1、阶段复习课 专题4 一、金属的冶炼 写出制备下列物质的化学方程式：(1)金属钠：_;(2)金属铜：_;(3)金属汞：_。通电=2NaCl(熔融)2Na+Cl2=H2+CuO Cu+H2O=2HgO 2Hg+O2 二、化学是人类创造新物质的工具 按要求写出反应的化学方程式：(1)电解饱和食盐水：_;(2)工业合成氨：_。电解=2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2 高温、高压 催化剂 N2+3H2 2NH3 三、现代科学技术的发展离不开化学 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 2C+SiO2 Si+2CO 高温=四、解决环境问题需要化学科学 2(NH4)2SO3+O2=2(NH
2、4)2SO4 CO、NO、NO2、碳氢化合物 原子利用率 源头上考点 一 金属矿物的开发和利用 【例1】已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3 4A1+3O2 H2+CuO Cu+H2O 2HgO 2Hg+O2 通电=(1)分析以上信息，可总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系是 。(2)利用(1)中的结论，并结合题目信息，写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式 。(3)在某些特殊环境下，往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属，请写出据此法用MnO2冶炼金属锰的化学方程式 。【解析】(1)金属的冶炼方法与金属在自然界中存在的状态、金属活泼性有关。一般来说，非常活泼的
3、金属一般采用电解法冶炼(如K、Ca、Na、Mg、Al等)，中等活泼的金属一般用热还原法冶炼(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等)，不活泼的金属一般用热分解法冶炼(如Hg、Ag等);(2)Ca是非常活泼的金属，工业上用电解熔融的CaCl2的方法冶炼;(3)金属铝和MnO2发生置换反应生成单质锰和氧化铝。答案：(1)非常活泼的金属一般采用电解法冶炼，中等活泼的 金属一般用热还原法冶炼，不活泼的金属一般用热分解法冶炼(2)CaCl2(熔融)Ca+Cl2(3)4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn 通电=高温=【例2】(2013佛山高一检测)研究金属的冶炼对人类有重要意义。(1)人类历史上大量生产和使
4、用铝、铁、钛、铜四种金属单质的时间顺序是 。(2)铜的冶炼中有一步是2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO，反应的氧化产物是 。(3)下列说法正确的是 。A.氧化镁跟铝粉共热适于炼镁 B.不锈钢含有金属和非金属元素 C.所有金属均以化合物存在于自然界 D.金属冶炼中还原剂可以是一些活泼金属 E.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得 F.金属提炼一般要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步(4)为测定某一铁矿石样品中的铁元素的质量分数，取3.702 g该铁矿石(铁以Fe2O3形式存在，其余物质不含铁)溶于浓热盐酸中，稀释至250 mL，从中取出25 mL溶液，作如下处理：加入过量的氨水，
5、使铁以氢氧化铁的形式沉淀，将沉淀过滤，洗净并灼烧，使之完全转化为氧化铁。有关实验数据：坩埚质量：15.286 1 g，三次灼烧后坩埚和固体的质量：15.620 9 g、15.620 5 g、15.620 5 g。则铁矿石中的铁元素的质量分数为 (百分数中的数字保留到小数点后一位)。【解析】(1)金属的大量生产与使用既与金属的活泼性有关，又与金属在自然界中的含量有关，由于铜的性质相对不活泼，所以最早被发现、使用，其次是铁，再次是铝，而钛的性质虽然较稳定，但由于在自然界中含量较少，所以在这四种金属里最后被发现并使用;(2)分析价态变化，知SO2为氧化产物;(3)A项镁比铝活泼，不能发生铝热反应制镁
6、，错误;金、银等 不活泼金属能以游离态存在，C错;E项铝的冶炼采取电解熔融 的Al2O3，而不是电解铝的盐溶液;(4)灼烧过后，计算平均值求得Fe2O3的质量为0.334 5 g，则 铁矿石中的铁元素的质量分数为 23232M(Fe)2 56m Fe O0.3345 gM(Fe O)160100%100%63.2%25 mLm()3.702 g250 mL。样品答案：(1)铜铁铝钛 (2)SO2(3)B、D、F (4)63.2%【知识扫描】金属的冶炼方法 1.金属冶炼的实质：实质是把金属元素从化合态还原为游离 态，即 (化合态)(游离态)。2.金属冶炼的方法：(1)电解法：适用于一些非常活泼的
