第二节 化学品的合理使用
素养要求
1.认识化肥、农药、医药、食品添加剂等生活中常见的化学品。
2．树立自觉遵守国家关于化学品应用、化工生产、食品与药品安全等方面的法律法规的意识。
3．体会化学科学发展对于药物合成的重要意义，初步建立依据物质性质分析健康问题的意识。
一、化肥、农药的合理施用
1．化学品的分类
2．合理施用化肥
3．合理使用农药
(1)农药的发展
①发展过程
②发展方向：使农药向________、________和________的方向发展。
(2)不合理施用农药的危害
【学而思】
1.敌敌畏是酯类物质，若在使用过程中不慎接触了敌敌畏农药，立即用肥皂反复擦洗可避免中毒，为什么？
2．化肥能促进植物的生长，是否施肥越多越好？为什么？
二、合理用药
1．药物的分类
2．处方药和非处方药：
(1)处方药—符号：________—在医生监控或指导下使用的药物
(2)非处方药—符号：______—直接从药店购买的药物
3．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)更多的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________与生物活性密切相关。
4．阿司匹林
(1)阿司匹林化学名称为________，具有________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可能会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。
5．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)一定要远离毒品。
【学而思】
1.下列属于抗酸药的主要化学成分的是哪些？
①氧化镁 ②氢氧化铜 ③氢氧化铝 ④碳酸氢钠 ⑤柠檬酸钠
2．根据水杨酸和乙酸酐反应制备阿司匹林的化学方程式分析，此反应属于哪种类型？
三、安全使用食品添加剂
1．食品添加剂
食品添加剂是指为改善________和________，以及________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
类别 功能 品种
着色剂 改善食品 色泽 天然色素如________等；合成色素如柠檬黄等
增味剂 增加食品 鲜味 ________等
膨松剂 使食品松软 或酥脆 ________、碳酸氢钠等
凝固剂 改善________ 盐卤、葡萄糖酸 δ 内酯等
防腐剂 防止食品 ________ 苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等
抗氧 化剂 防止食品因 氧化而变质 ________(维生素C)等
营养 强化剂 补充必要的 营养成分 ________、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌等
【学而思】
1.炒菜用的味精、制豆腐用的盐卤、食品包装袋中的铁粉、奶粉中的硫酸锌分别属于什么类别的添加剂？
2．“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？
特别提示
亚硝酸盐急性中毒的原因：
(1)将亚硝酸盐误作食盐、面碱等食用。
(2)掺杂、掺假。
(3)食用了含有大量亚硝酸盐的蔬菜，尤其是不新鲜的叶类蔬菜。
慢性中毒(包括癌变)原因：
(1)饮用含硝酸盐或亚硝酸盐含量高的苦井水、蒸锅水等。
(2)食用硝酸盐或亚硝酸盐含量较高的腌制肉制品、泡菜及变质的蔬菜等。
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化肥中含有的重金属元素、有毒有机物和放射性物质，施入土壤后会形成潜在的土壤污染。( )
(2)化肥的施用会造成土壤污染和水污染，但不会造成大气污染。( )
(3)农药本身有毒，使用不合理也会对环境造成污染。( )
(4)鸦片、吗啡、海洛因等这些物质属于毒品。( )
(5)对症下药是合理用药的首要原则。( )
(6)一般药物的用量，是经过严格的科学研究和大量的临床实验确定的。( )
(7)使用食品添加剂与提倡“绿色食品”相违背。( )
(8)含有食品添加剂的食品尽量少食用，以防中毒。( )
(9)天然食品添加剂对人体健康无害，故不必限量使用。( )
(10)食品添加剂在合理限量范围内不影响人体健康。( )
2．根据你的知识判断下列物质中一定不属于毒品的是( )
A．甘油 B．吗啡
C．冰毒 D．海洛因
3．下列说法中正确的是( )
A．食品添加剂就是为增强食品的营养而加入的物质
B．味精是食品添加剂，而碘盐中的“碘”不是添加剂
C．不使用食品添加剂的纯天然食品最安全
D．在限量范围内使用食品添加剂不会对人体造成危害
4．下列关于化学品的使用说法正确的是 ( )
A．化肥可使农作物增产，施用越多越好
B．食品添加剂的使用应逐步禁止，实现零添加
C．农药应向着高效、低毒和低残留的方向发展
D．长期患病的患者，可在没有医生指导下服用处方药
5．“水能载舟，亦能覆舟”，药物能治病，但用药不当也能给人带来伤害，我们应遵医嘱，合理用药。关于药品的使用与作用，下列说法正确的是( )
A．“OTC”表示非处方药
B．毒品就是有毒的药品
C．西药都是人工合成的，有毒，不能随便吃；中药是天然的，无毒，可放心食用
D．睡觉前服用安眠药，起床后服用兴奋剂，对学生学习很有好处
6．食品和药物安全是党和国家高度重视的民生问题。请你根据题意，用下列选项的序号填空。
A．阿司匹林(乙酰水杨酸)
B．青霉素
C．酱油
D．麻黄碱
(1)可治疗支气管哮喘，但不宜过多服用的药物是________。
(2)我国人体补铁工程的主要载体应该选择________。
(3)属于抗生素类药物，有阻止多种细菌生长功能的药物是________。
(4)能使发热的病人体温降至正常，并起到缓解疼痛的作用的药物是________。
目标1 认识阿司匹林
例1. 分析阿司匹林的结构，推知阿司匹林可以看作烃的衍生物中的( )
A．酚类 B．醇类
C．醛类 D．酯类
提醒 分析有机物的类别时，应该把握住各类烃的衍生物的官能团，有醇羟基(—OH)可以看作醇类，有酚羟基(羟基与苯环直接相连)可以看作酚类，有羧基(—COOH)可以看作羧酸类，有醛基(—CHO)可以看作醛类，有可以看作酯类。
关键能力
阿司匹林的结构、性质与功效
(1)组成、结构与物理性质
化学名称：乙酰水杨酸，结构简式为
，官能团：羧基、酯基。
(2)合成
水杨酸与乙酸酐直接反应制备阿司匹林：
(3)功效
具有解热镇痛作用。
(4)不良反应
长期大量使用阿司匹林的不良反应有胃疼、头疼、眩晕、恶心等。
特别提示 2015年，我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究而获得了诺贝尔生理学或医学奖。由青蒿素得到了一系列抗疟疾新药而挽救了成千上万人的生命。
奇妙的分子结构修饰和改造：
[对点练]
1．下列关于药物的使用说法正确的是( )
A．阿司匹林是一种治感冒药，具有解热镇痛作用
B．使用青霉素时，不用进行皮试可直接静脉注射
C．服用阿司匹林出现胃肠道反应是中毒的表现，应立即停药并静脉注射NaHCO3溶液
D．胃酸过多的病人都可以服用氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化镁等中和胃酸的药
2．人体胃酸的主要成分是盐酸。胃酸可帮助消化食物，但胃酸过多会损伤胃黏膜，使人感觉不适。抗酸药可以减少胃内过多的胃酸。下列物质不属于抗酸药的是 ( )
目标2 食品添加剂与绿色食品
例2. 下列关于“剂”的说法正确的是( )
