(共11张PPT)
阶段复习课
第八章
思维脉图构建
【整合提升】
1.自然资源的开发利用
(1)金属矿物的开发利用
(2)海水资源的开发利用
海水资
源的开
发利用
(3)煤、石油和天然气的综合利用
化石
燃料
的综
合利
用
2.化学品的合理使用
(1)合理施用农药、化肥
(2)合理用药:不能滥用药物,远离毒品
(3)安全使用食品添加剂
3.环境保护与绿色化学
素养应用提升
1.二氧化硫是大气中分布较广,影响较大的主要污染物之一,常常以它作为大气污染的主要指标。它主要来源于以煤或石油为燃料的工厂企业,如火力发电厂、钢铁厂、有色金属冶炼厂等。此外,硫酸制备过程及一些使用硫化物的工厂也可能排放出二氧化硫。
思考:
(1)二氧化硫有哪些化学性质?
提示:
序号
化学性质
主要表现(合理即可)
化学方程式
1
酸性
与碱反应
SO2+2NaOH
====
Na2SO3+H2O
2
氧化性
与H2S反应
SO2+2H2S====3S↓+2H2O
3
还原性
与氧气反应
2SO2+O2
2
4
漂白性
使品红等
有机色质褪色
催化剂
(2)如何定性检验空气中是否含有二氧化硫?
提示:将空气连续(过量)通过品红或酸性高锰酸钾溶液,若褪色,则证明空气中含有二氧化硫。
(3)如何定量检验空气中二氧化硫的含量?检验过程中有什么影响条件和因素?
提示:实验室可以用过量的碱吸收定量空气中的二氧化硫,然后再将生成的亚硫酸盐用氧化剂氧化成硫酸盐,测定其中硫酸盐的含量,然后根据原子守恒即可计算出其中二氧化硫的含量。这其中要注意二氧化碳产生的碳酸钡沉淀以及氧化过程中氧化不完全均可对测定结果产生影响。
2.根据《中华人民共和国刑法》第357条规定,毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。《麻醉药品及精神药品品种目录》中列明了121种麻醉药品和130种精神药品。毒品通常分为麻醉药品和精神药品两大类。其中最常见的主要是麻醉药品类中的大麻类、鸦片类和可卡因类。
(1)拒绝毒品、远离毒品。毒品有哪些危害?
提示:毒品会使人的身体、精神对其产生依赖性,且难以消除这种依赖性;长期接触毒品会使人的各项生理机能及神经系统受到很大损害,影响寿命;还会传播各类传染病,给家庭以毁灭性打击。
(2)如何做到远离毒品?
提示:首先从思想上坚决抵制毒品,不结交吸毒人员,不进歌舞厅等娱乐场所,树立正确的人生观;其次学习各种禁毒知识,辨识各类毒品,力所能及宣传毒品的危害性,让毒品无生存的土壤。(共61张PPT)
第三节 环境保护与绿色化学
学习任务一 环境保护
任务驱动:
随着人类活动的不断扩展,环境污染问题日益严重,已对人类可持续发展造成
很大影响,如何减少和避免环境污染是一个很重要的课题。
1.环境保护
(1)工业三废是指:_____、_____、_____。
(2)环保措施:回收利用、达标排放、研制可降解塑料。
【想一想】工业废气的任意排放会造成哪些环境问题?
提示:酸雨、雾霾、光化学烟雾等。
课前自主学习
废气
废水
废渣
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_______________
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
化石燃料的燃烧
【微思考】CO2能引起温室效应,故CO2属于大气污染物之一,所以应最大限度地杜绝CO2的排放。这种观点对吗?
提示:观点错误。CO2不属于大气污染物,大气污染物是指大气中危害人类和环境的人为污染物和天然污染物。CO2参与光合作用,所以CO2还是有一定作用的。当然,为减少温室效应,可以适当减少CO2的排放。
3.污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有_______、_______和_______等。
(2)污水处理的常用化学方法有_______、___________、_______等。
物理法
化学法
生物法
中和法
氧化还原法
沉淀法
(3)污水处理的流程
①一级处理:通常采用_____方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解
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_____方法(又称_______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___________、___________、___________和反渗透法
等,对污水进行深度处理和净化。经三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
物理
生物
微生物
化学沉淀法
氧化还原法
离子交换法
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_____________和_____________这两个重要目的。
减少环境污染
资源回收利用
学习任务二 绿色化学
任务驱动:
什么是“绿色化学”?在全球工业化迅猛发展的今天,“绿色化学”有何意义?
1.核心:利用化学原理从_____上减少或消除工业生产对环境的污染。
2.原子经济性:反应物的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率
为_____。
【想一想】哪些化学反应能够做到原子利用率为100%?
提示:化合反应、加成反应等。
源头
100%
课堂合作探究
【探究任务一】环境保护
【问题情境】
酸雨不但能腐蚀建筑物,还会使土壤中大量的营养元素流失,从而使土壤变得贫瘠。如何进行环境保护?
【问题探究】
(1)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+SO2
CaSO3;2CaSO3+O2
2CaSO4,
总反应式:2CaO+2SO2+O2
2CaSO4。
(2)下表为环境污染的热点问题,请查阅资料,探究产生的原因及防治方法。
环境问题
产生原因
防治方法
温室效应
大气中___含量的不断增加
减少化石燃料的燃烧
酸雨
_______________的大量排放
燃料预脱硫,控制机动车辆尾气排放
水体富营
养化(赤潮)
含有大量_______的污水任意排放
将工业和生活废水处理后再排放
臭氧层破坏
_____________________等的排放
使用无氟制冷剂等
白色污染
聚乙烯等塑料垃圾
回收利用
CO2
SO2和氮的氧化物
氮、磷
氮的氧化物、氟氯代烃
(3)迁移应用
空气质量报告检测的大气污染物有哪些?
提示:烟尘、悬浮颗粒物、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等都属于大气污染物。
【探究总结】
1.七大环境问题
环境问题
主要污染物(或影响因素)
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
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏
氟氯代烃、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
环境问题
主要污染物(或影响因素)
主要危害
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
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
环境
问题
主要污染物
(或影响因素)
主要危害
白色
污染
废弃塑
料制品
在土壤中影响农作物吸收水分和养分,导致农作物减产;混入生活垃圾中难处理、难回收;易被动物当作食物吞入,导致动物死亡
赤潮和
水华
含N、P等营养
物质的废水
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
2.环境污染成因
(1)空气质量日报报道的空气污染物主要有CO、SO2、NOx及可吸入固体颗粒。新修订的《环境空气质量标准》将PM2.5纳入强制检测指标。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,主要是由化石燃料的燃烧和机动车尾气的排放所形成的。
(2)不仅CO2是温室气体,CH4、O3、氟氯代烃等都是地球大气中的温室气体,都会产生温室效应。
(3)正常的雨水呈酸性,是因为溶有CO2等酸性气体。pH<5.6的降水称为酸雨,
pH<5.6是因为雨水中溶有由SO2或氮氧化物转化而成的H2SO4、H2SO3或
HNO3等。
(4)氟氯代烃(氟利昂)等制冷剂的大量使用是臭氧层破坏(形成臭氧空洞)的
主要原因,氯原子是破坏臭氧的催化剂:Cl+O3
ClO+O2,ClO+O
Cl+O2。
3.大气污染的危害及防治方法
【拓展提升】酸雨形成的化学反应
(1)酸雨形成多数是由于化石燃料的燃烧
①含有硫的煤燃烧生成二氧化硫:S+O2
SO2;
②二氧化硫和水作用生成亚硫酸:
SO2+H2O
H2SO3;
③亚硫酸在空气中可氧化成硫酸:
2H2SO3+O2====2H2SO4。
点燃
====
(2)氮氧化物溶于水形成硝酸:雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。
①闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮:
N2+O2
2NO;
②一氧化氮不稳定,在空气中被氧化生成二氧化氮:
2NO+O2====2NO2;
③二氧化氮和水作用生成硝酸:
3NO2+H2O====2HNO3+NO。
放电
====
【探究特训】
1.(2020·渭南高一检测)习近平总书记在中央政治局第四十一次集体学习时提出:推动绿色发展,营造碧水蓝天。下列措施不利于营造碧水蓝天的是( )
A.推广使用燃煤脱硫技术,防治污染
B.实施绿化工程,防治扬尘污染
C.研制开发燃料电池汽车,消除机动车尾气污染
D.加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量
【解析】选D。煤中含有硫元素,燃烧后产生二氧化硫污染空气,推广使用燃煤脱硫技术,防治SO2污染,有助于空气质量的提升,故A不符合题意;实施绿化工程,大量植树造林,能够起到净化空气的作用,也防治了扬尘的污染,故B不符合题意;机动车尾气中含有一氧化碳、一氧化氮等污染物,利用和开发新能源汽车,消除了机动车尾气污染,有利于营造碧水蓝天,故C不符合题意;化石燃料的燃烧会产生大量空气污染物,如粉尘、有害气体等,所以加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量,不利于营造碧水蓝天,故D符合题意。
2.(2020·唐山高一检测)化学与人类生活、环境保护及社会可持续发展密切相关。下列有关叙述正确的是( )
A.大量开发利用深海可燃冰,有助于海洋生态环境治理
B.汽车尾气中含有大量大气污染物,这是汽油不完全燃烧造成的
C.回收制革工厂的边角皮料生产食用明胶
D.PM2.5表面积大,能吸附大量的有毒有害物质,对人体的肺功能造成很大危害
【解析】选D。大量开发深海可燃冰,会破坏海洋生态系统,A错误;汽车在行驶中烃类不完全燃烧,产生CO甚至冒黑烟,汽车尾气排放的氮氧化物是在发动机气缸内高温富氧环境下氮气和氧气的反应,不是汽油不完全燃烧造成的,B错误;用回收制革工厂的边角皮料生产食用明胶,明胶中重金属铬严重超标,食用后,会对人体某些器官造成损伤,C错误。
【补偿训练】
(2017·全国卷Ⅲ)化学与生活密切相关。下列说法错误的是( )
A.PM2.5是指粒径不大于2.5
μm的可吸入悬浮颗粒物
B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
【解析】选C。空气中PM2.5是指粒径小于或等于2.5
μm的颗粒物,A项正确;绿色化学应从源头上做起,其核心是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,而不能先污染后治理,B项正确;燃煤燃烧可产生SO2和CO2,其中CaO可与SO2结合生成CaSO3,并最终氧化为CaSO4,而CO2在该条件下不能与CaO结合生成CaCO3,故加入CaO可减少SO2的排放,不能减少温室气体CO2的排放,C项错误;天然气的主要成分是甲烷,液化石油气的主要成分是乙烯、乙烷、丙烷等,这两类燃料都是碳氢化合物,属于清洁能源,D项正确。
污染分类及污染物的来源
化石燃料的燃烧和工业生产
农业生产和
日常生活中
环境污染
大气污染
水污染
土壤污染
工业“三废”
废气
废水
废渣
农药、化肥、生活污水
废气和颗粒物
农药、化肥、生活污水
燃烧含硫的燃料
工业排出的废气
汽车尾气
……
酸雨的形成
NO
SO2
空气
阳光、尘埃
NO2
SO3
HNO3
H2SO4
酸雨
(pH＜5.6)
H2SO3
途径1：2NO＋O2=
2NO2
、
3NO2＋H2O＝2HNO3+NO
途径3：SO2＋H2O＝H2SO3、2H2SO3＋O2＝2H2SO4
途径2：空气中飘尘的催化作用，
2SO2＋O2=====
2SO3
、
SO3＋H2O＝H2SO4
催化剂
方法：物理法
方法：化学法和物理化学法
主要是混凝法，混凝剂：硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等
化学沉淀法、氧化还原法
吸附、离子交换、萃取、电渗析、反渗透法等
目的：除去不溶解的污染物
目的：除去可降解的有机物等污染物
目的：除去不溶解的污染物
污水处理流程
可排放的水
未经处理的污水污水
一级处理
二级处理
三级处理
设备：格栅间、曝气沉沙池、初次沉淀池
设备：曝气池、二次沉淀池
设备：沉淀池（深度处理）
方法：微生物法和某些化学法
【探究任务二】绿色化学
【社会情境】
绿色化学为协调资源开发利用与环境保护的关系,实现人类可持续发展提供了全新的思路。
【问题探究】
(1)在汽车的排气管上安装“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂),可以把汽车尾气中的有害气体CO与NO
催化生成可参与大气生态循环的无毒气体,①这种尾气处理的方法符合绿色化学的概念吗?②生成的无毒气体是什么?写出反应的化学方程式。
提示:①绿色化学的核心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。而此污染处理方法是被动地治理污染,不符合绿色化学的概念。②CO2和N2;反应的化学方程式为2CO+2NO
2CO2+N2。
催化剂
======
(2)我们学过的四种基本反应类型中,最符合绿色化学理念的是哪种?在有机化学反应中有哪种?
