1、化學與可持續(xù)發(fā)展是化學與生產、生活最為密切相關的部分，其STS意義最大，是高考中體現(xiàn)化學與自然，化學與生活，化學與生產的最佳結合點。高考命題中往往以選擇題形式進行考查，另外還可以作為綜合題的切入點來考查，如2009廣東化學28、2009山東理綜9、2009江蘇化學1、2009上?；瘜W1、2009浙江理綜7和2009天津理綜9等。 隨著社會經濟的發(fā)展，我們可以展望預測，化學與可持續(xù)發(fā)展的問題越來越突出、重要，高考考題把化學知識和實際生產、生活、環(huán)境污染等問題結合起來，突出化學與可持續(xù)發(fā)展的密切聯(lián)系，考查學生分析問題和解決問題的能力。相信隨著高中教學改革的不斷深入，本部分內容在2011年和以后的高

2、考中出現(xiàn)的幾率非常大，命題形式與內容也會更加靈活。,第十章 化學與可持續(xù)發(fā)展,1. 了解金屬的冶煉。 2了解我國無機化工的生產資源和產品的主要種類。 3了解海水的綜合利用。,第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源,1金屬在自然界的存在 金、鉑等化學性質不活潑的金屬在自然界中以 存在，化學性質較活潑的金 屬在自然界中以 存在。 2金屬冶煉的一般步驟 (1) ：除去雜質，提高礦石中有用成分的含量。 (2)冶煉：利用氧化還原反應，用 把金屬礦石中的金屬離子 成金屬單質。 (3)精煉：提純金屬。,游離態(tài),化合態(tài),富集,還原劑,還原,3金屬冶煉的方法,Fe3CO2,2HgO2,W3H2O,2Al2O33Mn

3、,4Al3O2,4.鋁熱反應 Al是 劑，另一種氧化物是 劑，是鋁將氧化物中的金屬置換出來的反應。 如：Fe2O32Al 。,還原,氧化,2FeAl2O3,1水資源的利用 (1)直接利用海水進行 ； (2)海水淡化：主要方法有 、 、 。 2化學資源的利用 (1)海水中的化學資源 海水中H、O兩種元素，加上 等 11種元素的總量超過 ，其他為微量元素。,循環(huán)冷卻,蒸餾法,電滲析法,離子交換法,Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr,99%,(2)海水提碘 某些海產品如海帶、海藻等可以將海水中的碘富集，因而含有較多的碘元素。 (3)海水提溴 向濃縮的海水中通入Cl2，反應的離子方

4、程式為： 。 3新型能源的開發(fā) (1) 和 是核能開發(fā)的重要原料。 (2)潮汐能、波浪能是待開發(fā)的新型能源。,鈾,重水,2BrCl2=Br22Cl,1金屬冶煉的反應物質：金屬冶煉的實質是使金屬化合物中的金屬離子得到電 子被還原為金屬單質的過程：Mnne=M。 2金屬的冶煉方法：金屬冶煉方法與金屬活動性順序有關。一般情況下，在金 屬活動性順序表中，越靠前的金屬其金屬離子越難被還原，最活潑的金屬只 能用最強的手段來還原。越靠后的金屬，活潑性越差，其金屬離子越易被還 原，一般的還原方法就可以。,金屬活動順序與金屬冶煉方法的關系,【例1】 下列金屬冶煉的反應反應物質，錯誤的是() A2NaCl 2Na

5、Cl2 BMgOH2 MgH2O CFe3O44CO 3Fe4CO2 D2HgO 2HgO2 解析：該題考查金屬冶煉的最基本的反應反應物質，A為電解法，正確。 B用H2還原MgO煉鎂違背反應反應物質，不正確。C用還原法煉鐵正確。 D用熱分解法煉汞，正確。 答案：B,當一種金屬可用多種方法冶煉時，工業(yè)一般采用經濟效益高、污染小的方法。 熱分解法優(yōu)于焦炭還原法； 焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法； 鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法； 從環(huán)保角度，H2還原法優(yōu)于CO還原法。,1下列可被工業(yè)上采用的冶金方法是() A電解熔融的氯化鋁制鋁 B電解熔融的氯化鎂制鎂 C電解氯化鈉溶液制鈉 D高溫下用H2還原氧化鎂制鎂,解析

