师:同学们,今天我们一起来学习高一化学必修第二册第八章化学与可持续发展全章复习。通过这节课,希望大家能够:一、以金属矿物、海水资源的开发利用为例,认识化学在实现物质转化中的作用和贡献;二、认识煤、石油、天然气等化石燃料综合利用的方法和意义,了解化学在开发利用自然资源中的重要作用;三、以化肥、农药的合理施用,合理用药,安全使用食品添加剂为例,认识化学在发展工农业生产、创建良好生态和健康生活等方面的作用,在化学品使用、食品与药品安全等方面树立自觉遵守有关法律法规的意识;四、能列举和分析大气、水体和土壤的常见污染物及其防治措施,认识化学在治理污染和保护环境中的重要作用,树立绿色化学的观念;五、培养节约资源、物质和能量循环利用的意识,形成简约适度、绿色低碳的生活态度和生活方式。
首先,我们来看第一部分:自然资源的开发利用。金属矿物的开发利用包含金属冶炼和合理开发利用金属资源。金属冶炼的本质是将金属阳离子还原成金属单质的过程,常用方法有热分解法、热还原法、电解法。由于资源的稀缺性,我们需要合理开发利用金属资源,主要方法是提高金属矿物的利用率,开发环保高效的金属冶炼方法,加强废旧金属的回收和再利用,使用其他材料代替金属材料。
金属冶炼常见方法有三种:一、特别活泼金属采用电解法;二、活动顺序在锌至铜之间的采用热还原法;三、汞和银采用热分解法。请大家书写冶炼铜、钠和铁的化学方程式。
生:氧化汞受热分解生成汞和氧气;电解熔融氯化钠生成钠和氯气;氧化铁与一氧化碳高温生成铁和二氧化碳。
师:在特殊环境下,我们也可以采用铝热法来炼铁。铜的冶炼分为湿法炼铜和火法炼铜,化学方程式分别为铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜;硫化亚铜与氧气高温反应生成铜和二氧化硫。请同学们思考这道例题:氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列有关金属冶炼的说法不正确的是?
A. 在电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中,钠离子得电子被还原,氯离子失电子被氧化。
B. 湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素均得电子发生还原反应。
C. 用磁铁矿炼铁的反应中,1摩尔四氧化三铁被一氧化碳还原成铁,共得到8摩尔电子转移8摩尔电子。
D. 铝热法还原铁的反应为剧烈的放热反应,放出的热量能使铁熔化。
生:答案为C。
师:接下来看海水资源的开发利用,包含水资源利用和化学资源的开发利用。海水可作为核电、火电的循环冷却水。海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水开发利用可用来提溴、提镁,同时海洋资源中的海带可用来提碘,反应方程式分别为:氯气与溴离子反应生成氯离子和溴单质;电解熔融氯化镁生成镁和氯气;氯气与碘离子反应生成碘和氯离子。
海水提溴工业流程,工业规模提取溴的常用方法是空气吹出法。工艺过程为:一、浓缩,将海水晒盐和海水淡化过程中的副产物溴离子得到浓缩;二、氧化,向酸化的浓缩海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质,请书写化学方程式。
生:溴化钠与氯气反应生成氯化钠和溴。
师:三、富集,向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气,将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内,以达到富集的目的,请书写化学方程式。
生:溴单质与二氧化硫和水反应生成溴化氢和硫酸。
师:四、提取,向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气,请书写化学方程式。
生:溴化氢与氯气反应生成氯化氢和溴。
师:海水的综合利用,海水可用于得到淡水,制取钾、盐和钾,以及溴化物等,可用作火电厂、核电厂的循环冷却水,同时可用来制备镁和镁盐,得到食盐,并用来制取氯、纯碱、烧碱、氯气和氢气。
下面进入第二部分:煤、石油、天然气的综合利用。煤的综合利用包含煤的干馏、煤的气化和煤的液化。化学方程式分别为:碳和水蒸气在高温条件下生成一氧化碳和氢气;一氧化碳与氢气反应生成甲醇。
石油的综合利用主要有三点:一、分馏,原理是利用各组份沸点的不同进行分离,产品有液化石油气、汽油、煤油、柴油、重油等;二、裂化,原理是将相对分子质量大的重油裂化为汽油等物质,目的是获得更多的汽油等轻质油;三、裂解,原理是将长链烃断裂为短链烃的过程,目的是获取更多的乙烯等化工原料。
天然气的综合利用主要是得到清洁燃料,合成氨和甲醇,合成两个或多个碳原子的有机化合物。
煤的综合利用:一、干馏,将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,主要产品有焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气;二、气化,将煤转化为可燃性气体的过程,主要反应为碳与水蒸气高温生成一氧化碳和氢气;三、液化,包含直接液化和间接液化,化学方程式分别为煤与氢气反应生成液态燃料;煤气化生成一氧化碳和氢气,在催化剂作用下生成甲醇。
