2020-2021学年人教版高一化学必修二第四章《化学与自然资源的开发利用》 章末归纳与整理PPT课件（共35张）

第四章 化学与自然资源的开发利用
归纳与整理
核心素养发展目标
1．通过知识网络构建，形成本章知识系统，进一步了解金属冶炼的一般原理，理解金属单质的活泼性与选择冶炼方法之间的联系。
2．通过重点知识突破，进一步认识开发利用金属矿物和海水资源方法及意义，学好化学与开发和综合利用资源的重要性。
3．通过典例剖析、问题探究，强化环境保护意识和节约资源观念，提高分析问题和解决问题的能力。
活动一、知识网络构建
1、金属矿物的开发利用
2、海水资源的开发利用
【答案】 蒸馏法 2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O(或其他合理答案)
Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
3、化石燃料的综合利用
（1）煤的综合利用
【答案】 有机物和无机物　 隔绝空气
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
（2）石油的综合利用
【答案】 碳氢化合物　 沸点　 较多 较高　 裂化
（3）天然气的综合利用
【答案】 甲烷　 氨
4、环境保护
【答案】大气　 源头　 100%
【对应训练】
1.下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是(　　)
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D
钠
化合态
钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
【答案】D【解析】钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
2．下列有关海水综合利用的说法中，不正确的是（　　）
A．用氯气从海水中提溴的关键反应是：Cl2+2Br﹣ 2Cl﹣+Br2
B．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质
C．海水中的Na+、Cl﹣结晶成NaCl的过程，形成了化学键
D．从海水中可以得到氯化镁，再经过电解可制金属镁
【答案】B【解析】A、海水中溴元素以离子形式存在，海水提溴是氯气氧化溴离子为单质溴，发生Cl2+2Br﹣ 2Cl﹣+Br2，故A正确；B、海水中钾元素是钾离子，需要得到氯化钾固体，电解熔融KCl得到钾，必须发生化学反应，故B错误；C、海水中离子自由移动，结晶析出晶体氯化钠，钠离子和氯离子形成离子键，结晶成NaCl的过程，形成了化学键，故C正确；D、海水中加入氢氧化钙得到氢氧化镁沉淀，沉淀在盐酸中溶解得到氯化镁溶液，浓缩蒸发得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，符合海水提镁，故D正确；故选B．
3．化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法错误的是
A．推广使用新能源汽车，可以有效减少氮的氧化物排放
B．推广使用燃煤脱硫技术，可减少SO2对空气的污染
C．从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现
D．废旧电池中的汞、镉、铅等重金属元素对土壤和水源会造成污染
【答案】C【解析】A．新能源汽车不会产生有毒有害的气体，A项正确；B．燃煤脱硫，将二氧化硫转化为亚硫酸盐，减少排放，防止二氧化硫对空气的污染，B项正确；C．海水中获得食盐为物理变化，故从海水中提取物质不一定通过化学反应才能实现，C项错误；D．废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐，均为有毒物质，对土壤和水源会造成污染，则应集中回收处理，D项正确；答案选C。
1.几种常用金属冶炼方法的比较
方法名称
举例
主要特点
热分解法
2Ag2O 4Ag＋O2↑
2HgO 2Hg＋O2↑
适合冶炼活动性较差的金属
热还原法
CO作还原剂
Fe2O3＋3CO2 Fe＋3CO2
冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低
H2作还原剂
WO3＋3H2 W＋3H2O
冶炼金属纯度较高，成本较高
活动二、重点知识探究
热还原法
Na、Mg、Al作还原剂
Cr2O3＋2Al 2Cr＋Al2O3
4Na＋TiCl4 4NaCl＋Ti
冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高
C作还原剂
2ZnO＋C 2Zn＋CO2↑
2CuO＋C CO2↑＋2Cu
冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳)
电解法
2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑
金属纯度高，耗电量大，生产成本高
【温馨提示】炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含碳的合金。
2.海水资源的开发及利用
（1）氯的提取——氯碱工业
2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
（2）海水提取溴
② 基本操作：
Ⅰ. 浓缩:海水晒盐和海水淡化过程中副产物Br—得到浓缩；