A．卤制品中可添加亚硝酸盐作为着色剂
B．补血口服液中添加维生素C作为氧化剂
C．中国古代用明矾溶液作铜镜表面铜锈的除锈剂
D．月饼包装盒内放有的小袋铁粉主要作干燥剂
例3. 有一些食物中，加入了维生素C这种食品添加剂，维生素C在食品中起的作用是( )
A．调味剂 B．着色剂
C．防腐剂 D．营养强化剂
关键能力
食品添加剂的种类
功能 类别 品种
改善食 品感官 着色剂 食用天然色素：辣椒红、姜黄、胡萝卜素 食用合成色素：苋菜红、胭脂红、柠檬黄
漂白剂 亚硫酸氢钠、硫磺
甜味剂 天然甜味剂：蔗糖、葡萄糖 合成甜味剂：糖精
酸味剂 醋酸、柠檬酸、乳酸
鲜味剂 谷氨酸钠(味精)
改变食 品状态 膨松剂 碳酸氢钠、碳酸氢铵
提高食 品营养 营养强化剂 维生素、赖氨酸、食盐加碘、酱油加铁
防止食物 腐败变质 防腐剂 苯甲酸及其钠盐、硝酸盐
抗氧化剂 抗坏血酸(维生素C)、亚硝酸盐、二氧化硫
提醒 “食品添加剂”与“绿色食品”的关系
食品添加剂的使用和“绿色食品”不相违背。食品添加剂按来源可分为天然提取和人工化学合成品，只要在合理的限量范围内使用，就不会对人体构成伤害。“绿色食品”是指无公害的食品，要求生产食品的环境好，食品的生产过程遵守国家有关规定，产品经过专门检测，包装、储存、运输等过程也要严格按照有关标准进行。
[对点练]
3．下列物质都是常用的食品添加剂，但使用过程中必须严格控制用量的是( )
A．食醋 B．蔗糖
C．柠檬酸 D．亚硝酸钠
4．北京冬奥会期间丰富的菜品深受运动员喜爱，菜品中适当添加食品添加剂是必要的。下列食品添加剂与类别对应正确的一组是 ( )
A．着色剂——胡萝卜素、苯甲酸钠
B．增味剂——亚硝酸钠、味精
C．营养强化剂——酱油中加铁、粮食制品中加赖氨酸
D．防腐剂——氯化钠、柠檬黄
5．近几年来，随着经济的高速发展，物质生活的极大丰富，人们对各种营养保健食品方面的需求越来越高，其中以补钙为主的保健产品成为世界上消耗量巨大的保健食品之一。据报道，经检测某品牌保健食品补钙剂H2O2含量超标。试回答下列问题：
(1)该品牌保健食品属于________的保健食品。
A．强化营养人群
B．特殊人群
C．健康异常人群
(2)试推测该保健食品中钙以________的方式存在。
A．钙单质 B．Ca(OH)2
C．CaCO3 D．乳酸钙
(3)试写出超标的H2O2的电子式____________。
(4)某成年女子，经化验知缺铁，如果该女子也食用补铁保健食品，能否与该品牌保健食品同时食用？________。如果不能，试用离子方程式表示其原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二节 化学品的合理使用
知识基础
一、
1．大宗 精细
2．酸碱性 高效氮 爆炸 易 水体富营养化 水华 酸碱性 结构
3．(1)①除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂
有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类农药
②高效 低毒 低残留
【学而思】
1．提示：肥皂的碱性较强，敌敌畏农药属于酯类物质，在碱性条件下水解失去毒性。
2．提示：不是。施肥过多，可能使植物被烧死，同时影响土壤的酸碱性和土壤结构。
二、
2．(1)RX (2)OTC
3．(2)分子结构
4．(1)乙酰水杨酸 解热镇痛
(2)
【学而思】
1．提示：①③④⑤。上述五种物质都能与酸发生反应，但氢氧化铜与胃酸(主要成分是盐酸)反应生成的Cu2＋属于重金属离子，有毒。
2．提示：取代反应。
三、
1．食品品质 色、香、味 防腐、保鲜
2．红曲红 味精 碳酸氢铵 食品形态 腐败变质 抗坏血酸 碘酸钾
【学而思】
1．提示：炒菜用的味精属于增味剂，制豆腐用的盐卤属于凝固剂，食品包装袋中的铁粉属于抗氧化剂，奶粉中的硫酸锌属于营养强化剂。
2．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，而不是禁止使用食品添加剂。
[即时练]
1．答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
(7)× (8)× (9)× (10)√
2．答案：A
3．解析：食品添加剂中的营养强化剂是为增强食品的营养而加入的物质，而着色剂等食品添加剂是为了美化食品外观。
答案：D
4．答案：C
5．解析：“OTC”是非处方药，是不需持有医生处方就可直接从药店或药房购买使用的药物，A正确；不管是中药还是西药，合成的还是天然的，都不宜随便食用，不可滥用，B、C、D均错误。
答案：A
6．解析：(1)可治疗支气管哮喘，但不宜过多服用的药物是麻黄碱。
(2)我国采取向酱油中添加乙二胺四乙酸铁钠的办法为人体补铁。
(3)青霉素是一种重要的抗生素类药物，有阻止多种细菌生长的功能。
(4)阿司匹林能使发热的病人体温降至正常，并起到缓解疼痛的作用。
答案：(1)D (2)C (3)B (4)A
核心素养
[例1] 解析：阿司匹林的结构简式为，从结构中可以看出，它有官能团：和—COOH，所以阿司匹林可以看作羧酸类和酯类。
答案：D
[对点练]
1．解析：青霉素使用前应进行皮肤过敏性试验，B错；长期服用阿司匹林可能出现胃肠道反应，停止用药即可缓解，出现水杨酸反应是中毒的表现，应静脉注射NaHCO3溶液，C错；治疗胃酸过多不能服用氢氧化钠，因为它对身体的刺激性太强，D错。
答案：A
2．答案：D
[例2] 解析：卤制品中添加亚硝酸盐能延长食品的保质期，亚硝酸盐作防腐剂而不是着色剂，故A错误；维生素C具有还原性，补血口服液中添加的维生素C作抗氧化剂，故B错误；明矾溶液显酸性，能与铜锈反应，可用明矾溶液作铜镜表面铜锈的除锈剂，故C正确；铁粉具有还原性，月饼包装盒内的小袋铁粉主要作抗氧化剂，故D错误。
答案：C
[例3] 解析：在一些食物中加入维生素C作为食品的添加剂，可补充人体必须的维生素，使食品的营养价值增强。D项正确。
答案：D
[对点练]
3．解析：亚硝酸钠有毒，必须严格控制用量。
答案：D
4．解析：胡萝卜素是着色剂，但苯甲酸钠是防腐剂，故A错误；味精是增味剂，但亚硝酸钠是防腐剂，故B错误；铁元素和赖氨酸为人体需要的物质和营养元素，故酱油中加铁、粮食制品中加赖氨酸均能起到强化营养的作用，故均为营养强化剂，故C正确；氯化钠可以作防腐剂，但柠檬黄是着色剂，故D错误。
答案：C
5．解析：(1)补钙剂适用于所有人群，老人和小孩更需要，故补钙剂属于营养强化剂。(2)“补钙”是指补钙元素，Ca(OH)2具有较强的腐蚀性，不能作为补钙剂。(4)因补铁保健食品中铁以Fe2＋形式存在，如果和该品牌保健食品同时食用，H2O2能将Fe2＋氧化为Fe3＋而降低效果。
答案：(1)A (2)CD (3) (4)不能 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O第三节 环境保护与绿色化学
素养要求
1.结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。
2．树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。
3．认识化学科学与技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。
一、化学与环境保护
1．环境问题
指由于人类____________________________而造成的______________，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
2．当今化学工作者面临的重要任务
