第八章 化学与可持续发展复习讲义【考纲要求】1．了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理2．了解海水资源的开发利用；3．结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位4．认识化肥、农药、常见药物、食品添加剂等生活中常见化学品5．了解常见的环境问题，认识保护自然环境对人类可持续发展的重要性6．了解绿色化学和原子经济的有关知识，加强环境保护意识并培养绿色化学的理念考点（一）金属矿物的开发利用【知识复习】一.金属的存在金属在自然界中的存在主要有两种形式，一种是 游离态 ，一种是 化合态 ，其中除了 金、铂 等极少数金属外，其他绝大多数金属都是以 化合态 存在于自然界二.金属冶炼的方法1．金属冶炼原理与实质(1)原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程2)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即：Mn＋＋ne-==M根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同1.对一些不活泼金属可以直接通过 热分解 的方法获得2HgO=== 2Hg+O2 ↑ 2AgO=== 2Ag+O2 ↑ 2.钾、钙、钠、镁、铝等极活泼的金属一般是用 电解 法获得。
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2 ↑ MgCl2(熔融) Mg+Cl2 ↑ 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2 ↑ 【思考】为什么工业上冶炼镁是电解氯化镁而不是氧化镁？冶炼铝是电解氧化铝而不是氯化铝？ 氧化镁熔点高，能耗高；氯化铝是非电解质，熔融状态下不导电 3.活泼性介于锌和铜之间的金属一般都采用 热还原法 法进行冶炼 H2＋CuO === Cu + H2O 3CO + Fe2O3 === 2Fe + 3CO2 ↑ （高炉炼铁）4.金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、CuHg、AgPt、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还原剂或特殊措施强大电流提供电子H2、CO、C、Al等加热加热物理方法或化学方法【特别提醒】用电解法冶炼较活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液因为在其水溶液中，阴极放电的是H＋，而不是金属阳离子，故得不到金属单质三.金属的回收和资源保护(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)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；(5)加强废旧金属的回收和再利用。
题点呈现】1．下列金属在自然界中以游离态存在的是（ ）A.Na B.MgC.Al D.Au【答案】D【解析】金属在自然界中的存在状态与其化学活性有关绝大多数金属在自然界中以化合态存在，只有少数化学性质不活泼的金属在自然界中以游离态存在如金、铂等2．下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（ ）A．加热Al2O3 B．加热HgOC．电解熔融NaCl D．铝粉和Fe2O3共热【答案】A 3．下列金属冶炼的反应原理中，不正确的是A．2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ B．MgO+H2Mg+H2OC．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D．2Ag2O4Ag+O2↑【答案】B【详解】A、常用电解熔融的方法制取金属，A项正确;B、属于非常活泼的金属，一般的还原剂很难将其从化合物中还原出来，又因的熔点很高，故冶炼金属镁常用电解熔融的方法，B项不正确;C、在高温条件下用一氧化碳还原氧化铁制得铁，Ｃ项正确;D、是不活泼的金属，可以用加热其氧化物使之分解的方法制得，D项正确;答案选Ｂ4．下列有关金属冶炼的说法不正确的是A．金属冶炼的实质是金属阳离子被还原成单质B．用炭粉或铝粉还原铁矿石可以获取金属C．通过电解溶液的方法可以获取金属D．冶炼铜的常用方法有火法炼铜和湿法炼铜【答案】C【详解】A．金属冶炼的实质是将金属从其化合物中还原出来，故A正确；B．碳和铝都具有还原性，是工业炼铁常用的还原剂，故B正确；C．电解溶液的反应原理与电解氯化钠溶液相似，得不到单质镁，故C错误；D．冶炼铜的方法主要是热还原法和用活泼金属将其从铜盐溶液中置换出来，故D正确；故选：C。
5．工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3，然后得到铝而不是电解氯化铝，其主要原因是（ ）A.AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电B.电解AlCl3生成的Cl2会污染大气C.用氢气还原氧化铝即可得到铝D.AlCl3不存在【答案】A【解析】AlCl3是共价化合物，其熔化不能电离出阴、阳离子，A正确；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，B错误；铝是活泼金属只能利用电解法制取，C错误；固体、溶液中均存在氯化铝，D错误考点（二）海水资源的开发利用【知识复习】一．海水资源的开发利用1．海水资源的利用(1)利用途径：海水的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__和__膜分离法__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．海水制盐(1)从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料2)从海水中可以提取镁、钾、溴及其他化工产品3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。
