第八章 化学与可持续发展
知识导航
第一节 自然资源的开发利用
以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。认识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，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
第二节 化学品的合理使用
1．知道化肥、农药的合理施用，了解药物的分类，知道常见的抗酸药和解热镇痛类药物及使用方法。
2．了解食品添加剂，知道常见的食品添加剂及使用方法。
3．认识经济发展与环境保护等的关系。树立自觉遵守国家关于化学品应用、化工生产、环境保护、食品与药品安全等方面法律法规的意识。
第三节 环境保护与绿色化学
1．认识物质及其变化对环境的影响，依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境保护的作用。了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规，强化公众共同参与环境治理的责任。
2．认识化学科学与技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。树立绿色化学的观念。结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。
学法指导
1．理解本质·重联系。结合氧化还原反应和金属活动性顺序来理解金属的冶炼方法，理解金属活动性与相应的冶炼方法的辨证关系，并结合工业实际及所给题目的具体信息来分析金属的冶炼原理及方法。
2．妙用图示·析流程。从海水中所含元素的存在形式和性质出发，找出提取碘、溴的方法，尝试利用流程图表示提取方案，思路清晰，一目了然，从而将知识学透、学活。
3．微观分析·得规律。从海水中提取元素，图片记忆法固然重要，但无论哪种元素的提取，首先都必须富集元素，然后进一步发生反应提取。
4．火眼金睛·明辨析。正确辨析“二馏、二裂、二化”，即利用概念，正确辨析分馏、干馏、裂化、裂解、气化、液化，注意其区别与联系，加深对煤、石油、天然气三大化石燃料应用的认识。
5．紧扣特征·找规律。依据加聚反应的断键、成键特点，总结加聚反应的常见类型，在此基础上得到单体的判断方法和规律。
6．树立理念·保环境。树立环境保护的理念，认识环境污染的危害，了解“三废”的来源与处理方法，理解绿色化学及原子经济的概念。
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用 海水资源的开发利用
学习目标
核心素养
1．了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。2．以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。3．以海水资源的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
科学态度与社会责任：1．能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的具体方案。2．具有将化学成果应用于生产、生活的意识。3．能运用所学化学知识分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。4．主动关心资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念。
新课情景呈现
现在我们家庭中大多都是不锈钢或陶瓷餐具，铝制餐具已逐渐退出，但在铝刚被提炼出来的19世纪，拿破仑大宴宾客及大臣时，其他人用银做的餐具而他自己却用铝做的餐具。1889年，德国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发现元素周期律和建立元素周期表上的贡献，赠给他一件贵重的奖品，就是用金和铝制成的一架天平。为什么在地壳中含量比铁还多的金属铝，在19世纪比金还贵重呢？
随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？
海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。
开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的可靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达18
000
km，海岛海岸线长达14
000
km，这为我们开发利用海水资源提供了良好的自然条件。那么，海水的开发利用都包括哪些方面呢？你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗？
课前素能奠基
新知预习
一、金属矿物的开发利用
1．金属冶炼原理与实质
(1)原理：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)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即：Mn＋＋ne-==M。
2．金属冶炼的常用方法
3．金属矿物资源的开发和利用措施
(1)提高金属矿物的利用率；
(2)开发环保高效的金属冶炼方法；
(3)防止金属的腐蚀；
(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；
(5)加强废旧金属的回收和再利用。
二、海水资源的开发利用
1．海水资源的利用
(1)利用途径：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有__蒸馏法__、__电渗析法__、__离子交换法__和__膜分离法__等。其中__蒸馏法__的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
2．海水制盐
(1)从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。
(2)从海水中可以提取__镁、钾、溴__及其他化工产品。
(3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。如图为海水综合利用的示意图。
3．从海水中获取能量
(1)从海水中提取铀和重水，用于__核能__开发。
(2)开发__潮汐能__、__波浪能__等新型能源。
预习自测
1．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。( × )
(2)海水中含有钾元素，仅通过物理变化就可以得到金属钾。( × )
(3)海水各种化学资源的开发过程中，必须都要发生化学反应。( × )
(4)实验室从海带中提取单质碘的方法是取样→灼烧→溶解→过滤→萃取。( × )
2．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于( D )
A．金属的导电性强弱
B．金属在地壳中的含量多少
C．金属的化合价高低
D．金属的活动性强弱
解析：由图可知，性质越活泼的金属冶炼越难，使用年限越短，性质稳定的金属冶炼越容易使用年限越长，可见，金属被利用年限的前后主要取决于金属的活动性强弱，故选D。
3．下列说法错误的是( C )
A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步
C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液
D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
解析：金属的冶炼有电解法、加热分解、置换法等，电解法是电解熔融物质，不一定是熔融盐，不能是溶液，故选C。
4．地球上的大部分水是以海水形式存在的，若能找到海水淡化的大规模生产方法，将极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧缺的状况。下列有关海水淡化的方法在原理上完全不可行的是( A )
A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
解析：明矾使海水中的悬浮颗粒沉淀下来而净化，不能使海水淡化，A项错误；利用太阳能将海水蒸馏淡化是可行的，B项正确；在一定条件下将海水缓慢凝固以获取淡水在原理上是可行的，C项正确；利用离子交换法可以使海水淡化，D项正确。
课堂素能探究
知识点?
