2023年必修二第四章超详细导学案.pdf
学习必备 欢迎下载 班级 姓名 第 小组 小组评价 教师评价 第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源（1）【学习目标】1.了解金属元素在自然界中的存在形态。2.重点掌握金属冶炼的原理，熟悉金属冶炼的步骤以及方法。【学习重点】了解化学方法在金属矿物开发中的作用。【学习难点】学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。【基础知识】1.金属的存在 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以 的形式存在于自然界。2.金属冶炼的涵义 把金属从矿石中提炼出来，这个过程叫金属的冶炼。金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即 M+n（化合态）得电子，被还原 M0（游离态）。3.金属冶炼的一般步骤 (1)：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。(2)：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属还原成金属单质（粗）。(3)：采用一定的方法，提炼纯金属。4.金属冶炼的方法 热分解法 在金属活动顺序中，位于汞以后（包括汞）的不活泼金属可以直接用 的方法从其化合物中还原出来。例如：氧化汞分解：；氧化银分解：。热还原法 对于金属活动顺序表中 Zn-Cu段（包括 Zn和 Cu）的金属的冶炼可以通过 来完成，常用的还原剂有 、等。例如：氧化铁和一氧化碳反应：；氧化铜和氢气反应：。对于一些高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等可以用 冶炼。观察实验 4-1，完成下列表格 现象 铝与氧化铁反应的化学方程式 讨论：在实验中为什么要在铝与氧化铁混合粉末的上面加少量的氯酸钾固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条？注意：铝热反应 A 本质：Al 从氧化物中夺取氧，表现出很强的还原性。B 实例：2Al+Fe2O3高温2Fe+Al2O3 C 特点：放出大量的热，使生成的金属呈液态。D 引发操作：在上面加少量 KClO3粉末并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。学习必备 欢迎下载 E 应用：焊接金属及冶炼难熔金属。2Al+Cr2O3高温2Cr+Al2O3 4Al+3MnO2高温3Mn+2Al2O3 10Al+3V2O5高温6V+5Al2O3 F.铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（如：Fe2O3、FeO、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2等）。电解法 对于金属活动顺序表中 Zn前面非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常用 冶炼，例如：电解熔融的氯化镁：；电解熔融的氯化钠：；电解熔融的氧化铝：。5.金属的回收和资源保护(1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。(2)废旧金属的处理方法:回收利用。（3）回收金属的实例 a.废旧钢铁用于炼钢；b.废铁屑用于制铁盐；c.从电影业、照相业、科研单位和医院 X光室回收的定影液中，可以提取金属银。【过关训练】1.冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法水煤气法活泼金属置换法电解法。古代有（）火烧孔雀石炼铜（）湿法炼铜；现代有（）铝热法炼铬（）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（）A.（）用 B.（）用 C.（）用 D.（）用 2.下列冶炼方法中，可以将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（）A.加热 Al2O3 B.加热 CaCO3 C.电解熔融 NaCl D.氯化钠与铝粉高温共热 3.宋朝初期，我国已将湿法炼铜应用于生产，其反应原理为（）A.CuO+H2=Cu+H2O B.CuO+CO=CO2+Cu C.Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 D.Cu2(OH)2CO3=2CuO+H2O+CO2 4.下列关于金属冶炼的说法不正确的是 （)A.金属冶炼是指用化学方法将金属由化合态转变为游离态 B.天然矿藏很少只含有一种金属元素，往往含有较多杂质 C.金属的冶炼方法主要有热分解法,热还原法和电解法三种方法 D.金属冶炼一定要用到还原剂 5.冶炼金属常用以下几种方法：以 C、CO或 H2做还原剂 热分解法 利用铝热反应原理还原 电解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳。（用序号填写下列空白。）（1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。（2）Na、Mg、Al 等活泼或较活泼金属_。（3）Hg、Ag 等不活泼金属_。（4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属_。6.工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取氧化铝做冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：不溶物 铝土矿 沉淀 滤液 (甲)Al(OH)3Al2O3 滤液 （乙）滤液(1)写出步中发生的化学方程式：、。