提示:最理想的“原子经济”是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率(期望产物总质量与生成物总质量之比)为100%。四种基本反应类型中化合反应符合,有机化学反应中加成反应、加聚反应符合。
(3)乙烯合成环氧乙烷有以下两种方法:
方法一:CH2
CH2+Cl2+Ca(OH)2
+CaCl2+H2O
方法二:2CH2
CH2+O2
2
哪种方法的原子利用率可达100%?
提示:方法二。
＝
＝
(4)防治环境污染,用化学方法处理“工业三废”是一种重要的手段。这种措施是否符合绿色化学的理念?
提示:不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染,即不产生或少产生污染物,而不是产生污染后再治理。
【探究总结】
“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。
【拓展提升】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】(2020·无锡高一检测)“绿色化学”又称环境无公害化学。下列叙述符合“绿色化学”原则的是( )
A.绿色化学的核心是利用化学原理对工业生产造成的环境污染进行治理
B.用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等,以减少木材使用
C.研制新型杀虫剂,使它只对目标昆虫有毒杀作用而对其他昆虫无害
D.现代石油化工采用银作催化剂,将乙烯直接氧化生产环氧乙烷符合“原子
经济”
【解题探究】解答本题需要注意以下两点:
(1)绿色化学是不产生或少产生污染,而不是治理污染问题。
(2)化学反应产物全部为目标产物属于原子利用率100%。
【解析】选D。绿色化学的核心是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,A项错误;用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等会造成白色污染,B项错误;新型杀虫剂的使用仍然会造成食品、水等污染,C项错误;D项反应原子利用率为100%,符合“绿色化学”原则,正确。
【探究特训】
1.(2020·北京西城区高一检测)“绿色化学”的理想状态是反应物的原子
全部转化为目标产物。以下反应不符合绿色化学原则的是( )
A.工业生产环氧乙烷:2CH2
CH2+O2
B.水煤气合成甲醇:CO
+
2H2
CH3OH
C.制取硫酸铜:Cu
+
2H2SO4(浓)
CuSO4
+
SO2↑+
2H2O
D.合成甲基丙烯酸甲酯:CH3C≡CH
+
CO
+
CH3OH
CH2
C(CH3)COOCH3
＝
△
====
＝
【解析】选C。A.工业生产环氧乙烷,反应物原子完全转化为生成物,符合绿色化学要求,A不符合题意;B.水煤气合成甲醇,反应物原子完全转化为生成物,符合绿色化学要求,B不符合题意;C.反应物的原子没有完全转化为目标产物CuSO4,因此不符合绿色化学要求,C符合题意;D.合成甲基丙烯酸甲酯时,反应物原子完全转化为目标产物,符合绿色化学要求,D不符合题意。
2.“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由
单质镁制硝酸镁的下列4个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求
的方案是( )
A.Mg
Mg(NO3)2
B.Mg
MgCl2
Mg(OH)2
Mg(NO3)2
C.Mg
MgO
Mg(NO3)2
D.Mg
MgSO4
Mg(NO3)2
【解析】选C。A方案虽然步骤少,但反应过程中会产生大量氮氧化合物,污染空气,另外消耗原料也多,不符合“绿色化学”的要求;B方案步骤烦琐,原料种类多,不符合“绿色化学”的要求;C方案步骤较少,节约原料,无污染,符合“绿色化学”的要求;D方案消耗原料较多,在第一步还会产生大量的SO2气体,污染空气,不符合“绿色化学”的要求。
3.(2020·南京高一检测)“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是( )
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置
②实验室中做氯气与钠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反应生成铵盐的实验
④实验室中采用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】选C。因为氨气的密度比空气小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,③不符合“绿色化学”。
反应过程
反应产物
反应物
安全的生产工艺
提高能源的利用率
绿色化学示意图
无毒、无害原料可再生资源
应用无毒、无害的催化剂
环境友好产品（安全、可降解和再利用）
应用无毒、无害的溶剂
原子经济性反应
高选择性反应
课堂素养达标
1.(2020·商洛高一检测)我国积极启动的“蓝天工程”和“绿水工程”是保护生态环境、提高全体人民生活质量的重要举措。下列措施不利于以上工程实施的是( )
A.减少重金属、农药和难分解有机物的排放
B.实施绿色化学,即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
C.加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量
D.开发新能源和新制冷剂,减少CO2和氟氯烃等物质的大量排放
【解析】选C。减少重金属、农药和难分解有机物的排放,有利于“蓝天工程”的建设,A正确;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,B正确;化石燃料的燃烧会产生大量空气污染物,如粉尘、有害气体等,所以加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量,不利于环境保护建设,C错误;形成温室效应的物质是二氧化碳和氟氯烃,开发新能源和新制冷剂,有利于“蓝天工程”建设,D正确。
2.(2020·深圳高一检测)十八大以来,习近平总书记在多个场合强调,“绿水青山就是金山银山”,对环境生态环保尤为重视,下列说法不符合绿色化学理念的是
( )
A.研发可降解高分子材料,减少“白色污染”
B.利用有机垃圾发酵生产沼气作生活燃料
C.推广利用太阳能、风能的城市照明系统
D.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约成本
【解析】选D。研发可降解高分子材料,减少塑料制品的使用,从而减少“白色污染”,符合社会可持续发展理念,A正确;回收有机垃圾用于生产沼气,可以减小其他形式不可再生能源的使用,是低碳理念,B正确;我国的能源结构中以燃煤为主,煤属于不可再生能源,发展低碳经济,减少化石燃料的消耗,积极推广可再生能源,C正确;造纸的废水中含有有毒、有腐蚀性的物质,将造纸废水通过高压水井压到地下,污染土壤、地下水资源,不符合可持续发展理念,D错误。
3.(双选)“绿水青山就是金山银山”,下列做法不符合绿色化学理念的
是( )
A.用Cu和浓HNO3生产Cu(NO3)2
B.在汽车的排气管上加催化转化装置,将NO和CO转化为N2和CO2
C.将重污染企业转移到偏远的农村,以提高城市的空气质量
D.研发新的物质合成路径,提高反应物的原子利用率
【解析】选A、C。以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜,有副产品二氧化氮、水生成,同时二氧化氮有毒,故A错误;NO和CO属于有毒气体,NO和CO在催化剂作用下转化为无毒的CO2和N2,符合绿色化学理念,故B正确;将重污染企业转移到偏远的农村,污染农村环境,不符合绿色化学理念,故C错误;研发新的物质合成路径,减少副反应发生,提高反应物的原子利用率,符合绿色化学理念,故D正确。
4.(2020·北京昌平区高一检测)工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜,
从节约角度及防治污染环境的角度考虑,宜采取的方法是
( )
A.Cu+HNO3(浓)
Cu(NO3)
2
B.Cu+HNO3(稀)
Cu(NO3)2
C.Cu
CuO
Cu(NO3)2
D.Cu
CuSO4
Cu(NO3)2
O2
HNO3
浓硫酸
【解析】选C。A.Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)
2+2NO2↑+2H2O,会产生有毒气体
NO2,
原料利用率低,故A错误;B.3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O会
产生有毒气体NO,
原料利用率低,故B错误;C.反应原理为2Cu+O2====2CuO、
CuO
+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O,原料利用率高,没有污染性气体产生,故C正确;
D.Cu和浓硫酸反应会产生SO2有毒气体,原料利用率低,故D错误。
【补偿训练】
(2019·黄冈高一检测)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( )
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完全燃烧
D.将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离
【解析】选D。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完全燃烧,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。
5.“保护我们生存的环境,因为地球只有一个”,这已成为各国的共识。全球环境面临的三大热点问题是酸雨、臭氧层的破坏、温室效应。
(1)酸雨形成的主要原因是人们向空气中排放了大量的( )
A.二氧化硫 B.二氧化碳 C.一氧化碳 D.硫化氢
(2)臭氧层易被破坏的原因是( )
A.臭氧氧化性强,不稳定
B.臭氧还原性强,不稳定
C.臭氧被紫外线破坏
D.臭氧与氢气合成雨水
(3)目前地球气温普遍上升是由温室效应而引起的,引起温室效应的主要原因是( )
A.CO2能放出能量,使大气层中空气的温度升高
B.植物的光合作用需要CO2,可促进光合作用
C.CO2可产生温室效应,使地球温度升高
D.CO2能阻挡太阳光由地面反射回高空的红外辐射
【解析】酸雨的主要成分是H2SO4和HNO3,其中H2SO4含量较高。酸雨的形成是大量含硫物质燃烧和汽车尾气所致,2SO2+O2+2H2O====2H2SO4,
4NO+3O2+2H2O====4HNO3。氮氧化物、氟氯烃是破坏臭氧层的主要物质。
答案:(1)A (2)A (3)D(共49张PPT)
第二节 化学品的合理使用
学习任务一 化肥、农药的合理施用及合理用药
任务驱动:
化学品分为大宗化学品和精细化学品两大类。如何区别大宗化学品和精细
化学品?
1.化肥、农药的合理施用
(1)
(2)合理施用化肥:土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身性质合理施用农药:高效、低毒、低残留
课前自主学习
2.合理用药
(1)来源:天然药物和合成药物,现有药物中的大部分属于合成药物。
(2)解热镇痛药——阿司匹林
①结构和物理性质
②制备
【想一想】阿司匹林的制备属于什么反应类型?
