新教材 人教版高中化学必修第二册 第八章 化学与可持续发展 知识点考点重点难点提炼汇总.docx
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新教材人教版高中化学必修第二册第八章化学与可持续发展知识点考点重点难点提炼汇总
第八章化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用-1-
第1课时 金属矿物与海水资源的开发利用-1-
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用-5-
第二节 化学品的合理使用-8-
第三节 环境保护与绿色化学-12-
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物与海水资源的开发利用
一、金属矿物的开发利用
1．金属元素在自然界中存在的形态
（1）极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态的形式存在。
（2）绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
（3）在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。
2．金属冶炼原理与实质
（1）原理：
金属从化合物中还原出来。
（2）实质：
化合物中金属得到电子被还原生成金属单质。
3．金属冶炼方法
（1）加热分解法（写出化学方程式）
①制Hg：
2HgO
2Hg＋O2↑。
②制Ag：
2Ag2O
4Ag＋O2↑。
（2）电解法（写出化学方程式）
①制Mg：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑。
②制Al：
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑。
③制Na：
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑。
（3）热还原法：
高温加热条件下用还原剂把金属还原出来
①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。
②高炉炼铁：
CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2。
③铝热反应：
Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O3
2Fe＋Al2O3。
点拨：
工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。
4．合理开发和利用金属资源的主要途径
（1）提高金属矿物的利用率；
（2）开发环保高效的金属冶炼方法；
（3）防止金属的腐蚀；
（4）加强废旧金属的回收和再利用；
（5）使用其他材料代替金属材料。
二、海水资源的开发利用
1．海水水资源的利用
（1）海水水资源利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
（2）海水淡化：
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。
其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
2．海水的化学资源利用
（1）海水中的化学元素
海水中含量最多的为O、H两种元素，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素。
其他为微量元素，如Au。
（2）海水中化学资源的利用
（3）从海水中获取能源
①从海水中提取铀和重水，用于核能开发。
②开发潮汐能、波浪能等新型能源。
金属的冶炼原理与常用方法
1．人类使用金属的年代先后顺序与金属活动性有什么关系？
青铜器和铁器时代哪个时间早？
提示：
金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。
金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以青铜器时代比铁器时代早。
2．K、Ca的冶炼方法是什么？
为什么？
提示：
电解法，K、Ca的金属活动性很强，一般还原剂难还原。
3．当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，让熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起。
其中的原理是什么？
写出化学方程式。
提示：
高温条件下，铝粉与Fe2O3发生置换反应，化学反应方程式为Fe2O3＋2Al
Al2O3＋2Fe。
1．金属的冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：
Mn＋＋ne－===M。
2．金属冶炼方法与金属活动性的关系
金属活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
金属原子失电子能力
强―→弱
金属离子得电子能力
弱―→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
富集法
[拓展链接]
铝热反应简介
（1）概念：
铝与某些难熔金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等）在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。
（2）反应原理（以铝和氧化铁反应为例）：
Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3。
（3）铝热剂：
铝粉和某些难熔金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、V2O5、MnO2等）的混合物。
（4）反应特点：
在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3（固态）分离。