6、：氯化鋁是共價化合物，熔融狀態(tài)下以分子形式存在，其中缺少自由移動的離子，基本不導電，故不能用電解熔融氯化鋁的方法制鋁。A不可選。Na、Mg2、Al3在水溶液中電解時，電子被H得到，因而電解比氫活潑的金屬陽離子的水溶液是得不到金屬單質的。C不可選。比Al活潑的金屬很難用一般的還原劑(如H2、CO、C等)把它們從化合物中還原出來。況且，MgO熔點很高。工業(yè)上制取鎂是采用電解熔融MgCl2的方法。D不可選。 答案：B,1以海水中NaCl為原料的相關化工產品,相關化學反應： 2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2 2NaOHCl2=NaClNaClOH2O 2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(

7、ClO)22H2O Cl2H2 2HCl,2. 海水中提取溴的基本思路 3 海水提鎂，最基本的方法就是往海水里加堿，得到Mg(OH)2沉淀，將沉淀分 離出來后再加入鹽酸把它變成MgCl2之后，經過濾、干燥、電解，就可得到 金屬鎂。,【例2】 從海水中可提取多種化工原料，下圖是工業(yè)上對海水的幾項綜合利用的示 意圖。試回答下列問題：,(1)寫出用海灘上的貝殼制Ca(OH)2的化學方程式：_。 (2)以上海水的綜合利用過程中，哪一種操作肯定會引起氧化還原反應的 發(fā)生_。,(3)電解無水MgCl2可制取鎂和氯氣，其中副產品氯氣和粉末狀熟石灰可制得漂白粉，制漂白粉的化學方程式為_。 (4)用海灘上的貝殼

8、制Ca(OH)2，而不從異地山中開鑿石灰石制取，主要考慮到_問題。 (5)從經濟效益角度看，該化工廠廠址應選在_。,解析：(1)貝殼的主要成分為CaCO3，對其煅燒制得CaO，CaO加水即可制得Ca(OH)2；(2)電解飽和食鹽水和熔融MgCl2屬于氧化還原反應；(3)制漂白粉：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O；(4)(5)在工業(yè)生產中主要考慮經濟效益問題。 答案：(1)CaCO3CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2(2)電解 (3)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(4)經濟效益(5)海邊,2某同學為了驗證海帶中含有碘，擬進行如下實驗

9、，請回答相關問題。 (1)第1步：灼燒。操作是將足量海帶灼燒成灰燼。該過程中將使用到的硅酸鹽質實驗儀器有_(填代號，限填3項)。 A試管 B瓷坩堝 C坩堝鉗 D鐵三腳架 E泥三角 F酒精燈 G燒杯 H量筒,(2)第2步：I溶液的獲取。操作是_。 (3)第3步：氧化。操作是依次加入合適的試劑。下列氧化劑最好選用_(填代號)，理由是_。 A濃硫酸 B新制氯水 C高錳酸鉀溶液 D雙氧水 (4)第4步：碘單質的檢驗。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液顯藍色，則證明海帶中含有碘。,解析：(1)本題考查了灼燒過程中的儀器，審題時注意“硅酸鹽質” (2)要先轉移至燒杯中，再溶解，溶解過程中要攪

10、拌，待煮沸后過濾除去不溶性雜質。 (3)H2O2本身無色，過量后分解生成H2O和O2。 答案：(1)BEF (2)將灰燼轉移至燒杯中，加適量蒸餾水，用玻璃棒攪拌，煮沸，過濾。 (3)D過氧化氫是綠色氧化劑，氧化過程中不引進雜質，不產生污染。,【例1】 (2010試題調研，廣東廣州5月)下列有關說法正確的是() A高溫加熱氧化鎂和碳的混合物可以制單質鎂 B鐵的冶煉過程是通過置換反應得到單質鐵 C海水提溴的過程中不發(fā)生氧化還原反應 D利用電解的方法可以從海水中獲取淡水,解析：高溫加熱氧化鎂和碳的混合物時，生成的CO2(或CO)能不斷脫離反應體系，促使反應不斷進行，因此碳可置換出鎂；工業(yè)上冶煉鐵用的