金属的冶炼,
问题探究
1．能否通过电解熔融的MgO制取金属镁？
提示：不能。MgO的熔点比MgCl2的熔点高，需要消耗很多的能量，成本太高。
2．能否通过电解AlCl3制取金属铝？
提示：不能。氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，没有自由移动的离子，不发生电离。
3．如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？
提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
知识归纳总结
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：
金属单质还原性、失电子能力依次减弱，金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强。
易错提醒：常见几种金属的冶炼误区
(1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。但冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。
(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。
(3)Au、Pt一般用物理法提取。
(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。
2．铝热反应实验
实验原理
Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
实验操作
实验现象
(1)镁条剧烈燃烧(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热
(1)铝热反应的引燃剂为镁条，助燃剂为氯酸钾。
(2)铝热剂为混合物，是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。
(3)镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。
(4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
┃┃典例剖析__■
典例1
冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气，或一氧化碳)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，对它们的冶炼方法的分析不正确的是( B )
A．(Ⅰ)用①
B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③
D．(Ⅳ)用④
解析：火烧孔雀石炼铜是采用焦炭法来冶炼金属，CH2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑用①法，A项正确；湿法炼铜就是用铁与可熔性铜盐溶液反应置换出铜，用②错误，B项错误；铝热法炼铬是三氧化二铬与铝发生铝热反应，Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3，用③，C项正确；从光卤石中炼镁是从海水或光卤石中先获得MgCl2·6H2O，然后得MgCl2，通过电解熔融MgCl2来冶炼镁，D项正确。
┃┃变式训练__■
1．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( C )
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg＋O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
电解法
C
Cu2S＋O22Cu＋SO2
热分解法
D
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
热还原法
解析：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C项，不属于分解反应，错误。
海水提溴的工艺,
知识点?
问题探究
1．已知2Br-＋Cl2==Br2＋2Cl-，SO2＋Br2＋2H2O==SO＋2Br-＋4H＋，根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是怎样的？
提示：氧化剂氧化性大于氧化产物，则氧化性为Cl2>Br2>SO2。
2．有人说步骤①通入氯气氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建议是否合理？
提示：不合理，直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂，还会造成一部分溴流失，使成本增加。
知识归纳总结
1．工艺流程
2．主要过程
—
↓
—
↓
—
↓
—
┃┃典例剖析__■
典例2
海水中溴元素以Br-形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示：
(1)步骤①反应的离子方程式是__2Br-＋Cl2==Br2＋2Cl-__。
(2)步骤③反应的化学方程式是__SO2＋Br2＋2H2O==H2SO4＋2HBr__。
(3)从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br2的是__ABC__(填字母)。
A．NaOH
B．FeCl2
C．Na2SO3
D．H2O
(4)步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90
℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则__溴不能完全蒸出，产率低__。
