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第八章 化学与可特续发展-化学必修二
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第八章 化学与可特续发展
化学与自然资源的开发利用
金属矿物的开发和利用
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金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程
金属的活动性不同，
冶炼的方法不同
冶炼的方法不同
热分解法
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2HgO₂=Hg+O₂↑
2Ag₂O=4Ag+O₂↑
热还原法
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Fe₂O₃+3CO=2Fe + CO₂↑
ZnO+C=Zn+CO↑
Fe₂O₃+ 2Al=2Fe+Al₂O₃（铝热反应）
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非常活泼的金属（K~Al）用一般的还原剂很难将它们还原出来，
通常采用电解熔融的金属化合物的方法治炼活泼金属
通常采用电解熔融的金属化合物的方法治炼活泼金属
2NaCl=熔融=2Na +Cl₂↑
有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来
Cu₂S+O₂=2Cu+SO₂
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操作
把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底部剪一小孔，用水湿润）架在铁架
台上，下面放置一盛沙子的蒸发皿
台上，下面放置一盛沙子的蒸发皿
将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，混合物上面加少量氯酸钾固
体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条
体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条
用燃着的小木条点燃镁条，观察现象
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镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光
引起混合物剧烈燃烧，发光发热
纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣（Al₂O₃），
可以发现落下的是铁珠
可以发现落下的是铁珠
反应
Fe₂O₃+ 2Al=2Fe+Al₂O₃（铝热反应）
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铝热剂
铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应，
放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应
放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应
铝热反应的特点
在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金
属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质
属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质
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焊接钢轨
冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn、W等
金属的利用、回
收和资源的保护
收和资源的保护
矿产资源是有限的
合理开发、有效利用、
金属的回收和资源保护
金属的回收和资源保护
提高金属矿物的利用率
减少金属的使用量
加强金属资源的回收和再利用，使用代
用材料节约矿产资源、保护矿产资源
用材料节约矿产资源、保护矿产资源
回收金属
废旧金属的最好处理方法是回收利用
意义
节约矿物资源，节约能源，减少环境污染
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废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐
从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银
海水资源的开发利用
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海水中水的储量约占全球总水量的97%
海水中水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却
海水淡化的方法
蒸馏法、电渗析法、离子交换法等
海水中的化学资源的开发利用
海水中含有的各种元素的特点
种类多，总储量大，富集程度低
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从海水中提取食盐
主要方法
盐田法、电渗析法和冷冻法
从海水中提取镁
海水→试剂①→沉淀Mg(OH)₂→试剂②→MgCl₂溶液→无水MgCl₂→熔融电解→Mg
为了使MgSO₄转化为Mg(OH)₂，试剂①可以选用NaOH，要使MgSO₄完全转化为沉
淀，加入试剂①的量应过量
淀，加入试剂①的量应过量
验证MgSO₄，已完全转化为Mg(OH)₂的方法是取上层清液，加入NaOH溶液，不生成沉淀
加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)₂沉淀的方法是过滤
试剂②可以选用HCl
无水MgCl₂在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl₂
MgCl₂=熔融=Mg+Cl₂↑
从海水中提取溴
①用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化
②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质
2NaBr+Cl₂=Br₂+2NaCl
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，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
盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的
Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄
④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气
2HBr+Cl₂=2HCl+Br₂
⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴
从海带中提取碘
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（H₂O₂）将其
氧化成I₂，再用有机溶剂将I₂萃取出来
氧化成I₂，再用有机溶剂将I₂萃取出来
用H₂O₂做氧化剂
2I⁻+H₂O₂+2H⁺=I₂+2H₂O
操作步骤
①取约3g干海带，把表面的浮着物用刷子刷净（不要用水冲洗，以免洗去表面的
碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。点燃洒精灯，灼烧海带
至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却
碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。点燃洒精灯，灼烧海带
至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却
②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸2~3min，过滤
③在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mo1/1），再加入1mLH₂O₂（3%）
溶液变棕黄色
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溶液变蓝色
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从海水中提取淡水——海水淡化
海水制盐
从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品
从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料
从海水中获取其他物质和能量
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煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物
其组成以碳元素为主，还含有H、O、N、S等元素
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通过煤的干馏、煤的气化和液化获得洁净的燃料和多种化工原料
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将煤隔绝空气加强热使之分解的过程叫做煤的干馏，也叫煤的焦化
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焦炉气：H₂、CH₄、C₂H₄、CO（燃料、化工原料）
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粗氨水：氨、铵盐（化肥）
粗苯：苯、甲苯、二甲苯（炸药、染料、合成材料）
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酚类、奈（染料、农药、合成材料）
沥青（筑路材料、制碳素电极）
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焦炭（治金、合成氨造气、电石、燃料）
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将煤转化为可燃性气体过程
