2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第4章章末核心素养整合解析

章末核心素养整合◇专题1海水资源的开发利用1．海水淡化海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。2．海水中镁、钾、溴、碘等化工产品的提取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。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。例如：(1)海水中溴的提取流程：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气，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。Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4④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)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。(2)海带中碘的提取原理：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。实验时先将干海带灼烧去除有机物，剩余物用H2O2、H2SO4处理，使得I－被氧化成I2。3．海水资源的综合利用(1)从海水中提取淡水——海水淡化。(2)直接利用海水进行循环冷却。(3)海水制盐。(4)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品。(5)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料。(6)从海水中获取其他物质和能量。【典题例证1】为研究海水提溴工艺，甲、乙两同学分别设计了如下实验流程：甲：苦卤――→①硫酸酸化②氯气氧化含溴海水――→③空气吹出含溴空气――→④SO2吸收⑤氯气氧化含溴混合物――→⑥蒸馏⑦冷凝液溴乙：苦卤――→①氯气氧化含溴海水――→②蒸馏溴蒸气――→③冷凝液溴(1)甲、乙两同学在第一阶段得到含溴海水时，氯气的利用率较高的是________(填“甲”或“乙”)，原因是___________________________________________________________________________________________。(2)甲同学步骤④的离子方程式为_____________________________。(3)某同学在蒸馏分离操作时，采用下图装置：①写出图中两处明显的错误：___________________________________________________________________________________________。②实验时A中除加入适量自来水外，还需加入少量________，其作用是_______________________________________________________。(4)对比两方案，最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同，试评估，符合工业生产的是________(填“甲”或“乙”)，理由是___________________________________________________________________。解析(1)Cl2、Br2都能与H2O发生可逆反应，酸化可防止Cl2、Br2与H2O反应，减少Cl2的消耗，乙同学没有考虑Cl2、Br2与H2O的反应，Cl2的利用率低。(2)Br2与SO2的溶液反应生成HBr和H2SO4，HBr和H2SO4都是强酸。(3)温度计用来测定蒸汽的温度，故温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处；为了提高冷凝效果，冷却水应下口进，上口出；为了防止暴沸，应在烧瓶里加几块碎瓷片或沸石。(4)含溴海水中，Br2的浓度低，直接蒸馏将消耗大量能源，达不到工业生产的基本要求。答案(1)甲酸化可防止Cl2与H2O反应(2)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2Br－(3)①温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处；冷却水应下口进，上口出②碎瓷片(或沸石)防暴沸(4)甲含溴海水浓度低，直接蒸馏成本高，甲中③④⑤步实际上是一个溴的富集过程，提高了溴的浓度，减少了能源消耗，降低了成本【典题例证2】如图为从海带中提取碘的工业生产流程，下列有关说法错误的是()A．因海水中蕴藏着极其丰富的碘元素，所以工业上也可以直接用海水来提取碘元素B．碱化操作时，加入NaOH溶液的目的是在碱性溶液中，可溶性有机物质可形成沉淀C．在实验室进行氧化操作时，加入的氧化剂可以是双氧水D．在实验室进行过滤操作时，需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗解析A项，工业上提取碘元素主要通过海生植物海带，不可以直接用海水来提取碘元素，错误；B项，由从海带中提取碘元素的工业流程可知，海带浸泡后加碱进行碱化，过滤得到有机物沉淀，正确；C项，提取海带中碘元素时，为保证I－完全氧化为I2，当加入的氧化剂为H2O2时，被还原后的产物为水，不引入杂质，正确；D项，过滤时需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，正确。答案A◇专题2环境保护与绿色化学1．当今社会全球环境面临三大热点问题：酸雨、臭氧层的破坏和温室效应，现列表比较如下：酸雨臭氧层的破坏温室效应危害破坏农作物、森林、草原；使湖泊酸化、鱼类死亡；加速建筑物的腐蚀使皮肤发生癌变两极冰川融化，海平面升高，陆地减少，地表气温升高，气候干旱，土地沙漠化，农业减产成因含硫燃料的大量燃烧产生SO2―→—――→H2OH2SO3――→O2H2SO4――→O2SO3――→H2OH2SO4汽车尾气、氟氯烃气体的大量排放大量CO2气体的排放，导致大气中CO2浓度不断上升，CO2能阻碍由地面反射回高空的红外辐射，使地表气温增高防治减少SO2的排放，燃料脱硫停止氟氯烃的生产和使用减少矿物燃料的使用；开发利用新能源；大力植树造林2.绿色化学在高考中的渗透与考查(1)高考试题中渗透了绿色化学的概念近几年的高考试题中所出现的酸雨的防治、三废的利用、温室效应的控制、防止臭氧层空洞的形成等环境问题是与绿色化学概念相一致的。