Ⅱ. 氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br—氧化成Br2，反应离子方程式为：
Cl2 + 2Br—===== Br2 + 2Cl—
Ⅲ. 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 ===== 2 HBr+ H2SO4
Ⅳ. 提取：再用Cl2氧化HBr得到产品溴。
③发生反应的化学方程式：2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl；Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
（3）海带中提取碘
①流程：
注意：①海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均可为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2或I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开；
②利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水，以减少能耗。利用海水淡化后溴离子得到浓缩的浓海水，以提高制溴的效益。
③发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。
(4) 海水提镁
① 工艺流程：
3.煤、石油、天然气的综合利用
①煤的干馏产物：a．焦炉气，b.煤焦油，c.焦炭，d.粗氨水。
②煤的气化化学方程式：C＋H2O(g) CO＋H2。
③煤的液化：煤＋氢气 液体燃料；
间接液化：煤＋水 水煤气 甲醇等。
④天然气与水蒸气反应制取H2：CH4＋H2O(g) CO＋3H2。
⑤聚合反应：合成聚乙烯的化学方程式：nCH2===CH2 ，单体为CH2===CH2，链节为—CH2—CH2—，聚合度为n。
⑥石油的加工
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}方法
过程
目的
分馏
把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物
获得各种燃料用油
裂化
把相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃
裂解
深度裂化，产物呈气态
得到更多的汽油等轻质油
得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料
4.环境保护与绿色化学
硫酸型酸雨的形成途径有两个：
途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O2 2SO3、
SO3＋H2O===H2SO4。
途径2：SO2＋H2O H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。
【对应训练】
1．海水中蕴藏着丰富的资源。海水综合利用的示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．通过氯碱工业可生产的产品有NaOH、NaClO、盐酸等
B．金属镁在空气中燃烧只生成MgO
C．粗盐精制的过程只发生物理变化
D．在高温下用氢气还原MgCl2可制取金属镁
【答案】A【解析】A项，氯碱工业主要产品是氢氧化钠和氯气，还可以制取NaClO、盐酸等产品，正确；B项，Mg在点燃条件下能与空气中的O2、N2、CO2反应，所以Mg在空气中燃烧的产物有MgO、Mg3N2、C，错误；C项，粗盐精制的过程既有物理变化，也有化学变化，如除去杂质SO42－、Mg2＋、Ca2＋需要通过化学反应来完成，属于化学变化，错误；D项，镁是活泼金属，无法用H2还原MgCl2来获得金属Mg，工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼镁，错误。
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(　　)
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ发生的离子反应为2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1 mol Br2，至少需要消耗Cl2 22.4 L
D．步骤Ⅳ可以选择萃取、分液和蒸馏的方法
【答案】C【解析】亚硫酸根离子可以和具有氧化性的溴单质发生氧化还原反应，故可以用Na2SO3饱和溶液来吸收溴单质，A项正确；氯气具有氧化性，可将溴离子氧化为溴单质，即2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，B项正确；根据离子方程式2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，可知，每获得1 mol Br2，步骤Ⅰ和步骤Ⅲ至少共需要消耗标准状况下Cl2 44.8 L，C项错误；从溴水中提取溴采用的方法有萃取、分液和蒸馏，D项正确。
3．关于证明海带中存在碘元素的实验，以下操作正确的是(　　)
A．海带中的碘可以直接用四氯化碳萃取
B．在蒸发皿中灼烧海带使之变为海带灰
C．将海带灰溶于水中，滴加淀粉溶液，溶液变蓝
D．为了将I－氧化，加入的氧化剂最好选择H2O2