7、金属。如 2Al2O3(熔融)4Al+3O2;(2)热还原法：适用于较活泼的金属。如 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;(3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。如 2HgO 2Hg+O2。nM0M 通电=冰晶石 高温=3.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 自然界中 存在形态 化合态 多数是化合态，极少数是游离态 游离态 主要冶 炼方法 电解法 热还原法 热分 解法 物理 方法 考点 二 环境问题及保护 【例1】测试空气中污染物H2S气体含量的吸收剂，既可选用CuSO4溶液，也可选用浓
8、溴水。有关化学反应的原理为 Cu2+H2S=CuS+2H+;Br2+H2S=S+2H+2Br-。下列说法中，正确的是()A.反应中，都是硫元素被氧化，然后转化成相应的沉淀 B.反应都使反应物的某些离子浓度减小 C.以CuSO4溶液为吸收剂，吸收前后溶液的导电性变化明显 D.吸收很高浓度H2S，宜选用浓溴水作吸收剂【解析】选B。反应不是氧化还原反应，A选项错误;离子反应的本质是使某些离子浓度减小，B选项正确;溶液的导电性强弱是由溶液中自由移动的离子浓度的大小决定的，反应前后离子浓度变化不大，而反应，反应前由于Br2在水中的溶解度很小，而且和水反应的程度很小，生成的HBr浓度很小，导电性很弱，反应
9、后生成大量的H+和Br-，导电性变化明显，C选项错误;浓溴水具有强的挥发性，产生大量的有毒的溴蒸气，所以不适宜用浓溴水作吸收剂，应选用CuSO4溶液，D选项错误。【例2】铅是一种重金属，相对原子质量为207。铅一旦进入人 体会累积，对人脑、肾脏和造血功能有损害。为了测定废水中 铅的浓度，设计了如下实验步骤：(1)步骤中过滤需要的玻璃仪器是 、和玻璃棒。(2)步骤中a操作称为 ，缺少此操作，测得结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(3)通过研究提出了一系列降低铅对环境污染的建议，下列建议中不恰当的是 。A.使用无铅汽油 B.开发新的无铅燃料 C.倡导使用铅蓄电池作动力的电动车 D.燃煤电厂
10、、金属冶炼厂的废气经除尘后排放【解析】(1)过滤操作需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。(2)为较准确地从废水中测得铅，其操作应为沉淀、过滤、洗涤、烘干、称量，若缺少烘干步骤，会导致称量的质量增加，结果会偏高。(3)若降低铅对环境的污染，需禁止、减少铅的使用。应逐步减少含铅汽油的使用，开发无铅汽油代替有铅汽油;铅蓄电池含Pb、PbO2粉尘及硫酸等，容易造成重金属污染，处理不当会严重污染环境，应开发无铅蓄电池，C错误。答案：(1)烧杯 漏斗 (2)烘干 偏高 (3)C【知识扫描】常见的环境问题及防护方法 1.环境问题的含义：通常所说的环境问题，主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生
11、态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。2.化学在解决环境问题中的任务：(1)环境检测：化学科学在物质的鉴别与鉴定中具有独特的作用。利用化学技术和设备，对环境污染物的存在形态、含量、危害程度等进行分析和鉴定，可为环境治理提供可靠的分析数据，使环境治理有的放矢，提高效率。(2)“三废”治理：废液、废气、废渣统称为工业“三废”，它是主要的环境污染物。工业“三废”的治理可以应用酸碱中和法、氧化还原法、沉淀反应法等。更重要的是可以利用化学方法将废弃物转化为资源来利用。(3)寻找从源头治理环境污染的生产工艺：从人类生产活动的角度来说，污染物的排放大都是从物质的工业生产制造开始的。实施绿色化
12、学战略，杜绝污染物的排放，就能从根本上解决环境问题。3.常见环境污染及成因：(1)温室效应CO2、CH4等。(2)酸雨SO2、NOx。(3)光化学烟雾NOx、碳氢化合物。(4)臭氧空洞NOx、氟氯烃。(5)水华、赤潮水中N、P含量超标。(6)白色污染塑料制品。4.环境保护措施：(1)燃煤烟气的脱硫。(2)消除汽车尾气对环境的污染。(3)回收CO2。(4)绿色化学。考点 三 绿色化学 【例1】在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在一定条件下用CH3CCH合成CH2C(CH3)COOCH3(2-甲基丙烯酸甲酯)的过程中，欲使原子利用率达到最高