(1)环境监测：对污染物的存在________等进行分析和测定，为________________提供可靠的数据。
(2)治理工业“三废”(________、________、________)。
(3)寻找从源头治理环境污染的________，杜绝________的排放，从根本上解决环境问题。
3．三废的治理
(1)大气污染
①大气污染物的来源
②次生污染物的形成
(2)污水处理
①污水处理的方法
②污水处理的流程
流程 处理方法 除去物质 达到效果
一级 处理 ________方法：用格栅间、沉淀池等 除去污水中________的污染物 一般达不到排放标准
二级 处理 ________方法(又称________法)及某些化学方法 除去水中的可降解有机物等污染物 一般可达到国家规定的排放标准
三级 处理 化学________、________、______和________等 对污水进行深度处理和净化 可用于绿化和景观用水等
(3)固体废弃物的处理遵循的原则及达到的目的
【学而思】
1.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？
2．含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，工业上常在煤炭中加入CaCO3进行脱硫。写出此方法所依据的化学反应方程式和反应类型。
二、绿色化学
1．核心
绿色化学也称______________，其核心思想就是改变“______________”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．原子经济的含义
原子经济要求反应物中的原子全部转化为____________，这时原子利用率达到________。
3．绿色化学示意图
【学而思】
设计由Cu制备CuSO4的实验方案，并评价优劣。
三、开发和利用自然资源遵循的原则
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。( )
(2)形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物。( )
(3)大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气。( )
(4)水华、赤潮等水体污染主要是由含氮、磷的生活污水任意排放造成的。( )
(5)绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理。( )
2．化学与生活密切相关。下列说法错误的是( )
A．PM2.5是指直径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物
B．绿色化学要求从源头上减少或消除环境污染
C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
3．下列关于燃料的说法错误的是( )
A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一
B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染
D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一
4．绿色化学最理想的“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。以下反应最符合这一要求的是 ( )
A．硫化亚铜高温氧化的火法炼铜
B．用铜作催化剂将乙醇氧化为乙醛
C．铜和浓硝酸反应制硝酸铜
D．镍作催化剂的条件下，苯与氢气发生加成反应生成环己烷
5．“节能减排，保护环境”已经深入人心，下列举措与这一主题不吻合的是 ( )
A．用“绿色化学”工艺，使原料完全转化为产物
B．推广燃煤脱硫技术，防治SO2污染
C．推广垃圾的分类存放、回收、处理
D．大量使用农药、化肥，提高粮食产量
目标 化学与环境
例. 中国将争取在2060年前实现“碳中和”。所谓“碳中和”，通俗地说，是将日常活动可能制造的二氧化碳排放量，通过植树、节能减排等方法来中和抵消，即实现二氧化碳净排放量降为零。下列措施能促进“碳中和”的是( )
A．将秸秆焚烧
B．大力使用页岩气(CH4)
C．将煤气化和液化
D．将二氧化碳生产为聚碳酸酯
归纳 环境污染有各种类型
(1)按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染。
(2)按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。
(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。
关键能力
常见的环境问题与危害
环境问题 主要污染物 主要危害
(1)温室效应 CO2 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等
(2)酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
(3)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
(4)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
(5)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
(6)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
(7)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
特别提示 绿色化学中常见的“5R”
(1)减量——Reduction。主要是从源头节约资源，减少污染，包括减少资源用量、减少“三废”排放量等。
(2)重复使用——Reuse。主要是重复使用可降低成本，节约原料，减少化学“三废”排放。
(3)回收——Recycling。主要是回收反应中所有原料。
(4)再生——Regeneration。主要是采用可再生的原材料。
(5)拒用——Rejection。主要是拒绝使用不能替代、不能再生、不能重复使用、不能回收、非绿色的、污染性较大的原料。
[对点练]
1．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是( )
A．CO2属于大气污染物
B．酸雨是pH小于7的雨水
C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
2．下列环境问题与所对应的物质不相关的是( )
A．温室效应——二氧化碳
B．光化学污染——二氧化氮
C．酸雨——二氧化碳
D．白色污染——一次性塑料制品的使用
3．下列有关环境问题的说法正确的是( )
A．燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨
D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
4．在绿色化学工艺中，最理想状态是反应物原子全部转化为欲制的产物，即原子利用率为100%。以下反应最符合绿色化学“原子经济”要求的是( )
A．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料
B．甲烷与氯气制备一氯甲烷
C．以铜和浓硫酸为原料生产硫酸铜
D．用二氧化硅制备高纯硅
