第十单元化学与自然资源的开发利用
解读与阐释
考纲要求权威解读
1.了解金属矿物、海水、煤、石油、天然气的综合利用。
2．了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境、生命过程、信息技术的关系等)。
3．了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。 常见的考查形式：①金属的通性，金属冶炼的一般原理；②海水的综合开发与利用(镁、溴、碘的提取为近几年高考的重点)；③煤和石油的综合利用；④高分子化合物的特征、性质及判断(预计今后随着材料科学的发展，还会加强对材料知识的考查)；⑤绿色化学和环境保护的相关知识。
梳理与整合
一、金属矿物的开发利用
导学诱思
铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
教材回归
1．金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以______形式存在于自然界。
2．金属冶炼的实质
金属只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属________________的过程。
3．金属冶炼的方法
(1)热分解法
如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag
2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
(2)热还原法
①CO还原Fe3O4：
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
②H2还原WO3：
WO3＋3H2W＋3H2O
③C还原ZnO：
ZnO＋CZn＋CO↑
(3)电解法
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为：
______________________、______________________、______________________。
二、海水资源的开发利用
导学诱思
现有以下化工生产过程：①海水的淡化；②海水中提取食盐；③海水中提取金属镁；④海水中提取碘；⑤海水中提取溴。其中涉及氧化还原反应的有________。
教材回归
1．海水水资源的利用
(1)海水的淡化方法主要有__________、__________和__________等。
(2)蒸馏法
原理：利用水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。
注意：①海水蒸馏原理的装置中冷却水的流向(低进高出)，目的是保证冷凝管中充满冷却水，冷却效果更好和冷凝水的利用效率更高。
②为防止暴沸，海水中必须加入碎瓷片。
2．海水化学资源的开发利用
三、煤、石油和天然气的综合利用
导学诱思
煤的干馏与石油的分馏有何不同？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
教材回归
1．煤的综合利用
(1)煤的组成
有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有____元素，还含有____、____、____、____等元素。
(2)煤的综合利用
①煤的干馏
煤的干馏指将煤______________使之分解的过程，工业上也叫__________。
②煤的气化
将煤转化为____________的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为______________________。
③煤的液化
直接液化：让煤与______作用生成液体燃料。
间接液化：先把煤转化为________，再在催化剂作用下合成______等液体燃料。
2．石油的综合利用
(1)石油的成分
石油主要是由多种__________组成的混合物。
(2)石油的分馏
利用原油中各组分______的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫做分馏。分馏是__________变化。其主要目的是得到______、______、______等轻质油。
(3)石油的裂化
①条件：催化剂、高温。
②过程：含碳原子较多，沸点较高的烃断裂为含__________________的烃，裂化是__________变化。
③主要目的：将重油转化为轻质油，提高轻质油的产量。
(4)石油的裂解
①定义
石油在更高的______下发生______裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的________。
②生产目的：生产______、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。
3．天然气的综合利用
(1)主要成分是______，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。
(2)天然气与水蒸气反应制取H2。
原理：CH4＋H2O??→高温催化剂CO＋3H2
4．三大合成材料
(1)三大合成材料：__________________。
(2)加成聚合反应
合成聚乙烯的化学方程式为______________________________，单体为__________，链节为____________，聚合度为____。
四、环境保护与绿色化学
导学诱思
在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是________。
教材回归
1．环境保护
(1)工业三废指__________________。
(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。
2．绿色化学
(1)核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
(2)原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为______。
理解与深化
一、金属的冶炼
1．金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系
金属活
动性顺序K、Ca、Na、
Mg、AlZn、Fe、Sn、
Pb(H)、CuHg、AgPt、Au
自然界中
存在形态化合态多数化合态，极少游离态游离态
主要冶
炼方法电解法热还原法热分解法金属的富集
2．铝热反应
(1)原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。
(2)反应特点
①引燃剂：镁条、氯酸钾。
②反应条件：高温。
③反应现象：剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
④结论：Fe2O3中的铁被还原为单质铁，单质铝被氧化为Al2O3，由熔融物及铁珠可知此反应放出大量的热，使生成的铁熔化为铁水。
(3)应用
①野外焊接钢轨。
②冶炼高熔点金属。
【例1】 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① B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
二、设计从海水中提取溴、碘的主要工艺流程
1．从海水中提取溴的主要工艺流程
(1)流程
(2)有关反应的化学方程式
①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2
2．从海水中提取碘的主要工艺流程
(1)流程
(2)有关反应的离子方程式
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
【例2】 (改编自人教版必修2教材习题)全球海水中溴的蕴藏量丰富，约占地球溴总蕴藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称。海水中溴含量约为67 mg?L－1，其工业提取方法有：
(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，
