第四章 化学与可持续发展(复习课)
复习目标：
1.进一步了解煤、石油炼制的基本原理及化石燃料综合利用的意义。
2.巩固高分子材料的相关知识，能从化学视角分析高分子材料可能带来的环境问题。
3.进一步认识化学与环境保护的关系，增加绿色化学的有关知识。
复习重点、难点：进一步了解煤、石油炼制的基本原理及化石燃料综合利用的意义。
复习方法：归纳、整理、例题讲解。
复习过程：
第一课时
[归纳与整理]1、金属矿物的开发与利用
金属冶炼的原理与过程：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[讲述]除少数金属外，大多数金属以化合态的形式存在于自然界。由金属矿物转变为金属，一般要经过探矿、开采、选矿、冶炼等阶段。金属冶炼主要是利用矿物中的金属离子获得电子变成金属单质发生的氧化还原反应。
[例1]关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是
A、金属元素仅存在于矿物中。
B、金属元素存在于矿物和动物体内，但植物体内不含。
C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。
D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体内也存在少量金属元素。
[思路点拨]金属在自然界的分布很广，无论是矿物，还是动植物体内，或多或少地都含有金属元素。这些金属元素除了少数化学性质不活泼以游离态存在外，大多数化学性质较活泼的金属，在自然界以化合态存在。
故选C、D。
[例2]下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是
A、2Na+MgCl2====2NaCl+Mg
B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2
C、2MgO2Mg+O2
D、MgO+CMgO+C
[解析]工业上冶炼镁不能用比镁还昂贵的钠作原料去还原MgCl2，可采用电解MgCl2(熔化)的方法。若用氧化镁为原料，也不能采用高温分解法，因为镁属于活泼金属，其氧化物熔点很高（2800℃）。可用焦炭在高温下去还原氧化镁而得到镁。故选B、D。
[归纳与整理]2、海水资源的开发与利用
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[讲述]主要指海水资源和海水化学资源的利用。从海水中获得有用的物质和能量具有广阔的前景，但仍然是一个亟待研究的课题。
[例3]1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，则电源负极材料为：___________，正极材料为：___________。正、负极反应分别为：_______________________、_______________________。
[解析]根据原电池构成的条件，活泼金属作负极（失去电子），发生氧化反应；惰性材料作正极（得到电子），发生还原反应。
答案：负极材料为：Al；正极材料为：石墨等能导电的惰性材料或活泼性比铝弱的金属材料。负极反应：3Al－12e-＝3Al3+、正极反应：3O2＋6H2O＋12e-＝12OH-
[例4]从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶，②加熟石灰，③加盐酸，④过滤，⑤熔融电解，正确的生产步骤是__________。
[解析]从海水中提取镁：①把海滩上的贝壳煅烧成石灰，将石灰制成石灰乳。②把海水引入水渠，加石灰乳：。③滤出氢氧化镁沉淀，加盐酸溶解：。④将 溶液浓缩电解：。答案：②，④，③，①，⑤。
[归纳与整理]3、化石燃料的综合利用
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[讲述]煤石油天然气是重要的燃料，也是重要的化工原料。石油的炼制主要有分馏、裂化和裂解。煤的综合利用煤的干馏、汽化和液化。以石油煤天然气为原料通过聚合反应可以获得用途广泛的合成材料。
[例5]下列说法正确的是
A．煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是取之不尽的B．煤是由无机物和有机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素
C．石油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
D．煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。
[解析]煤、石油、天然气三大矿物燃料在地球上的蕴藏量是有限的，不是取之不尽的，A错；煤主要含有碳元素，而不是碳和氢两种元素，B错；C正确；石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化形成的，D不确切。答案：C。
[例6]从地下开采出的最主要的三种矿物燃料中，呈气态的燃料是______，主要成分的化学式为______；呈液态的燃料是______，主要含__和__元素；呈固态的燃料是______，主要含有______元素。
[解析]本题考查三大矿物能源，属于化学素质所必备的常识性知识。
答案：天然气（此处不能写“甲烷”），CH4；石油，碳，氢；煤，碳。
[课堂练习]
1、下列变化是化学变化的是
A．石油蒸馏 B．煤干馏 C．干冰升华 D．煤燃烧
2、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
A、（Ⅰ）用① B、（Ⅱ）用② C、（Ⅲ）用③ D、（Ⅳ）用④
3．下列说法错误的是
A、石油中含有C5一C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油
B、已C18以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，可以先用干馏后用分馏的方法把它们分离出来
4．下列说法中正确的是
A、将煤加强热使它分解的过程叫干馏
B、煤经过干馏, 可生产出焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等
C、石油经过减压分馏, 可以得到更多的汽油
D石油通过裂化, 可以获得汽油、煤油、润滑油、凡士林和石蜡等
5．石油催化裂化的目的是
A、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
B、把直链烃转化为芳香烃
C、除去含碳杂质
D、提高汽油的质量和产量
6．C8H18经多步裂化，最后完全转化为C4H8、C3H6、C2H4、CH4五种气体的混合物。该混合物的平均相对分子质量可能是
A、28 B、30 C、38 D、40
7、1.6g某铁的氧化物用足量的一氧化碳还原，将生成的气体全部通入足量的石灰水中，得到3g白色沉淀，求此氧化物的化学式．
参考答案：
1、BD 2、B 3、D 4、B 5、AD 6、BC 7、Fe2O3
第二课时
[归纳与整理]3、绿色化学与环境保护基本知识
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[讲述]绿色化学在环境检测、环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。