提示:取代反应。
(3)不能滥用药物
大部分药物都有_____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_______药物、无医生处方长期服用_______或_______、
运动员服用_______、服用_____等。
毒副
受管制
安眠药
镇静剂
兴奋剂
毒品
【情境·思考】有人说,西药是人工合成药,有毒,不能随便吃;中药是天然的,无毒,多吃少吃都没关系。你认为对吗?
提示:不管是中药还是西药,合成的还是天然的,都有毒。俗话说“是药三分毒”,总之,要对症下药,按量服用,不可滥用。
学习任务二 安全使用食品添加剂
任务驱动:
在现代食品工业中,食品添加剂的使用满足了人们对食品多样性的需求,保证了市场供应。你了解食品添加剂吗?
1.分类
①着色剂、增味剂:改变食品的色泽与味道。
②膨松剂、凝固剂:改善食品的外观。
③防腐剂、抗氧化剂:延长食品的保质期。
④营养强化剂:补充食品中的营养成分。
2.使用
在规定范围内_____使用食品添加剂,对人体健康不会产生不良影响。
【情境·思考】“绝大多数食品添加剂在过量时对人体有害,所以应该禁止
使用食品添加剂”这种观点正确吗?为什么?
提示:不正确。食品添加剂在规定范围内合理使用,对人体健康不会产生不良
影响,正确使用食品添加剂能够延长食品保质期或增强食品营养,是有利的。
应该合理使用食品添加剂,而不是禁止。
合理
课堂合作探究
【探究任务一】化肥、农药的合理施用及合理用药
【问题情境】
农业生产中如何使用农药和化肥?药物种类很多,如何合理用药?
【问题探究】
1.如何安全使用化肥?
提示: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。
2.如何安全使用农药?
提示:(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到医院治疗。
3.只要能与盐酸反应的物质是否都可作为抗酸药?
提示:不是所有能与盐酸反应的化学物质都可以作为抗酸药,理论上能与盐酸反应的物质可降低胃酸的浓度,但具体选择物质时要考虑它们对胃的刺激性、灼伤性及与胃酸反应后产物的毒性。如Na2CO3碱性太强;BaCO3与盐酸生成的Ba2+是重金属离子,能使体内蛋白质变性等。
4.什么是毒品?
提示: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。
【探究总结】
1.重要的人工合成药物
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
青霉氨基酸
氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸氢钠、碳酸镁
类别
解热镇痛药
抗生素
抗酸药
结构简
式(化学
式)
Al(OH)3、
Mg(OH)2、
NaHCO3、
MgCO3
官能团
及特征
原子团
酯基、羧基、苯环
氨基、羧基、巯基
OH-、
、
特征
性质
水解、酯化(酸性)、加成(还原)反应
酯化(酸性)、碱性、水解
与胃酸反应(弱
碱性)
类别
解热镇痛药
抗生素
抗酸药
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.合理用药
(1)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。
(2)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。
【探究特训】
(2020·沈阳高一检测)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,因此用药前要进行皮肤敏感试验
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】选C。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。
【补偿训练】
(2020·北京朝阳区高一检测)长期吸食或注射毒品会危害人体健康,下列各组中都属于毒品的是( )
A.冰毒、庆大霉素
B.海洛因、黄连霉素
C.大麻、摇头丸
D.黄曲霉素、吗啡
【解析】选C。冰毒是毒品,庆大霉素是药品,故A错误;海洛因是毒品,黄连霉素是药品,故B错误;大麻、摇头丸都是毒品,故C正确;黄曲霉素有毒,但不是毒品,吗啡是毒品,故D错误。
农药类别
农药
植物
无机物
有机合成农药
如除虫菊
如波尔多液、石灰硫磺合剂等
有机氯农药
有机磷农药
氨基甲酸酯
拟除虫菊酯类农药
……
药物分类
来源
药物
使用
购买
天然药物
合成药物
目前大多数药物是合成药物
凭医生的处方才能从药房或药店获得的药物
处方药
非处方药
不需要凭医生处方，消费者可自行购买和使用的药物，标识为“OTC”
【探究任务二】安全使用食品添加剂
【问题情境】
对于食品添加剂,有没有必要“谈虎色变”?是否需要“零容忍”?
【问题探究】
1.着色剂的作用有哪些?如何分类?
提示:着色剂是为了美化食品外观,使食品色泽更诱人;按来源分为食用天然色素和食用合成色素。
2.常见的膨松剂的作用原理是什么?豆腐制作过程中的凝固剂的作用原理是什么?
提示:膨松剂的化学成分有碳酸氢铵、碳酸氢钠等,这些化学物质不仅可中和酸还能受热分解,产生大量气体,使面食疏松多孔,易于消化吸收;豆腐制作过程中使用的凝固剂(盐卤)能使豆浆中的蛋白质发生聚沉。
3.常见的食品防腐剂有哪些?试举一例说明其危害性。
提示:常见的防腐剂有苯甲酸钠、亚硝酸盐、硝酸盐、二氧化硫等;过量的防腐剂能危害人体健康,亚硝酸钠与肉类的蛋白质反应,生成一种致癌的化合物亚硝胺,因此,国家对防腐剂的使用和用量有严格的要求。
4.有哪些常见的营养强化剂?
提示: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。
食品添加剂广泛应用于食品工业,可以说没有食品添加剂就没有现代食品工业。但食品添加剂的滥用或超量使用正成为一个危害人民身体健康的重要问题。
(1)日常生活中经常使用的味精、醋属于哪一类食品添加剂?
提示:味精、醋属于增味剂。
(2)从毒韭菜到炸鸡翅、从速溶茶到儿童奶粉,关于食品质量的报道中不断有
“苏丹红”、
“三聚氰胺”等化学名词出现。“苏丹红”、
“三聚氰胺”是食品添加剂吗?
提示:“苏丹红”、
“三聚氰胺”不是食品添加剂,属于禁止添加到食品中的化学物质。
【探究总结】
常见的食品添加剂
类别
品种
功能
着色剂
胡萝卜素(橙红色)、番茄红素(红色)、胭脂红(红色)、苋菜红(紫红色)、靛蓝(蓝色)、姜黄色素(黄色)、叶绿素(绿色)、柠檬黄(黄色)
调节食品色泽,改善食品外观
类别
品种
功能
调
味
剂
食用
原料
花椒、茴香、桂皮、丁香油、柠檬油、水果香精
赋予食品香味,令人愉悦
甜味
剂
糖精、糖、木糖醇
赋予食品甜味,改善口感
咸味
剂
食盐
使食品呈咸味,促进食欲
酸味
剂
醋
使食品呈酸味,促进胃酸分泌,增强食欲
鲜味
剂
味精(谷氨酸钠)
赋予食品鲜味,促进食欲
类别
品种
功能
防
腐
剂
防腐
剂
苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、丙酸钙、硝酸盐
抑制细菌繁殖,防止食物腐败
抗氧
化剂
抗坏血酸(维生素C)、亚硝酸盐、二氧化硫
抗氧化,阻止空气中的氧气使食物变质
营养
强化剂
食盐加碘、粮食制品中加赖氨酸、食品中加维生素或硒、锗等微量元素
补充食物中缺乏的营养成分或微量元素
【探究特训】
(2020·海口高一检测)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________。?
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________。?
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。
答案:
(1)D (2)CD
【补偿训练】
1.(2019·临沂高一检测)下列有关食品添加剂的说法中,正确的是( )
A.山梨酸是一种常见的疏松剂
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
【解题探究】解答本题需要注意以下两点:
(1)了解常见食品添加剂的分类。
(2)了解每类食品添加剂的作用原理。
【解析】选B。山梨酸是一种常见的防腐剂,故A错;碳酸氢钠是一种常见的膨松剂,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。
2.关于防腐剂的说法错误的是
( )
A.防腐剂不改变食品的感官性状,保存时间较长
B.常用的山梨酸和苯甲酸都属于酸型防腐剂
C.山梨酸是安全的防腐剂
D.福尔马林是效果最好的防腐剂
【解析】选D。A、B、C的说法均正确。福尔马林是含甲醛质量分数为
35%～40%的水溶液,在生物上常用来浸制标本,对人体有害。
3.(2020·威海高一检测)保障人民群众“舌尖上的安全”是各级政府义不容辞之责。下列做法中不会危害人体健康的是( )
A.用甲醛溶液浸泡海鲜防变质
B.制糖工业中,利用活性炭脱色制白糖
C.用碳酸钡作“钡餐(用于消化道检查)”
D.用硫酸铜溶液作自来水生产过程中的净水剂
【解析】选B。甲醛有毒,能破坏蛋白质的结构,使其失去生理功能,会危害人体健康;故A错误;活性炭具有吸附性,能够吸附色素、异味等,制糖工业上,可利用活性炭脱色制白糖,故B正确;碳酸钡与胃酸中的盐酸反应生成可溶性的钡盐,钡盐有毒,故C错误;硫酸铜有毒,不能用于自来水生产过程中的净水剂,故D错误。
课堂素养达标
1.(2020·济南高一检测)化学与我们的生活、健康息息相关。下列做法中,合理的是
( )
A.每天喝大量可乐等碳酸饮料代替饮水
B.在食品中添加过量防腐剂延长保质期
C.制作面包时加适量的小苏打粉
D.将霉变的大米洗净晾干做成米线销售
【解析】选C。根据合理膳食的要求,每天喝大量可乐等碳酸饮料不能代替饮水,故A错误。食品防腐剂可以延长食品的保质期,可适量添加使用,不能过量使用,故B错误。碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳,可以使面包松软可口,制作时可添加适量碳酸氢钠,故C正确。霉变的花生、大米中含有黄曲霉毒素,经过蒸煮后也不能食用,故D错误。
【补偿训练】
敌敌畏是农业上常用的有机磷农药之一,其分子的结构简式如图所示。请判断下列说法中正确的是( )
A.敌敌畏的分子式是C4H6PO4Cl2
B.敌敌畏不可以发生加成反应
C.洗去沾在手上的敌敌畏用碱性肥皂较好
D.洗去沾在手上的敌敌畏用中性香皂较好
【解析】选C。敌敌畏的分子式应是C4H7PO4Cl2。因其分子内含有碳碳双键,所以能发生加成反应。敌敌畏属于磷酸酯,能发生水解反应,并且在碱性条件下比在中性或酸性条件下更容易水解。
2.(2020·龙岩高一检测)下列广告用语中,你认为正确的是( )
A.××含氟牙膏可以预防龋齿
B.本饮料由天然物质配制而成,绝对不含有化学物质
C.××矿泉水中含最多的元素是钙,是一种健康饮料
D.本厂生产碳酸氢铵(NH4HCO3)产品中氮元素的质量分数大于50%,含氮量高,价格低廉,是农民朋友增收致富的好帮手
【解析】选A。氟元素能形成氟磷灰石,在牙齿表面形成保护层,A正确;分析此广告的本义,应该是要说饮料中不含用化学方法合成的物质,但由于缺乏基本的化学知识,而误把化学合成物质混淆成化学物质,B错误;矿泉水中含量最多的元素应该是氧元素,C错误;纯净的碳酸氢铵(NH4HCO3)中氮元素的质量分数约为17.7%,该厂生产的碳酸氢铵(NH4HCO3)产品中氮元素的质量分数小于17.7%,D错误。
【补偿训练】
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】选B。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。
3.合理使用化肥,有利于农作物的生长和减少环境污染。下列有关化肥的说法中不正确的是
( )
A.为保证高产尽量多的施用化肥
B.不能将氯化铵与碱性物质混合施用
C.CO(NH2)2是一种常用的氮肥
D.提倡将农家肥与化肥综合使用
【解析】选A。过量施用化肥会削弱庄稼生产能力,同时还会造成环境污染;含作物营养元素氮、磷、钾中任何两种或三种的化肥称之为复合肥料,尿素属于氮肥。
4.NaNO2外观近似食盐,有像食盐一样的咸味,它的毒性较大,长期食用可能致癌,在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把Fe2+氧化成Fe3+。
(1)下列关于NaNO2的说法正确的是________。?
