高三化学22 化学与自然资源的开发利用.ppt

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1、目录Contents考情精解读考点1考点2考点3A.知识全通关B.题型全突破C.能力大提升考法1考法2考法3方法1考情精解读考纲解读命题趋势命题规律考情精解读1化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用专题二十二化学与自然资源的开发利用01011.了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。了解“绿色化学”的重要性。2.了解常见高分子材料的合成及重要应用。知识体系构建考纲解读命题规律考情精解读2命题趋势化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性考查内容2016全国2015全国2014全国自主命题区域金属矿物的开发利用2016四川,11,16分2015浙江,13,6分海水资源的开发利用全国

2、,12,6分2015北京,27,14分知识体系构建化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用考纲解读命题规律考情精解读3命题趋势化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性考查内容2016全国2015全国2014全国自主命题区域化石燃料的综合利用2015浙江,7,6分2014上海,29,2分环境保护和绿色化学2015江苏,1,2分知识体系构建化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用考纲解读命题规律考情精解读41.热点预测高考对本专题内容的考查一般以自然资源的开发利用为载体,结合化学反应原理设题,其中常以金属矿物和海水资源的开发利用为背景设题,考查考生对知识的综合应用和迁移能力,而化石燃料的综合利用与环境

3、保护和绿色化学常出现在“化学与STSE”的选择题中。2.趋势分析预计2018年高考依然会以自然资源的开发利用为背景,结合环境保护和绿色化学的观点,考查化学反应原理在化工生产中的综合应用。命题趋势知识体系构建化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用考纲解读命题规律考情精解读5返回目录命题趋势知识体系构建化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用知识全通关知识全通关1考点1金属的冶炼继续学习1.金属的冶炼(1)金属在自然界中存在的形式除了金、铂等少数金属外,绝大多数金属主要以化合态形式存在于自然界。在这些化合物中,金属元素都显正化合价。(2)金属的冶炼原理金属的冶炼就是把金属从金属矿物中提炼出来。由

4、于金属矿物中的金属大都以化合态的形式存在,所以金属冶炼的实质是将化合态的金属还原成游离态的单质:Mn+ne-M。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用知识全通关2继续学习(3)金属的冶炼方法根据金属活动性顺序,金属冶炼的方法可大致归纳如下:化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用冶炼方法冶炼原理热分解法对于某些得电子能力较强的不活泼金属离子,可直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,这种方法叫作热分解法。可用热分解法冶炼的金属,其金属性很弱,原子难失去电子,离子易得到电子,化合物的稳定性较弱。在金属活动性顺序右端区域(如Hg、Ag)。2HgO2Hg+O2,2Ag2O4Ag+O2知识全

5、通关3化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用继续学习热还原法焦炭还原法ZnO+CZn+CO,MgO+CMg+COCO还原法Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,CuO+COCu+CO2氢气还原法WO3+3H2W+3H2O,Fe3O4+4H23Fe+4H2O活泼金属还原法活泼金属置换活动性相对较弱的金属,除溶液中的置换反应外,还有一些高温下的置换反应:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(此反应也称为铝热反应)电解法在金属活动性顺序中,钾、钠、钙、铝等金属的还原性很强,这些金属很容易失去电子,形成的金属阳离子氧化性较弱,较难用还原剂还原,通常采用电解熔融金属化合物的方法来冶炼。缺点是耗电量大,成

6、本较高。2NaCl(熔融)2Na+Cl2,MgCl2(熔融)Mg+Cl2,2Al2O3(熔融)4Al+3O2知识全通关4(1)在金属活动性顺序中,处于锌和铜之间的金属,通常用还原剂(如C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来,这种方法叫热还原法。(2)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性。越活泼的金属,冶炼难度越大。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用返回目录考点全通关5考点2海水资源的开发利用继续学习1.海水资源的开发利用(1)海水淡化:通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分,以达到淡化海水的目的。(2)海水淡化的方法及原理化学 专题二十二化学与

7、自然资源的开发利用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知识全通关6(3)海水蒸馏原理示意图注意蒸馏烧瓶内应加入少量沸石或碎瓷片以防暴沸;冷凝管中冷却水的流向是下进上出。(4)其他资源的利用氯碱工业;海水提溴;海带提碘;海水提镁化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用返回目录考点全通关7考点3化石燃料的综合利用与环境保护继续学习1.化石燃料的种类与组成

8、化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用种类主要组成天然气甲烷石油由多种碳氢化合物组成的混合物,没有固定的熔点和沸点。石油的组成成分中,在常温常压下有的呈气态,有的呈液态,有的呈固态,即石油各组分之间的沸点差异较大煤由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。其组成以碳元素为主,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素知识全通关82.化石燃料的综合利用(1)天然气的综合利用天然气化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用返回目录题型全突破考法1环境保护与绿色化学继续学习题型全突破1考法透析1.常见的环境污染与防治措施化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用污染类型污染物防治措施大气污染颗粒物(粉尘)、硫的氧化