（5）应用：
在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。
海水资源的开发利用
1．海水提溴
海水提溴的常用方法是空气吹出法。
（1）主要流程
（2）主要反应
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－（氧化）
Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4（富集）
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－（提取）
2．海带中含有碘元素的检验及碘的提取
（1）海带中含有碘元素的检验
①关键反应的反应原理：
2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
②实验步骤及证明方法：
（2）海带中提碘
①工艺流程：
海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
②主要的化学反应原理：
Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
3．海水提镁
（1）工艺流程
（2）主要的化学反应原理
CaCO3
CaO＋CO2↑
CaO＋H2O===Ca（OH）2
Ca（OH）2＋MgCl2===Mg（OH）2↓＋CaCl2
Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
一、煤的组成及其综合利用
1．煤的组成
2．煤的综合利用
煤的干馏、气化和液化属于什么变化？
提示：
化学变化。
二、天然气的组成和利用
三、石油的组成和综合利用
1．组成：
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
2．综合利用
（1）分馏
①定义：
利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做石油的分馏。
②石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。
（2）催化裂化
①目的：
将重油裂化为汽油等物质。
②例如：
C16H34
C8H18＋C8H16
（3）裂解
①目的：
得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如：
C8H18
C4H10＋C4H8
C4H10
CH4＋C3H6
C4H10
C2H6＋C2H4。
（4）催化重整：
石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使链状烃转化为环状烃。
点拨：
石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化。
四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1．三大合成材料：
塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，是以煤、石油和天然气为原料生产的。
2．随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
生活中的白色污染，主要指什么？
提示：
废弃塑料制品。
煤、石油的综合利用原理
1．“三馏”比较
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
微点拨：
减压可以降低物质的沸点，石油的减压蒸馏可以在较低温度下，使重油、柴油等常压蒸馏产品继续分离，可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。
2．化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，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
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
3.化学“六气”的主要成分
高炉煤气
水煤气
天然气
液化石油气
焦炉气
裂解气
主要成分
CO、CO2、N2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
第二节 化学品的合理使用
一、化肥、农药的合理施用
1．合理施用化肥
（1）考虑因素：
除了要考虑土壤酸碱性、作物营养状况等因素，还必须根据化肥本身的性质进行科学施用。
（2）应用实例：
硝酸铵是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生爆炸，因此必须作改性处理后才能施用。
（3）过量施用化肥的危害
①很多化肥易溶于水，过量施用不仅会造成浪费，部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成水体富营养化，产生水华等污染现象。
②不合理施用化肥还会影响土壤的酸碱性和土壤结构。
2．合理施用农药
（1）农药的发展：
早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。
现在人们研制出了有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等有机合成农药。
（2）农药的发展方向：
高效、低毒和低残留。
（3）不合理施用农药的危害
农药对生态系统和自然环境影响是广泛而复杂的。
①农药可能会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，一些害虫还会产生抗药性。
②蜜蜂等传粉昆虫对农药很敏感，大量用药如不注意就会引起这些昆虫的大量死亡。
③农药施用方法、用量和时机不当，会造成土壤和作物的农药残留超标，以及大气、地表水和地下水的污染。
二、合理用药
1．药物的分类：
药物按来源分为天然药物与合成药物。
2．药物的作用机理
