化学必修二第四章全章学案及单元测试.docx

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化学必修二第四章全章学案及单元测试

第四章

第一节

第一节开发利用金属矿物和海水资源

第1课时

知识点一、金属的冶炼

（1）热分解法

对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,

2HgO=2Hg+O2↑

Ag2O=

（2）热还原法

在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：

Fe2O3+CO

WO3+H2

（湿法炼铜）Fe+CuSO4=Fe2O3+Al

【演示实验】课本P81实验4-1

镁条的作用：

氯酸钾的作用：

现象：

结论：

化学方程式：

铝热剂：

应用：

①焊接钢轨②冶炼高熔点金属

（3）电解法

活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,例如:

NaCl（熔融）

4NaOH（熔融）

4Na+O2+2H2O

MgCl2（熔融）

Al2O3

[思考]工业上制备金属铝，采用电解熔融的Al2O3（加冰晶石时）而不电解熔融的AlCl3；工业上制备金属镁，则采用电解熔融的MgCl2，而不电解MgO的原因？

[归纳小结]

结论：

金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg

例题：

冶炼金属一般有下列四种方法：

①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）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）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（　）

A．（Ⅰ）用①B．（Ⅱ）用②

C．（Ⅲ）用③D．（Ⅳ）用④

巩固练习

1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。

我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（）

A、FeB、CuC、AgD、Hg

2．在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（）

A、NaMgAlB、NaKZnFe

C、ZnFeCuAgD、MgAlZnFe

3．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（）

A、加热Al2O3B、加热CaCO3

C、电解熔融NaClD、氯化钠与铝粉高温共热

4．铝能用于冶炼难熔的金属（如：

钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质（）

A、金属性和非金属性B、导电性

C、熔点低D、还原性，在冶炼反应中放出大量热

5．下列金属冶炼的反应原理，错误的是（）

A、2NaCl（熔融）

2Na+Cl2↑B、MgO+H2

Mg+H2O

C、Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2D、2HgO

2Hg+O2↑

6．.石灰在工农业生产和建筑业上有着重要用途。

用于生产石灰的主要原料是石灰石（用①表示），在石灰窑中加热焙烧石灰石得到生石灰（用②表示），并放出气体（用③表示）。

生石灰在建筑业上主要用黏合剂，一般先使它“熟化”变成熟石灰（用④表示，熟石灰与砂子混合成灰泥用于砌筑砖墙。

经过一段时间后，灰泥中的熟石灰变成另一固体物质（用⑤表示）。

用下列化学式表示的五种物质都正确的是（）。

A、①Ca（OH）2,②CaO,③SO3,④CaSO4,⑤CaSO4

B、①CaO,②Ca（OH）2,③CO,④CaCO3⑤CaSiO3

C、①CaCO3,②CaO,③CO2,④Ca（OH）2,⑤CaCO3

D、①CaCO3,②CaO,③SO2,④CaSiO3,⑤Ca（OH）2

7.要检验市售的金制首饰是否用纯金制成，方法之一是将饰品浸入某溶液中，过一段时间取出后称量，质量是否变化即作出判断，该溶液是（）。

A、盐酸B、硫酸C、硝酸D、王水

创新提高：

8.粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。

进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol/L盐酸中，得溶液C；

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L（标准状况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；

④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

（1）①引发铝热反应的实验操作是_______________,产物中单质B是_______________

（2）②中所发生的各反应的化学方程式________________________、

_____________________________________________

（3）③中所发生的各反应的离子方程式___________________________、

____________________________________

（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2+）为____________,c（Fe2+）为____________,

9.工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3）生产铝的过程，可用简单示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）

写出①～④反应的方程式。

参考答案:

1、B、2、A、3、C、4、D、5、B、6、C、7、C

8、

（1）点燃镁条、加氯酸钾，铁

（2）MgO+2HCl=MgCl2+H2O

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

（3）Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2

（4）2/3mol、7/3mol

9、Al2O3、、略

第一节开发利用金属矿物和海水资源

第2课时

知识点二、海水资源的开发利用。

海水中水资源的利用主要包括___________和_______________。

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__________________________________等。