人们在研究治理环境污染时逐渐发现，仅依靠开发更有效的污染控制技术对环境的改变是有限的，把注意力集中到污染的预防对消除污染将更有效，于是称为环境无害化学的绿色化学应运而生。
绿色化学的基本内涵是对产品和产品的生产过程采用预防污染的策略来减少污染物的产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上阻止污染的化学。
绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的。这里着重介绍提高原子利用率。
①开发绿色反应，提高原子利用率
原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题，即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化成产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。美国著名有机化学家TROST在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中（如完全的加成反应：A+B==C），达到零排放。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%
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。
[复习交流]化学与可持续发展图表。
[课堂练习]定时：20分钟
1、阅读下文请回答
20世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”这一新概念。绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。下列各项属于“绿色化学”的是
A．处理废弃物 B．治理污染点 C．减少有毒物 D．杜绝污染源
2、下列有关污染的叙述，正确的是
A．酸雨主要是空气中的NO，经氧化与水反应生成HNO3所形成
B．破坏臭氧层的主要物质是氟氯烃等物质
C．温室效应主要是因空气中CO浓度增高造成的
D．发电厂排放大量的废热入河、海中，会使流径的水域溶氧量减少。
3、环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列名词与环境污染无关的是
①温室效应； ②赤潮； ③酸雨； ④光化学污染；⑤臭氧空洞； ⑥潮汐； ⑦大脖子病； ⑧富营养化。
A．②⑥ B．⑥⑦ C．①③⑤ D．④⑤⑧
4、工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是
A．磷是生物所需的营养元素，不必除去
B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去
C．含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去
D．磷对人无毒，除去与否都无关紧要
5、自然界“酸雨”形成原因主要是
A．未经处理的工业废水的任意排放
B．大气中二氧化碳含量增多
C．工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼
D．汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体
6、在我国中西部大开发中，某省为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是
A．建在中西部干旱山区可以脱贫致富
B．应建在水资源丰富和交通方便的远离城市的郊区
C．企业有权自主选择厂址
D．不宜建在人口稠密的居民区
7、为防治酸雨。降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合使用，请写出燃烧时，有关“固硫”(不使含硫的化合物进入大气)反应的化学方程式为_____、______、______。
8、汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是＿＿＿＿＿＿＿。
(3)控制城市空气污染源的方法可以有＿＿＿＿＿＿＿＿。
A.开发氢能源 B.使用电动车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具
[练习讲解]
1、分析：研究化学问题时都应该注意绿色化学。绿色化学的具体内涵主要集中体现在以下5点：①减量，即减少用量，减少“三废”排放；②重复使用，诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，这是降低成本和减废的需要；③回收，可以有效实现“省资源，少污染，减成本”的要求；④再生，是变废为宝，节省资源、能源、减少污染的有效途径；⑤拒用，指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用，是杜绝污染的最根本办法。
2、分析：A．酸雨主要是SO2与氧气反应生成SO3与水反应造成C．温室效应是CO2浓度增高所致，答案：BD。
3、解析：关于环境污染的知识，学生要充分了解哪些方面、哪些行为会造成环境污染。本题中潮汐是一种自然现象，大脖子病是由于人体中缺碘引起的疾病，这两个名词与环境污染无关．其他的与环境污染有关。答案：B。
4、解析：含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种含营养元素(N、P、K等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、腐败，从而使水中的溶解氧大量减少引起水中生物死亡、水质恶化，降低了水的使用价值。答案：C。
5、分析：自然界中的酸雨主要是硫酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成，形成这种情况的主要原因是工业大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。
6、分析：本题涉及化工厂选址等问题，首先要关心环境问题，要考虑节省资源、能源，减少污染，减低成本等要求。
7、分析：此题所涉及的内容和工业生产、日常生活密切相关，有些内容可能学生不知道。解答本类题目关键是对所给的信息进行充分的加工，利用所学的基础知识、基本原理、已有的经验解答题目。此题关键知道酸雨的形成是由于燃煤产生大量的SO2溶于水，即有反应S+O2=SO2。加入生石灰后必发生反应SO2+CaO=CaSO3，将SO2转化为CaSO3而不排放到大气中，同时知道CaSO3不稳定将和空气中的O2发生反应，即：2CaSO3+O2=2CaSO4。
8、解析：提示信息：CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使SO2的转化。联想：CO和NO反应，生成的无毒气体只能是CO2，故(1)2CO＋2NO====2CO2＋N2；接触法制硫酸中SO2的催化氧化，故(2)答案是：SO2转化为SO3，产生硫酸酸雾。认真阅读题干“控制城市空气污染源的方法”，(3)的答案应选A、B。
答案：(1)2CO＋2NO====2CO2＋N2 (2)SO2转化为SO3，产生硫酸酸雾(3)AB
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