（1）有的药物是通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效，如抗酸药。
（2）更多药物是通过药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效，其分子结构与生物活性密切相关。
3．阿司匹林
（1）阿司匹林化学名称为乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用。
（2）以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为
（3）不良反应：
长期大量服用阿司匹林会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。
4．合理用药
（1）在医生、药师指导下，遵循安全、有效、经济、适当等原则。
（2）滥用药物危害巨大。
例如无处方长期服用安眠药或镇静剂；滥用抗生素；运动员服用兴奋剂；等等。
（3）拒绝毒品。
有人说，西药是人工合成药，有毒，不能随便吃；中药是天然的，无毒，多吃少吃都没关系。
你认为对吗？
提示：
不管是中药还是西药，合成的还是天然的，都有毒。
俗话说“是药三分毒”，总之，要对症下药，按量服用，不可滥用。
三、安全使用食品添加剂
1．食品添加剂的概念
食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。
2．食品添加剂的类别
（1）着色剂、增味剂
①着色剂包括天然色素（如红曲红、β胡萝卜素、姜黄等）和合成色素（如苋菜红、柠檬黄、靛蓝等）。
②增味剂：
增加食品的鲜味，如味精（化学名称为谷氨酸钠）。
（2）膨松剂、凝固剂
①膨松剂：
使食品松软或酥脆（如NH4HCO3、NaHCO3）。
②凝固剂：
改善食品的形态。
如制作豆腐的盐卤。
（3）防腐剂、抗氧化剂
①防腐剂：
防止食品腐败变质，杀灭微生物或者控制其滋生条件。
如采用加入食盐、干燥、加热、冷冻、抽真空等方法；常见的防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等。
②抗氧化剂：
防止食品在空气中被氧化而变质，如抗坏血酸（即维生素C）。
（4）营养强化剂
由于人们的年龄阶段（如婴幼儿时期、中老年时期等）、工作环境及地方性营养状况等的特殊要求，需要在食品中加入营养强化剂，以补充必要的营养成分。
如在食盐中添加碘酸钾，在奶粉中添加维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌等。
3．使用原则
在规定范围内合理使用食品添加剂，对人体健康不会产生不良影响，但是违反规定，将一些不能作为食品添加剂的物质当作食品添加剂，或者超量使用食品添加剂，都会损害人体健康。
微点拨：
亚硝酸钠是一种防腐剂和护色剂，可用于一些肉制品如腊肉、香肠等的生产。
它不但使肉制品较长时间保持鲜红色，而且具有防止变质作用，但是亚硝酸钠具有一定的毒性，还会与食物作用形成致癌物，因此食品中的亚硝酸钠要严格控制用量。
化学品的合理使用
1．化肥能促进植物的生长，是否施肥越多越好？
为什么？
提示：
不是。
施肥过多，可能植物被烧死，同时影响土壤的酸碱性和土壤结构。
2．敌敌畏或甲胺磷农药都是酯类物质，若在使用过程中不慎接触了敌敌畏或甲胺磷农药，立即用肥皂反复擦洗可避免中毒，为什么？
提示：
肥皂的碱性较强，敌敌畏和甲胺磷都属于酯类物质，在碱性条件下水解失去毒性。
3．“绝大多数食品添加剂在过量时对人体有害，所以应该禁止使用食品添加剂”这种观点正确吗？
为什么？
提示：
不正确。
食品添加剂在规定范围内合理使用，对人体健康不会产生不良影响，正确使用食品添加剂能够延长食品保质期或增强食品营养，是有利的。
应该合理使用食品添加剂，而不是禁止。
1．化肥、农药的利与弊
利
弊
（1）提高农产品产量。
（2）与有机肥料和天然农药相比，化肥和合成农药用量少、见效快。
（3）降低生产成本，促进农业机械化发展。
（1）滥用药物会破坏生态环境。
（2）研究和施用杀虫剂等农药已经进入了恶性循环。
（3）影响食品品质。
2.抗生素的利与弊
抗生素具有良好的抗菌作用，但同时也会使细菌产生抗药性，并且还会出现一些毒副作用，这些问题已经日益为人们所关注。
抗生素诱发细菌产生抗体，这种抗体是可以传递的。
例如，青霉素在早期使用中，可以治疗大多数细菌引起的疾病，如肺炎、脑膜炎、破伤风、淋病等，但是现在临床治疗中常常无效。
另外，抗生素会产生副作用，轻则出现皮疹，重则出现严重的贫血症状，甚至休克、死亡。
抗生素属于处方药。
3．食品添加剂的利与弊
食品添加剂是用于改善食品品质、延长食品保存期、增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质。
食品添加剂的作用有以下四点：
（1）控制食品的化学变化、物理变化、微生物变化，以减少因食品变质而引起的损耗，降低微生物的危害，保证食品的质量；
（2）延长食品的有效保存期；
（3）便于食品加工，有利于加工工艺；
（4）改善食品的色、香、味和营养价值。
但是如果使用不当也会对人体造成危害，如过量使用防腐剂亚硝酸钠会有致癌的可能。
4．食品添加剂的使用
（1）在下列情况下可使用食品添加剂：
①保持或提高食品本身的营养价值；
②作为某些特殊食品的必要配料或成分；
③提高食品的质量和稳定性，改进其感官特性；
④便于食品的生产、加工、包装、运输或者储藏。
（2）食品添加剂使用时应符合以下基本要求：
①不应对人体产生任何健康危害；
②不应掩盖食品腐败变质；
③不应掩盖食品本身或加工过程中的质量缺陷，或以掺杂、掺假、伪造为目的而使用食品添加剂；
④不应降低食品本身的营养价值；
⑤在达到预期效果的前提下尽可能降低在食品中的使用量。
第三节 环境保护与绿色化学
一、化学与环境保护
1．环境保护
（1）环境问题：
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
（2）环境保护的任务
①环境监测：
对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据。
②治理工业三废（废水、废气、废渣）。
③寻找源头治理环境污染的生产工艺：