[例题]镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。

主要步骤如下：

（1）为了使MgCl2转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用 _________，要使MgCl2完全转化为沉淀，加入试剂①的量应 ________________，验证MgCl2已完全转化为Mg（OH）2的方法是__________________________________。

（2）加入试剂①，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是 ________       。

（3）试剂②可以选用______________________________________ 。

（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式 __________

【科学探究】

将Br-转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应（资料卡片），设计一个实验方案模拟这一生产过程，写出相关反应的化学方程式。

【演示实验】课本P83实验4-2

①反应原理：

海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。

用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：

_____________________

②提取流程

［归纳小结］

二、海水资源的开发利用

（1）从海水中提取淡水——海水淡化

海水淡化的方法主要有蒸馏法,电渗析法,离子交换法等.

（2）海水制盐

（3）从海水中提取镁,钾,溴,碘等化工产品

（4）从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料

（5）从海水中获取其他物质和能量

巩固练习：

1、水是非常重要的资源，下列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

D、0℃以上，温度越高，水的密度越小

2、为了证明氯酸钾晶体中含氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是（）

①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀HNO3⑥与浓盐酸反应⑦加NaOH溶液加热⑧用淀粉碘化钾

A、⑥⑦①⑤B、⑥⑧C、④②③①⑤D、②①⑤

3、由于“智力工程”的推进，“碘盐”已经开始进入千家万户。

下列关于“碘盐”的叙述中正确的是（）

A、“碘盐”宜密封保存B、“碘盐”就是“I2+NaCl”

C、“碘盐”就是NaID、使用“碘盐”时以高温煎炒

4、医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食海带，这是由于海带含有较丰富的（）

A、碘元素B、铁元素C、钾元素D、锌元素

5、从海藻灰中提取碘的方法是：

往海藻灰浸取液中通入氯气后用升华方法将置换出来的碘提纯。

但向浸取液中通入氯气时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr。

为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，需要加入适量的（）

A、CaOB、KIC、H2OD、酒精

6、从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是（）

A、MgB、NaClC、Br2D、K

7、马利亚纳海沟是世界上最深的海沟，深11km，科学家进行考察时发现海沟深处有鱼虾，却没有绿色植物其原因是（）

A、没有阳光B、温度太低

C、压强太大D、缺少CO2和O2

8、检验溶液中是否含I-，可以加入试剂（　　）

A、只有AgNO3溶液　　　　B、用AgNO3溶液和稀硝酸

C、用溴水和CCl4  　　　D、用溴水和酒精

9、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、I2B、I-C、Cl2D、Cl-

创新提高

10、按下述实验过程填空：

写出上述反应的化学方程式：

　　①                              ；

　　②                              ；

　　③                              。

11、海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

（1）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42－等杂质，精制时所用试剂为：

A、盐酸；B、BaCl2溶液；C、NaOH溶液；D、Na2CO3溶液。

加入试剂的顺序是___________________________

（2）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的；

溶解时：

______________________________________。

过滤时：

________________________________________________。

蒸发时：

_______________________________________________。

（3）以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是（）

A、分解反应B、化合反应C、置换反应D、复分解反应

（4）由MgCl2·6H2O晶体脱水制无水MgCl2时，MgCl2·6H2O晶体在___________气氛中加热脱水，该气体的作用是__________________

参考答案：

1、D、2、C、3、A、4、A、5、B、6、B、7、A、8、BC、9、C

10、2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2

2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl

Br2+2KI=2KBr+I2

11、BDCA/CBDA/BCDA

12、搅拌、引流、搅拌；C、HCl、防止水解

第二节

第二节化学与资源综合利用、环境保护

第1课时

第一课时煤、石油和天然气的综合利用

1.煤的综合利用：

煤是由和组成的复杂混合物，主要含元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

（1）煤的干馏

煤干馏是指，得到焦炭、煤焦油、煤气。

煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。

（2）煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为：

。

（3）煤的液化

煤的直接液化：

。

煤的间接液化：

。

知识点二：

天然气的综合利用：

天然气是一种的化石燃料；同时也是一种重要的，主要用于合成和生产。

[课堂练习]