(2)写出滤液甲中一种溶质与过量 NaOH 溶液反应进入滤液乙所发生的离子方程式：。【问题与收获】。加过量盐酸 过滤 过量 NaOH 溶液 过滤 通入 CO2 过滤 属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态学习必备 欢迎下载 浓缩 海水 溴 单质 溴化氢 硫酸 溴 单质 班级 姓名 第 小组 小组评价 教师评价 第一节 开发利用金属矿物和海水资源（2）【学习目标】1.了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。2.体验工业生产的复杂性、艰苦性。【学习重点】了解海水资源开发和利用。【学习难点】从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品原理及方法。【基础知识】1.海水水资源的利用 a.海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库。海水中含有 多种元素，按含量计，H2O中的 H、O两种元素，加上 Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 等 11 种元素超过总量的 99%，其他为 元素。常从海水中提取 ，并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物。b.海水中水资源的利用，主要包括：和 等。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、离子交换法等.其中 的历史最久,技术和工艺也比较成熟,但成本较高。因此，海水淡化与 结合、与 结合，成为海水综合利用的重要方向。c.描 述 蒸 馏 原 理 和 过 程，思 考 蒸 馏 实 验 操 作 中 有 哪 些 注 意 事 项？2.海水化学资源的开发利用（1）海带中提取碘 实验目的 实验原理 实 验 过 程 1.取约 3 克的干海带，用刷子去净其表面上的附着物（不要用水冲洗），把海带剪碎后，用适量酒精浸湿，放入坩埚中；2.点燃酒精灯将海带灼烧至完全成灰，停止加热，使海带冷却至室温；3.将海带灰转移到小烧杯中，加入约 10mL蒸馏水，搅拌、煮沸 2-3min，过滤；4.在滤液中滴入几滴 3mol/L 的稀硫酸再加入约 1mL3%的 H2O2，观察现象；5.再取少量溶液于试管中再加入几滴淀粉溶液，再观察现象。实验结论 【实验讨论】海带为什么不能用水冲洗？海带剪碎后，为什么要用酒精润湿？实验中用 H2O2氧化 I，写出反应的离子方程式。用 H2O2氧化 I有何优点？（2）海水提溴 向硫酸酸化的海水中通入适量的 ，使溴离子（主要以溴化钠存在）转化为溴单质，涉及的离子方程式为：。属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态学习必备 欢迎下载 向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入吸收塔内，使溴单质蒸气、水和吸收剂二氧化硫相互反应生成溴化氢和硫酸，以达到富集的目的，涉及的化学方程式为：。向吸收塔的溶液内通入适量的氯气得到溴单质，用四氯化碳萃取、分液得到产品溴，涉及的化学方程式为：。【过关训练】1 水资源非常重要，联合国确定 20XX年为国际淡水年，以下关于水的说法错误的是（）A蒸馏法是海水淡化的方法之一 B淡水的密度小于海水的密度 C融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D0以上，温度越高，水的密度越小 2医生建议因缺少某种元素而导致甲状腺肿大的病人多吃海带，这是由于海带中含有较丰富 的（）A 碘 元 素 B 铁 元 素 C 钾 元 素 D 锌 元 素 3一位海上遇难的水手随着木排在海上漂流，他用完了淡水，感到口渴异常，但他不喝海水，因为他知道海水会致命，主要原因是（）A海水有苦涩味，根本喝不下去 B海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡 C海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡 D海水会造成人体水分从血液和组织中脱离出来，使人脱水死亡 4.从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是 （）AMg B.NaCl C.Br2 D.K 5.下列哪种试剂加入到含有 Br的溶液中，可以将 Br氧化为 Br2 （）A.I2 B.I C.Cl2 D.Cl 6.海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤:通入足量 Cl2；将海带焙烧成灰后加水搅拌；加 CCl4振荡；用分液漏斗分液；过滤。合理的操作顺序是（）A.B.C.D.7.全球海水中溴的藏量丰富，约占地球溴总藏量的99，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg/L。其工业提取方法有：（1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：（写出离子方程式）；3Br2+3CO32BrO3+5Br+3CO2;BrO3+5Br+6H3Br2+3H2O。其中反应中氧化剂是 ；还原剂是 。（2）空气吹出SO2吸收法。该方法基本同（1），只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：_ 。（3）溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是 。