【答案】D【解析】A项，海带中的碘是以化合态形式存在，而不是碘单质，不能直接用四氯化碳萃取，错误；B项，蒸发皿是蒸发浓缩溶液的仪器，固体灼烧应在坩埚内，所以海带应在坩埚中灼烧为海带灰，错误；C项，将海带灰溶于水中形成含碘离子的溶液，滴加淀粉溶液，溶液不变蓝，错误；D项，过氧化氢作氧化剂不引入新的杂质，为了将I－氧化，加入的氧化剂最好选择H2O2，正确。
活动三、核心知识关键突破
【核心知识一】政府规定食用盐中必须加入一定量的碘，其成分是什么？如何检验？
【温馨提示】KIO3（碘酸钾）。可以利用KI溶液、稀硫酸、淀粉试液检验：
IO3- + 5I- + 6H+ == 3I2（淀粉试液变蓝色）+ 3H2O
【核心知识二】海水制盐原理是什么？
【温馨提示】海水制盐又称海水晒盐。其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料：
①氯碱工业：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②制钠和氯气：2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
③制盐酸：H2＋Cl2 2HCl
④制漂白剂：Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2O
⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
注意：海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质，精制后得到NaCl饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。
【核心知识三】溴是海水中重要的非金属元素，地球上90%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人们称溴为“海洋元素”。请回答：①从海水中提取溴时，涉及氧化还原反应吗？③可以用CCl4萃取溴水中的溴吗？③向FeBr2溶液中通入Cl2时，一定会发生如下反应：2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－吗？
【温馨提示】从海水中提取溴，一般要经历浓缩、氧化（Cl2+2Br-===Br2+2Cl-）和提取三个步骤，所以涉及氧化还原反应；CCl4不溶于水，为非极性溶剂，Br2是非极性分子，根据“相似相溶”原则，Br2易溶于CCl4，而难溶于水，因此可以用CCl4萃取溴水中的溴；FeBr2与Cl2反应时，因Cl2的量不同，生成物也不同，题目中没有说明Cl2与FeBr2的量的关系，故D不正确。
【核心知识四】为什么不能用裂化汽油萃取溴水中的溴？
【温馨提示】由于裂化汽油中含有不饱和的烯烃，能与溴水中的溴发生加成反应，所以裂化汽油不能用于萃取溴水中的溴。
【核心知识五】如何正确理解煤的干馏？
【温馨提示】①概念：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，工业上也叫煤的焦化。理解这一概念，要注意以下两个方面：
隔绝空气：这是煤的干馏的先决条件，否则，强热条件下煤会燃烧生成CO2和H2O等物质。煤的干馏是化学变化，煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是分解反应，属于化学变化。
②煤干馏的主要产品及其用途
③煤中不含苯、萘、蒽等物质：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。
【核心知识六】SO2尾气处理有哪些常见方法？
【温馨提示】方法一、钙基固硫法：为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2 CaSO3,2CaSO3＋O2 2CaSO4，总反应方程式为 2CaO＋2SO2＋O2 2CaSO4。
方法二、氨水脱硫法：该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。(或生成NH4HSO3，然后进一步氧化)
方法三、钠、碱脱硫法：钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。
方法四、双碱脱硫法：先利用烧碱吸收SO2，再利用熟石灰浆液进行再生，再生后的NaOH碱液可循环使用，化学反应原理为：①吸收反应：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O,2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。②再生反应：Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH，Na2SO4＋Ca(OH)2===CaSO4↓＋2NaOH。
1．下列制备金属单质的方法或原理正确的是（　　）
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
【对应训练】
【答案】B【解析】A．制备单质Mg应该用电解熔融MgCl2的方法，故A错误；B．Al为活泼金属，应用电解熔融Al2O3制备，故B正确；C．制备单质Na采用电解熔融NaCl的方法，电解溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，故C错误；D．制备单质Cu用热还原法制备，故D错误． 故选：B．