解析：(1)海水中的溴离子容易被氯气氧化为溴的单质。氧化性氯气比溴强，反应的离子方程式为2Br-＋Cl2==Br2＋2Cl-；(2)溴单质有氧化性，二氧化硫具有还原性，溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O==H2SO4＋2HBr；(3)NaOH溶液和溴单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水，可以吸收，故A正确；FeCl2溶液具有还原性，可以被溴单质氧化为氯化铁，可以吸收溴单质，故B正确；Na2SO3溶液具有还原性，可以被溴单质氧化，能吸收溴单质，故C正确；H2O和溴单质反应微弱，不能充分吸收溴单质。故D错误，故答案为ABC；(4)在溴水中，溴的沸点是58.5
℃，水的沸点是100
℃，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低。
┃┃变式训练__■
2．从淡化海水中提取溴的流程如下：
→→
下列有关说法不正确的是( C )
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br-＋Cl2==2Cl-＋Br2
C工业上每获得1
mol
Br2，需要消耗Cl2
44.8
L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析：Na2SO3中SO可以和溴单质发生氧化还原反应，A项正确；Cl2具有氧化性，可将Br-氧化成单质，2Br-＋Cl2==2Cl-＋Br2，B项正确；未注明标况无法计算Cl2体积，C项错误；从溴水中提取溴采用萃取、分液、蒸馏的方法，D项正确。
名师博客呈现
铝的冶炼史
1825年，丹麦的奥斯特分离出少量的纯铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了，所以不允许大规模地生产铝。又过了27年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪着金属光泽的小铝球。因此在19世纪，铝是一种珍贵的金属，它的价格同黄金相当。
1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯·马丁·霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教授(这位教授正是维勒的学生)说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。”这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。霍尔在自己家里的柴房中办一个家庭实验室，经过两年的不断探索终于在1886年2月的一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上，后来，这些铝球竟成为“王冠宝石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。
还有一件值得提及的事，非常巧合，一位与霍尔同龄的年轻的法国化学家埃鲁也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法。霍尔与埃鲁在遥远的两大洲，同年来到人世(1863年)又同年发明了电解炼铝法(1886年)。虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷，但后来却成为莫逆之交。1911年，当美国化学工业协会授予霍尔著名的佩琴奖章时，埃鲁还特意远涉重洋到美国参加了授奖仪式。亲自向霍尔表示祝贺。
或许是上天的旨意，1914年，这两位科学家又都相继去世。难怪当后人们一提起电解炼铝法的时候，便总把霍尔和埃鲁的名字联在一起。
〔即时训练〕
用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1
mol，消耗铝最少的是( D )
A．MnO2
B．WO3
C．Cr2O3
D．Co3O4
解析：用铝热法还原金属氧化物时，Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，在反应中金属氧化物被还原，显然，在氧化物中金属化合价越高，变为单质时需获得的电子就越多，消耗铝也越多；金属氧化物中金属元素的化合价分别为Mn(＋4)、W(＋6)、Cr(＋3)、Co(＋)，制得各1
mol金属，转移电子的物质的量最少的为Co，选D。
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-第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
学习目标
核心素养
1．结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。2．以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。3．认识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，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
宏观辨识与微观探析：1．能从物质的微观角度说明煤、石油、天然气的组成及综合应用。2．能用不同的化学符号描述煤的气化、石油裂化的过程。科学态度与社会责任：1．具有将化学成果应用于生产、生活的意识。2．能运用所学化学知识分析煤、石油、天然气综合利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。3．主动关心资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念。
新课情景呈现