下列可以用于海水中溴的萃取试剂的 。乙醇 四氯化碳 硝酸 裂化汽油【问题与收获】。属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态学习必备 欢迎下载 班级 姓名 第 小组 小组评价 教师评价 第二节 资源综合利用 环境保护【学习目标】1.了解煤、石油的组成，掌握煤、石油的综合利用。2.了解绿色化学的含义。【学习重难点】掌握煤、石油的综合利用。【基础知识】一.煤的综合利用 1煤的组成：_ ，其组成以 元素为主，还含有少量 等元素。2煤的综合利用 煤综合利用的焦点：如何提高煤燃烧的热效率，如何分离提取煤中的化工原料。以及如何解决燃煤引起的污染。目前，已有实用价值的办法主要是煤的干馏和煤的气化、液化。(1)煤的干馏 概念 煤的干馏是指 的过程，工业上也叫煤的 。注意：A.在煤干馏的过程中所发生的变化是化学变化。B将煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧；二是要加强热。煤的干馏产物及其主要用途 煤的干馏产物主要是出炉煤气和 ，出炉煤气包括 、和 。(2)煤的气化 煤的气化是 的过程。主要反应 为 ，H2和 CO的混合气体叫做 。煤的气化目的是为了获得高效清洁燃料。(3)煤的液化 煤的液化是 。直接液化是_ ；间接液化是_ 。注意：煤的气化、液化都属于化学变化。二.石油的综合利用 1石油的组成 石油的主要成分是碳和氢，同时含少量的 S、O、N等元素。它主要是由各种 、和 组成的混合物（无固定沸点）。从所含成分的状态看，大部分是 ，在液态里溶有 和 。2.石油的形成 由古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成。3.石油的物理性质 黑色或深棕色黏稠液体，有特殊气味，比水轻，不溶于水。4.石油的炼制（1）从油田里开采出来的原油要首先经过脱水、脱盐等处理过程，才能进行炼制。（2）石油炼制的目的 一方面是将这些混合物进行一定程度的分离，使它们各尽其用；另一方面是将含碳原子多的烃转变成含碳原子较少的烃，以提高石油的利用价值。（3）石油炼制的方法 石油的分馏 A石油的分馏原理：_ _ _ 。实验如图所示，将 100 mL石油注入到蒸馏烧瓶中，再加入几片碎瓷片以防石油暴沸然后加热，分别收集 60150和 150300时的馏分，就可以得到汽油和煤油。属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态学习必备 欢迎下载 B石油的分馏产物：石油气（C4以下）、汽油(C5C11)、煤油(C11C16)、柴油(C15C18)、重油(C20以上)等。注意：a.石油的分馏是物理变化。b.由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。c.石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量比较低，仅占石油总产量的 25%左右，但社会需求量大的正是这些轻质油，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采用裂化的方法从重油中获得轻质油。d.石油蒸气冷却时，沸点高的烃先冷凝。e.为防止暴沸，应在加热之前放入几片碎瓷片。f.实验室中分馏石油实验的操作步骤：连接装置检查并使装置气密性合格向蒸馏烧瓶中加入原油和碎瓷片接通冷却水给烧瓶加热收集馏分停止对烧瓶加热并整理仪器。g.加热前先通冷水，停止实验时要先停止加热，一段时间后停止冷却水。h.温度计的最大量程不低于 300，温度计的水银球要置于蒸馏烧瓶的支管口处，因为它所测定的是所取馏分的沸点范围。i.冷凝管内的冷却水要从下口入，从上口出，这样会使馏分冷却效果最好。j.一定要垫石棉网对烧瓶加热，防止烧瓶炸裂引起火灾。k.对石油进行加热使其温度逐渐升高，在 60150的温度范围内挥发出了汽油，在 150300的温度范围内挥发出了煤油。石油的裂化和裂解 A裂化 裂化的定义：就是在一定条件下使相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程。裂化的原料：重油 裂化的方法：热裂化和催化裂化 B裂解 裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度，使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。可见，裂解是一种更深度的裂化。石油裂解的化学过程比较复杂，生成的裂解气是成分复杂的混合气体。目前，石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。注意：a.石油的裂化、裂解属于化学变化。b.通常用来衡量一个国家的石油化学工业发展水平的标志是乙烯的产量。三.天然气的综合利用 天然气是一种清洁的化石燃料。作为化工原料它主要用于 和 _等。【拓展】甲烷水合物是一种固态化合物，可表示为 CH4nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。有可燃性，故又称为“可燃冰”，是新型洁净能源。四.合成材料 1三大合成材料_、_、_。2写出下列反应方程式 乙烯合成聚乙烯_。丙烯合成聚丙烯_。聚苯乙烯的加聚_。聚氯乙烯的加聚_。五.环境保护与绿色化学 1.化学与环境保护的关系 化学在环境保护上的应用主要有以下几个方面：（1）对环境情况进行监测：对污染物的存在形态、含量进行分析和鉴定。（2）治理三废：对生产过程中产生的废气、废水和废渣进行处理，减少环境污染，实现资源的回收利用。2.绿色化学 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学核心是_ 。