杜绝污染物的排放，从根本上解决环境问题。
2．大气污染
（1）污染物主要来源：
除了自然因素外，大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
（2）次生污染物的形成
3．污水的处理方法
（1）常用的污水处理方法有物理法、化学法、和生物法等。
（2）污水处理常用化学方法：
中和法、氧化还原法、沉淀法等。
（3）污水处理的流程
①一级处理：
通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。
经一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。
②二级处理：
采用生物方法（又称微生物法）及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。
经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。
③三级处理：
主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。
经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
4．固体废弃物的处理
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
二、绿色化学
1．绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
2．简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。
因此，按照绿色化学的思想，最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率（即期望产物的总质量与生成物的总质量之比）为100%。
常见环境问题与绿色化学
1．含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。
工业上常利用它们与一些物质发生反应加以控制、消除和回收利用。
请举例说明这些方法所依据的化学反应和反应类型。
提示：
例如，针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca（OH）2、NH3等吸收脱硫，其主要化学反应原理和类型如下：
CaCO3
CaO＋CO2↑，分解反应
CaO＋SO2
CaSO3，化合反应
2CaSO3＋O2
2CaSO4，化合反应（或氧化还原反应）
SO2＋2NH3＋H2O===（NH4）2SO3，化合反应
再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2等在Pt、Pd等的催化作用下将氮氧化物还原为N2和H2O，其主要化学反应原理和类型如下：
CH4＋4NO2
4NO＋CO2＋2H2O，氧化还原反应
CH4＋4NO
2N2＋CO2＋2H2O，氧化还原反应
2．含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。
你认为在城市和农村出现的这种水体污染各有什么特点？
怎样预防？
提示：
导致水华、赤潮现象的原因，从农村方面来说，主要是人们的日常生活、水产及禽畜养殖等产生的污水或固体废弃物未经处理排放，化肥的不当使用等；从城市方面来说，主要是人们的生活废水及工业生产废水的排放等。
水华、赤潮现象达到一定程度，会使饮用水（淡水）水源受到威胁，水生生物大量减少，生态遭到破坏，水产养殖业更是面临毁灭性打击。
预防水华、赤潮现象的发生，一要少用或不用含氮、磷洗涤剂，合理使用化肥，适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水、固体废弃物做科学合理的处理。
3．设计Cu制备CuSO4的实验方案，并评价优劣。
提示：
方案1：
Cu
CuSO4
方案2：
Cu
CuO
CuSO4
方案1产生SO2污染气体，且H2SO4利用率低，而方案2无污染气体且H2SO4利用率高。
1．常见环境问题
环境问题
主要污染物
主要危害
温室效应
CO2
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破坏
氟氯代烷、NOx
到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害
光化学烟雾
碳氢化合物、NOx
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡
白色污染
废弃塑料制品
①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。
②混入生活垃圾中难处理、难回收。
③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡
赤潮和水华
废水中含氮、磷元素的营养物质
使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化
PM2.5
颗粒物
污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康
2.常见工业废气的成分及处理
工厂尾气
主要成分
处理方式
硫酸厂尾气
SO2、O2、N2等
一般用氨水吸收
硝酸厂尾气
NO、NO2、N2、O2等
一般用NaOH溶液吸收
高炉煤气
CO、CO2、N2等
一般回收利用
炼钢烟气
Fe2O3烟尘、CO等
一般回收利用
焦炉气
H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等
可用作燃料
3.寻找从源头上治理环境污染的生产工艺
从人类生产活动的角度来说，污染物的排放大都是从物质的工业生产开始的，实施清洁能源生产既能满足人们的物质需求，又可以合理使用自然资源，同时能从根本上解决环境问题。
4．绿色化学对化学反应的要求
注意：
原子利用率＝
×100%
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