2.溴是海水中的重要元素，海水中溴元素的含量一般为0.067 g/L，晒盐浓缩后的苦卤中含有浓度较高的溴离子，向苦卤中通入氯气，可以得到单质溴。下列有关说法正确的是(　　)
A．向苦卤中通入氯气发生反应的离子方程式为Br－＋Cl2===Cl－＋Br2
B．向苦卤中通入氯气时，溴元素化合价升高，被还原
C．将单质溴从溴水中分离出来，可以利用裂化汽油进行萃取
D．将单质溴从溴水中分离出来，可以利用苯、四氯化碳等多种有机溶剂进行萃取
【答案】D【解析】A项，离子方程式未配平，错误；B项，向苦卤中通入氯气时，溴元素化合价升高，被氧化，错误；C项，裂化汽油中含有大量不饱和烃，会与溴发生加成反应，因此不能用作溴的萃取剂，错误；D项，Br2在苯、CCl4中溶解度很大，且不与之发生反应，因此可用苯、CCl4等萃取溴水中的溴，正确。
3．下列化学反应方程式中不属于化学科学解决环境问题的是(　　)
B．SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O2===2CaSO4
C．2NO＋2CO N2＋2CO2
【答案】D【解析】用化学科学解决环境问题主要有：绿色化学理念(反应物原子全部转化为期望的生成物，无副产物生成)和消除化学污染(避免产生污染气体和对污染气体治理)。D中，用苯和液溴制备溴苯，有HBr生成，不符合解决环境问题。
【课堂检测】
1．下列关于金属的一些说法不正确的是(　　)
A.工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应
B.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.越活泼的金属越难冶炼
【答案】B【解析】冶炼铝由化合态变游离态，有化合价变化属于氧化还原反应，A正确；Mg在工业上用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，B错误；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，C正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。
2．人造光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)是盐化工生产的中间产物。以光卤石为原料制得金属镁，可有下列步骤：
①过滤　②溶解　③加入适量Ca(OH)2　④蒸发　⑤用盐酸溶解　⑥电解熔融MgCl2　⑦在HCl气流中强热MgCl2·6H2O晶体
正确的顺序是(　　)
A．⑤③①②④⑥⑦ B．②③①⑤④⑦⑥
C．②④①③⑦⑤⑥ D．⑤③①④②⑦⑥
【答案】B【解析】提纯光卤石得到MgCl2的步骤为先将光卤石溶解于水，因为KCl、MgCl2均易溶于水，然后沉淀Mg2＋；Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小，故加入适量的Ca(OH)2过滤后得Mg(OH)2，洗涤后溶于适量的盐酸发生反应：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，蒸发溶液得MgCl2·6H2O，由于加热MgCl2·6H2O的过程中，会有部分MgCl2又与H2O反应生成Mg(OH)2，而MgCl2与H2O的反应是一个可逆反应：MgCl2＋2H2O??Mg(OH)2＋2HCl。根据平衡移动原理在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，使MgCl2与H2O的反应得到抑制，故能得到纯净的MgCl2，最后电解熔融MgCl2得到金属镁。
3．下列叙述不正确的是（　　）
A．“海沙危楼”是由于海沙带有腐蚀性，会腐蚀混凝土中的钢筋等
B．食用地沟油对人体危害极大，是因为含有黄曲霉素等有毒物质
C．开发利用太阳能、风能、生物能、海洋能等清洁能源，符合“低碳经济”
D．光化学烟雾、温室效应、硝酸型酸雨的形成都只与氮氧化物有关
【答案】D【解析】A、“海沙危楼”是混凝土中的钢筋与海沙混合在一起，容易形成原电池反应而被腐蚀，故A正确；B、地沟油中含有黄曲霉素等有毒物质，对人体危害极大，故B正确；C、开发利用太阳能、风能、生物能、海洋能等清洁能源，减少了化石燃料的使用，符合“低碳经济“，故C正确；D、光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化物有关，温室效应与CO2有关系，而与氮氧化合物无关系，故D错误；故选D．
4.在下列制备环氧乙烷( )的反应中，原子利用率最高的是(　　)
【答案】C【解析】只有反应物分子的原子全部进入生成物分子中，原子的利用率才能是100%的，C选项正确。
5．化学与材料、生活和环境密切相关．下列有关说法中错误的是（　　）
A．煤炭经气化、液化和干馏等过程，可获得清洁能源和重要的化工原料
B．医药中常用酒精来消毒，是因为酒精能够使细菌蛋白发生变性
C．大力实施矿物燃料脱硫脱硝技术以减少硫、氮氧化物排放
D．新型材料聚酯纤维、光导纤维都属于有机高分子
【答案】D【解析】A、煤的干馏可得到煤焦油、焦炉气、粗苯等，而煤焦油经蒸馏又可得到苯、二甲苯等重要的化工原料，煤经气化、液化可得到甲醇等清洁能源，故A正确；B、酒精能够使细菌蛋白发生变性，常用来消毒，故B正确；C、矿物燃料含有硫氮元素，实施矿物燃料脱硫脱硝技术可以减少硫、氮氧化物排放，故C正确；D、光导纤维主要成分是二氧化硅，属于无机物，不属于有机高分子，故D错误；故选D．
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