如图为海水综合利用的示意图3．从海水中获取能量(1)从海水中提取铀和重水，用于核能开发2)开发潮汐能、波浪能等新型能源二．常见海水化学资源的获取海水化学资源的特点(1)多样性：由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的 无机物 和 有机物 ，按含量计，海水中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的含量超过海水总量的99%，其他为 微量元素 ，总计有80多种元素2)分散性：虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但许多元素的浓度(或富集程度)却很低1.食盐除食用外，还用做工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品主要流程：有关反应的化学方程式：电解氯化钠： 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2 ↑ 4Na＋TiCl4(熔融)=== 4NaCl + Ti 电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 侯氏制碱法：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4ClNaHCO3分解： 2NaHCO3 === Na2CO3 + H2O + CO2 (2)从海水中制取镁、溴、碘及其化工产品。
①海水中镁的提取主要流程：有关反应的化学方程式：MgCl2＋Ca(OH)2=== Mg(OH)2 + CaCl2 Mg(OH)2=== MgO + H2O Mg(OH)2＋ 2HCl=== MgCl2 + H2O MgCl2（熔融）=== Mg + Cl2 ↑ ②海水中溴的提取主要流程：有关反应的化学方程式： Cl2 + 2Br- === 2Cl- + Br2 Br2 + SO2 + 2H2O === 2HBr + H2SO4 Cl2 + 2Br- === 2Cl- + Br2 ③海带中碘的提取主要流程：有关反应的离子方程式： Cl2＋ 2I－=== 2Cl- + I2 或 H2O2＋ 2I－＋ 2H＋=== 2H2O + I2 【典例1】水资源是发展国民经济不可缺少的重要自然资源在世界许多地方，对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度，同时有许多地区也存在水资源利用不平衡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【答案】D【解析】海水中溶有Na＋、Mg2＋、Cl－和SO等，这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高，可用蒸馏法将其分离，A正确；上述杂质的溶入使水溶液的密度增大，B正确；雪和雨水成分相同，是水蒸发形成的水蒸气凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水不断地与硅酸盐矿物质接触，其中溶有许多矿物质，C正确；由于水在4℃时密度最大，故D错误。
典例2】从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是（ ）【答案】D【解析】灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯层在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误典例3】海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一从海水中提取镁，可按照如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得的产物熔融后电解关于提取镁，下列说法不正确的是（ ）A．此法的优点之一是原料来源丰富B．进行①、②、③步操作的目的是从海水中提取氯化镁C．第④步电解时会产生氯气D．以上提取镁的过程中没有涉及氧化还原反应【答案】D【解析】此法利用贝壳生产石灰乳，来源丰富，A正确；进行①、②、③步操作的目的是从海水中提取氯化镁，B正确；电解氯化镁产生氯气和镁，C正确；以上提取镁的过程中，电解MgCl2制取镁属于氧化还原反应，D错误题点呈现】1．下列各组物质，不需要经过化学变化就能够从海水中获得的是（ ）A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水【答案】D【解析】海水经过蒸发可得到食盐和淡水。
A、B选项中，海水中存在Cl－、Br－、I－、Na＋、Mg2＋、Al3＋，要获得它们的单质必须失去或得到电子才能实现C中，需要电解饱和食盐水获取2．若将海水淡化后的水作为饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是（ ）A．利用太阳能使海水蒸馏淡化B．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化C．将海水缓慢凝固以获得淡化的饮用水D．海水通过离子交换树脂，以除去所含杂质离子【答案】B【解析】明矾净水是利用Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些悬浮物，并不能除去海水中的多数杂质离子而使海水淡化，B项不可行；利用太阳能使海水蒸馏淡化，是极有研究价值的一种淡化途径海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的杂质离子而使海水淡化。