解读与阐释
考纲要求权威解读
1.了解金属矿物、海水、煤、石油、天然气的综合利用。
2．了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境、生命过程、信息技术的关系等)。
3．了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。 常见的考查形式：①金属的通性，金属冶炼的一般原理；②海水的综合开发与利用(镁、溴、碘的提取为近几年高考的重点)；③煤和石油的综合利用；④高分子化合物的特征、性质及判断(预计今后随着材料科学的发展，还会加强对材料知识的考查)；⑤绿色化学和环境保护的相关知识。
梳理与整合
一、金属矿物的开发利用
导学诱思
铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
教材回归
1．金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以______形式存在于自然界。
2．金属冶炼的实质
金属只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属________________的过程。
3．金属冶炼的方法
(1)热分解法
如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag
2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
(2)热还原法
①CO还原Fe3O4：
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
②H2还原WO3：
WO3＋3H2W＋3H2O
③C还原ZnO：
ZnO＋CZn＋CO↑
(3)电解法
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为：
______________________、______________________、______________________。
二、海水资源的开发利用
导学诱思
现有以下化工生产过程：①海水的淡化；②海水中提取食盐；③海水中提取金属镁；④海水中提取碘；⑤海水中提取溴。其中涉及氧化还原反应的有________。
教材回归
1．海水水资源的利用
(1)海水的淡化方法主要有__________、__________和__________等。
(2)蒸馏法
原理：利用水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。
注意：①海水蒸馏原理的装置中冷却水的流向(低进高出)，目的是保证冷凝管中充满冷却水，冷却效果更好和冷凝水的利用效率更高。
②为防止暴沸，海水中必须加入碎瓷片。
2．海水化学资源的开发利用
三、煤、石油和天然气的综合利用
导学诱思
煤的干馏与石油的分馏有何不同？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
教材回归
1．煤的综合利用
(1)煤的组成
有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有____元素，还含有____、____、____、____等元素。
(2)煤的综合利用
①煤的干馏
煤的干馏指将煤______________使之分解的过程，工业上也叫__________。
②煤的气化
将煤转化为____________的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为______________________。
③煤的液化
直接液化：让煤与______作用生成液体燃料。
间接液化：先把煤转化为________，再在催化剂作用下合成______等液体燃料。
2．石油的综合利用
(1)石油的成分
石油主要是由多种__________组成的混合物。
(2)石油的分馏
利用原油中各组分______的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫做分馏。分馏是__________变化。其主要目的是得到______、______、______等轻质油。
(3)石油的裂化
①条件：催化剂、高温。
②过程：含碳原子较多，沸点较高的烃断裂为含__________________的烃，裂化是__________变化。
③主要目的：将重油转化为轻质油，提高轻质油的产量。
(4)石油的裂解
①定义
石油在更高的______下发生______裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的________。
②生产目的：生产______、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。
3．天然气的综合利用
(1)主要成分是______，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。
(2)天然气与水蒸气反应制取H2。
原理：CH4＋H2O??→高温催化剂CO＋3H2
4．三大合成材料
(1)三大合成材料：__________________。
(2)加成聚合反应
合成聚乙烯的化学方程式为______________________________，单体为__________，链节为____________，聚合度为____。
四、环境保护与绿色化学
导学诱思
在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是________。
教材回归
1．环境保护
(1)工业三废指__________________。
(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。
2．绿色化学
(1)核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
(2)原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为______。
理解与深化
一、金属的冶炼
1．金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系
金属活
动性顺序K、Ca、Na、
Mg、AlZn、Fe、Sn、
Pb(H)、CuHg、AgPt、Au
自然界中
存在形态化合态多数化合态，极少游离态游离态
主要冶
炼方法电解法热还原法热分解法金属的富集
2．铝热反应
(1)原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。
(2)反应特点
①引燃剂：镁条、氯酸钾。
②反应条件：高温。
③反应现象：剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
④结论：Fe2O3中的铁被还原为单质铁，单质铝被氧化为Al2O3，由熔融物及铁珠可知此反应放出大量的热，使生成的铁熔化为铁水。
(3)应用
①野外焊接钢轨。
②冶炼高熔点金属。
【例1】 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① B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
二、设计从海水中提取溴、碘的主要工艺流程
1．从海水中提取溴的主要工艺流程
(1)流程
(2)有关反应的化学方程式
①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2
2．从海水中提取碘的主要工艺流程
(1)流程
(2)有关反应的离子方程式
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
【例2】 (改编自人教版必修2教材习题)全球海水中溴的蕴藏量丰富，约占地球溴总蕴藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称。海水中溴含量约为67 mg?L－1，其工业提取方法有：
(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，