5．如图甲所示，某河流经工业城市Y市，a处为上游、d处为下游。经过对河水检测，绘制出图乙所示的图像。
(1)该河的污染主要分布在________。
A．ab段 B．bc段 C．cd段 D．bd段
(2)列举造成该河污染的三种可能污染源：
①________；②________；③________。
(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2＋，要把Cu2＋变成铜单质回收，请写出两种可行的方法：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(4)d处污染明显降低，请从物理、化学、生物三方面简单分析原因________________________________________________________________________。
第三节 环境保护与绿色化学
知识基础
一、
1．不合理地开发和利用自然资源 生态环境破坏
2．(1)形态、含量 控制和消除污染 (2)废水 废气 废渣 (3)生产工艺 污染物
3．(1)①化石燃料的燃烧 ②NOx、SO2 酸雨 光化学烟雾
(2)①物理法 生物法 中和法 氧化还原法 沉淀法
②物理 不溶解 生物 微生物 沉淀法 氧化还原法 离子交换法 反渗透法 (3)无害化 减量化 资源化 减少环境污染 资源回收利用
【学而思】
1．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未经处理排放，化肥的不当施用等；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、磷的洗涤剂，合理施用化肥，适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水和固体废弃物做科学合理的处理。
2．提示：CaCO3CaO＋CO2↑，分解反应
CaO＋SO2CaSO3，化合反应
2CaSO3＋O22CaSO4，化合反应(或氧化还原反应)
二、
1．环境友好化学 先污染后治理
2．期望的最终产物 100%
【学而思】
提示：方案1：
方案2：
方案1产生SO2污染气体，且H2SO4利用率低，而方案2无污染气体生成且H2SO4利用率高。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．答案：C
3．解析：温室气体包括CO2、CH4等气体，A正确；二氧化硫主要来源于煤、石油等化石燃料的燃烧排放的废气，会造成大气污染，B错误；用液化石油气减少燃油中硫等杂质燃烧产生的空气污染物，C正确；燃料不完全燃烧会产生CO，CO易与血红蛋白结合，从而阻碍血红蛋白与氧的结合使人体或动物窒息中毒，是大气污染物之一，D正确。
答案：B
4．答案：D
5．答案：D
核心素养
[例] 解析：将秸秆焚烧会产生CO2，A错误；大力使用页岩气(CH4)会产生CO2，B错误；将煤气化和液化不会消耗CO2，C错误；将CO2生产为聚碳酸酯，可降低CO2净排放量，D正确。
答案：D
[对点练]
1．解析：常见的大气污染物有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A错误；酸雨是pH小于5.6的降雨，B错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C错误；全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等的产生都和二氧化碳的排放有关系，D正确。
答案：D
2．答案：C
3．解析：石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；当空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害，B错误；pH小于5.6的雨水称为酸雨，C错误；含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染，D错误。
答案：A
4．解析：乙烯聚合为聚乙烯高分子材料，为加聚反应，反应物中的原子全部转化为欲制的产物，原子利用率为100%，A正确；甲烷与氯气制备一氯甲烷为取代反应，有HCl生成，原子利用率达不到100%，B错误；以铜和浓硫酸为原料生产硫酸铜，有二氧化硫生成，原子利用率达不到100%，C错误；用二氧化硅制备高纯硅，有CO生成，原子利用率达不到100%，D错误。
答案：A
5．解析：生活污水、工业废水是水体的两个主要污染源，河流经市区必定造成污染，到下游时经过沉降、生物降解、物质之间的反应会使污染程度下降。对于铜的回收只需把铜离子变成铜单质即可。
答案：(1)B (2)①工业废水 ②生活污水 ③生活垃圾及工业废渣 (3)①加过量铁粉，过滤后加盐酸，清洗干燥得铜 ②用电解法，使用惰性电极电解，阴极上生成铜
(4)物理沉降，物质之间相互反应，生物降解第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物和海水资源的开发利用
素养要求
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．以海水资源为例，形成工业上提取物质的一般思路和方法。
3．以海水资源、金属矿物的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
一、金属矿物的开发利用
1．金属元素在自然界中的存在形式
(1)游离态(单质形式)：极少数____________________以游离态的形式存在。
(2)化合态(化合物形式)：绝大多数金属元素以化合物的形式存在，在化合物中金属元素的化合价通常都是________价。
2．金属的冶炼
(1)概念：工业上将金属矿物中的金属从其____________出来，用于生产各种金属材料的过程。
(2)实质：把金属化合物中的__________________成金属单质，大部分金属的冶炼原理可表示为____________===M。
归纳 从金属矿石中提炼金属的步骤
1．矿石的富集；2.冶炼；3.精炼。
3．冶炼方法
4．合理开发和利用金属矿物资源的主要途径
(1)提高金属矿物的________；
(2)开发________的金属冶炼方法；
(3)防止金属的________；
(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________和________。
【学而思】
1.如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？
2．当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物引燃，让熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢黏结在一起。其中的原理是什么？写出化学方程式。
二、海水资源的开发利用
1．直接利用：海水进行________。
2．海水淡化：主要方法有__________、__________、________________。
3．海水中的化学资源
海水中含量最多的H、O两种元素，加上________________等11种元素的总量超过________，其他为微量元素，共计含有80多种。
4．海水制盐
5．海带提碘
(1)流程：海带―→灼烧―→____________―→过滤 ____________―→提纯―→碘单质。
(2)原理：________。
6．海水提溴
(1)过程：浓缩―→________―→________―→提取。