天然气、石油和煤不仅是重要的化石燃料，而且是重要的化工原料。石油和煤分别被誉为“工业的血液”和“工业的粮食”，让我们走进教材学习煤、石油、天然气的综合利用。
课前素能奠基
新知预习
一、煤的综合利用
1．煤的组成
2．煤的综合利用
二、天然气的综合利用
三、石油的综合利用
四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1．三大合成材料：__塑料__、__合成橡胶__、__合成纤维__，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
2．合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
预习自测
1．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( × )
(2)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。( × )
(3)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。( √ )
(4)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质。( × )
(5)煤里主要含碳及少量的其他元素，但绝大多数都含硫，工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。( √ )
(6)若从煤焦油中分离出芳香烃，可用分液法。( × )
解析：(1)煤、石油和天然气不是新型清洁能源。
(2)二氧化碳不是大气污染物。
(3)裂化汽油含有不饱和烃，会与溴反应。
(4)煤是由无机物和有机物组成的复杂的混合物。
(5)煤中的硫元素在燃烧时会生成SO2气体，SO2气体是形成酸雨的主要污染物之一。
(6)煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。
2．石油裂解的目的主要是( D )
A．提高轻质液体燃料的产量
B．提高汽油的产量
C．改善汽油的质量
D．获得短链不饱和烃
解析：石油裂解的目的是获得乙烯、丙烯等工业原料。
3．下列关于石油的说法不正确的是( C )
A．石油主要含C、H两种元素
B．石油通过催化重整可得到环状烃
C．石油裂化是物理变化
D．石油分馏得到的汽油是混合物
解析：石油裂化是化学变化。
4．有关煤的说法正确的是( C )
A．煤中含有苯、二甲苯、焦炉气
B．煤的干馏是物理变化
C．煤由有机物和少量无机物组成，煤的干馏是化学变化
D．煤主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素
解析：煤是多种复杂的有机物和无机物形成的混合物，不含苯、二甲苯和焦炉气，这三者都是煤在干馏过程中产生的，A错误；将煤隔绝空气加强热使其分解的过程为煤的干馏，故煤的干馏是化学变化，B错误；煤由有机物和少量无机物组成，C正确；煤中H元素含量很少，煤的构成元素主要为C元素，D错误。
课堂素能探究
煤、石油、天然气的综合利用,
知识点
问题探究
1．如何从石油中得到乙烯？
提示：乙烯是石油裂解得到的，是石油深度裂化的产物。
2．裂化和裂解有何区别和联系？
提示：二者均属于化学变化。裂化和裂解的目的不同，裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。裂化的目的是提高优质、轻质油的产量，特别是提高汽油的产量。
知识归纳总结
1．化学“三馏”的比较
名称
原理
特点
干馏
隔绝空气、高温下使物质分解的过程
属于化学变化，产物为混合物
蒸馏
根据液态混合物中各组分沸点不同，加热使某一组分蒸发进行分离
属于物理变化，产物为单一组分的馏出物
分馏
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
属于物理变化，产物为沸点相近的各组分组成的混合物
2．化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
3．化学“六气”的主要成分
高炉煤气
水煤气
天然气
液化石油气
焦炉气
裂解气
主要成分
CO、CO2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
┃┃典例剖析__■
典例
如图是实验室干馏煤的装置图，根据图示回答下列问题。
(1)指出图中仪器名称：b__硬质玻璃管__；d__U形管__。
(2)装置c的作用是__将干馏生成的气体进行降温和冷凝__，d中的液体有__粗氨水__和__煤焦油__。煤焦油可以通过__分馏__的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体是__焦炉气__，火焰的颜色是__蓝__色。
(4)b中剩余固体是__焦炭__。
(5)点燃e处之前，必须进行__检验气体的纯度__。
(6)下列叙述错误的是__C__。
A．煤发生了化学变化
B．d中液体的pH>7
C．d中液体只有一层
D．e处的气体可以还原氧化铜，可以使溴水褪色
解析：煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气，出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等，经c装置的降温和冷凝，粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集，则液体显碱性；焦炉气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性，可用于还原氧化铜，这些气体燃烧产生蓝色火焰；焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色；煤焦油是有机物的液态混合物，应采用分馏的方法分离；煤干馏后剩余固体是焦炭，在e处点燃气体之前应检验气体的纯度，防止爆炸。
