大學聯考化學第一輪複習必修部分講義
第十單元化學與自然資源的開發利用
解讀與闡釋
考綱要求 權威解讀
1.瞭解金屬礦物、海水、煤、石油、天然氣的綜合利用。
2．瞭解科學、技術、社會的相互關係(如化學與生活、材料、能源、環境、生命過程、資訊科技的關係等)。
3．瞭解在化工生產中遵循“綠色化學”思想的重要性。 常見的考查形式：①金屬的通性，金屬冶煉的一般原理；②海水的綜合開發與利用(鎂、溴、碘的提取為近幾年大學聯考的重點)；③煤和石油的綜合利用；④高分子化合物的特徵、性質及判斷(預計今後隨著材料科學的發展，還會加強對材料知識的考查)；⑤綠色化學和環境保護的相關知識。
梳理與整合
一、金屬礦物的開發利用
導學誘思
鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什麼人類對鋁的使用比鐵、銅晚得多？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
教材迴歸
1．金屬在自然界中的存在
在地殼中除了金、鉑等少數極不活潑的金屬外，絕大多數金屬元素以______形式存在於自然界。
2．金屬冶煉的實質
金屬只有正價，沒有負價，所以金屬的冶煉過程就是把金屬________________的過程。
3．金屬冶煉的方法
(1)熱分解法
如由HgO、Ag2O冶煉Hg、Ag
2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
(2)熱還原法
①CO還原Fe3O4：
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
②H2還原WO3：
WO3＋3H2W＋3H2O
③C還原ZnO：
ZnO＋CZn＋CO↑
(3)電解法
工業上用電解法冶煉Na、Mg、Al的化學方程式分別為：
______________________、______________________、______________________。
二、海水資源的開發利用
導學誘思
現有以下化工生產過程：①海水的淡化；②海水中提取食鹽；③海水中提取金屬鎂；④海水中提取碘；⑤海水中提取溴。其中涉及氧化還原反應的有________。
教材迴歸
1．海水水資源的利用
(1)海水的淡化方法主要有__________、__________和__________等。
(2)蒸餾法
原理：利用水的沸點低，蒸餾時水汽化，而其他物質沸點高，不能汽化，水蒸氣冷卻得到淡水。
注意：①海水蒸餾原理的裝置中冷卻水的流向(低進高出)，目的是保證冷凝管中充滿冷卻水，冷卻效果更好和冷凝水的利用效率更高。
②為防止暴沸，海水中必須加入碎瓷片。
2．海水化學資源的開發利用
三、煤、石油和天然氣的綜合利用
導學誘思
煤的乾餾與石油的分餾有何不同？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
教材迴歸
1．煤的綜合利用
(1)煤的組成
有機物和少量無機物組成的複雜混合物，主要含有____元素，還含有____、____、____、____等元素。
(2)煤的綜合利用
①煤的乾餾
煤的乾餾指將煤______________使之分解的過程，工業上也叫__________。
②煤的氣化
將煤轉化為____________的過程，目前主要方法是碳和水蒸氣反應制水煤氣。化學方程式為______________________。
③煤的液化
直接液化：讓煤與______作用生成液體燃料。
間接液化：先把煤轉化為________，再在催化劑作用下合成______等液體燃料。
2．石油的綜合利用
(1)石油的成分
石油主要是由多種__________組成的混合物。
(2)石油的分餾
利用原油中各組分______的不同，將複雜的混合物分離成較簡單和更有用的混合物的過程叫做分餾。分餾是__________變化。其主要目的是得到______、______、______等輕質油。
(3)石油的裂化
①條件：催化劑、高溫。
②過程：含碳原子較多，沸點較高的烴斷裂為含__________________的烴，裂化是__________變化。
③主要目的：將重油轉化為輕質油，提高輕質油的產量。
(4)石油的裂解
①定義
石油在更高的______下發生______裂化，石油中的烴分子斷裂成以乙烯、丙烯為主的________。
②生產目的`：生產______、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。
3．天然氣的綜合利用
(1)主要成分是______，是一種清潔的化石燃料和重要的化工原料。
(2)天然氣與水蒸氣反應制取H2。
原理：CH4＋H2O――→高溫催化劑CO＋3H2
4．三大合成材料
(1)三大合成材料：__________________。
(2)加成聚合反應
合成聚乙烯的化學方程式為______________________________，單體為__________，鏈節為____________，聚合度為____。
四、環境保護與綠色化學
導學誘思
在下列製備環氧乙烷的反應中，最符合“綠色化學”思想的是________。
教材迴歸
1．環境保護
(1)工業三廢指__________________。
(2)環保措施：回收利用、達標排放、研製可降解塑料。
2．綠色化學
(1)核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的汙染。
(2)原子經濟：反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，即原子利用率為______。
理解與深化
一、金屬的冶煉
1．金屬冶煉方法與金屬活動性順序的關係
金屬活
動性順序 K、Ca、Na、
Mg、Al Zn、Fe、Sn、
Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au
自然界中
存在形態 化合態 多數化合態，極少遊離態 遊離態
主要冶
煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 金屬的富集
2．鋁熱反應
(1)原理
鋁將金屬氧化物中化合態的金屬還原為金屬單質，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。
(2)反應特點
①引燃劑：鎂條、氯酸鉀。
②反應條件：高溫。
③反應現象：劇烈燃燒，放出大量的熱，導致混合物劇烈反應過後，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。
④結論：Fe2O3中的鐵被還原為單質鐵，單質鋁被氧化為Al2O3，由熔融物及鐵珠可知此反應放出大量的熱，使生成的鐵熔化為鐵水。
(3)應用
①野外焊接鋼軌。
②冶煉高熔點金屬。
【例1】 冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣(或H2或CO)法；③活潑金屬置換法；④電解法。
四種方法在工業上均有應用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石法鍊銅，(Ⅱ)溼法鍊銅，現代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻，(Ⅳ)從光鹵石(KClMgCl26H2O)中煉鎂，對它們的冶煉方法分析不正確的是( )。
A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
二、設計從海水中提取溴、碘的主要工藝流程
1．從海水中提取溴的主要工藝流程
(1)流程
(2)有關反應的化學方程式
①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2
2．從海水中提取碘的主要工藝流程
(1)流程
(2)有關反應的離子方程式
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
【例2】 (改編自人教版必修2教材習題)全球海水中溴的蘊藏量豐富，約佔地球溴總蘊藏量的99%，故溴有“海洋元素”之稱。海水中溴含量約為67 mgL－1，其工業提取方法有：
(1)空氣吹出純鹼吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來，