1、煤在干馏时得到气态产物是（）

A．天然气B．水煤气C．焦炉气D．高炉煤气

2、下列变化属于物理变化的是（）

A.煤的干馏B.裂解

C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等

D.古代植物变质成煤

知识点三、石油的组成及其综合利用

1、石油性质和成分：

组成元素：

＿＿＿元素为主，占97～98％，还含少量S、N、O等元素。

组成物质：

主要是由各种烃组成的混和物，大多数是液态烃，同时溶有气态烃和固态烃（故＿＿＿固定的熔沸点）。

练一练：

确定汽油为混合物的一种方法是（）

A、闻其气味B、将它燃烧C、测量密度D、测量沸点

２、炼制：

蒸馏：

通过加热、冷凝，把液态混和物中＿＿＿＿的成分先分离出来的操作。

　⑴分馏：

根据液态混和物中各成分＿＿＿的不同，通过多次加热、冷凝，把它们分成＿＿＿＿不同的蒸馏产物。

故分馏又叫多次蒸馏。

分馏产物叫馏分。

（它属__________物）。

实验室分馏装置：

温度计水银球放在_____________处；加几粒_____________，以防_____________。

冷凝水流向是__________由_____________。

⑵裂化：

在一定条件下，把＿＿＿＿＿的烃断裂为____________的烃的过程。

反应式:

_______________________________________________

_______________________________________________

⑶裂解:

采用比裂化更高的温度,把石油产品中具有＿＿＿＿的烃断裂成＿＿＿＿和少量＿＿＿＿。

3．其它的石油加工

石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

4．聚合反应和高分子化合物：

5.聚乙烯塑料的生产原理：

在适当的温度、压强和催化剂存在的条件下，乙烯可以发生，形成相对分子质量巨大的。

用化学方程式表示改反应：

像这种反应成称为，简称。

聚乙烯分子中，乙烯称为；

重复结构单元－CH2－CH2－称为；n称为。

（3）高分子化合物的基本特征是相对分子质量巨大。

高分子化合物有天然的，如、、等，也有人工合成的，如、、。

人工合成的高分子由于在自然界中速度很慢，会造成巨大的环境压力

知识点三：

绿色化学

1．含义

“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。

它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。

2．“绿色化学”的特点

（1）开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。

（2）使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。

（3）开发绿色工艺。

（4）开发和生产绿色产品。

3．原子经济

原子经济要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。

化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量。

原子利用率＝

×100%

由于反应中生成的副产物通常并不清楚或者不易确定，故有人提出“原子经济百分数”概念：

原子经济百分数＝

×100%

重点解析：

“三馏”

