HBr，D项的副产物是CH3COOH，且都是1
mol，由于Mr(HBr)＝81>Mr(CH3COOH)＝60，故原子利用率：D项>C项。
4．“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是( C )
①实验室收集氨气采用如图甲所示装置
②实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图乙所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验
④实验室中采用如图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A．②③④
B．①②③
C．①②④
D．①③④
解析：①实验室收集NH3采用图甲所示装置，在制备的过程中用滴有酚酞的水吸收逸出的NH3，防止污染环境，符合绿色化学的要求；②实验室中做Cl2与Na的反应实验时采用图乙所示装置，用沾有碱液的棉球可以吸收多余的Cl2，防止污染环境，符合绿色化学的要求；③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验时，挥发出的HCl和NH3会污染大气，不符合绿色化学的要求；④实验室中采用图丙所示装置进行Cu与稀HNO3的反应时，将生成的氮的氧化物及时收集在气球里面，也可以防止污染环境，符合绿色化学的要求。综上所述①②④符合要求。
当只有一种产物时，原子利用率为100%；当存在多种产物时，可比较生成1
mol目标产物时，其他产物的质量，其他产物的质量越大，则原子利用率越低。在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一，而加成反应产物唯一，因此，其中只有加成反应原子利用率为100%，最符合绿色化学原则。
核心素养
1．“绿色化学”的基本思想
2．“两个理想”
(1)我国酸雨主要是硫酸型，主要是由燃料燃烧产生SO2引起的，防止酸雨产生的根本途径是减少人为污染物的排放。
(2)绿色化学与传统的治理工业“三废”截然不同。治理工业“三废”是先污染后治理，而绿色化学是从源头上减少和清除工业生产对环境的污染。
【例1】 下列化工生产中体现绿色化学内涵的是( )
①减少“三废
”排放量
②考虑催化剂和载体的再生使用
③回收未反应的原料、副产物、助溶剂、稳定剂等非反应试剂
④考虑有关原材料的再生利用
⑤拒绝使用无法替代、无法回收、污染作用明显的原料
A．①②③
B．①③④⑤
C．①②③⑤
D．①②③④⑤
【解析】 减少“三废”排放量以及拒绝使用无法替代、无法回收、污染作用明显的原料，从源头上减少了对环境的污染，符合绿色化学的理念，①⑤均正确。考虑催化剂、载体、原材料的再生利用，回收未反应的原料、副产物、助溶剂、稳定剂等非反应试剂，减少了废物的排放，符合绿色化学的理念，②③④均正确。
【答案】 D
【例2】 在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有( )
A．CO和CH3OH
B．CO2和H2O
C．H2和CO2
D．CH3OH和H2
【解析】 从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应物―→CH2===C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合符合题意。
【答案】 A
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-整理与提升
一、海水化学资源的开发利用
3．海水提溴
(1)在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子生成单质溴。原理为：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
(2)工艺流程：
(3)基本操作
①浓缩：海水晒盐和海水淡化过程中副产物Br－得到浓缩；
②氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化成Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；
③富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收，反应方程式为：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；
④提取：再用Cl2氧化HBr得到产品溴。
4．海水提镁
(1)工艺流程：
(2)有关化学反应方程式
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O===Ca(OH)2
MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
1．我国拥有很长的海岸线，具有丰富的海洋资源，以海水为原料的盐化工是我国重要产业。盐卤是海水晒盐后的富含镁盐的溶液，其中除含镁盐外，还含有其他盐类(如图甲所示)。盐卤在食品、化工等方面具有广泛的用途。请解答下列与盐卤有关的题目：
(1)根据图甲所示，写出盐卤中含量最多的两种盐的化学式：NaCl、MgCl2。
(2)图乙是盐卤中某些物质的溶解度曲线，已知t1
℃时，MgSO4和KCl的溶解度分别为M、N，则它们溶解度大小的关系为M＝N；将盐卤加热到t2
℃以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是
MgSO4。
(3)化工厂利用卤水生产金属镁的工艺流程如图所示：
“操作①”的目的是将氢氧化镁沉淀分离出来，操作①的名称是过滤。氢氧化镁与试剂B反应的化学方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
操作②的名称是蒸发、结晶。该方法的优点为就地取材，节约资源，降低成本。
(4)用电解法制备金属镁，两位同学分别设计了下面的两种方法。
甲：电解氯化镁溶液
乙：电解熔融的氯化镁
其中同学乙(填“甲”或“乙”)能够成功地制备金属镁，假设生产过程中镁元素没有损失，则100
g卤水可制备镁4.8
g。
解析：(1)从甲图中可以看出1
000
g盐卤中含有的NaCl、
MgCl2、MgSO4、KCl分别为163.0
g、142.5
g、60.0
g、22.0
g。由此可见，含量最多的是NaCl、MgCl2。
(2)在t1
℃时，KCl和MgSO4的溶解度曲线相交；t2