A.NaNO2有毒,因此不能用于食品制造业中
B.NaNO2虽然有毒,但可作食品的防腐剂和护色剂
C.食品在腌制的过程中,食品内的硝酸盐生成亚硝酸盐的反应为还原反应
D.在缺少食盐的情况下,可以用NaNO2代替食盐使用
(2)人体正常的血红蛋白含有Fe2+,若误食亚硝酸盐(如NaNO2),则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可解毒。下列叙述错误的是________(填字母)。?
A.亚硝酸盐被还原
B.维生素C是还原剂
C.维生素C也可作食品添加剂使用
D.亚硝酸盐是还原剂
(3)某同学把酸性高锰酸钾溶液滴入NaNO2溶液中,观察到紫色褪去,同时生成N
和Mn2+,请写出反应的离子方程式____________________________________。?
【解析】(1)NaNO2虽然有毒,但可以控制用量使用,A错误;NaNO2可作防腐剂和护色剂用于食品的加工,B正确;氮的化合价降低,被还原,发生的是还原反应,C正确;NaNO2有毒,虽然可作食品添加剂,但其用量很小,如果代替食盐使用,因用量大而造成中毒,D错误。
(2)亚硝酸盐被还原为NO,A正确;因维生素C可起到解毒的作用,说明维生素C是还原剂,B正确;维生素C可作为抗氧化剂在食品加工中使用,C正确;亚硝酸盐把Fe2+转化为Fe3+的过程,亚硝酸盐是氧化剂,D错误。
(3)根据题给信息书写即可,注意电子得失守恒和电荷守恒。
答案:(1)BC (2)D (3)2Mn
+5N
+6H+
2Mn2++5N
+3H2O
====(共41张PPT)
第3课时 煤、石油和天然气的综合利用
学习任务 煤、石油和天然气的综合利用
任务驱动:
煤、石油、天然气都属于不可再生资源,如何更好利用这些资源?
一、煤的综合利用
1.煤的组成
课前自主学习
2.煤的综合利用
【巧判断】(1)煤中含有苯、甲苯和二甲苯,干馏得到苯。
( )
提示:×。煤中不含有苯,苯是煤经过干馏得到的。
(2)烧煤时加入石灰石可减少酸雨和温室效应。
( )
提示:×。烧煤时加入石灰石不能减少温室效应,但能减少二氧化硫的排放,减少酸雨。
二、天然气的综合利用
【情境·思考】在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采已经获得成功,这标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温(0～10
℃)高压(>107
Pa)条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水合物。
有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”,这种说法对吗?
提示:不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,其中的可燃性成分CH4在起作用。
三、石油的综合利用
1.组成
石油是由_______________组成的混合物。
2.综合利用
多种碳氢化合物
【想一想】煤炭在我国能源结构中占有重要地位,合理使用有利于社会可持续发展。
(1)控制燃煤产生的SO2排放,能够减少________型酸雨的形成。燃煤排放的烟气中还含有其他污染物,请列举一种:__________________。?
(2)燃煤产生的CO2用NH3处理可生产多种化工产品。用氨水吸收CO2可制得碳酸氢铵(NH4HCO3),写出该反应的化学方程式____________________。?
提示:(1)硫酸 可吸入颗粒物 (2)CO2+H2O+NH3====NH4HCO3。煤中含有硫元素,燃烧时会生成二氧化硫,二氧化硫被氧化为三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸,二氧化硫气体排放到空气中会形成硫酸型酸雨,煤不完全燃烧还会生成可吸入颗粒物。
四、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
1.三大合成材料
_____、_________、_________,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更大的环境
压力。
塑料
合成橡胶
合成纤维
课堂合作探究
探究任务
煤、石油和天然气的综合利用
【素材情境】
目前,煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源,同时它们也是重要的化工原料。提高利用率、减少环境污染,是人类面临的重大挑战。
【问题探究】
1.煤的综合利用
(1)煤的干馏是物理变化还是化学变化?
提示:煤的成分复杂,煤在干馏时发生的变化肯定也复杂,可以说发生了复杂的物理变化和化学变化。
(2)煤的气化和液化得到的主要产品是什么?
提示:煤气化的产品主要是水煤气(CO、H2的混合气体);煤液化的主要产品是甲醇。
(3)煤在空气中加强热的过程就是干馏吗?
提示:不是。煤的干馏必须隔绝空气,否则煤易燃烧生成其他物质。
(4)通过煤的干馏可以得到粗苯,那么煤中含有苯等芳香烃吗?
提示:
煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物,煤中不含有苯等芳香烃,而是在干馏时生成了苯等芳香烃。
2.石油的综合利用
(1)石油的分馏、裂化、裂解是物理变化还是化学变化?
提示:石油的分馏是利用沸点不同,将石油分离成不同沸点范围产物的过程,所以是物理变化。而石油的裂化和裂解中烃发生了化学反应,所以是化学变化。
(2)石油裂化的主要目的是什么?石油裂解的主要目的是什么?
提示:石油裂化的主要目的是提高轻质油(如汽油)的产量。
石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃(如乙烯)。
(3)石油是混合物,分馏得到的汽油是纯净物吗?
提示:不是。石油分馏得到的产物是沸点接近的烃的混合物。
(4)乙烯能使溴水褪色,聚乙烯也能使溴水褪色吗?
提示:聚乙烯分子结构中没有碳碳双键,所以不能使溴水褪色。
(5)能否用裂化汽油萃取溴水中的溴单质?
提示:不能。裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物,不饱和烃可以与溴水发生加成反应,无法达到萃取溴的目的。
【探究总结】
化学中“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,产物为单一组分的纯净物
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
【拓展提升】重要工业气体的来源、主要成分及主要用途
名称
来源
主要成分
主要用途
天然气
蕴藏在地层内的一种可燃性气体
CH4等小分子组成的混合物
作燃料、制炭黑等
水煤气
水蒸气通过炽热的炭
层:C(s)+H2O(g)
H2(g)+CO(g)
CO、H2
作燃料、合成甲醇
焦炉气
煤干馏
主要是H2、CH4,还有少量的CO、C2H4等
气体燃料、化工原料
名称
来源
主要成分
主要用途
高炉
煤气
炼铁的废气
CO、CO2、N2等,还有少量矿尘
作燃料
裂解气
裂解石油得到的气态烃
乙烯、丙烯、异丁烯、CH4、C2H6,还有少量H2等
石油化
工原料
液化
石油气
石油的炼制
含有4个及4个以下碳原子烃的混合物
作燃料
【探究特训】
世界所需能源和化工原料大部分来自石油、煤和天然气等矿物资源。下列有关说法正确的是
( )
A.石油裂解可得到氯乙烯
B.液化石油气的主要成分是甲烷
C.工业上可通过石油分馏得到乙烯和苯
D.干馏煤可得到甲烷、苯和氨等重要化工原料
【解析】选D。在石油化工生产过程中,常用石油分馏产品(包括石油气)作原料,采用比裂化更高的温度,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,以提供有机化工原料,工业上把这种方法叫做石油的裂解,石油裂解得到小分子的烃类,故A错误;液化石油气的主要成分是烷烃和烯烃,故B错误;苯可通过石油的催化重整获得,而乙烯是通过石油的裂解获得,故C错误;煤的干馏是煤在隔绝空气条件下加热、分解,生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、甲烷、氨气等产物的过程,所以干馏煤可以得到甲烷、苯和氨等重要化工原料,故D正确。
【补偿训练】
1.下列说法中错误的是
( )
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C18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】选D。石油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,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。
2.(2020·芜湖高一检测)有关煤的叙述中正确的是
( )
A.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物,主要含碳、氢元素
B.煤在空气中加强热可得焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉气
C.推广使用煤液化和气化技术,可减少二氧化碳等温室气体的排放
D.煤的气化主要反应是C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
【解析】选D。煤主要含有C元素,是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,
故A错误;煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下发生的,得到焦炭、煤焦油、
焦炉气、粗氨水等产品,在空气中加强热会燃烧生成二氧化碳和CO,故B错误;
推广使用煤液化和气化技术,可减少二氧化硫等有害气体的排放,故C错误;煤
在高温条件下和水蒸气反应生成CO和氢气的反应为煤的气化,反应为
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),故D正确。
3.石油是一种不可再生资源,作为重要的化工原料,只有综合利用才能充分提
高其使用价值,获得最大的经济效益。如图是石油综合利用的简单流程,其中
A～D为混合物,B为C15～C18的烃类,E可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,F不能使溴
水褪色,且化合物E和F碳原子数均为2。
(1)混合物B是________,化合物F是________。?
(2)图中步骤①是________;步骤②是________,反应条件为_____________。?
(3)汽油________(填字母)可以使酸性高锰酸钾溶液褪色;E使溴水褪色是因为发生了________________(填反应类型)。?
(4)写出下列反应的化学方程式:
①化合物E一定条件下发生聚合反应:_______________________。?
②F与少量的氯气混合均匀后光照:______________________(任写一个)。?
【解析】(1)石油分馏得到汽油A、煤油、柴油等轻质油,C15～C18的烃类为柴油B;柴油发生催化裂化可以得到含碳个数少的烷烃和烯烃的裂化汽油C;汽油发生裂解可以得到含碳个数更少的气态烷烃和烯烃的混合物;E可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,F不能使溴水褪色,且化合物E和F碳原子数均为2,可知E为乙烯,F为乙烷。
(2)由上分析可知图中步骤①是分馏;步骤②是裂化,反应条件为催化剂、加热、加压。
(3)汽油C含有烯烃,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色;E(乙烯)使溴水褪色是因为
发生了加成反应。
(4)①乙烯发生聚合反应得到聚乙烯。②乙烷与氯气混合均匀后光照发生取代
反应。
答案:(1)柴油 乙烷
(2)分馏 裂化 催化剂、加热、加压
(3)C 加成反应
(4)①nCH2＝CH2
?CH2—CH2?