名称

定义

适用范围

变化类型

蒸馏

把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作

被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体，各组分沸点差别越大，挥发出的物质（馏分）越纯

物理变化

分馏

对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏

多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分

物理变化

干馏

把固态混合物（如煤、木材）隔绝空气加强热使它分解的过程

化学变化

石油炼制方法的比较

石油的

炼制方法

石油的分馏

石油的裂化

石油的裂解

原理

用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物

在催化剂存在的条件下，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

在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃

主要

原料

原油

重油

石油分馏产品（包括石油气）

主要

产品

汽油、煤油、柴油、重油

汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等

乙烯、丙烯等

主要变

化类型

物理变化

化学变化

化学变化

巩固练习

1、地球大气中因二氧化碳含量增加而引起“温室效应”，下面关于大气中二氧化碳增加的主要来源的说法中，最不合理的一种是（）

A．人和动物呼出的二氧化碳B．石油产品大量燃烧

C．森林大面积缩小，吸收二氧化碳的能力减少D．煤的燃烧

2、下列物质属于纯净物的是（）

①酒精②天然气③煤焦油④甲醇⑤煤⑥石油⑦冰醋酸⑧工业酒精⑨焦炉气⑩汽车废气

A．①③④⑨B．②⑤⑦⑧C．①②④⑦⑨D．①④⑦

3、丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。

如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（    ）

A．19%　　　　B．25%　　　　C．36%　　　　　D．40%

4、中学化学实验中常见的温度计使用有如下三种情形：

①温度计的液泡浸没在液体反应物液面以下并接近容器的底部；②温度计的液泡置于水浴中；③温度计的液泡置于蒸馏烧瓶的支管处。

下列实验使用温度计正确的是（）。

（A）苯的硝化反应①（B）酒精和浓硫酸混合加热制乙烯①

（C）测定硝酸钾在水中的溶解度③（D）分离苯和硝基苯的混合物②

5、关于石油的组成的叙述中，正确的是（）

A、石油一些不饱和烃的混合物B、石油是各种烷烃和烯烃的混合物

C、石油是各种饱和烃的混合物D、石油是各种烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物

6、可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是（）

A、乙醇B、溴的四氯化碳溶液C、NaOH溶液D、盐酸

7、在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料，但2000年3名诺贝尔化学奖得主的研究成果表明，塑料经改造后能像金属一样具有导电性。

要使塑料聚合物导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合（再经掺杂处理）。

目前导电聚合物已成为物理学家和化学家研究的重要领域。

由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是（）

8、汽油燃烧产生的汽车尾气中，所含的大气污染物主要是

A、碳的氧化物B、硫的氧化物C、氮的氧化物D、磷的氧化物

9、由于我国煤的储藏比石油和天然气相对较为丰富，所以迄今能源消费仍

以煤为主。

将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，又效率不高，国家大力提倡煤

的综合利用。

例如在内蒙鄂尔多斯等地建设煤液化项目便是实施“煤变油”战略的

重要内容，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气（CO和H2），再催化合成甲醇

或烃类等液态能源。

（1）用CO和H2合成甲醇的化学方程式是：

。

（2）用CO和H2合成烃（CnHm）的化学方程式是：

。

（3）气化和液化的优点是。

参考答案：

1、A、

2、D、

3、A、

4、B、

5、D、

6、B、

7、B、

8、AC

9、A：

CHCl3、

B：

CHClF2、

C：

CF2=CF2、

D：

—[CF2—CF2—]n略

10、CO+2H2→CH3OH、

CO+2H2→CnHm+nH2O、

使煤变成清洁能源,提高煤的燃烧效率。

第二课时环境保护与绿色化学

一、环境污染的分类

1．按环境要素分：

＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；

2．按人类活动分：

＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；

3．按造成污染的性质、来源分：

化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染

二、介绍几类环境污染及其防治

三、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。

3．寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产——绿色化学

四、绿色化学

1．含义

“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。

它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。

2．“绿色化学”的特点

（1）开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。

（2）使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。

（3）开发绿色工艺。

（4）开发和生产绿色产品。

3．原子经济

原子经济要求反应物的原子全部转变成最终产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废物。

化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量。

原子利用率＝

×100%

由于反应中生成的副产物通常并不清楚或者不易确定，故有人提出“原子经济百分数”概念：

原子经济百分数＝

×100%

例题分析：

题型1煤、石油、天然气的组成和综合利用

例1　下列说法中错误的是（　　）

A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B．含C18以上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，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

题型2有机合成高分子化合物

例2　下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是（　　）

A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的

B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复

C．对于一种高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的

D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类

题型3环境污染

例3　环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是（　　）

①酸雨　②臭氧空洞　③白色污染　④温室效应　⑤赤潮⑥光化学烟雾　　　　　　　　　　　　　　　

A．①③④⑤B．①②③④⑥C．③④⑤⑥D．①②③④⑤⑥

题型4绿色化学

例4　在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。

下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是（　　）

①置换反应　②化合反应　③分解反应　④取代反应

⑤加成反应　⑥消去反应　⑦加聚反应　⑧缩聚反应

A．①②⑤B．②⑤⑦C．⑦⑧D．⑦。

例5、下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）：

（）

A

＋C2H5Cl→

＋HCl

B

＋C2H5OH→

＋H2O

C

＋CH2＝CH2→

D

→

＋HBr；

＋H2→

[思考与交流]

1、某工厂利用铜屑制硝酸铜。

你认为可以用哪些方法？

哪种最好？

2、回收利用废旧合成材料主要有哪些途径？

3、合成材料的生产和使用与环境保护、协调发展是一个社会问题，很多具体问题就现实地摆在我们面前，例如，是限制使用聚苯乙烯快餐盒，还是回收利用？

例6、为了