(2)原理：__________________________________________。
7．海水提镁
(1)过程：浓缩沉淀―→过滤溶解―→结晶(MgCl2·6H2O)MgCl2晶体金属镁。
(2)原理：①____________________________________。
④________________________________________________________________________。
8．新能源的开发
(1)从海水中提取____________，____________是核能开发的重要原料。
(2)________、________等新型能源的开发和利用也越来越受到重视。
【学而思】
1.海水提溴工艺流程如图所示：
请思考下列问题：
(1)海水中加氯气的目的是什么？写出有关反应的离子方程式。
(2)X是什么物质？目的是什么？写出有关反应的离子方程式。
(3)Y是什么？目的是什么？
2．海带中含有碘元素。从海带中提取碘的实验过程如图所示：
流程中步骤④中过氧化氢的作用是什么？这一步的离子方程式如何书写？
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)黄金的冶炼可用热分解法。( )
(2)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质。( )
(3)工业上电解MgCl2溶液制取Mg。( )
(4)海水中含有Br2。( )
(5)海带中含有碘，能使淀粉变蓝。( )
(6)用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性。( )
2．不同的金属，其冶炼方法也可能不同，主要原因是( )
A．金属的活动性不同
B．金属在自然界中的分布不同
C．金属在自然界中的存在形式不同
D．金属在自然界中的含量不同
3．有关金属的冶炼原理下列说法正确的是( )
A．肯定发生的是置换反应
B．肯定发生的是分解反应
C.肯定发生的是氧化还原反应
D．只能用金属作还原剂冶炼金属
4．下列属于海水化学资源利用的是( )
A．海水淡化 B．海水冷却循环
C．海水提溴 D．海水发电
5．下列说法中不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金元素的储存量很大，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
6．下列关于海水资源综合利用的说法，不正确的是( )
A．海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化
B．从海水中提取溴单质涉及化学变化
C．从海水中可以得到MgCl2，可电解熔融MgCl2制备Mg
D．海水提取溴的过程中，空气吹出法利用了溴易挥发的性质，实现了溴元素的富集
目标1 金属的冶炼方法
例1. 冶炼金属常用以下几种方法：①用C、CO或H2作还原剂还原；②利用较活泼的金属Na、Mg等冶炼；③利用铝热反应原理用Al作还原剂还原；④电解法；⑤热分解法。下列金属各采用哪种方法冶炼最佳(填序号)。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属：________。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属：________。
(3)Hg、Ag等不活泼金属：________。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属：________。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是________。
提醒 根据每种金属的特点选择最佳方案。同种金属可能有不同的冶炼方法，如Cu既可用还原法又可用电解法冶炼，需根据铜的不同用途选择不同的冶炼方法。
关键能力
1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活 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 物理方法
2.常用的热还原法
特别提示 常见热还原法的优缺点
优点 缺点
H2还原法 金属纯度高 工业成本高
CO和C还原法 工业成本低 金属纯度低，尾气中的CO会污染环境
铝热法 可以冶炼高熔点、难以冶炼的金属 工业成本较高
[对点练]
1．中华文化博大精深，蕴含了很多化学原理和规律，下列文中描述的变化过程与金属冶炼原理无关的是( )
A．《浪淘沙》：“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”
B．《天工开物》：“炉甘石(ZnCO3)与煤饼混合，密封加热”
C．《梦溪笔谈》：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”
D．《抱朴子》：“丹砂(HgS)烧之成水银”
2．下列反应原理不符合工业实际的是( )
A．2Ag2O4Ag＋O2↑
B．4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3
C．2MgO2Mg＋O2↑
D．2CuO＋C2Cu＋CO2↑
3．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气，或一氧化碳)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)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )
A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
目标2 铝热反应
例2. 铝热反应具有广泛的用途，其实验装置如图甲所示。下列说法不正确的是( )
A．该铝热反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
B．工业上可利用铝热反应焊接钢轨
C．图甲反应过程中没有涉及的化学反应类型是化合反应
D．由图乙可推出铝热反应是放热反应
提醒 铝热反应放出大量热，使新生成的金属呈熔融态，因此可用来焊接钢轨和冶炼高熔点金属。
关键能力
一、铝热反应
实验 原理 Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
实验 操作
实验 现象 ①镁条剧烈燃烧；②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验 结论 在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热
二、铝热反应实验注意事项
1．纸漏斗内层滤纸要用水润湿，防止纸漏斗燃烧。
2．承接生成物的蒸发皿内要放置少量细沙，一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。
3．实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物，观察时不要直视。
4．预先用砂纸打磨除去镁条表面的氧化膜，镁条长度约需10 cm(过短会导致产生热量不够，影响实验效果)。
5．Fe2O3和铝粉要干燥，并且铝粉最好选择未被氧化的，否则反应难以进行。Fe2O3和铝粉的质量比要控制在3∶1(铝粉可稍微过量)，且二者要混合均匀，以保证金属氧化物完全反应。
[对点练]