②C2H6+Cl2
C2H5Cl+HCl
课堂素养达标
1.(2020·泸州高一检测)下列叙述不正确的是
( )
A.天然气是一种清洁、不可再生的化石燃料
B.煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化
C.石油的分馏、裂化和裂解都发生了化学变化
D.煤干馏和石油分馏都能获得烃类物质
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)煤的干馏发生了复杂的物理和化学变化,煤的气化、液化都发生了化学变化。
(2)石油分馏为物理变化,石油裂化、裂解都是化学变化。
【解析】选C。石油的分馏是物理变化,没有发生化学变化。
【补偿训练】
(2019·曲靖高一检测)下列说法中正确的是
( )
A.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
B.将煤在空气中加强热使之分解的过程,称为煤的干馏,也叫煤的焦化
C.将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D.用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油
【解析】选D。煤中不含苯和甲苯,煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出苯和甲苯来;煤在隔绝空气加强热的情况下分解的过程称为煤的干馏,而不是在空气中;石油分馏主要得到汽油、煤油等,乙烯、丙烯等可通过石油裂化、裂解获得;分馏获得的汽油主要成分是饱和烃,裂化获得的汽油中含有不饱和烃,二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别。
2.(双选)下列说法不正确的是
( )
A.经过石油的裂化能得到乙烯和甲烷等
B.煤的气化、液化、干馏过程中都有化学变化
C.相同质量的乙炔、苯分别在足量氧气中燃烧,苯比乙炔消耗的氧气质量多
D.在一定条件下,苯与氢气生成环己烯的反应类型是加成反应
【解析】选A、C。乙烯和甲烷是石油经过裂解得到,是深度裂化的过程,故A错
误;煤的气化是将固体煤转化为CO、H2、CH4等可燃性气体;煤的液化指固体煤
经化学加工转化成烃类液体燃料和化工原料的过程;煤的干馏是煤隔绝空气加
强热使之分解的过程,三者都生成了新物质,故B正确;乙炔化学式为C2H2,苯的
化学式为C6H6,其实验式相同,所以等质量消耗氧气的质量也相同,故C错
误;C6H6(苯)+2H2
C6H10(环己烯),反应类型属于加成反应,故D正确。
【补偿训练】
下列说法中,不正确的是
( )
A.石油有固定的沸点,所以可进行分馏
B.重油经过催化裂化可以得到汽油
C.在石油加工过程中经过减压蒸馏可得到石蜡
D.石油分馏所得的馏分是混合物
【解析】选A。石油是混合物,没有固定的沸点,A错误;重油经过催化裂化目的是得到汽油,B正确;减压蒸馏可得到石蜡等,C正确;石油分馏所得的馏分是沸点相近的物质的混合物,D正确。
3.(2020·太原高一检测)发展煤化工是推动山西能源革命的重要力量,煤的干
馏是煤化工的一种重要途径。
(1)煤的干馏属于__________(填“物理”或“化学”)变化。?
(2)煤干馏后得到的固体物质主要是__________,得到的可燃性气体中的一种
成分是____________。?
(3)煤焦油中含有苯,用苯制取硝基苯的化学方程式是
+HO—NO2
,该反应类型属于______________,煤焦油中除了含有苯,还含
有甲苯、二甲苯等物质,用__________方法提纯苯。?
(4)煤焦油经过分馏可以得到萘(
),其分子式为________________。?
(5)为证明实验中得到的水层中含有氨,可进行的实验操作是____________。?
【解析】(1)煤的干馏是指煤在隔绝空气的条件下加热,生成煤焦油、焦炭、
焦炉气等物质,有新物质产生,为化学变化;(2)固体主要是焦炭;液体主要是煤
焦油,含苯、甲苯等;气体是氢气、甲烷、一氧化碳等;(3)苯能与硝酸发生取
代反应得到硝基苯;有机物之间互相溶解,采用分馏的方法提纯苯;(4)萘的结
构式为
,故分子式为C10H8;(5)水层中含有氨,则溶液中含有铵根离子,
故可在混合液中加入NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸
变蓝,证明有NH3的存在。
答案:(1)化学 (2)焦炭 甲烷 (3)取代反应(或硝化反应) 分馏 (4)C10H8 (5)在混合液中加入NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸变蓝,证明有NH3的存在(共60张PPT)
第2课时 海水资源的开发利用
学习任务一 海水水资源的开发利用
任务驱动:
目前海水水资源的利用有哪些常用方法?面临哪些困难?
1.水资源的利用
课前自主学习
2.海水的蒸馏
(1)主要仪器:冷凝管,A:_________,B:_______。
(2)冷凝水的流向:a口进,b口出。
(3)A中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
圆底烧瓶
锥形瓶
【想一想】用海水蒸馏法制淡水有哪些优缺点?
提示:优点是设备简单,易操作,淡水质量好。缺点是耗能大,成本较高。
学习任务二 海水化学资源的开发利用
任务驱动:
海洋是一个远未充分开发的巨大化学资源宝库,虽然各种元素种类多、储量大,但富集程度却很低,目前有哪些开发利用的方法?
1.海水中的化学元素
2.海水制盐
(1)方法:把海水引到盐滩上,利用_____和_____使水分蒸发,得到食盐。
(2)食盐用途。
阳光
风力
a.氯碱工业:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
b.制钠和氯气:_________________________。
c.制盐酸:_______________。
d.制漂白剂
电解
====
电解
====
点燃
====
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
H2+Cl2
2HCl
3.海水提溴
4.海水提碘
灼烧富含碘的海藻或海带,使碘元素转化成碘化物,再通入氯气,离子方程式为
_________________。
2I-+Cl2====I2+2Cl-
【想一想】海带灼烧前,为什么不用水冲洗海带表面的附着物,而是用刷子刷?
提示:为减少海带中I-的流失,不能用水冲洗。
5.海水提镁
涉及的主要反应
①贝壳煅烧:___________________;
②制石灰乳:__________________;
③Ca(OH)2+MgCl2====Mg(OH)2↓+CaCl2;
④Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O;
⑤制取金属镁:________________________。
电解
====
高温
====
CaCO3
CaO+CO2↑
CaO+H2O====Ca(OH)2
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
【巧判断】(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。
( )
提示:×。明矾净化法只能除去水中悬浮物,不能淡化海水。
(2)海水中含有钾元素,仅通过物理变化就可以得到金属钾。
( )
提示:×。海水中的钾元素是化合态,需要利用化学反应将其还原为钾单质。
(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。
( )
提示:×。海水晒盐不需要化学反应。
(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。
( )
提示:×。需要氧化剂将溶液中的碘离子氧化为单质。
6.从海水中获取能量
(1)从海水中提取铀和重水,用于_____开发。
(2)开发潮汐能、波浪能等新型能源。
核能
【情境·思考】海洋约占地球表面积的71%,具有十分丰富的资源。
海洋资源包括:①海洋生物资源(图1);②海底矿产资源(包括石油天然气等,图2);③海洋能源,包括潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等,它们是
“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成环境污染(图3)。
问题1.海水总量极大,金、铀等微量元素在海水中的总量自然也大,但从海水中获取这些微量元素的成本很高。试分析其原因。
提示:由于金、铀等微量元素在海水中的含量很低,从海水中富集含微量元素的化合物需要很高的成本。
问题2.潮汐能是一种应用前景广阔的绿色能源,试分析开发利用潮汐能的途径有哪些?
提示:人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能。潮汐能利用一般分两种形式:一是利用潮汐的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或水轮发电机;二是利用潮汐的位能,在电站上下游有落差时引水发电。
课堂合作探究
【探究任务】海水化学资源的开发利用
【科技情境】
我国海水化学资源综合利用技术取得可喜进展。在海水提溴方面,空气吹出法卤水提溴已经实现产业化,国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所承担的卤水提溴在关键技术上取得重大突破,形成了“气态膜法海水卤水提溴节能环保新技术”;在海水提镁方面,实现了“100吨/年浓海水制取氢氧化镁技术”等。21世纪人类将进入开发利用海洋资源的新时代,海洋将会为人类可持续发展做出越来越大的贡献。我国是世界上人口最多的沿海国家,我国经济的长期繁荣和可持续发展必然越来越多地依赖海洋。
【问题探究】
1.海水制盐(NaCl)
(1)海水制盐属于物理变化,还是化学变化?
提示:海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出,因此属于物理变化。
(2)日晒风吹后得到的盐可以直接食用吗?
提示:不可以。这样得到的只是粗盐,还要进行除杂提纯后才可以食用。
2.海水提溴
海水提取溴的基本流程如下:
(1)上述转化过程中,步骤①、③中均发生反应:Cl2+2Br-====Br2+2Cl-,设计这两步操作的目的是什么?
提示:目的是将海水中的溴元素富集。
(2)写出上述转化过程中②发生反应的离子方程式
_____________________________________________________________
。?
提示:SO2+Br2+2H2O====4H++2Br-+S
3.海水提碘
从海带中提取碘的流程图如下:
(1)灼烧海带时应在什么容器中进行?还需什么仪器?
提示:灼烧海带应在坩埚中进行,还需要泥三角、三脚架、酒精灯及坩埚钳等。
(2)双氧水能否将碘离子(I-)氧化成单质碘(I2)?若能,写出反应的离子方程式。
提示:能。2I-+H2O2+2H+====I2+2H2O。
4.海水提镁
(1)上述海水提镁的流程中,哪一步操作肯定会引起氧化还原反应的发生?
提示:电解熔融MgCl2得到Mg和Cl2,该反应属于氧化还原反应。
(2)从海水提取镁的过程中,为了使海水中的MgCl2转化成Mg(OH)2,应向海水中加入石灰乳而不是石灰水,其原因是什么?
提示:石灰水中Ca(OH)2的浓度小,得到的Mg(OH)2的量少,不适于工业生产。
【探究总结】
海水综合利用
【拓展提升】用碳酸钠溶液作吸收剂,从海水中提溴的过程
(1)向富集的海水里通入Cl2,使Br-被氧化成Br2。
(2)从溶液底部向上鼓入空气,使液溴变成蒸气跟空气流一道逸出,逸出气流通入碳酸钠溶液,溴蒸气被碳酸钠溶液吸收,形成溴化钠水溶液,同时有CO2气体从溶液里放出,化学方程式为3Na2CO3
+3Br2====5NaBr
+NaBrO3+3CO2。
(3)用稀硫酸处理上述溴化物的溶液,就得到了液溴溶液。发生反应:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O。
【探究特训】
海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产等资源,如图所示是海水化学资源利用的部分过程。
下列有关说法正确的是
( )
A.大量氮、磷废水排入海洋,易引发赤潮
B.③中加入盐酸溶解得到MgCl2溶液,再直接蒸发得到MgCl2·6H2O
C.④⑤⑥中溴元素均被氧化
D.①中除去粗盐中的S
、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为Na2CO3
溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
【解析】选A。含有大量氮、磷等元素的废水排入海洋能引发赤潮,A正确;MgCl2溶液直接蒸发得不到MgCl2·6H2O,得到的是Mg(OH)2,B错误;反应⑤为Br2+SO2+2H2O====H2SO4+2HBr,溴元素被还原,C错误;粗盐提纯的顺序中要注意两点,一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入,二是盐酸最后加入,D错误。
【补偿训练】
1.(2019·潍坊高一检测)NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料,下列以NaCl为原料的产品(或物质)是
( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A.①②③④⑤
B.仅①②③④
C.仅①②③⑤
D.仅①②④⑤
【解题探究】解答本题需要注意以下两点:
(1)要充分考虑以NaCl为原料获取的直接产品和间接产品。
(2)了解氯碱工业、侯氏制碱等化工生产原理。
【解析】选A。从海水中得到的NaCl,可作化工原料,工业上用电解饱和NaCl溶
液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯
碱工业。化学方程式分别为2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑,
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑,NaCl+NH3+H2O+CO2====NaHCO3↓+NH4Cl,
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,Cl2+H2
2HCl。
电解
====
点燃
====
电解
====
2.(2020·成都高一检测)有关海带中存在碘元素的实验过程中,下列装置或操作错误的是
( )
【解析】选B。固体灼烧应在坩埚中进行,不能在蒸发皿中。
3.(2020·惠州高一检测)海带中含有丰富的碘。为从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行以下实验:
请填写下列空白:
(1)步骤③中过滤操作时,除需要铁架台、烧杯等,还需用到的玻璃仪器是________。?