┃┃变式训练__■
下列说法中错误的是( D )
A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油
B．含C20以上的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复杂的混合物
D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
解析：石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。
名师博客呈现
1．干馏、蒸馏、分馏比较
名称
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气、高温下使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
混合物
单一组分的纯净物
沸点相近的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
2．裂化与裂解对比
名称
裂化
裂解
原理
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
目的
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
获得短链不饱和烃
〔即时训练〕
下列关于化石燃料的加工说法正确的是( C )
A．石油裂化主要得到乙烯
B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油
C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径
解析：催化裂化的目的是得到轻质液体燃料汽油，A项错误；石油分馏是物理变化，B项错误；煤隔绝空气加强热主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，C项正确；煤制煤气有新物质CO和H2生成，是化学变化，D项错误。
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1
-第二节 化学药品的合理使用
学习目标
核心素养
1．认识化肥、农药、常见药物、食品添加剂等生活中常见化学品。2．树立自觉遵守国家关于化学用品应用、化工生产、食品与药品安全等方面的法律法规的意识。
科学态度与社会责任：1．在实践中逐步形成保护环境的观念。2．能运用所学知识分析探讨某些化学过程对人体健康、社会可持续发展可能带来的双重影响。3．具有安全意识，逐步养成严谨求实的科学态度。
新课情景呈现
各类化肥的作用
(1)氮肥：能促使作物的茎、叶生长茂盛，叶色浓绿。
(2)磷肥：能促进作物根系发达，增强抗寒抗旱能力，还能促进作物提早成熟，穗粒增多，籽粒饱满。
(3)钾肥：能促进作物生长健壮，茎秆粗硬，增强对病虫害和倒伏的抵抗能力，并能促进糖分和淀粉的生成。
如何合理的使用各类化肥，让我们走进教材，学习化学药品的合理使用。
课前素能奠基
新知预习
一、化肥、农药的合理使用
1．合理使用化肥
(1)考虑因素：土壤__酸碱性__、作物营养状况、化肥本身性质。
(2)应用实例：硝酸铵是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生爆炸，必须作改性处理后才能施用。
(3)过量施用化肥的危害
①很多化肥易溶于水，过量施用造成浪费。
②部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成__水体富营养化__，产生__水华__等污染。
③不合理施用化肥会影响土壤的__酸碱性__和土壤__结构__。
2．合理使用农药
(1)农药的发展：早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。现在人们研制出了有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类农药等有机合成农药。
(2)农药的发展方向：__高效__、__低毒__和__低残留__。
(3)不合理施用农药的危害
①农药对生态系统和自然环境造成广泛而复杂的影响。
②农药会造成土壤和作物的农药残留超标。
③农药会造成大气、地表水和地下水的污染。
点拨：敌敌畏或甲胺磷农药都是酯类物质，若在使用过程中不慎接触了敌敌畏或甲胺磷农药，立即用肥皂反复擦洗可避免中毒。
二、合理用药
1．药物的分类：药物按来源分为__天然药物__与__合成药物__。
2．药物的作用机理
(1)有的药物通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效，如抗酸药。
(2)更多药物通过药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效，其__分子结构__与生物活性密切相关。
3．阿司匹林
(1)阿司匹林化学名称是__乙酰水杨酸__，具有__解热镇痛__作用。
(2)以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为
(3)不良反应：长期服用阿司匹林会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。
4．合理使用药物
(1)在医生、药师指导下，遵循安全、有效、经济、适当的原则合理用药。
(2)滥用药物危害巨大，如无处方长期服用安眠药或镇静剂；滥用抗生素；服用兴奋剂等。
(3)拒绝毒品。
三、安全使用食品添加剂
1．类别、功能、品种
类别
功能
品种
着色剂
改善食品色泽
天然色素如红曲红等；合成色素如柠檬黄等
增味剂
增加食品鲜味
味精等
膨松剂
使食品膨松或酥脆
碳酸氢铵、碳酸氢钠
凝固剂
改善食品形态
盐卤、葡萄糖酸—S—内酯
防腐剂
防止食品腐败变质
亚硝酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐
抗氧化剂
防止食品因氧化而变质
抗坏血酸(维生素C)
营养强化剂
补充必要的营养成分
碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌
2．使用：在规定范围内合理使用食品添加剂，对人体健康不会产生不良影响，但违规使用或者超量使用食品添加剂都会损害人体健康。
预习自测
1．碘酒是一种常用的外用消毒药，关于它的消毒原理说法正确的是( B )
A．溶解细菌
B．氧化细菌，使蛋白质变性
C．使细菌缺氧而死
D．使细菌缺水而死
解析：碘单质是氧化性较强的单质，细菌、病毒(主要成分是蛋白质)，杀菌消毒的作用是让细菌、病毒变性失去生理活性，故选B。
2．下列说法中错误的一项是( B )
A．化肥中含有重金属元素、有毒有机物和放射性物质，施入土壤后会形成潜在的土壤污染
B．化肥的施用会造成土壤污染和水污染，但不会造成大气污染
C．持续农业运动是以将化肥、农药施用保持最低水平，保障食品安全为中心的
D．农药本身有毒，使用不合理会对环境造成污染
解析：化肥的使用会造成土壤污染和水污染，同时氮和硫的气态化合物排放导致大气污染，故选B。
3．市场上出售的紫葡萄，表皮上常附着一些浅蓝色的斑点，它是为防治霉菌而喷洒的农药波尔多液。波尔多液中含有一种有毒的盐，因此在吃葡萄之前，应将葡萄浸泡在水中一段时间。这种有毒的盐是( B )
A．氯化钡
B．硫酸铜
C．硝酸银
D．碳酸钠
解析：农药波尔多液是CuSO4和熟石灰的混合溶液，CuSO4是重金属盐，有毒，故选B。
4．近年来多位演艺明星因涉毒锒铛入狱，吸毒祸害之大，胜于洪水猛兽。下列物质中不属于毒品的是( D )
A．冰毒
B．吗啡
C．摇头丸
D．甘油
解析：吗啡、冰毒、摇头丸都属于毒品，甘油即丙三醇，不属于毒品。
课堂素能探究
认识化学品的合理使用,
知识点
问题探究
1．滥用抗生素可能引起一个地区某些细菌耐药现象的发生，对感染的治疗会变得十分困难，这样发展下去，人类将对细菌束手无策。如何正确使用药物？
提示：药物使用要在医生指导下进行；要详细阅读产品使用说明书及标签中介绍的使用方法；要了解药物的药理性能，掌握药物联合使用和单独使用的原则，不能随意一并使用药物；外用药物，稀释要适量；内服药，按要求服用，不可随意增大剂量等等。
2．“剧毒农药杀虫效果最好，在农业生产中应该大力提倡”这种观点正确吗？为什么？
提示：不正确。剧毒农药对人体健康、生态环境造成危害，应避免使用剧毒农药。
知识归纳总结
1．化肥、农药的利与弊
利
弊
(1)提高农产品产量。(2)与有机肥料和天然农药相比，化肥和合成农药用量少、见效快。(3)降低生产成本，促进农业机械化发展。
(1)滥用药物会破坏生态环境。(2)研究和施用杀虫剂等农药已经进入了恶性循环。(3)影响食品品质。
2．抗生素的利与弊
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，这些问题已经日益为人们所关注。抗生素诱发细菌产生抗体，这种抗体是可以传递的。例如，青霉素在早期使用中。可以治疗大多数细菌引起的疾病，如肺炎、脑膜炎、破伤风、淋病等，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。
3．食品添加剂的利与弊
食品添加剂是用于改善食品品质、延长食品保存期、增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质。食品添加剂的作用有以下四点：(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。但是如果使用不当也会对人体造成危害，如过量使用防腐剂亚硝酸钠会有致癌的可能。
┃┃典例剖析__■
典例
食品中可以按规定加入一定量的食品添加剂、干燥剂或除氧剂，下列说法正确的是( A )
A．补血营养品红桃K中添加微量铁粉，作为补铁剂
B．中秋月饼包装袋内有小袋铁粉，只是作为干燥剂
C．苏打饼干包装盒中有小袋生石灰，作为补钙剂
D．卤制品中加入大量亚硝酸钠，作为保鲜剂
解析：A．微量铁粉能与胃酸中的盐酸反应生成易被人体吸收的亚铁盐，补血营养品红桃K中添加微量铁粉，作为补铁剂；B．中秋月饼包装袋内有小袋铁粉，铁粉能吸收氧气和水分，生成铁锈，能防止食品腐败、保持食品干燥，不只是作为干燥剂；C．生石灰能与水反应生成氢氧化钙，苏打饼干包装盒中有小袋生石灰，作为干燥剂；D．亚硝酸钠有毒，能作防腐剂，但应适量使用(符合国家标准)，卤制品中不能加入大量亚硝酸钠。
┃┃变式训练__■
下列与生产、生活相关的化学知识描述正确的是( A )
A．使用高效低毒的农药，既能提高作物产量，又能降低农药残留量
B．食品包装袋中常放入生石灰作为抗氧化剂，防止食品变质
C．水瓶胆中的水垢可用饱和食盐水清洗
D．明矾可用于净水，也可用于淡化海水
解析：农药对农作物的生长起到一定的作用，使用高效低毒的农药，既能提高作物产量，又能降低农药残留量，A正确；生石灰是干燥剂，不能作抗氧化剂，B错误；水垢应用酸来清洗，比如生活中常用含有醋酸的食醋来清洗，C错误；明矾可用于净水，但不能淡化海水，D错误。
名师博客呈现
1．重要人工合成药物
类别
解热镇痛药
抗生素
抗酸药
定义
具有解热、镇痛药理作用，同时还有显著抗炎、抗风湿作用的药物
由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类代谢物
能中和胃里过多的盐酸，缓解胃部不适，用于治疗胃痛的药物
典型实例
阿司匹林
青霉素
氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸氢钠、碳酸镁
结构简式(化学式)
—
Al(OH)3、Mg(OH)2、NaHCO3、MgCO3
主要用途
解热镇痛；防止心脏病、减缓老年人视力衰退和提高免疫能力；促进植物开花
医治因葡萄球菌和链球菌等引起的血毒症，如肺炎、脑膜炎、淋病和外伤感染
治疗胃痛的药物，能中和胃里过多的盐酸，缓解胃部不适
注意事项