11、還原劑是CO，有關反應不是置換反應；海水提溴是使Br變成Br2，主要發(fā)生氧化還原反應；從海水中獲取淡水可用蒸餾等方法，這是物理變化，電解是使水分解的化學變化。 答案：A,高分策略 本題較為全面的考查了金屬的冶煉與淡水的制取。熟練掌握金屬冶煉的基本方法及涉及到的化學反應方程式是解決本題的關鍵。,【例2】 (9分)環(huán)保部門檢測到某廠的酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等離子。有人設計了圖中的工藝流程，利用常用的酸、堿和工業(yè)生產中的廢鐵屑，從廢水中回收金，并生產一定量的鐵紅和氧化銅，達到變廢為寶的目的，其生產流程是：,填寫下面空白： (1)圖中標號處需加入的相應物質分別是_、_、_、

12、_、_。 (2)寫出處發(fā)生反應的離子方程式_； 寫出處發(fā)生反應的化學方程式_。 (3)鐵紅的化學式為_；分別寫出鐵紅和氧化銅在工業(yè)上的一種主要用途：鐵紅_；氧化銅_。,本題是一道與工業(yè)生產相結合的綜合推斷題，主要考查元素及其化合物性質和物質的除雜與分離等知識。顯然，要除去酸性工業(yè)廢水中的Fe3、Cu2、Au3等離子，首先可以加入一種較活潑的金屬將其中某些金屬置換出來。,環(huán)境污染不僅是治理，更重要的是變廢為寶，創(chuàng)造更多的價值，本題主要根據(jù)Cu2、Fe3、Au3的性質進行物質制備。,由E最終得到鐵紅可知E應為置換后的剩余濾液，主要成分為含F(xiàn)e2的溶液，經反應加NaOH溶液即可沉淀出來最終得到鐵紅(

13、Fe2O3)。由于置換出來的金屬A中含有Au、Cu和少量Fe，所以在處需要再加稀硫酸將金屬混合物中的Fe溶解，濾出Au和Cu的混合物，該金屬混合物用稀硝酸即可將Cu溶解而分離，得到C為硝酸銅溶液，加NaOH使Cu2沉淀，最終得到氧化銅。,(1)鐵屑稀硫酸稀硝酸氫氧化鈉溶液 氫氧化鈉溶液 (2)Fe2H=Fe2H2、2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=CuFe2、 2Au33Fe=2Au3Fe23Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O (3)Fe2O3用作紅色涂料用作制造銅鹽的原料,本題以工業(yè)廢水處理為素材，切中當今社會熱點問題，考查考生能否應用有關的化學反應物質解決實際生產中的

14、問題，即考查考生運用知識解決實際問題的能力，同時與生產實際相結合，使考生眼中的化學更接近實際。,【例3】 (2009天津理綜，9)海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：,(1)請列舉海水淡化的兩種方法：_、_。 (2)將NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產品有H2、_、_或H2、_。,(3)步驟中已獲得Br2，步驟中又將Br2還原為Br，其目的為_。 (4)步驟用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達95%，有關反應的離子方程式為_，由此反應可知，除環(huán)境保護外，在工業(yè)生產中應解決的主要問題是_。 (5)某化學研究性學習小組為了

15、解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關資料：Br2的沸點為59，微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產過程后，繪制了如下裝置簡圖：,請你參與分析討論：圖中儀器B的名稱：_。 整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因為_。,實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件：_。 C中液體產物顏色為_，為除去該產物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應后，再進行的分離操作是_。 解析：(2)電解NaCl溶液：2NaCl2H2 = OH2Cl22NaOH，由以上反應生成的Cl2和NaOH進一步反應：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，也可得到H2和

16、NaClO。(3)步驟中獲得低濃度Br2溶液，再經過步驟、可富集溴元素。,電解,(4)SO2與Br2發(fā)生氧化還原反應：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，產物是兩種強酸，故在工業(yè)生產中要注意強酸對設備的嚴重腐蝕。(5)由已知信息Br2的強腐蝕性可得出Br2腐蝕橡膠，故裝置中不能用橡膠塞和橡膠管。再由Br2的沸點為59可知用該套裝置提純溴關鍵要控制溫度計b的溫度，收集59時的餾分。C中收集到的是深紅棕色的液溴，要除去該產物中殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr充分反應后，利用Br2易溶于CCl4的性質進行萃取分液來分離，或利用Br2易揮發(fā)的特點用蒸餾法分離。,答案：(1)蒸餾法、電滲析法、離子交換法(其他合理答案中的任意兩種)(2)Cl2NaOHNaClO(3)富集溴元素(4)