第八章 化学与可持续发展 知识清单-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的利用与开发 1. 自然界中，极少数不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在，绝大多数金属元素以化合物的形式存在。地壳中含量最高的金属元素是铝，其次是铁。 2. 金属冶炼的方法： ①加热分解法（适用于不活泼金属，如Hg、Ag） 2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑ ②热还原法 （适用于较活泼金属，如Fe），常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等 高炉炼铁：3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2 铝热反应：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 ③电解法（适用于活泼金属，如K、Ca、Na、Mg、Al） 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ （冰晶石Na3AlF6的作用：降低Al2O3的熔点 不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化化合物，熔融状态下不导电） MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ （ 不用MgO原因：MgO熔点高，耗能大） ④物理方法：Pt、Au等 另外，常见其他方法还有： ⑤湿法炼铜：Fe＋CuSO4 = CuSO4 +Fe 火法炼铜：Cu2S+O22Cu+SO2 利用高沸点物质制取低沸点物质：KCl+NaNaCl +K↑ 3. 铝热反应的原理：利用铝的还原性，高温条件下将高熔点金属从其氧化物中还原出来（如Fe2O3 、V2O5、Cr2O3、MnO2）。 4. 海水水的资源利用主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水淡化的方法主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法等。 5. 从海水中提取铀和重水用于核能开发；从海水中开发潮汐能、波浪能等新型能源。 6. 海水晒盐得到的粗盐，经溶解、过滤后，依次加入过量的NaOH溶液（除去Mg2+）、过量的BaCl2溶液（除去SO42-）、过量的Na2CO3溶液（除去Ca2+、Ba2+），（保证Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后加即可）过滤后，再加入足量稀盐酸调至中性，得到纯净的NaCl溶液，再经过蒸发结晶得到NaCl晶体。 ①氯碱工业： 2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+2NaOH ②制钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ ③侯氏制碱法：NH3+NaCl+H2O+CO2＝NaHCO3↓+NH4Cl、 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 8. 海水提溴 主要流程：酸化、氧化、吹出、吸收、氧化、蒸馏 主要反应：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化) Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集) 9. 海水提镁 由MgCl2溶液获取MgCl·6H2O晶体的操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 由MgCl·6H2O晶体得到无水MgCl2固体的操作：在HCl气体保护氛围下加热蒸干。 10. 海带提碘 ①灼烧的目的：除去有机物，将海带中的有机碘转化成I- ②灼烧固体用到的仪器：酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳 ③氧化步骤发生的反应：H2O2+I- +2H+ =2H2O+I2 11. 煤是由有机物和少量无机物组成的混合物。煤的干馏、气化、液化都属于化学变化。 12. 煤的干馏：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。主要产品包括：出炉煤气（焦炉气、粗氨水、粗苯）、煤焦油、焦炭。 13. 煤的气化：将煤转化成可燃性气体。主要反应：C+H2OCO+H2（水煤气） 14. 煤的液化：煤与氢气作用生成液体燃料（直接液化）；煤先转化成CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇（间接液化）。 15. 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化。 16. 石油的分馏：分离石油中沸点的不同的组分。常压蒸馏可以获得石油气、汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。减压蒸馏可以获得沥青、燃料油、石蜡、润滑油等。 17. 石油的裂化：目的是提高汽油、煤油、柴油等轻质油的产量。 18. 石油的裂解：目的是得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。 19. 石油的催化重整：目的是通过结构调整，使链状烃转化为环状烃，如苯和甲苯。 20. 天然气的主要成分是甲烷，它作为化工原料主要用于合成氨和甲醇。 21. 天然气水合物主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为CH4·nH2O。甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又称“可燃冰”。 22. 三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，是以煤、石油和天然气为原料生产的。 第二节 化学品的合理利用 1. 硝酸铵是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生爆炸，因此必须作改性处理后才能施用。 2. 很多化肥易溶于水，过量施用化肥，可能造成水体富营养化，产生水华等污染现象。不合理施用化肥还会影响土壤的酸碱性和土壤结构。 3. 早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。现研制出有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等有机合成农药。 4. 农药的发展方向：高效、低毒和低残留。 5. 不合理施用农药的危害：①破坏生态平衡，害虫会产生抗药性。②可能会引起传粉昆虫的大量死亡。③造成土壤和作物的农药残留超标，以及大气、地表水和地下水的污染。 6. 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。更多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，其分子结构与生物活性密切相关。 7. 阿司匹林化学名称为乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用。 制取阿司匹林的化学方程式为： 8. 食品添加剂 （1）着色剂：天然色素(如红曲红、β­胡萝卜素、姜黄等)和合成色素 (如苋菜红、柠檬黄、靛蓝等)。 （2）增味剂：味精(谷氨酸钠)。 （3）膨松剂：如NH4HCO3、NaHCO3。中和酸并受热分解，产生大量气体，使面团疏松多孔。 （4）凝固剂：改善食品的形态。如盐卤中的氯化镁、硫酸钙、葡萄糖酸-δ-内酯。 （5）防腐剂：加入食盐、干燥、加热、冷冻、抽真空等方法；常见的防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等。亚硝酸钠是一种防腐剂和护色剂，不但使肉制品长时间保持鲜红色，且有防止变质的作用。但是，亚硝酸钠有一定毒性，与食物作用生成致癌物。 （6）抗氧化剂：如抗坏血酸（即维生素C），抗坏血酸能被氧化为脱氢抗坏血酸。 （7）营养强化剂：如在食盐中添加碘酸钾，在奶粉中添加维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌等。 第三节 环境保护与绿色化学 1. 工业三废：废水、废气、废渣。 2. 绿色化学也称环境友好化学，其核心思想是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。 3. 按绿色化学的思想，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，这时原子利用率为100%。 ( Ag )如：以乙烯为原料生产环氧乙烷CH2=CH2+O2 4. 常见环境问题及主要污染物 环境问题 主要污染物 温室效应 CO2 酸雨 SO2、NOx 臭氧层破坏 氟氯代烷、NOx 光化学烟雾 碳氢化合物、NOx 白色污染 废弃塑料制品 赤潮和水华 废水中含氮、磷元素的营养物质 PM2.5 颗粒物 ( 4 ) 学科网（北京）股份有限公司 $