长期服用阿司匹林的不良反应有胃肠道反应、水杨酸反应等
青霉素在使用前一定要进行皮肤敏感试验
胃穿孔病人不能服用产生CO2的抗酸药，以防加重病情
2．食品添加剂的种类
功能
类别
品种
改善食品感官
着色剂
食用天然色素：辣椒红、姜黄、胡萝卜素食用合成色素：苋菜红、胭脂红、柠檬黄
漂白剂
亚硫酸氢钠、硫黄
甜味剂
天然甜味剂：蔗糖、葡萄糖合成甜味剂：糖精
酸味剂
醋酸、柠檬酸、乳酸
鲜味剂
谷氨酸钠(味精)
改变食品状态
膨松剂
碳酸氢钠、碳酸氢铵
凝固剂
氯化镁、硫酸钙、葡萄糖酸-δ-内酯等
提高食品营养
营养强化剂
维生素、赖氨酸、食盐加碘、酱油加铁等
防止食物腐败变质
防腐剂
苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、硝酸盐
抗氧化剂
抗坏血酸(维生素C)、亚硝酸盐、二氧化硫
〔即时训练〕
将下列家庭常用药物与相应作用用线连起来。
板蓝根冲剂 伤口消炎
甘草片
退热止痛
红霉素
抑制胃痛、助消化
扑尔敏
抗菌消炎
阿司匹林
治疗感冒
碘酒
镇咳化痰
胃舒平
抗过敏
解析：本题主要考查一些家庭常备药物的作用，板蓝根冲剂可用于治疗感冒，甘草片常用于镇咳化痰，红霉素用于抗菌消炎，扑尔敏用来抗过敏，阿司匹林用来退热止痛，碘酒常用来伤口消炎，胃舒平用于抑制胃病、助消化。
答案：
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-第三节 环境保护与绿色化学
学习目标
核心素养
1．结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物质循环利用的意识。2．认识物质及其变化对环境的影响，依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境保护的作用。
科学态度与社会责任：1．能依据“绿色化学”思想对化学过程进行分析，合理决策；对某些化学工艺提出处理或解决问题的具体方案。2．具有理论联系实际的观念，在实践中逐步形成保护环境观念。3．能运用“绿色化学”观念，分析某些化学过程对人类健康、社会可持续发展的双重影响。4．主动关心与环境保护有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处的观念。
新课情景呈现
迄今为止，煤仍是人类使用的主要能源之一，同时也是重要的化工原料。煤燃烧时不仅产生我们所需要的能量，同时还会生成大量的二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物。采取哪些措施可以减少煤燃烧对环境造成的污染？
物质文明的快速发展给人们的生活水平带来了快速的提高，但是物质文明发展的同时也给人们生产了垃圾，带来了烦恼，同学们对发展生产和保护环境有何看法？
课前素能奠基
新知预习
一、化学与环境保护
1．环境保护
(1)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)环境保护的任务
①环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据。
②治理工业三废(__废水__、__废气__、__废渣__)。
③寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，能从根本上解决环境问题。
2．大气污染
(1)污染物主要来源：除了自然因素外，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。
(2)次生污染物的形成
3．污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有__物理法__、__化学法__和__生物法__等。
(2)污水处理的常用化学方法__中和法__、__氧化还原法__、__沉淀法__等。
(3)污水处理的流程
①一级处理：通常采用__物理__方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶性的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，一级处理作为预处理。
②二级处理：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。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。
③三级处理：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。经三级处理后水可用于绿化和景观用水等。
4．固体废弃物的处理
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”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造成的污染。按照绿色化学的原则，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__(即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物)，这时原子利用率为100%。
预习自测
1．下列说法不正确的是( B )
A．采用原煤脱硫技术，可减少燃煤燃烧时产生的SO2
B．自来水可用氯气来杀菌消毒，说明氯气无毒
C．氮氧化物可以破坏臭氧层，也能形成酸雨
D．化石燃料燃烧产生大量CO2，会导致温室效应
解析：氯气有毒，自来水可用氯气来杀菌消毒是因为Cl2与H2O反应生成了HClO，B项错误。
2．下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是( A )
A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体
B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一