(2)步骤④中反应的离子方程式是?????????????????????????????????
?????????????????????????????????????????????????????????????。?
(3)步骤⑤和⑥的实验操作名称分别是________和??????????????????。?
(4)步骤⑤中,某学生选择用CCl4来提取碘的理由是CCl4与碘单质不反应,?
???????????????????????????????????????????????????????????????。?
(5)酸性条件下,若用I
将I-氧化为I2,则I-和I
的物质的量之比为?
???????????????????????????????????????????????????????????。?
(6)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法?
?????????????????????????????????????????????????????????????。?
【解析】(1)步骤③中过滤操作时,需要使用铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒等
仪器,从而得出缺少的仪器为普通漏斗、玻璃棒;(2)步骤④中,MnO2将I-氧化为
I2,自身被还原为Mn2+,反应的离子方程式为2I-+MnO2+4H+====Mn2++I2+2H2O;(3)
步骤⑤是苯将I2从水溶液中转移到苯溶液中,操作名称为萃取;步骤⑥是分离含
碘苯溶液,操作名称为蒸馏;(4)步骤⑤中,某学生选择用CCl4来提取碘的理由是
CCl4与水互不相溶并且与水不反应,碘在CCl4中的溶解度比在水中大;(5)酸性
条件下,若用I
将I-氧化为I2,I
转化为I2,化合价降低5价,I-转化为I2,化
合价升高1价,由电子守恒可知I-和I
的物质的量之比为5∶1;(6)检验提取碘
后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法为取少量提取碘后的水溶液于试
管中,加入几滴淀粉试液,如果变蓝,说明含有单质碘;如果未变蓝,说明没有单
质碘。
答案:(1)普通漏斗、玻璃棒
(2)2I-+MnO2+4H+====Mn2++I2+2H2O (3)萃取 蒸馏
(4)CCl4与水互不相溶并且与水不反应,碘在CCl4中的溶解度比在水中大
(5)5∶1
(6)取少量提取碘后的水溶液于试管中,加入几滴淀粉试液,如果变蓝,说明含
有单质碘;如果未变蓝,说明没有单质碘
Mg
无水MgCl2
电解
脱水
MgCl2溶液
海水
Mg(OH)2沉淀
盐酸
浓缩
水
煅烧
CaO
贝壳
过滤
石灰乳
③MgCl2
+
Ca(OH)2
=
Mg(OH)2↓+
CaCl2
②CaO
+
H2O
=
Ca
(OH)2
④
Mg(OH)2
+
2HCl
=
MgCl2
+
H2O
①CaCO3
====CaO
+
CO2
↑
高温
⑤
MgCl2(熔融)
====
Mg
+
Cl2
?
通电
海水提镁
海水提溴
浓缩海水
(含Br-)
浓Br2
溶液
含浓Br-
的溶液
含Br2
溶液
Cl2
空气和水蒸气
Cl2
含SO2的
吸收塔
③
Br2
①
2NaBr
＋
Cl2
===
Br2
＋2NaCl
③
Br2
＋
SO2
＋
2H2O
===
2HBr
＋
H2SO4
④
2HBr
＋
Cl2
===
Br2
＋
2HCl
①
②
④
海水淡化
海水制盐
海水提镁
海带提碘
海水提溴
蒸馏法
蒸发法
离子→单质
化学方法
海水资源
的开发利用
海水水资源的开发利用
海水化学资源的开发利用
物理方法
课堂素养达标
1.海水资源的利用具有非常广阔的前景。下列关于海水资源利用的说法中不正确的是
( )
A.电解法分解海水,制取洁净的热能资源氢气
B.采用太阳光照射法晒制工业用盐
C.针对能源现状,大力开发潮汐能和波浪能
D.铀是海水中的微量元素,但核工业的铀主要从海水中提取
【解析】选A。电解法分解海水制取氢气,消耗大量的电能,经济效益差,发展前景不乐观。
【补偿训练】
下列说法中不正确的是
( )
A.海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B.海水中金的储存量很大,但它的富集程度却很低
C.从海水中可以提取铀和重水等核原料
D.海水中的溴、氟等元素均为微量元素,但仍有提取的价值
【解析】选D。海水中金元素的储量为5×107
t,但1
t海水中的含量仅为4×10-6g,所以说它的富集程度很低,海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库,另外还可从海水中提取铀和重水等核原料,故A、B、C正确;海水中的Br、F等元素为常量元素,D错误。
2.(2020·北京东城区高一检测)从某含Br-的废水中提取Br2的过程包括:过滤、氧化、萃取(需选择合适萃取剂)及蒸馏等步骤。
已知:①2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO+H2O
②Br2极易溶于四氯化碳和正十二烷
物质
Br2
CCl4
正十二烷
密度/g·cm-3
3.119
1.595
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215～217
在水中溶解性
微溶
难溶
难溶
下列说法不正确的是
( )
A.甲装置中Br-发生的反应为2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
B.甲装置中NaOH溶液每吸收1个Cl2,转移1个e-
C.用乙装置进行萃取,溶解Br2的有机层在下层
D.用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2
【解析】选C。氯气的氧化性大于溴,所以甲装置中Br-发生的反应为
2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,A正确;1
mol
Cl2与足量的碱液反应转移1
mol电子,甲
装置中NaOH溶液每吸收1个Cl2,转移1个e-,B正确;如果用正十二烷进行萃取溴,
由于正十二烷密度小于水,所以溶解Br2的有机层在上层,C错误;根据表中数据
可知溴的沸点最低,所以用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2,D正确。
3.(双选)用海水制盐工业中的母液来生产金属镁的一种工艺流程如下:
下列说法错误的是
( )
A.上述工艺流程中未涉及置换反应
B.设计步骤①、②、③的主要目的是富集MgCl2
C.沉镁的过程可以用氢氧化钠代替石灰乳作沉淀剂
D.电解得到的炽热镁粉可在二氧化碳气氛中冷却
【解析】选C、D。由上述分析可知,涉及化合反应、复分解反应、分解反应,不涉及置换反应,故A正确;海水中镁离子浓度较小,步骤①、②、③的主要目的是富集MgCl2,故B正确;氢氧化钠价格高,得不偿失,故C错误;Mg为活泼金属,且Mg与二氧化碳反应,则电解熔融氯化镁冶炼Mg,不能在二氧化碳气氛中冷却,故D错误。
【补偿训练】
实验室从海带灰中提取碘的操作过程中,仪器选用不正确的是
( )
A.称取5
g左右的干海带——托盘天平
B.灼烧干海带至完全变成灰烬——坩埚
C.过滤煮沸后的海带灰和水的混合物——漏斗
D.用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘——长颈漏斗
【解析】选D。A项,称量固体用托盘天平,正确;B项,灼烧固体在坩埚中进行,正确;C项,过滤操作的主要仪器是漏斗,正确;D项,萃取需要在分液漏斗中进行,错误。
4.(2020·济南高一检测)海水是自然赐给人类的宝藏,海水的综合利用是全世
界研究的重点。完成下列问题:
(1)粗盐中除了含有泥沙之外还含有Ca2+、Mg2+、S
等杂质,粗盐获得精盐一
般步骤如下:
加入的试剂①、②分别是__________、__________。?
(2)某学生在实验室中模拟海水提取溴的步骤为
取25
L除去悬浮杂质后的海水,浓缩至2
L,向其中通入足量氯气。
①氧化步骤中生成Br2的离子方程式为_______________________________。?
②将吹出的Br2(g)用纯碱溶液全部吸收,发生反应:
3Br2+3Na2CO3====5NaBr+NaBrO3+3CO2↑,产生的CO2通入足量澄清石灰水中,得
到1
g白色沉淀。计算海水中溴的浓度为________g·L-1。?
③实验室中若用CCl4提取少量的溴:向溴水中加入CCl4振荡、静置……得溴的
四氯化碳溶液,该分离提纯溴的方法叫__________;用到的主要仪器为
____________。?
(3)实验证明金属制品在海水中更容易生锈,铜锈的化学式为
____________________。?
【解析】(1)加入氯化钡、纯碱,可分别生成硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡等沉淀,
以达到除去杂质离子的目的。
(2)①氯气可氧化溴离子:Cl2+2Br-====2Cl-+Br2;②根据各步反应,可确定如下
关系:Br2～CO2～CaCO3,根据CaCO3的质量可求出原25
L海水中Br2的质量为
160
g·mol-1×
=1.6
g,则海水中溴的浓度为
=0.064
g·L-1;③
溴易溶于四氯化碳,溶液分层,为萃取、分液操作,可用分液漏斗进行分离。
(3)铜锈的主要成分为碱式碳酸铜,化学式为
Cu2(OH)2CO3。
答案:(1)BaCl2 Na2CO3 (2)①Cl2+2Br-====2Cl-+Br2
②0.064 ③萃取 分液漏斗(烧杯) (3)Cu2(OH)2CO3
【补偿训练】
海洋约占地球表面积的71%,对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法错误的是
A.试剂1可以选用石灰乳
B.从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为
2Br-+Cl2====2Cl-+Br2
C.工业上,电解熔融MgO冶炼金属镁可减小能耗
D.可用BaCl2溶液除去粗盐中的S
【解析】选C。煅烧贝壳得到CaO,将CaO溶于水得到石灰乳,石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀,石灰乳廉价且原料来源广泛,故A正确;氯气能将溴离子氧化为溴单质,然后采用萃取的方法从溶液中获取溴,反应的离子方程式为
2Br-+Cl2====2Cl-+Br2,故B正确;氧化镁熔点很高,氯化镁熔点较低,故工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,故C不正确;氯化钡和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸钡,且氯离子不是杂质离子,故D正确。(共72张PPT)
第八章 化学与可持续发展
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
学习任务一 金属冶炼的原理
任务驱动:
除了金、铂等极少数金属,绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界,如何利用金属矿物生产各种金属材料?
1.金属在自然界中存在形态
课前自主学习
2.金属冶炼原理
(1)金属矿物的冶炼步骤。
(2)金属冶炼的基本原理。
①基本原理:将金属元素从其化合物中提取出来,用还原法把_____态的金属还
原成_____态的金属。
②表示方法:Mn++ne-====M。
化合
游离
学习任务二 金属冶炼的一般方法
任务驱动:
对于活泼性不同的金属,采用的冶炼方式是否相同?
