8.1知识清单 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 自然资源的开发利用 知识点一 金属矿物的开发利用 1．金属元素在自然界中的存在形态 2．金属冶炼的一般原理 将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为 金属的冶炼 。金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子 得到 电子被 还原 成金属原子，从而获得金属单质，即 Mn＋＋ne－===M 。 3．金属的冶炼方法 (1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下： (2)金属的冶炼方法 热分解法 分解HgO 2HgO2Hg＋O2↑ 分解Ag2O 2Ag2O4Ag＋O2↑ 电解法 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 热还原法 高炉炼铁 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 铝热法炼铁 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 其他方法 湿法炼铜 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 火法炼铜 Cu2S＋O22Cu＋SO2 注：用电解法冶炼活泼金属时，电解的是 熔融 的金属化合物 4.金属矿物资源的开发和利用措施 (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。 5.铝热反应 (1)概念： 铝 和 金属氧化物 在 高温 下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应 (2)原理： 铝 做还原剂， 氧化物 做氧化剂 铝热剂： 铝 和 金属氧化物 组成的混合物 (3)实验现象：① 镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应 ；② 纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论： 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热 化学方程式： Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 (4)应用： 冶炼难熔的相对较不活泼的金属 ；金属焊接，如野外焊接钢轨 (5)实验注意事项： ①铝热反应的引燃剂为 镁条 ，助燃剂为 KClO3 ②内层滤纸要用 水润湿 ，以防纸漏斗燃烧 ③承接生成物的蒸发皿内垫适量 细沙 ，一是防止 蒸发皿炸裂 ，二是防止 熔融的液体溅出伤人 知识点二 海水资源的开发利用 1．海水水资源的开发利用 (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 、 反渗透法 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。 (3)海水的蒸馏 ①主要仪器：A 直形冷凝管 ，B 蒸馏烧瓶 ，C 锥形瓶 。 ②冷却水的流向： a 口进， b 口出。 ③B中加入碎瓷片的目的是 防止液体暴沸 。 2．海水中化学资源的开发利用 (1)海水中溶解和悬浮着大量的 无机物 和 有机物 。海水中含量最多的 O、H 两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其总含量超过99%，其他元素为 微量 。虽然海水中元素的种类很多，总储量 很大 ，但许多元素的富集程度却 很低 。 (2)海水制盐 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、盐酸等的化工原料。 ①氯碱工业：电解 饱和食盐水 ，可生产 氢氧化钠、氢气和氯气 。 化学反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②制钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 ③制盐酸：H2＋Cl22HCl。 ④制漂白剂(84消毒液)：2NaOH＋Cl2===NaClO＋NaCl＋H2O。 ⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NH4Cl＋NaHCO3↓；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 (3)海水提溴 ①海水提溴的方法( 空气吹出 法) 工艺流程 步骤 原理或解释 ①浓缩 海水晒盐和海水淡化后的母液中Br-得到浓缩 ②氧化 将海水浓缩后，向酸化的海水中通入适量的氯气，使Br-转化为Br2。 涉及到的反应方程式： Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 ③吹出 利用溴的 挥发 性，在吹出塔中通入 热空气 ，将溴从海水中吹出，进入 吸收塔 ④吸收 吹出的Br2通入盛有 SO2 和 H2O 的 吸收塔 内，以达到 富集 的目的，涉及到的化学反应为： Br2+SO2+2H2O=4H++SO42–+2Br– ⑤氧化与蒸馏 向吸收塔反应后的溶液中通入适量的 Cl2 ，将HBr氧化生成 Br2 ，涉及到的化学反应为： Cl2+2HBr=2HCl+Br2 。