13、，还需要其他的反应物有()A.CO2和H2O B.CO和CH3OH C.H2和CO2 D.CH3OH和H2【解析】选B。由于在“绿色化学”工艺中，原子利用率为100%，故生成的产品CH2C(CH3)COOCH3与原料之间元素种类和原子数目都完全相同，即原子守恒。将生成物中各原子个数减去反应物中各原子个数得到一些原子，无污染的反应途径和工艺是在始态实现污染预防，而非终端治理的科学手段。由于在通过化学转化获取新物质的过程中已充分利用了各种原料，因而生产过程和末端的差值为C2H4O2。用CH3CCH合成 CH2C(CH3)COOCH3，要把一个C3H4分子变成一个C5H8O2分子，还必须增加2个碳原
14、子、4个氢原子、2个氧原子，即原料中另外的物质中C、H、O的原子个数比为121。CO2和H2O，两种物质分子里三种原子不论怎样组合也都不能使C、H、O的原子个数比为121，故A错误;CO和CH3OH，两种物质如果按照分子个数比11组合，则C、H、O的原子个数比为121，故B正确;CO2和H2，两种物质分子里三种原子不论怎样组合都不能使C、H、O的原子个数比为121，故C错误;H2和CH3OH，两种物质分子里三种原子不论怎样组合也都不能使C、H、O的原子个数比为121，故D错误。【例2】绿色化学实验是在绿色化学思想指导下的实验新方 法，以减少污染，防止浪费等。下列实验或叙述不符合绿色化 学的是(
15、)A.用铜与浓硝酸反应制取硝酸铜，并用水吸收尾气 B.研制乙醇汽油代替汽油作汽车燃料 C.采用银作催化剂，乙烯和氧气制取环氧乙烷()D.测盐溶液的pH时，将pH试纸条剪成小块后使用【解析】选A。铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，二氧化氮能与 水反应生成一氧化氮，一氧化氮有毒会污染空气，故A错误;乙 醇能代替汽油作为燃料，符合绿色化学概念，B正确;采用银作 催化剂乙烯和氧气制取环氧乙烷的方程式为 2CH2CH2+O2 原子利用率为100%，符合 绿色化学理念，C项正确;将pH试纸条剪成小块后使用，可节 约pH试纸，故D正确。Ag【知识扫描】绿色化学的含义及应用 1.绿色化学的含义：绿色化学的理想在于不
16、再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。(1)从科学观点看，它是化学科学基础内容的更新。(2)从环境观点看，它强调从源头上消除污染。(3)从经济观点看，它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。2.绿色化学的核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。3.“绿色化学”与化学反应类型 的关系：最理想的“原子经济”是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即“绿色化学”，其原子利用率为100%。(1)无机反应的四种基本类型与“绿色化学”的关系：我们学过的四种基本反应类型包括：化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，只有化合反应产物唯一，反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为
17、100%，其他三种反应的反应产物不唯一，是两种或两种以上，所以它们的原子利用率小于100%。因此，其中最符合“绿色化学”原则的是化合反应。(2)有机反应类型与“绿色化学”的关系：在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一，而加成反应产物唯一。因此，只有加成反应原子利用率为100%，最符合“绿色化学”原则。【知识备选】化学实验绿色化的途径(1)开发绿色实验，如实验室以H2O2分解法制氧取代氯酸钾分解法，实现原料和反应过程的绿色化;(2)防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等;(3)在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量(如降低试剂浓度，减少用量等)，使实验小型化、微型化;(4)对于危险或反应条件苛刻、污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验，可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法;(5)妥善处置实验产生的废物，防止污染环境。