9、物(SO2和SO3)、氮氧化物(NO和NO2)、CO、碳氢化合物,以及氟氯代烷等合理规划工业发展和城市建设布局;调整能源结构;运用各种防治污染技术;加强大气质量监测;充分利用环境自净能力等水污染重金属(Ba2+、Pb2+等)、无机物(酸、碱、盐等)、耗氧物质、石油和难降解的有机物、洗涤剂等控制、减少污水的排放土壤污染城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体等控制、减少污染物的排放考法1环境保护与绿色化学继续学习题型全突破22.绿色化学绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的,因此绿色化学反应及其产物具有以下特

10、征:(1)采用无毒、无害的原料;(2)在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行;(3)产品应该是环境友好的;(4)具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物,甚至实现“零排放”。此外,它还应当满足“物美价廉”的传统标准。3.原子经济性减少废物的关键是提高选择性,即选择最佳反应途径,使反应物的原子尽可能多地转化成产物的原子,最大限度地减少副产物,才会真正减少废物的产生。原子经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地减少了废物的排放。原子经济性可用原子利用率来衡量,其定义可表示为原子利用率=100%。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用【考法示例1】题型全

11、突破2下列叙述中不正确的是A.工厂废气中的飘尘以及微细的固体颗粒物(例如硅酸盐粉尘)分散在空气中形成气溶胶,对人类健康危害极大B.在含硫的煤中加入适量生石灰,可有效降低二氧化硫对大气的污染C.利用一氧化碳合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),其原子利用率为100%D.工业生产中排放的废渣、废水、废气只会对环境产生污染,无任何价值解析A项,胶体微粒直径很小,易被吸入人体,进入肺部等重要器官,对人类健康造成极大危害,正确。B项,含有硫的煤在燃烧过程中释放的SO2被CaO吸收最终生成CaSO4,从而有效降低了SO2对大气的污染,正确。C项,反应物的原子全部进入CH3OH中,其原子

12、利用率为100%,正确。D项,可以对“三废”进行利用,变废为宝,实现其价值,错误。答案D化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用返回目录考法2常见金属的冶炼原理继续学习题型全突破3考法透析化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用金属冶炼原理FeFe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)金属冶炼原理CuCu2S+O22Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(湿法炼铜)金属冶炼原理MgMgO+CMg+COMgCl2(熔融)Mg+Cl2Al2Al2O3(熔融)4Al+3O2Na2NaCl(熔融)2Na+Cl2化学 有机化学基础（

13、选修五）【考法示例2】继续学习题型全突破4冶炼金属一般有以下四种方法:焦炭法;水煤气法(或氢气、一氧化碳法);活泼金属置换法;电解法。古代有()火烧孔雀石Cu2(OH)2CO3炼铜;()湿法炼铜。现代有()铝热法炼铬;()从光卤石(KClMgCl26H2O)中炼镁。下列对应关系不正确的是A.()B.()C.()D.()思路分析解题时除了考虑金属的活动性外,还要注意题给信息中的关键点,如“火烧”暗示加热,“湿法”暗示在溶液中,“铝热”暗示铝与其他活动性相对较弱的金属氧化物共热等。化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）【考法示例2】

14、继续学习题型全突破4冶炼金属一般有以下四种方法:焦炭法;水煤气法(或氢气、一氧化碳法);活泼金属置换法;电解法。古代有()火烧孔雀石Cu2(OH)2CO3炼铜;()湿法炼铜。现代有()铝热法炼铬;()从光卤石(KClMgCl26H2O)中炼镁。下列对应关系不正确的是A.()B.()C.()D.()思路分析解题时除了考虑金属的活动性外,还要注意题给信息中的关键点,如“火烧”暗示加热,“湿法”暗示在溶液中,“铝热”暗示铝与其他活动性相对较弱的金属氧化物共热等。化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）继续学习题型全突破5解析()火烧孔雀

15、石炼铜是用树木煅烧孔雀石,孔雀石分解后产生CuO,树木变成焦炭后还原CuO得到Cu:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2,2CuO+C=2Cu+CO2,符合。()湿法炼铜是我国西汉时期用铁从铜盐溶液中置换出铜:Fe+Cu2+=Fe2+Cu,符合。()铝热法炼铬:2Al+Cr2O32Cr+Al2O3,符合。()从光卤石中炼镁,先从光卤石中得到MgCl2,再电解熔融的MgCl2得到Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2,符合。答案B化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）题型全突破6不同的还原剂,各有其优缺点:(1)用焦炭还原