再利用水蒸气在 蒸馏塔 中 蒸馏 分离出溴蒸气。最后通过 冷凝器 将 溴蒸气 冷凝，得到液溴 ②氧化、吸收环节主要离子方程式： 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－、SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－。 注：富集过程中的常见吸收剂还有纯碱溶液，原理为： ①吸收的方程式： 3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2 ②酸化的方程式： 3H2SO4+5NaBr+NaBrO3=3Br2+3Na2SO4+3H2O 3．从海水中获取能量 (1)从海水提取铀和重水，用于 核能 开发。 (2)开发 潮汐能 、 波浪能 等新型能源。 【补充】 1.海水提取镁的原理 （1）原理：海水的镁主要以Mg2＋形式存在，最终转化为Mg的途径有： ①制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2； ②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋； ③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O(需要在HCl气流中加热蒸发，防止MgCl2水解)； ④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 2.海带提碘的原理 ①反应原理：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。 如用H2O2作氧化剂，反应的离子方程式是： 2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O ②实验注意事项：海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带更易于燃烧；实验灼烧干海带应在 坩埚中 进行；灼烧海带的地方要注意通风。 探究 以金属矿物、海水资源开发利用为背景的化工生产工艺流程 1．工艺流程题的结构 规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。 2．对原料预处理的常用方法 (1)研磨—— 增大反应物的接触面积，加快反应速率；使充分反应，提高原料利用率 。 (2)水浸——与水接触反应或溶解。 (3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。 (4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。 (5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。 3．解答化工流程题的方法——目标分析法 制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。 要求用理论回答的试题应采用“四段论法”： 知识点三 煤、石油和天然气的综合利用 （一）煤的组成及综合利用 1、煤的组成： 煤是由 有机物 和少量 无机物 组成的复杂 混合 物，其组成元素以 碳 元素为主，还含有少量的 氢、氧、氮、硫 等元素 3、煤的综合利用途径 （1）煤的干馏 ①定义：煤的干馏是指 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 。属于 化学 变化。 ②主要产品和用途 产品 主要成分 用途 出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 气体燃料、化工原料 粗氨水 氨、铵盐 化肥、炸药、染料、 医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、制碳素电极 焦炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料 （2）煤的气化 ①定义：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是 碳 与 水蒸气 反应生成 水煤气 ②主要反应： C+H2O(g)CO+H2 ， CO 和 H2 的混合气体叫做水煤气 属于 化学 变化 （3）煤的液化分为： 直接液化 (即煤与氢气作用生成液体燃料)和 间接液化 (即先气化，转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等)，属于 化学 变化 （二）石油的综合利用 1、石油的组成：石油是由 多种碳氢化合物 组成的 混合 物， 无 固定的熔沸点 2、石油的综合利用途径 （1）分馏：利用原油中各组分 沸点 的不同进行分离的过程。变化类型： 物理 变化 主要原料 条件 目的 主要产品 常压分馏 原油 常压加热 将原油分离成轻质油等各种产物 石油气、汽油、煤油、柴油、重油 减压分馏 重油 减压加热(减压的原因：减小压强，能降低沸点，并防止重油分解，并将重油充分分离) 将重油充分分离并防止炭化 柴油、润滑油、燃料油、石蜡、沥青 （2）裂化、裂解、催化重整 裂化 裂解 催化重整 定义 在一定条件下，把 相对分子质量大 、 沸点高 的烃断裂成 相对分子质量较小 、 沸点较低 的烃 在高温下把石油分馏产物（包括石油气）中的 长链烃 断裂成 乙烯 、 丙烯 等 不饱和 烃。