4．下列关于铝热反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe的说法不正确的是( )
A．该反应中Al做还原剂
B．该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
C．该反应中冶炼1 mol Fe转移3 mol电子
D．该反应可用于焊接钢轨
目标3 海水资源的利用
例3. 如图是人类从海水资源中提取某些重要化工原料的流程示意图：
请回答下列问题：
(1)操作A是____________和过滤(填实验基本操作名称)。
(2)操作B需加入下列试剂中的一种，最合适的是________(选填字母)。
A．氢氧化钠溶液 B．澄清石灰水
C．石灰乳 D．碳酸钠溶液
(3)向苦卤中通入Cl2，发生反应的离子方程式是______________________，用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为__________________________。
(4)工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为________________________。
特别提示 海水提镁主要反应原理
CaCO3CaO＋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↑
例4. 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。证明海带中含有碘的实验方法：
①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。
②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。
③将海带灰加蒸馏水溶解，搅拌、煮沸、过滤。
④在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液。(涉及反应的离子方程式为
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O)
(1)在实验过程中用到的玻璃仪器有____________________________________。
(2)能证明海带中含有碘的实验操作是________(填序号)，现象是________________________________________________________________________。
关键能力
1.海水提镁的工艺流程
2．海水提溴的主要流程
3．海带中提取碘的流程
拓展 碘元素的检验方法
(1)淀粉遇单质碘变蓝，若是碘离子，通常先加入氯水氧化，再加入淀粉。
(2)碘水呈黄色，通常加入有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。
(3)加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生黄色沉淀，则原溶液中含碘离子。
[对点练]
5．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )
A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水―→苦卤, Mg(OH)2MgCl2溶液―→无水MgCl2―→MgCl2(熔融) Mg
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物和海水资源的开发利用
知识基础
一、
1．(1)不活泼金属(如金、铂等) (2)正
2．(1)化合物中还原 (2)金属离子还原 Mn＋＋ne－
3．2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑
2NaCl(熔融2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
4．(1)利用率 (2)环保高效 (3)腐蚀 (5)回收 再利用
【学而思】
1．提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
2．提示：高温条件下，铝粉与Fe2O3发生置换反应，化学方程式为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe。
二、
1．循环冷却
2．蒸馏法 电渗析法 反渗透法
3．Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr 99%
5．(1)浸泡 氧化 (2)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
6．(1)氧化 富集 (2)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
7．(1)CaO 盐酸 脱水 电解 (2)①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ ④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
8．(1)铀和重水 铀和重水 (2)潮汐能 波浪能
【学而思】
1．(1)提示：Cl2氧化Br－生成Br2，Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
(2)提示：X是SO2，目的是还原Br2进而吸收Br2生成HBr，使溴得到富集；离子方程式为Br2+SO2+2H2O===2Br－+S＋4H＋。
(3)提示：Y是蒸馏塔，目的是蒸馏出Br2。
2．提示：过氧化氢作氧化剂，可将I－氧化为I2，其离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．答案：A
3．答案：C
4．答案：C
5．解析：海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库；海水中金元素的总储量约为5×107 t，但1 t海水中的含量仅为4×10－6 g，故它的富集程度很低；可从海水中提取铀和重水等核原料，故A、B、C正确；海水中的溴、氟元素为常量元素，D错误。
答案：D
6．答案：A
核心素养
[例1] 解析：根据金属活动性顺序，将金属的冶炼方法进行如下分段：
(5)K、Rb、Cs的冶炼利用的原理比较特殊，不是用活泼金属置换不活泼金属，而是利用平衡的原理，如Na＋KClNaCl＋K↑，反应过程中分离钾蒸气使此反应得以继续正向进行；而Ti则可用Na来置换：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti，或用Mg来置换：2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti。
答案：(1)① (2)④ (3)⑤ (4)③ (5)②
[对点练]
1．答案：A
2．解析：根据金属的活动性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁，而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量。
答案：C
3．解析：选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是
(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，
C＋2CuO2Cu＋CO2↑，符合①；