C．节能减排符合低碳经济的要求
D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺
解析：N2不是造成温室效应的气体。
3．近年来，环境问题越来越引起人们的重视。温室效应、酸雨、臭氧层被破坏、赤潮等已经给我们赖以生存的环境带来较大的影响，造成酸雨的主要有害物质是( B )
A．CO2
B．硫和氮的氧化物
C．含氟化合物
D．化肥和含磷洗衣粉的使用及其污水的排放
解析：温度效应与CO2有关，硫与氮的氧化物与酸雨有关，含氟化合物破坏臭氧层，化肥和含磷洗衣粉的使用及污水的排放不会造成酸雨，故选B。
课堂素能探究
常见环境问题与绿色化学,
知识点
问题探究
为减少和消除煤炭燃烧产生的SO2，人们向煤炭中加入生石灰作为固硫剂，你知道其反应原理是什么吗？
提示：CaO＋SO2CaSO3；
2CaSO3＋O22CaSO4；
总反应式：2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。
知识归纳总结
1．常见环境问题
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，陆地面积减小等
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
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
废水中含氮、磷元素的营养物质
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、水质恶化
PM2.5
颗粒物
污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康
2．绿色化学
(1)绿色化学的含义：绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。
①从科学观点看，它是化学科学基础内容的更新。
②从环境观点看，它强调从源头上消除污染。
③从经济观点看，它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。
(2)绿色化学的核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染，即预防污染优于治理污染。
(3)原子经济性反应：按照绿色化学的原则，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，这时原子利用率为100%。
┃┃典例剖析__■
典例
酸雨形成的原理之一可表示如下：
含硫燃料AB硫酸
请回答下列问题。
(1)A的化学式为__SO2__，B的化学式为__SO3__。
(2)三个反应中，不属于氧化还原反应的是__③__(填序号)。
(3)SO2中硫元素显＋4价，它可以降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的__还原剂__(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2，达到减少污染的目的。
(4)雨水的pH小于5.6时，就判定为酸雨。已知pH＝-lg
c(H＋)，经测定某次雨水所含酸性物质只有硫酸，且其浓度为5×10-5
mol·L-1，则这次降雨__是__(填“是”或“不是”)酸雨。
解析：(1)(2)题中所示原理为含硫燃料SO2SO3H2SO4，其中反应③不是氧化还原反应。(3)SO2中硫元素化合价降低，SO2被还原，应加入还原剂。(4)c(H2SO4)＝5×10-5
mol·L-1，则c(H＋)＝2×5×10-5
mol·L-1＝1×10-4
mol·L-1。所以pH＝-lg(1×10-4)＝4<5.6，故这次降雨是酸雨。
┃┃变式训练__■
绿色化学实验是指在绿色化学的思想指导下，对常规实验进行改革而形成的实验新方法。下列符合绿色化学实验操作的是( D )
A．将一氧化碳还原氧化铜的尾气直接排入空气中
B．将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中
C．将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全
D．将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离
解析：一氧化碳还原氧化铜的尾气中含有的未反应的一氧化碳是有毒气体，对环境有害，A项不符合绿色化学实验操作；将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中，会腐蚀下水道，污染水资源，B项不符合绿色化学实验操作；将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全，产生的二氧化硫有毒，污染空气，C项不符合绿色化学实验操作；将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离，防止了残余物对环境的污染，符合绿色化学实验操作，故D项正确。
名师博客呈现
绿色化学对化学反应的要求
〔即时训练〕
在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物。如用CH3C≡CH合成CH2==C(CH3)COOCH3，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物是( C )
A．H2和CO2
B．CO2和H2O
C．CO和CH3OH
D．CH3OH和H2
解析：原子利用率达到最高，即CH3C≡CH与选项中的物质化合完全转化成CH2==C(CH3)COOCH3，根据原子守恒可知，只有C项符合题意。
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