℃以后，MgSO4的溶解度随着温度的升高而降低，故升高到一定温度时首先析出的是MgSO4。
(3)分离固体与液体混合物应用过滤方法，而使溶液中的溶质以晶体的形式析出则需要蒸发、结晶。由于就地选用了海边的贝壳为原料来生产CaO，所以节约了资源，降低了生产成本。
(4)制备金属镁应该电解熔融的MgCl2，如果电解氯化镁溶液则得到的不是镁，而是氢气；根据卤水中镁元素守恒，可以得出电解所得到的镁的质量为100
g××＋100
g××＝3.6
g＋1.2
g＝4.8
g。
二、环境保护与绿色化学
1．环境问题
环境问题主要是指由于人类不合理地开发利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农生产中和人类生活中所造的环境污染。
“三废”的污染是指
(1)大气污染
大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物。
(2)水污染
工业废水，生活污水，农田过度施肥，喷洒农药都会对水源造成污染。
(3)固体废弃物污染 如白色污染
当今环境污染主要存在以下几个方面的问题
环境问题
主要污染物
主要危害
温室效应
CO2
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减少。
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被侵蚀等。
臭氧层破坏
氟氯代烷、NOx
到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面的危害。
光化学烟雾
碳氢化合物、NOx
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病并甚至死亡。
白色污染
废弃塑料制品
①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产；②混入生活垃圾中难处理、难回收；③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡。
赤潮和水华
废水中含N、P的营养物质
使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊绿色、水质恶化。
2.绿色化学
(1)原子经济
原子经济要求反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子的利用率达到100%，也就是说在化学反应中不产生任何废物。如化合、加成、加聚等反应就可达到。
原子利用率＝×100%
(2)绿色化学
绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
3．可持续发展
可持续发展是指满足现代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力的发展，需要经济、社会、资源和环境保护协调发展。可持续发展的要点是发展援助、环境保护、清洁水源、能源开发、绿色贸易。
2．化学与生活息息相关。根据你的认知和体验，下列说法或做法不正确的是( C )
①绿色食品就是不使用化肥农药，不含任何化学物质的食品
②为使蔬菜保鲜，常在其表面洒少许福尔马林溶液
③为了防止某些富脂食物因被氧化而变质，常在包装袋里放生石灰
④酸雨是pH＜7的雨水，主要是由大气中的SO2、NO2等造成的
⑤75%酒精比无水乙醇用作医用消毒剂效果好
⑥为了延长食品的保质期，向其中添加大量苯甲酸钠等防腐剂
A．②④⑤
B．①②③⑤⑥
C．①②③④⑥
D．②③④⑤⑥
解析：绿色食品应具备条件：遵循可持续发展原则，按照标准使用化学物质生产的食品，①错误；福尔马林有毒，不能用于食品保鲜，②错误；在包装袋里放铁粉可防止食品氧化，生石灰只能用于干燥，③错误；pH＜5.6的雨水是酸雨，④错误；75%的酒精既具有杀毒作用又具有渗透性，⑤正确；防腐剂不能大量使用，⑥错误。
3．二氧化硫是一种危害严重的大气污染物，烟气脱硫是控制二氧化硫污染的主要技术手段。
利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如图所示：
某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施，进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如图所示。
(1)根据图示实验结果，为了提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率，下列措施正确的是ABD(填字母)。
A．降低通入含硫烟气的温度
B．减小通入含硫烟气的流速
C．减少天然海水的进入量
D．在天然海水中加入生石灰
(2)天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3，使用空气中的氧气将其氧化，写出该反应的离子方程式2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO。
(3)该小组采用如图装置在实验室测定烟气中SO2的体积分数(假设烟气中其余组分不能与水反应且不溶于水，实验在标准状况下进行)：
①上述装置连接的正确顺序是：原料气→c→d→b→a→e。(填a、b、c、d、e)
②下列试剂中(浓度、体积一定)，可以用来代替试管中的I2—淀粉溶液的是AC(填字母)。
A．酸性KMnO4溶液
B．NaOH溶液
C．溴水
D．氨水
解析：(1)总体看，SO2的吸收效率随温度的升高而降低；当温度和SO2的浓度一定时，SO2的吸收效率随烟气流速的增大而降低；当温度和烟气流速一定时，SO2的吸收效率随SO2浓度的增大而降低，所以，要提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率，应降低含硫烟气的温度、减小烟气流速。在天然海水中加入生石灰也可以提高SO2的吸收效率。(2)H2SO3具有还原性，能被氧气氧化为H2SO4。(3)该测定实验的原理是烟气通过一定浓度一定体积的I2—淀粉溶液后，其中的SO2与I2发生氧化还原反应，恰好完全反应时，溶液的蓝色消失，根据碘的物质的量可求出SO2的物质的量(体积)；余下的气体排入广口瓶，将水压入量筒，由量筒中水的体积可确定剩余气体的体积。能与SO2反应且能明确指示反应终点的是酸性KMnO4溶液和溴水，故它们可以代替试管中的I2—淀粉溶液。
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