裂解就是 深度 裂化 在加热和催化剂的作用下，通过结构的重新调整，使 链状 烃转化为 环状 烃的过程 目的 提高轻质油（特别是汽油）的产量和质量 获得短链气态不饱和烃 获得 苯 、 甲苯 等产品 主要原料 重油 含有直链烷烃的石油分馏产物（包括石油气） 石油中的 链状 烃 条件 催化剂、加热 催化剂、高温 催化剂、加热 主要产品 汽油 乙烯、丙烯等 苯 、 甲苯 变化类型 化学 变化 化学 变化 化学 变化 注：I、石油分馏所得的汽油为 直馏 汽油，多为 饱和 烃。石油裂化所得汽油叫 裂化 汽油，其中含有 不饱和 烃，用汽油萃取水中卤素单质时，需选用 直馏 汽油。 裂化 汽油可与卤素单质反应而使其褪色。 【特别提醒】(1)由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的 混合物 。(2)煤的干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热。(3)煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，煤中并不含有 小分子有机物苯、萘、蒽等 ；它们是煤分解的产物 煤焦油 中含有的。 学科网（北京）股份有限公司 $第八章化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 知识点一 金属矿物的开发利用 1.金属元素在自然界中的存在形态 极少数游离态形式存在，如金、铂等 金属元素人绝大多数，化合态形式存在 2.金属冶炼的一般原理 将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称 为 。 金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子电子被成金 属原子，从而获得金属单质，即 3.金属的冶炼方法 (1)金属活泼性与治炼方法的关系如下： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 电解法→中一 热还原法十热分中其他 解法方法 (2)金属的治炼方法 分解HgO 热分解法 分解Ag2O 治炼钠 电解法 冶炼镁 治炼铝 高炉炼铁 热还原法 铝热法炼铁 湿法炼铜 其他方法 火法炼铜 注：用电解法治炼活泼金属时，电解的是 的金属化合物 4.金属矿物资源的开发和利用措施 (1)提高金属矿物的利用率。 (2)开发环保高效的金属治炼方法。 (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。 5.铝热反应 (1)概念： 和 在 下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应 (2)原理： 做还原剂， 做氧化剂 铝热剂： 和 组成的混合物 (3)实验现象：① ② 实验结论： 化学方程式： (4应用： (⑤)实验注意事项： ①铝热反应的引燃剂为 助燃剂为 ②内层滤纸要用 以防纸漏斗燃烧 ③承接生成物的蒸发皿内垫适量 一是防止 二是防止 知识点二海水资源的开发利用 1.海水水资源的开发利用 (1)利用途径： 和 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 和膜分离法等。其中 的历史最久，技术和 第八章化学与可持续发展 工艺也比较成熟，但成本较高。 (3)海水的蒸馏 -R 海水 碎瓷片 冷却水 罗 蒸馏水钙 ①主要仪器：A B ②冷却水的流向： 口进， 口出。 ③B中加入碎瓷片的目的是 2. 海水中化学资源的开发利用 (1)海水中溶解和悬浮着大量的 和 。海水中含量最多的 两种元素，加上Cl、Na、Mg、 S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其总含量超过99%，其他元素为 虽然海水中元素的种类很 多，总储量 但许多元素的富集程度却 (2)海水制盐 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、盐酸等的化工原料。 ①氯碱工业：电解 可生产 化学反应方程式： ②制钠和氣气： ③制盐酸： ④制漂白剂(84消毒液)： ⑤制纯碱： (3)海水提溴 ①海水提溴的方法( 法) 提取 ③空气 海水粗赴 ①疏酸酸化含Br2 苦卤2集气氧花的海水 吹出 含Br2 的空气 工艺流程 ④S02吸收 ⑦冷凝 8分离 溴水 液澳 蒸气 ⑥蒸馏 混合物 ⑤氧化吸收液 粗澳水 步骤 原理或解释 ①浓缩 海水晒盐和海水淡化后的母液中B得到浓缩 ②氧化 将海水浓缩后，向酸化的海水中通入适量的氯气，使Br转化为Br2 涉及到的反应方程式： ③吹出 利用溴的」 性，在吹出塔中通入 将溴从海水中吹出，进入 ④吸收 吹出的Br2通入盛有 和 的 内， 以达到 的目的，涉及到的化学反应为： ⑤氧化与 向吸收塔反应后的溶液中通入适量的 将Br氧化生成 涉及 蒸馏 到的化学反应为： 再利用水蒸气在 中 离出溴蒸气。最后通过 将 冷凝，得到液溴 ②氧化、吸收环节主要离子方程式： 注：富集过程中的常见吸收剂还有纯碱溶液，原理为： ①吸收的方程式： ②酸化的方程式： 3.从海水中获取能量 第八章化学与可持续发展 (1)从海水提取铀和重水，用于 开发。 (2)开发 等新型能源。 【补充】 1.海水提取镁的原理 贝壳①？烧，Ca0 ②水1 石灰乳 海水 引入，沉淀池 过滤，Mg(O)2 ④盐酸、浓缩 Ne马色tNe条go46, C1,循环利用 盐酸 (1)原理：海水的镁主要以Mg2+形式存在，最终转化为Mg的途径有： ①制石灰乳： ②沉淀Mg2+: ③制备MgC2: (需要在 防止 ④电解MgCl2: 2.海带提碘的原理 海灼烧海 含的溶液 H,O2/Cl2 含碘单质的 溶解、 溶液 灰 过滤 残渣 萃取分液 [单质碘蒸馏含碘单质的 有机溶液 ①反应原理：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12，再萃取出来。 如用HO2作氧化剂，反应的离子方程式是： ②实验注意事项：海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘：用干海带更易于燃烧：实验灼烧干海带应在 进行；灼烧海带的地方要注意通风。 探究以金属矿物、海水资源开发利用为背景的化工生产工艺流程 1.工艺流程题的结构 原料预处理 产品分离 除杂净化 提纯 原料 核心化学反应 所需产品 反应条件 排放物无害化 、控制 处理 原料循环利用 规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。 2.对原料预处理的常用方法 (1)研磨 (2)水浸 与水接触反应或溶解。 (3)酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。 (4)灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。 (⑤)煅烧 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。 3.解答化工流程题的方法一目标分析法 制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。 第八章化学与可持续发展 审题时 重点要放在与题设有关操作的目标、任务上 要从成本角度（原料是否廉价易得）、环保角 、分析时 度（是否符合绿色化学的要求）、现实角度等 方面考虑 要看框内，看框外，里外结合；边分析，边考 解答时 虑，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。 而且还要看清问题，不能答非所问 要求用理论回答的试题应采用“四段论法” 本题改变了 根据什 所以有什 结论 什么条件 么理论 么变化 知识点三煤、石油和天然气的综合利用 (一)煤的组成及综合利用 1、煤的组成： 煤是由 和少量 组成的复杂 物，其组成元素以 元素为主，还含有少量 的 等元素 3、煤的综合利用途径 (1)煤的干馏 ①定义：煤的干馏是指 的过程，工业上也叫 属于 变化。 ②主要产品和用途 产品 主要成分 用途 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、 一氧化碳 气体燃料、化工原料 粗氨水 氨、铵盐 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 化肥、炸药、染料、 苯、甲苯、二甲苯 医药、农药、合成材料 酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、制碳素电极 碳 治金、合成氨造气、电石、燃料 (2)煤的气化 ①定义：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是 与 反应生成 ②主要反应： 的混合气体叫做水煤气。属于 变化 (3)煤的液化分为： (即煤与氢气作用生成液体燃料)和 (即先气化，转化为一氧化 碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等)，属于 变化 (二)石油的综合利用 1、石油的组成：石油是由 组成的 物， 固定的熔沸点 2、石油的综合利用途径 (1)分馏：利用原油中各组分 的不同进行分离的过程。变化类型： 变化 主要原料条件 目的 主要产品 常压 常压加热 将原油分离成轻质油等各种 分馏 产物 减压 减压加热（减压的原因：减小压强，能降低 将重油充分分离并防止炭化 分馏 沸点，并防止重油分解，并将重油充分分离 (2)裂化、裂解、催化重整 裂化 裂解 催化重整 定义 在一定条件下，把 在高温下把石油分馏产物（包 在加热和催化剂的作用 的烃断裂成 括石油气)中的 断裂 下，通过结构的重新调整， 的烃 成 等 使 烃。裂解就是 裂化 烃转化为 烃的过程 目的 获得 等产品 第八章化学与可持续发展 主要原料 重油 含有直链烷烃的石油分馏产物石油中的 烃 (包括石油气) 条件 催化剂、加热 催化剂、高温 催化剂、加热 主要产品 变化类型 变化 变化 变化 注：I、石油分馏所得的汽油为 汽油，多为 烃。石油裂化所得汽油叫 汽油，其 中含有 烃，用汽油萃取水中卤素单质时，需选用 汽油。 汽油可与 卤素单质反应而使其褪色。 【特别提醒】(1)由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的 。(2) 煤的干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热。(3)煤是由有机物和无机物组 成的复杂混合物，煤中并不含有 它们是煤分解的产物 中含有的。