(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；
(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，符合③；
(Ⅳ)：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。
答案：B
[例2] 解析：该铝热反应是高温条件下铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，A正确；工业上可利用铝热反应焊接钢轨，其原理是在高温下用铝将铁从氧化铁中置换出来，新生成的铁呈熔融态，进入钢轨缝隙，B正确；图甲反应过程中镁条在空气中燃烧生成氧化镁的反应是化合反应，C错误；由图乙可知反应物的总能量高于生成物的总能量，推出铝热反应是放热反应，D正确。
答案：C
[对点练]
4．解析：由题中化学方程式可知，反应中Fe的化合价由＋3降为0，则冶炼1 mol Fe转移3 mol电子。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2。
答案：B
[例3] 解析：(1)食盐的溶解度受温度变化影响较小，可以通过蒸发结晶的方法得到氯化钠。(2)工业制镁：把海边的贝壳制成生石灰，在海水中加入生石灰制得石灰乳，在引入的海水中加入石灰乳制得Mg(OH)2，这样原料的成本低，且能将镁离子全部沉淀下来，所以最合适的是石灰乳。(3)氯气氧化溴离子得到单质溴，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；用SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为Br2+SO2+2H2O===4H++S＋2Br－。(4)工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案：(1)蒸发结晶 (2)C
(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
Br2+SO2+2H2O===4H++S＋2Br－
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
[例4] 答案：(1)烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯
(2)④ 滴入淀粉溶液后变蓝
[对点练]
5．解析：海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸，溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D正确。
答案：B第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
素养要求
1.结合石油化工等实例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。
2．以煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
3．认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
一、煤的组成和加工
1．煤的组成
2．煤的加工方法及产品
二、天然气的组成和利用
三、石油的组成和加工
四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1．三大合成材料：________、________、________，这三大合成材料，主要是以石油、煤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，急剧增加的废弃物也给人类社会造成了巨大的环境压力。
提醒 化石燃料也称矿石燃料，其包括的天然资源为煤炭、石油、天然气、可燃冰、页岩气等，是不可再生资源。
【学而思】
1.汽油是我们生活中不可或缺的物质，汽油可以通过石油分馏得到或者通过重油裂化得到。分馏汽油和裂化汽油有何区别？如何区分二者？
2．煤的气化、液化和干馏是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)煤、石油、天然气的化学成分相同。( )
(2)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( )
(3)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。( )
(4)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。( )
(5)天然气的主要用途就是作燃料。( )
(6)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。( )
2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C．将煤变为煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
3．下列说法错误的是( )
A．石油主要是由烃组成的混合物
B．①主要发生物理变化
C．②包括裂化、裂解等过程
D．③是加成反应，产物名称是二溴乙烷
4．下列说法正确的是( )
A．煤是各种芳香烃组成的混合物
B．煤是由非常复杂的无机物和有机物组成的化合物
C.煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化
D．煤里主要含有碳及少量其他元素与矿物，但绝大多数都含硫，在工业上，大量燃烧含硫煤是造成酸雨的主要原因之一
5．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、 实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料
B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
目标 煤和石油的常见加工方法
例1. 石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．仪器W的名称：圆底烧瓶
B．碎瓷片的作用：催化剂
C．冷却水的流向：X进水，Y出水
D．收集到的60～150 ℃的馏分为混合物
例2. 煤是一种重要能源，工业上常把煤进行气化和液化处理，变为清洁能源。由水蒸气和炽热的无烟煤作用可得水煤气，水煤气是混合气体，主要由两种无色无味气体组成，是重要的工业原料。
(1)在工业生产水煤气时，燃料层的温度会下降，这说明______________________。
(2)提出猜想：水煤气的成分可能是①__________和氢气，②________和氢气(填化学式)；提出以上猜想的依据是______________________________。
设计实验：请从下列装置中选择一种，设计简单的实验证明猜想。
(3)你选择的装置是(填字母代号)________。
(4)实验结论：如果__________________，那么猜想________(填序号)合理。
关键能力
“三馏”“二裂”“五气”的比较
1．“三馏”的比较
干馏 蒸馏 分馏
原理 隔绝空气、高温下使物质分解 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