属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态学习必备 欢迎下载 按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是_ ，原子利用率为 。请求出书后“思考与交流”中两种 生产工艺的原子利用率分别为 、。【过关训练】1有关化石燃料的说法正确的是()A因为地球上的蕴藏量是无限的。所以化石燃料是可再生的 B化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速率相当快，所以化石燃料相当于是无限的 C化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的 D化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过几亿万年才能形成的非再生资源 2为了减少大气污染，许多城市推广清洁燃料，目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气，另一类是液化石油气，这两类燃料的主要成分是()A碳水化合物 B碳氢化合物 C氢气 D醇类 3空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是 ()A推广使用燃煤脱硫技术，防治 SO2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、煤炭的开采速率，增加化石燃料的供应量 4.我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲、可再生的水电，相当于每年燃烧 3106t 原煤的火力发电厂产生的电能。因此，三峡工程有助于控制()A温室效应和酸雨 B赤潮 C白色污染 D破坏大气臭氧层 5下列关于煤、石油、天然气资源的说法正确的是()A石油裂解得到的汽油是纯净物 B石油产品都可用于聚合反应 C天然气是一种清洁的化石燃料 D水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料 6据 20XX年 1 月的调查显示，全世界 70的电子垃圾通过各种渠道来到中国，广东贵屿更是著名的“垃圾之城”。下列有关电子垃圾的说法不正确的是 （）A电子垃圾应在无污染的条件下回收，使之成为有用的资源 B将电子垃圾在火上焚烧，熔下其中的金属再回收利用 C电子垃圾的任意抛弃会严重污染地下水 D各国的电子垃圾应在本国境内处理，严禁向其他国家输出 7如何实现化石燃料的综合利用，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。下列关于化石燃料的说法不正确的是()A煤的气化是指将固态煤粉碎成气态煤，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧 B天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等 C石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油的成分和化学性质不相同 D化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料 8近期我国冀东渤海湾发现储量达 10 亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是()A石油属于可再生矿物能源 B石油主要含有碳、氢两种元素 C石油的裂化是物理变化 D石油分馏的各馏分均是纯净物 9下列各组名词或现象中，三者间没有逐级因果关系的是()A汽车尾气的大量排放光化学污染咳嗽和气喘者增多 B含磷洗衣粉的大量使用水体富营养化水栖生物大量死亡 C生活污水任意排放空气中 CO2浓度增大温室效应 D氟氯烃的大量使用臭氧空洞皮肤癌患者增多 10工业上制取硫酸铜不是直接用浓硫酸与铜反应，而是将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入细小的空气泡，这样做的优点是()节省能源 不产生污染大气的 S02 提高了 H2S04的利用率 提高了 Cu的利用率 A B C D 全部 11现有以下几种措施：对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；少用原煤作燃料；燃煤时鼓入足量的空气；开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是()A B C D 属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态学习必备 欢迎下载 12保护环境是每一个公民的责任。下列做法：推广使用无磷洗涤剂 城市生活垃圾分类处理 推广使用一次性木质筷子 推广使用清洁能源 过量施用化肥农药 推广使用无氟冰箱，其中有利于环境保护的是()A B C D 13近年来，我国部分地区陆续发现了“毒油”，所谓“毒油”是指混有汽油的食用油，不宜食用。下列说法正确的是()A汽油是纯净物，有固定的沸点 B 汽油只能由石油分馏得到 C可用静置后看是否分层来判断食用油中是否混有汽油 D汽油是含碳原子数为 511 的多种烃的混合物 14若污水治理方案的设计合理，则在保护环境的同时，还能回收一些有价值的物质，给企业带来一定的经济效益。某工厂排出的废液中主要含有硝酸锌和硝酸银，厂方工程人员设计了如下治理方案以净化废水并回收银和硝酸锌。试完成下列问题；(1)所加试剂 X是：_，Y是_。(2)下列物质的主要成分是：固体 A_ ，滤液 B_，滤液 C_ 。【问题与收获】。属的冶炼可以通过来完成常用的还原剂有等重点掌握金属冶炼的原理熟用于不同金属的冶炼方法氧化铜和氢气反应对于一些高熔点的金属如铁提炼出来这个过程叫金属的冶炼金属冶炼的实质是把金属元素从化合态