(2)减量－Reduction，绿色化学又一内涵在高考试题中的渗透绿色化学中的减量是指从节约资源、减少污染物的基础出发，力图不用或少用有毒、具有腐蚀性的化工原料，尽可能提高原料的转化率，以较少的原料生产较多的产品。(3)高考试题体现绿色化学原理高考试题中涉及到化工生产的题目，合理地渗透了绿色化学的观点：①以较少的资源(原料)生产较多的产品，提高原料的转化率；②某些原料包括催化剂重复使用(防止催化剂中毒)；③节约能源，减少环境污染等观点，可概括为绿色化学内涵的另外两个R－重复使用(Reuse)和回收(Recycling)。重复使用，这是降低成本和减少污染的需要，例如化工生产中的催化剂和载体，从一开始就要有重复使用的设计。回收可以实现“省资源、少污染、减少成本”的目的。回收包括未反应的原料、副产物、助熔剂、催化剂、溶剂等。【典题例证3】“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，某化学课外小组利用废铜制取硫酸铜，设计了如下制取方案，其中符合“绿色化学”要求的是()A．Cu――→稀H2SO4△CuSO4B．Cu――→浓硫酸△CuSO4C．Cu――→O2△CuO稀――→H2SO4CuSO4D．Cu―――――→AgNO3溶液Cu(NO3)2――→NaOHCu(OH)2――→稀H2SO4CuSO4解析绿色化学是设计尽量不或尽可能少对环境产生副作用，并在技术上、经济上可行。A项Cu与稀硫酸不反应，B项产生SO2污染物，D项用贵重的AgNO3制CuSO4，且反应步骤多，从经济的角度考虑也不适合，故最佳方案是C。答案C【典题例证4】化学与生活、社会发展息息相关，下列说法不正确的是()A．“霾尘积聚难见路人”，雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应B．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，该过程发生了置换反应C．“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，屠呦呦对青蒿素的提取属于化学变化D．古剑“沈卢”“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”，剂钢指的是铁的合金解析A项，雾霾所形成的气溶胶属于胶体，胶体具有丁达尔效应，正确；B项，铁的活泼性强于铜，该过程属于湿法炼铜，发生了置换反应，正确；C项，青蒿素的提取用的是低温萃取，没有新物质生成，属于物理方法，错误；D项，铁中含碳量越高，硬度越大，含碳量越低，韧性越强，剂钢是铁与碳的合金，正确。答案C【典题例证5】下列实验或叙述不符合绿色化学理念的是()A．制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应B．采用银作催化剂，乙烯和氧气制取环氧乙烷，原子利用率100%C．用乙醇代替汽油作汽车燃料D．用稀硝酸和铜制取Cu(NO3)2解析A．Cu→CuO→CuSO4中Cu利用率100%且没有有害气体产生，B亦如此，C乙醇为使用价值比较高的洁净能源物质，D中Cu的利用率100%，但是产生NO有毒气体，不符合绿色化学理念，而且N的利用率低。答案D◇专题3金属的冶炼方法1．热分解法一般适用于金属活动性顺序中位于汞及以后的金属。例如：2HgO=====△2Hg＋O2↑，2Ag2O=====△4Ag＋O2↑。2．热还原法一般适用于金属活动性顺序中铝以后汞以前的大多数金属，常用的还原剂有C、CO、H2、Al等。(1)焦炭还原法。例如：Fe2O3＋3C=====高温2Fe＋3CO↑，CuO＋C=====△Cu＋CO↑。(2)一氧化碳还原法。例如：Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2，CuO＋CO=====高温Cu＋CO2。(3)氢气还原法。例如：WO2＋3H2=====高温W＋3H2O，Fe3O4＋4H2=====高温3Fe＋4H2O。(4)活泼金属还原法。例如：Cr2O3＋2Al=====高温2Cr＋Al2O3,3V2O5＋10Al=====高温6V＋5Al2O3。注意可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在金属活动性顺序中居于中间区域。a．用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的炭。又由于用一氧化碳还原法冶炼金属时，一氧化碳一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：C(焦炭)＋O2=====△CO2，CO2＋C(焦炭)=====高温2CO。所以，用一氧化碳还原法炼得的金属中也会含有少量的炭。b．用氢气还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，但成本也较高。c．用活泼金属还原法冶炼金属，克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本也较高。由于金属矿石中一般混有多种杂质及在高温下少量还原剂与炼出的金属熔合等问题，用热还原法炼得的金属往往不纯。3．电解法一般适用于金属活动性顺序中铝及铝以前的活动性较强的金属。例如：2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑。(1)电解法冶炼金属，解决了很活泼的金属(K、Ca、Na、Mg、Al等)阳离子难以被还原的问题，或者说电解法一般用于很活泼的金属的冶炼。电解法冶炼金属要消耗大量的电能，成本较高。在工业生产中要注意节能增效。(2)离子化合物在熔融状态下电离，可电解；共价化合物即使熔融也不电离，不能电解。Al2O3、MgCl2、NaCl都是离子化合物，在熔融状态下电离的离子方程式为：Al2O3===2Al3＋＋3O2－，MgCl2===Mg2＋＋2Cl－，NaCl===Na＋＋Cl－。(3)有的金属冶炼既可以用热还原法又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂，对于一种金属的冶炼，至于采用什么样的冶炼方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。【典题例证6】某工厂从含硫酸钡、氧化铜、氧化亚铁、氧化铝和少量氧化银的废渣中回收金属的工艺流程如图所示：(1)滤渣①的化学式为________，是________(填“强”“弱”或“非”)电解质。(2)加入过量铁粉，被还原的金属阳离子有________________________。过氧化钠的电子式为_________________________________________。