目的 获得煤或木材的分解产物 使混合物中沸点较低的组分挥发而达到分离或提纯的目的 使多组分混合物分离为两种或多种馏分而达到分离的目的
产物 产物为混合物 产物为单一组分的纯净物 产物为沸点相近的各组分组成的混合物(称为馏分)
反应类型 化学变化 物理变化 物理变化
两点提醒：1.蒸馏和分馏是物理变化，煤的焦化、气化和液化都是化学变化。
2．石油分馏的每种馏分仍为混合物。
2．“二裂”的比较
方法 原料 原理 目的
裂化 重油 在一定条件下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃 提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解(深度裂化) 石油的分馏产品(包括石油气) 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的液态烃 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
关系 裂解是深度裂化
归纳 1.石油裂解的温度高于石油裂化的温度。
2．石油裂解主要产品的碳原子数小于石油裂化的。
3．裂解相当于深度裂化。
4．由石油裂化和裂解可知，烃能够在一定条件下发生分解反应。
3．“五气”的比较
[对点练]
1．下列说法中错误的是( )
A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物
B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.焦炭是煤干馏的一种重要产品
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
2．下列说法不正确的是( )
A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
B．煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D．以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
3．于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深，爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”。下列有关说法错误的是 ( )
A．煤的干馏是化学变化，煤的液化是物理变化
B．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物
C．煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气
D．煤经过气化和液化可转化为清洁燃料
4．下图是实验室干馏煤的装置图，结合下图回答问题。
(1)指出图中仪器名称：
a__________________；b________________________________；
c__________________；d_________________________________。
(2)装置c的作用是__________________________________________
________，d中的液体有________和________。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体是________，火焰的颜色是________色。
(4)下列叙述错误的是________。
A．煤发生了化学变化
B．d中液体显碱性
C．d中液体不分层
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
知识基础
一、
1．有机物 无机物 C H、O、N、S
2．隔绝空气加强热使之分解 煤的焦化 焦炉气 煤焦油 可燃性气体 C＋H2O(g)CO＋H2
二、
CH4 燃料
三、
碳氢化合物 石油中各组分沸点的不同 链状烃 环状烃
四、
1．塑料 合成橡胶 合成纤维
【学而思】
1．提示：分馏汽油是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃；可用溴的四氯化碳溶液区分它们。
2．提示：煤的干馏、煤的气化和煤的液化都属于化学变化，物质的三态变化属于物理变化。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．答案：C
3．答案：D
4．解析：煤是由无机物和有机物组成的混合物，煤中并无各种芳香烃，而是其发生化学变化以后的干馏产物煤焦油中含有芳香烃。煤中含有的硫在燃烧时转化为SO2，会造成环境问题，故燃烧之前应进行脱硫处理。
答案：D
5．解析：无论是重质油还是轻质油，燃烧时均会产生大量CO2，A错误；可燃冰中的甲烷燃烧也会产生大量的CO2，B错误；减少煤燃烧产生的污染与碳中和无关，C错误；将CO2转化为甲醇可促进碳中和，D正确。
答案：D
核心素养
[例1] 解析：仪器W的名称是蒸馏烧瓶，A错误；碎瓷片的作用是防止暴沸，不是催化剂，B错误；冷凝管中冷却水从下口通入，从上口流出，故X是出水口，Y是进水口，C错误；石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分，都是多种烃的混合物，D正确。
答案：D
[例2] 解析：(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应，则随着反应的进行燃料层的温度会下降。(2)根据质量守恒定律，元素的种类在化学反应前后没有变化，由此可以推测水煤气的成分可能是CO和氢气或CO2和氢气。(3)二氧化碳一般用澄清的石灰水检验。(4)如果石灰水不变浑浊，那么成分可能是CO和氢气；如果石灰水变浑浊，那么成分可能是CO2和氢气。
答案：(1)碳和水蒸气的反应是吸热反应
(2)CO CO2 化学反应前后元素种类不变
(3)B (4)澄清石灰水不变浑浊 ①(或澄清石灰水变浑浊 ②)(注：第(2)问CO与CO2两空可调换位置，与第(4)问两空答案对应合理即可)
[对点练]
1．解析：石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，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，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。
答案：D
2．解析：植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物，不属于碳氢化合物。
答案：C
3．答案：A
4．解析：煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气，出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等，经c装置的降温和冷凝，粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集，则液体显碱性；焦炉气中的氢气、一氧化碳都具有还原性，可用于还原氧化铜，氢气、一氧化碳、甲烷的混合气体燃烧，产生蓝色火焰；焦炉气中含有的乙烯可以使溴水褪色；煤焦油是有机物的液态混合物，应采用分馏的方法分离。
答案：(1)酒精喷灯 硬质玻璃管 水槽 U形管
(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝 粗氨水 煤焦油 分馏
(3)焦炉气 蓝 (4)C