1.常见金属的冶炼方法
【情境·思考】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。
2.铝热反应
(1)
概念
铝和___________在高温下发生剧烈反应并放出大量热量的化学反
应
原理
Al作_____剂,另一种金属氧化物作_____剂,用铝将氧化物中的金
属置换出来
铝热剂
_____和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物
反应特点
高温条件下迅速反应并放出大量的热量,生成的金属单质呈熔融态
且易与Al2O3分离
引发操作
点燃镁带
氯酸钾
作助燃剂
金属氧化物
还原
氧化
铝粉
(2)铝热反应应用
①冶炼熔点___的金属,如钒、铬、锰等。
②在野外焊接钢轨等。
高
【做一做】用铝热法还原下列化合物:MnO2、Cr2O3、WO3、CuO,各获得金属
1
mol,消耗铝最少的是哪个?
提示:制备1
mol金属,根据氧化还原反应中得失电子数相等的原理,金属离子得电子数越多,需要铝的质量越大。即生成1
mol金属,该金属在化合物中化合价越高,则消耗铝越多;反之则越少。在这四种化合物中只有CuO中Cu的化合价最低,故为CuO。
3.合理开发和利用金属矿物资源
(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。
课堂合作探究
【探究任务一】
金属的冶炼
【历史情境】
“炉火照天地,红星乱紫烟。赧郎明月夜,歌曲动寒川。”该诗是李白《秋浦歌》中的一首。描写的就是我国古代劳动人民冶炼金属的热烈场面。金属冶炼技术最早起源于我国。考古发现,300多年前我国古代民间工匠们就掌握了用炭与氧化铜发生反应得到铜的金属冶炼技术。
【问题探究】
1.金属冶炼原理
(1)所有金属单质必须通过化学反应才能获得吗?
提示:不一定。有些金属在自然界中以游离态存在,不必通过化学反应获得,比如金、铂等通过物理方法获得。
(2)利用化合物冶炼金属时,金属元素一定发生还原反应吗?
提示:一定。因为在化合物中金属元素一定为正价,变为单质时化合价降低,得电子,发生还原反应。
2.金属的冶炼方法
(1)为什么冶炼镁时不能使用MgO,冶炼铝时不能使用AlCl3?
提示:因为氧化镁熔点太高,不易熔化,所以不用,而氯化镁熔点低,易熔化且熔化后易电离出自由移动的阴、阳离子,所以用氯化镁;氯化铝是共价化合物,熔化时不能电离出自由移动的阴、阳离子,所以不能使用,只能用熔点较高的氧化铝。
(2)用热还原法冶炼金属时,常见的还原剂有哪些?
提示:H2、CO、焦炭、铝粉等。
(3)用电解法冶炼活泼金属(如Na、Mg、Al等),能否电解该金属的盐溶液?
提示:不能。应电解该金属的熔融化合物。
(4)“火法炼铜”与“湿法炼铜”的反应原理是什么?各有何缺点?
提示:火法炼铜:Cu2S+O2
2Cu+SO2
湿法炼铜:Fe+CuSO4====FeSO4+Cu
火法炼铜会产生大量污染性气体(SO2);湿法炼铜制得的铜不纯,且废液污染环
境。
高温
====
3.迁移应用
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3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后,主要取决于什么?
提示:主要取决于金属的活泼性,在金属活动性顺序表中,越靠后的金属出现的年代越早,越靠前的金属出现越晚,说明金属越活泼,越难冶炼。
【探究总结】
金属冶炼方法的选择
冶炼方法与金属活动性的关系。
根据金属活动顺序表,一般情况下选择以下四种冶炼方法:
(1)前5种金属(即从K到Al)应选择电解法冶炼,因为它们的活泼性特别强,一般还原剂很难把它们从化合物中还原出来。
(2)从Zn到Cu这5种金属一般选择热还原法。虽然它们的性质也比较活泼,但可以找到合适的还原剂把它们从化合物中还原出来;常见的还原剂有H2、CO、焦炭等。
(3)Hg和Ag活泼性较弱,其阳离子有较强的氧化性,比较容易得到电子,一般选择对它们的氧化物进行加热分解的方法冶炼。
(4)Pt和Au在自然界中以单质形式存在,可以选用物理分离的方法把它们提纯出来。
【拓展提升】几种热还原法的比较
1.分类:
2.优缺点:
优点
缺点
H2还原法
金属的纯度高
工业成本高
CO和C
还原法
工业成本低
产生的CO会污染环境;金属的纯度低
铝热法
可以冶炼熔点高、难以冶炼的金属
工业成本较高
【探究特训】
1.(2020·潍坊高一检测)下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是
( )
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)掌握湿法炼铜和火法炼铜。
(2)氯化铝是共价化合物,冶炼铝时不能使用氯化铝。
【解析】选C。活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,较活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag等用热分解法冶炼,故A、B、D项正确,C项错误。
【延伸探究】(1)冶炼金属的过程中一定要加入还原剂吗?
提示:不一定。如加热HgO就能得到金属汞,不用加入其他还原剂。
(2)能否用铝热法冶炼金属镁?
提示:镁的还原性大于铝,只能用电解法得到金属镁。
2.(2020·包头高一检测)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800℃,即可炼出闪烁似金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是
( )
A.“药金”实质上是铜锌合金
B.冶炼炉中的炉甘石直接被木炭还原为锌
C.用王水可区别黄金和“药金”
D.用火焰灼烧不能区别黄金和“药金”
【解析】选A。冶炼“药金”的相关反应的化学方程式为ZnCO3
ZnO+CO2↑,
2ZnO+C
2Zn+CO2↑,2Cu2O+C
4Cu+CO2↑,可知A项正确,B项
错误。王水可以溶解黄金和“药金”,故C项错误。用火焰灼烧可以区别黄金
和“药金”,因为高温下黄金跟空气不反应,而“药金”可以与空气反应,生成
的CuO是黑色的,ZnO是白色的,总之,灼烧后的“药金”颜色有变化,故D项错
误。
高温
====
高温
====
高温
====
【补偿训练】
(2020·福州高一检测)下列有关金属冶炼的方法中叙述正确的是
( )
A.电解MgCl2水溶液制备金属Mg
B.利用铝热反应制备金属Al
C.加热分解Fe2O3的方法制备金属铁
D.用火法或湿法均可制备金属铜
【解析】选D。应电解熔融的MgCl2冶炼Mg,A错误;铝热反应是Al和某些金属氧
化物反应,B错误;铁的冶炼是用CO还原Fe2O3,C错误;Cu属于较活泼金属,可以采
用火法或湿法冶炼,如CuO+CO
Cu+CO2,Fe+CuSO4====FeSO4+Cu,D正确。
△
====
3.根据如图所示一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置,回答下列问题。
(1)怎样知道硬质玻璃管中Fe2O3已开始发生反应?
?????????????????????????????????????????????????????????????????
????????????????????????????????????????????????????????????????。?
(2)在a处点燃,可观察到什么现象?为什么要点燃??????????????????????
????????????????????????????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????????????????__。?
(3)实验结束时应注意的操作是________。?
①先停止通入CO
②先熄灭酒精灯,并继续通入CO
③熄灭酒精灯,同时停止通入CO
④先熄灭酒精灯,继续通入CO,并点燃排出的CO气体
【解析】这是一个典型的CO还原金属氧化物的实验,利用气体的还原性来制得金属。
答案:(1)当硬质玻璃管中红棕色物质开始变黑,b中澄清的石灰水开始变浑浊时,说明已开始发生反应
(2)可看见淡蓝色的火焰;因CO有毒,为防止CO污染空气,必须点燃或用其他方法处理未反应的CO
(3)④
【探究任务二】 铝热反应
【社会情境】
铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反应。当温度超过1
250
℃时,铝粉激烈氧化,燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达3
000
℃以上。铝热反应非常迅速,作用时间短。铝热反应原理可以应用在生产上,例如焊接钢轨、冶炼难熔金属、制作传统的烟火剂等。
【问题探究】
1.铝热反应的原理
(1)只有铝粉与Fe2O3的反应才是铝热反应吗?
提示:不是。铝粉与其他金属氧化物的反应都可以称为铝热反应。
(2)铝可以与所有金属氧化物发生铝热反应吗?
提示:不是。铝只能与活泼性比铝弱的金属的氧化物反应。如Al与MgO不反应。
(3)铝热反应利用了铝的哪些性质?
提示:利用了铝的强还原性、铝的熔点较低及反应放出大量的热等。
(4)金属铝可用于还原哪些金属?能否利用铝热反应冶炼镁?
提示:能冶炼活动性比铝差的难熔金属。不能利用铝热反应冶炼镁,原因是Mg比Al活泼。
2.铝热反应的实验
实验操作
实验现象
(1)镁带剧烈燃烧。
(2)铝热剂发生剧烈反应,发出耀眼白光,放出大量的热。
(3)纸漏斗下部烧穿,有红热的熔融物落入细沙上,冷却后变为
黑色固体。
原 理
镁带燃烧,放出大量的热;KClO3在受热状态下发生分解产生O2,
使镁条剧烈燃烧,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反
应:2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3,生成的铁在高温下呈熔化状态。
高温
====
(1)铝热反应需要高温条件,是否需要持续加热?
提示:不需要。因该反应能放出大量热,一旦反应开始,本身释放的热量即可满足进一步发生反应所需要的高温条件。
(2)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么?
提示:防止熔融物炸裂蒸发皿。
(3)引发铝热反应的实验操作是________。?
提示:在铝热剂上放KClO3,插入镁条并将镁条点燃。
(4)铝热剂中,Fe2O3与Al的质量比为多少最好?
提示:Fe2O3和Al恰好完全反应时原料的利用率最高,为最合适的比例。根据化
学反应方程式Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3可知,Fe2O3和Al的物质的量之比为1∶2,
故质量之比为160∶54,约3∶1。
高温
====
【探究总结】
铝热反应实验的注意事项
1.镁带要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃。
2.氧化铁粉末要干燥,铝粉没有被氧化,否则难以反应。
3.要保证纸漏斗重叠时四周均为四层,且内层纸漏斗一定要用水润湿,以防高温物质从四周溅出。
4.因为铝热反应是一个典型的放热反应,反应中放出的大量热量能够使铁熔化,所以要垫细沙,这样做的目的一是防止蒸发皿炸裂,二是防止熔融的金属溅出伤人。
5.实验装置应远离人群和易燃物。
【拓展提升】计算铝热反应中铝的消耗量的两种解法
解法一:写出并配平化学方程式,根据方程式进行计算。
4Al+3MnO2
2Al2O3
+3Mn
2Al+WO3
Al2O3+W
Cr2O3+2Al
Al2O3+2Cr
3Fe3O4+8Al
4Al2O3+9Fe
高温
====
高温
====
高温
====
高温
====
解法二:可以根据电子守恒法进行计算,但关键是准确得到该氧化物中金属元
素的化合价,准确求出反应前后化合价的差值。利用该法计算的公式为氧化剂
的物质的量×(高价-低价)=还原剂的物质的量×(高价-低价)
MnO2～Mn～4e-～
Al
设制得1
mol
Mn需消耗Al的物质的量为n
则1
mol×(4-0)=n×(3-0),则n=
mol
WO3～W～6e-～2Al
设制得1
mol
W需消耗Al的物质的量为n
则1
mol×(6-0)=n×(3-0),则n=2
mol
Cr2O3～Cr～3e-～
Al
设制得1
mol
Cr需消耗Al的物质的量为n
则1
mol×(3-0)=n×(3-0),则n=1
mol
Fe3O4～Fe～
e-～
Al
设制得1
mol
Fe需消耗Al的物质的量为n
则1
mol×(
-0)=n×(3-0),则n=
mol
【探究特训】
1.下列金属①铁、②钙、③锰、④钒、⑤铬,可用铝热法制备的有
( )
A.①②④
B.①②③⑤
C.①③④⑤
D.①②③④⑤
【解析】选C。可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点,且不能比铝活泼。
2.(2020·扬州高一检测)金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的应用。
完成下列问题:
(1)镓(Ga)与铝同主族,镓的氯化物与氨水反应的化学方程式:
_______________________________________________________________。?
(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如:2Al+4BaO
3Ba↑+BaO·Al2O3
高温
====
常温下Al的金属性比Ba的金属性________(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_______。?