16、法冶炼金属时,炼得的金属中往往含有少量的碳。(2)用CO冶炼金属时,由于CO一般是通过反应C+O2=CO2、CO2+C2=CO生成的,所以用CO炼得的金属中也会含有少量的碳。(3)用H2还原法冶炼金属,炼得的金属的纯度相对较高,但成本较高。(4)用铝热反应冶炼金属,解决了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题,但成本较高。(5)用热还原法冶炼得到的金属不纯,如有必要,需再进行提纯精炼。返回目录化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用考法3海水化学资源的综合利用继续学习题型全突破8考法透析1.从海水中提取食盐从海水中提取食盐的方法主要是盐田法。盐田法(又叫

17、滩晒法)历史最悠久,而且也是最简便和经济有效的方法,现在还在广泛使用。2.从海带中提取碘(1)工艺流程2)反应原理海带中的碘元素主要以碘离子的形式存在,提取时用适当的氧化剂(H2O2)将其氧化成单质碘,再用有机溶剂将碘萃取出来,反应的离子方程式为2H+2I-+H2O2I2+2H2O。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）继续学习题型全突破93.从海水中提取溴空气吹出法(1)工艺流程(2)主要过程及反应原理a.浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩。b.氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,Cl2+2Br-Br2+2Cl-。c.富集:利

18、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,Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。d.氧化:利用Cl2将HBr氧化得到溴单质,2HBr+Cl22HCl+Br2。化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）继续学习题型全突破104.从海水中提取镁(1)工艺流程(2)主要过程及反应原理a.分解贝壳、制备Ca(OH)2:CaCO3CaO+CO2;CaO+H2OCa(OH)2。b.沉淀Mg2+:Mg2+2OH-Mg(OH)2。c.制备MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O。d.制取Mg:MgCl2(熔

19、融)Mg+Cl2。化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用2HBr+H2SO4,溴元素被还原,D选项错误。答案C化学 有机化学基础（选修五）【考法示例3】继续学习题型全突破11海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图),下列有关说法正确的是A.第步中除去粗盐中的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B.加热蒸干氯化镁溶液获得氯化镁固体,通过电解熔融氯化镁冶炼金属镁C.从第步到第步的目的是富集溴D.在第步中溴元素均被氧化化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学

20、与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）继续学习题型全突破12解析粗盐提纯时,Na2CO3溶液要在加入BaCl2溶液之后加入,这样可以除掉溶液中过量的Ba2+,A选项错误;因为氯化镁为强酸弱碱盐,加热氯化镁溶液时,Mg2+发生水解,HCl易挥发,蒸干后得不到氯化镁固体,需在HCl环境下加热蒸干,B选项错误;第步反应为SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,溴元素被还原,D选项错误。答案C化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用化学 有机化学基础（选修五）【考法示例3】题型全突破13仅通过物理方法就能从海水中获得的物质是A.钠、镁B.溴、碘C.食

21、盐、淡水D.氯气、烧碱解析钠、镁在海水中以化合态形式存在,获得钠、镁需要通过化学方法,A项错误;溴、碘在海水中以化合态形式存在,获得溴、碘需要通过化学方法,B项错误;食盐可利用海水晒盐获得,淡水可利用海水蒸发获得,均通过物理方法获得,C项正确;氯气、烧碱通过电解NaCl溶液获得,D项错误。答案C返回目录化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用能力大提升 无机化工生产流程题的解题策略继续学习化学 有机化学基础（选修五）能力大提升11.化工工艺流程题常见类型(1)金属冶炼类,如冶炼铁、铜、锰和钨等金属,针对产品纯度测定、冶炼条件控制以及混合物的分离和提纯等设问。

22、(2)中学重要化工产品的制备类,如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。(3)模拟化工原理,设计实验类。如海水资源综合应用、石化工业、接触法制硫酸、合成氨、氨催化氧化法制硝酸和硅的精炼等原理。化学 专题十七水的电离和溶液的酸碱性化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用能力大提升22.问题设置与考查知识点有关无机化工生产试题考查的内容主要有六个方面:(1)产品的生产原理:考查复分解反应、氧化还原反应、水解反应等。(2)除去杂质及产品的分离提纯:考查物质分离提纯的实验操作。(3)提高产量与产率(转化率):考查化学反应速率和化学平衡。(4)减少污染:考查绿色化学生产。(5)原料的来源:考查物