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气体燃料与空气混合充分，容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的利用率。
气体燃料便于管道运输，使用方便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生
气体燃料便于管道运输，使用方便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生
天然气是一种高效、清洁的燃料
天然气是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇以及合成分子内含
两个或多个碳原子的其他有机化合物
两个或多个碳原子的其他有机化合物
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石油是由多种碳氢化合物（烷烃、环烷烃及少量的芳香烃）组成的混合物（没有固定的沸点）
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未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体，不能直接使用
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石油分馏的原理
利用各种烃的沸点不同，将石油不断的加热—汽化—冷凝—液化，把石油分离成
不同沸点范围的蒸馏产物（叫做馏分，仍然是混合物）的过程叫做石油的分馏
不同沸点范围的蒸馏产物（叫做馏分，仍然是混合物）的过程叫做石油的分馏
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石油气→液化石油气
汽油、煤油、柴油、重油等
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在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程
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提高轻质油（汽油、煤油、柴油）的产量，同时得到石油裂化气
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石油分馏产品（重油）
主要产品
裂化气（含乙烯、丙烯、甲烷等）
汽油、煤油、柴油
分馏所得汽油（直馏汽油）：烷烃
裂化所得汽油：烷烃和不饱和烃（具有烯烃的性质）
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采用比催化裂化更高的温度，使碳碳键断裂的更彻底，主要目的得到气态的不饱和烃
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汽油
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制得石油裂解气，进行三大合成
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石油裂解气（含乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯）
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石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃（如苯或甲苯等）
清洁燃料
煤气（主）：CO、H₂
天然气（主）：CH₄
压缩天然气（主）：甲醇（CNG）
液化石油气（主）：烃类（丙烷）（LPG）
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聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯
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合成树脂+添加剂（增塑剂、防老化剂等）
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热塑性塑料：可以反复加工，多次使用（聚乙烯、聚氯乙烯等）
热固性塑料：一次加工成型，受热不软化（酚醛塑料）
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植物纤维：棉花、木材、亚麻（成分：纤维素）
动物纤维：羊毛、蚕丝（成分：蛋白质）
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人造纤维：人造棉、人造丝、人造毛（成分：纤维素）
合成纤维：六大纶（涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶）
（是利用石油、天然气、煤和农副产品为原料制成的）
（是利用石油、天然气、煤和农副产品为原料制成的）
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顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等
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在一定条件下，由小分子（单体）合成高分子（分子量巨大的化合物）的反应
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由单体生成高分子的反应
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由单体生成高分子的同时还有小分子生成
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环境问题：指不合理的开发和利用自然资源而造成的资源短缺、环境污染和生态破坏
环境污染：包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染和噪声污染等
污染源：主要来自化石燃料燃烧和工业生产的“三废”（废气、废水、废渣）的排放
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pH小于5.6的雨水叫做酸雨
主要成因：化石燃料燃烧排放到大气中的SO₂/NOx
防治：改变能源结构，硫酸厂的尾气经过处理后再排放
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大气中的CO₂含量增多引起地表面温度升高
主要成因：含碳燃料燃烧产生的CO₂排放到大气中
防治：改变能源结构，植树造林
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大气平流层中的臭氧层被破坏引起“臭氧空洞”
主要成因：氟氯烃（氟里昂）、No₂、NO在破坏臭氧层中起催化剂作用
防治：逐步减少、禁止使用氟氯烃
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一些塑料制品废弃物对环境的污染
主要成因：聚乙烯等固体废旧塑料随意丢弃引起土壤及水的污染
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减少使用加强回收塑料制品
开发可降解塑料（淀粉塑料、水溶性塑料、光解塑料）
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空气中的NO₂在紫外线照射下，发生一系列的光化学反应产生一种有毒的烟雾
主要成因：NO₂主要来自石油产品和煤的燃烧产物、汽车尾气及硝酸厂的废气
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硝酸厂的废气经回收处理后再排放
加强对汽车尾气的治理（汽车排气管上安装转化器）
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水体的富营养化污染（水中的藻类超常繁殖，覆盖在水表面）
主要成因：使用含磷洗衣粉的污水的排放。不合理的使用化肥
治理：禁止生产使用含磷洗衣粉
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含铅化合物对大气的污染
主要成因：使用含铅汽油（汽油中加入抗爆震剂四乙基铅）的汽车排放的尾气
治理：禁止使用含铅汽油
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废旧电池对水及土壤的污染
主要成因：废旧电池中含有酸、碱、重金属盐（Pb²⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、cd²⁺）等污染物，
废旧电池的随意丢弃引起的污染
废旧电池的随意丢弃引起的污染
治理：设立废旧电池回收站
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绿色化学的核心就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
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按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物
这时原子的利用率为100%
开发绿色反应，提高原子利用率
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最大限度地利用了原料
最大限度地减少了废物的排放
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化学在资源开发、资源利用、环境监测、环境保护和清洁生产等方面发挥着重要的
作用。资源的开发和环境保护关系到人类可持续发展
作用。资源的开发和环境保护关系到人类可持续发展
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经济可持续发展
社会可持续发展
资源可持续发展
环境可持续发展
全球可持续发展
高一化学必修二
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模板简介
化学必修二：第八章 化学与可特续发展思维导图，这一部分内容主要探讨了化学在可持续发展中的作用，包括清洁能源的开发与利用、绿色合成方法、环境污染的治理与预防、循环经济与废物资源化以及化学与食品安全等方面的知识。
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