a.高温时Al的活泼性大于Ba
b.高温有利于BaO分解
c.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
d.Ba的沸点比Al的低
【方法技巧】有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼,如
Na+KCl
K↑+NaCl、
2RbCl+Mg
MgCl2+2Rb↑等,
主要运用了化学平衡移动原理,利用K、Rb沸点低,气化离开反应体系,使化学
反应得以向正反应方向进行。
【解析】(1)由AlCl3与NH3·H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知Al的金属性弱于Mg,Mg的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
答案:(1)GaCl3+3NH3·H2O====Ga(OH)3↓+3NH4Cl (2)弱 d
【补偿训练】
1.铝热剂并不单指Fe2O3与铝粉的混合物,实际上铝粉可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与Fe3O4、V2O5或MnO2等均可发生铝热反应。
(1)写出上述铝热反应的化学方程式:
①______________________________________________________________;?
②
______________________________________________________________;?
③__
__________________________________________________________。?
(2)据上述反应可总结出铝热反应的特点:①铝热反应实际上属于四大基本反
应类型中的________,其中铝表现了其________性,作________剂;②铝热反应
常用于冶炼金属性比铝________(填“强”或“弱”)的金属。?
【解析】铝热反应的实质是在较高温度下,用较活泼的还原剂铝,把活泼性相
对弱的金属从其氧化物中还原出来。
答案:(1)①8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe
②10Al+3V2O5
5Al2O3+6V
③4Al+3MnO2
2Al2O3+3Mn
(2)①置换反应 还原 还原 ②弱
高温
====
高温
====
高温
====
2.粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;
②另取20
g
A全部溶于0.15
L
6.0
mol·L-1盐酸中,得溶液C;
③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12
L(标准状况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请填空:
(1)①引发铝热反应的实验操作是__________________,产物中单质B是________________(填化学式)。?
(2)②中所发生的各反应的化学方程式为__________________________、______________________。?
(3)③中所发生的各反应的离子方程式为________________________、________________________。?
(4)若溶液D的体积仍视为0.15
L,则该溶液中c(Mg2+)为________
____,c(Fe2+)为__________
____。?
【解析】MgO不能与铝发生置换反应,所以①发生的反应是
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3。
②中发生的反应是Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O,
MgO+2HCl
====
MgCl2+H2O。
③中发生的反应是Fe+2FeCl3
====
3FeCl2,
Fe+2HCl
====
FeCl2+H2↑。
④中加入KSCN溶液不变色,说明Fe3+完全被还原为Fe2+,溶液D为MgCl2、FeCl2的混合液。
高温
====
根据题意假设20
g
A中MgO和Fe2O3的物质的量均为x,
则40
g·mol-1x+160
g·mol-1x=20
g,
解得x=0.1
mol。
溶液中Mg2+的物质的量等于MgO的物质的量,c(Mg2+)=0.67
mol·L-1,反应后原加入的盐酸中的Cl-全部转移到FeCl2和MgCl2中,Cl-守恒,所以溶液D中:
n(Cl-)=n(Mg2+)×2+n(Fe2+)×2
=6.0
mol·L-1×0.15
L=0.9
mol,n(Fe2+)=0.35
mol,所以c(Fe2+)=
2.3
mol·L-1。
答案:(1)加少量KClO3,插上镁带并将其点燃 Fe
(2)Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O
MgO+2HCl
====
MgCl2+H2O
(3)Fe+2Fe3+
====
3Fe2+ Fe+2H+
====
Fe2++H2↑
(4)0.67
mol·L-1 2.3
mol·L-1
3.用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在一起,使四周都有四层滤纸。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:________________,在该反应中__________是氧化剂,__________是还原剂,该反应称为________________反应。?
(2)选出该实验的实验现象(填写在横线上):__________________________。?
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:
______________;蒸发皿盛沙:______________;镁条:______________;氯酸钾:______________。?
【解析】(1)铝热反应为2Al+Fe2O3
2Fe+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)铝热反应实验中为使熔融物易落下,通常在内层纸漏斗底部剪一个孔;为防
止溅落物炸裂蒸发皿,蒸发皿内盛沙子;反应中镁条引起氯酸钾分解;氯酸钾引
发铝热反应。
答案:(1)2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3 Fe2O3 Al 铝热 (2)①②③④
(3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯酸钾分解 引发铝热
反应
高温
====
高温
====
课堂素养达标
1.
(2020·吉林高一检测)常言道“真金不怕火炼”,从化学的角度对这句话的理解正确的是
( )
A.金的熔点高,难熔化
B.金的化学性质稳定,不易变质
C.金越炼越纯
D.金的硬度大,高温下难变形
【解析】选B。金的熔点并不很高,硬度也不是很大,很易加工成各种形状的装饰品,“真金不怕火炼”的真正意义是其化学性质稳定,高温熔化再冷却后仍然是金。
2.(2020·沈阳高一检测)下列金属冶炼的反应原理,错误的是
( )
A.高炉炼铁:Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
B.火法炼铜:Cu2S+O2
2Cu+SO2
C.铝的冶炼:Al2O3+3H2
2Al+3H2O
D.铝热法炼铁:Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3
高温
====
高温
====
高温
====
高温
====
【解析】选C。高炉炼铁是用CO高温还原氧化铁,反应方程式是
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2,故A正确;火法炼铜是以硫化亚铜精矿为主要原料,硫
化亚铜高温条件下与氧气反应生成铜和二氧化硫,反应方程式是
Cu2S+O2
2Cu+SO2,故B正确;工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝,
反应方程式是2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑,故C错误;铝热法炼铁是用铝高温
还原氧化铁,反应方程式是Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3,故D正确。
高温
====
高温
====
高温
====
【补偿训练】
下列关于自然界存在的矿物及对应的冶炼方法错误的是
( )
A.磁铁矿(Fe3O4)精选后可以用铝进行冶炼
B.辉铜矿(Cu2S)精选后在高温下通入空气进行冶炼
C.铝土矿(Al2O3)在熔融条件下加入冰晶石进行冶炼
D.黄铁矿(FeS2)燃烧后的固体可用焦炭进行冶炼
【解析】选C。电解氧化铝制备金属铝时,要加入冰晶石,使氧化铝在较低温度下熔化,而不是在熔融条件下加入冰晶石进行冶炼,故C错误。
3.(2020·龙岩高一检测)铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反
应。铝热反应的实验装置如图。其实验原理为镁带燃烧,放出大量的热;KClO3
在受热条件下分解产生O2,使镁带剧烈燃烧,使氧化铁粉末和铝粉末在高温下发
生反应生成铁。下列有关铝热反应的说法中错误的是
( )
A.铝热反应常用于野外焊接钢轨
B.铝热反应可用于冶炼某些高熔点金属
C.该实验证明金属性:Mg>Al>Fe
D.该实验至少涉及三个氧化还原反应
【解析】选C。Al与氧化铁发生反应2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3,则铝热反应常用
于野外焊接钢轨,故A正确;铝具有强还原性,高温下,能还原某些金属氧化物,
所以可以通过铝热反应冶炼某些高熔点金属,故B正确;该实验可以证明金属性
Al>Fe,但无法证明Mg、Al的金属性强弱,故C错误;Mg的燃烧、氯酸钾在高温下
分解及铝热反应中存在元素化合价变化,所以该实验至少涉及三个氧化还原反
应,故D正确。
高温
====
4.(双选)著名丹麦物理学家玻尔在二战中,被迫离开将要被德国占领的祖国。
他为了表达一定要返回祖国的决心,将他钟爱的金制诺贝尔奖章用王水溶解成
“金溶液”,装在玻璃瓶中,放在柜面上。化学方程式可简单表示为
Au+HNO3+3HCl
AuCl3+NO↑+2H2O,AuCl3+HCl====HAuCl4(四氯合金酸)。纳
粹分子闯进玻尔的住宅,对这种溶液视而不见、毫无所知。战争结束后,物理
学家又根据以下反应:2HAuCl4
2HCl↑+3Cl2↑+2Au炼出黄金并铸出更加灿
烂夺目的奖章。下列叙述中正确的是
( )
A.王水能溶解黄金,但不能溶解白金
B.可以用置换法提取金
C.可以用蒸发灼烧的方法提取金
D.浓盐酸和浓硝酸按照体积比1∶3能配成王水
【解析】选B、C。王水具有极强的氧化性,能溶解白金,故A错误;Au是不活泼
金属,用铁置换或电解的方法可以得到金,B正确;蒸发水分后可得到AuCl3固体,
灼烧发生反应:2AuCl3
2Au+3Cl2↑,C正确;浓盐酸和浓硝酸按照体积比3∶1
能配成王水,而不是1∶3,故D错误。
5.(2020·蚌埠高一检测)关于铝热反应的现象有如下描述:反应放出大量的热,
并发出耀眼的光芒;纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。已知Al、
Fe2O3、Al2O3、Fe的熔、沸点如表所示:
物质
Al
Fe2O3
Al2O3
Fe
熔点/℃
660
1
565
2
054
1
535
沸点/℃
2
467
3
414
2
980
2
750
(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金,因为该反应放热能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理?________(填“合理”或“不合理”)。?
(2)设计一个简单的实验,证明上述熔融物中含有金属铝,填写下列表格:
①所用试剂
②实验操作及现象
③有关反应的化学方程式
(3)欲在常温下溶解该熔融物,下列试剂中最好选用________(填字母序号),理由是____________________。?
A.浓硫酸
B.稀硫酸
C.硫酸铜溶液
D.NaOH溶液
【解析】(1)形成合金的一个必要条件是形成合金的金属可形成共熔混合物。铁的熔点是1
535
℃,沸点是2
750
℃,而铝的熔点是660
℃,沸点是2
467
℃,在1
535～2
467
℃内,二者均以液体的形式存在,所以能够形成合金,故该同学的解释合理。(2)要证明熔融物中是否含有单质铝,只需加入NaOH溶液,观察有无气泡产生即可。(3)铝和铁在常温下遇到浓硫酸会发生钝化;硫酸铜溶液能溶解两种金属,但是同时还会置换出单质铜;NaOH溶液不能和铁反应,只能溶解铝。
答案:(1)合理
(2)①氢氧化钠溶液 ②取适量样品置于试管中,加入氢氧化钠溶液,有气泡产生 ③2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑(其他合理答案均可)
(3)B 稀硫酸能够完全溶解该熔融物