23、质的来源和成本问题。(6)工艺生产:考查生产设备,生产工艺等。要准确、顺利地解答无机化工生产流程题,同学们除了要掌握物质的性质、物质之间相互作用的基本知识以及除杂、分离、提纯物质的基本技能外,还要具备分析工艺生产流程的能力。继续学习化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用能力大提升33.解答无机化工生产流程题的思维方法(1)抓首尾,看中间从原料到产品为一条龙的生产工序类试题,解题关键是认真对比分析原料与产品的组成,从中得出将原料转化为产品和除去原料中所含杂质的基本原理和所用的生产工艺。(2)用交叉,看分流有些化工生产选用多组原料,解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线,在分析过程中,抓

24、住中间产品的关联作用,逐一破解。(3)明目的,读流程化工工艺流程综合题目一般是有关物质的制备,解题时,首先明确是制取什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质,然后将基本概念和反应原理与元素及其化合物知识相结合,从质量守恒的角度分析未知物质,寻找解题的突破口。箭头进入的是投料(反应物),箭头出来的是生成物。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用继续学习能力大提升4(4)看控制,找分离物质制备工艺都涉及物质的分离提纯,注意制备过程中所需的原料、条件的控制(如溶液pH与沉淀、溶度积常数与沉淀等)以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取分液、蒸馏等),尽可能写出主要的化学反应方程式或制备原理

25、。若出现工艺评价问题,从成本、环保、现实等角度考虑分析即可。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用继续学习能力大提升5示例5明矾石的主要成分为K2SO4Al2(SO4)32Al2O36H2O,另外还含有少量的Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如图所示:(1)焙烧过程中发生的反应为2Al2(SO4)3+3S=2Al2O3+9SO2,其中氧化剂为。(2)“溶解”时发生反应的离子方程式为。(3)调节pH后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀,证明已洗涤干净的实验操作和现象是。(4)调节pH时使用的是质量浓度(单位体积溶液所含溶质的质量)为882gL-1的H2SO4溶液,配制1L该溶液,需用量筒量

26、取质量分数为98%的硫酸(密度是1.8gcm-3)mL。(5)“废渣”、“母液”中可回收的物质分别是、。(6)请设计一个简单实验,证明明矾石中存在铁元素:。化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用继续学习能力大提升6解析(1)根据元素化合价分析知,该反应中Al2(SO4)3中硫元素由+6价降为+4价,为氧化剂。(2)“溶解”时,氧化铝与氢氧化钠反应,生成偏铝酸钠和水。(3)洗涤Al(OH)3沉淀的目的是洗去吸附在沉淀表面的Na+、K+、S等,可以取少量最后一次洗涤液,用盐酸酸化的氯化钡溶液检验是否含有S的方法判断沉淀是否已洗涤干净。(4)需要配制的1L溶液中含溶质硫酸882g,根据浓硫酸的质量

27、分数和密度可以求得浓硫酸的体积。(5)解答该题要仔细分析各步转化中的化学反应和各物质的去向,明矾石脱水后加硫磺焙烧时,Al2(SO4)3转化为Al2O3,而K2SO4、Fe2O3和原有的Al2O3不变,加NaOH溶液溶解时,Al2O3与NaOH反应进入溶液,K2SO4溶解进入溶液,Fe2O3留在废渣中,生成Al(OH)3沉淀后,母液中的溶质主要是K2SO4和Na2SO4(NaAlO2、NaOH与H2SO4反应产生),所以废渣中可以回收的是Fe2O3,母液中可以回收的是K2SO4和Na2SO4。(6)证明明矾石中存在铁元素,实质上就是检验Fe3+,可将废渣溶于稀盐酸,然后用KSCN溶液检验即可。

28、化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用继续学习能力大提升7答案(1)Al2(SO4)3(2)Al2O3+2OH-2Al+H2O(3)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已洗涤干净(4)500(5)Fe2O3K2SO4、Na2SO4(6)取少许废渣溶于稀盐酸后,向其中加入几滴KSCN溶液,若出现红色,则证明明矾石中存在铁元素化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用继续学习能力大提升8工艺流程图中往往会出现一些陌生的化工用语或操作,对这些陌生的用语或操作,有些是可以顾名思义的,对于无法“思义”者,我们完全可以不予“理睬”,而将注意力放在这种操作之后得到的是“什么”上。总之,审题原则之一是尽可能多地寻找我们熟悉的信息,摒弃那些陌生概念。另外,了解一些常用化工生产术语会有利于我们快速解题,下表是近几年的高考试题或模拟试题中常出现的化工生产术语及其含义:化学 专题二十二化学与自然资源的开发利用返回目录术语 酸浸碱浸堆浸浸出液浸出渣 焙烧水相有机相含义用酸溶解用碱溶解堆置溶解溶解得到的溶液未溶解的固体灼烧水层有机层