第四章化学与可持续发展

一、 金属在自然界的存在形态：

①Pt Au等极少数金属是游离态；

②绝大多数金属元素以化合态的形式存在于自然界。

二、金属冶炼的涵义

在地壳中含量最高的金属元素是Al，其次是 Fe 。

人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金，这就需要冶炼金属。工业上金属的冶炼是指 将金属从其化合物中还原出来 。

冶炼的实质：是把金属元素从化合态还原为游离态，（化合态）（游离态）

3、金属冶炼的方法

金属冶炼的一般步骤： (1)矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。(3)精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。

①电解法：K Ca Na Mg Al

②加热还原法： Zn Fe Sn Pb （H） Cu

（该方法适用于大多数金属，常用的还原剂：C、CO、H2、活泼金属等）

③加热分解法：Hg Ag

④物理分离法：Pt Au

注：（1）K Ca Na Mg Al，该组元素不能从不活泼的盐溶液中置换出后面的金属单质，因为其会优先和水反应

（2）、可用铝热法制备的金属必定不如铝活泼，即在金属活动性表中在铝的后面。

（3）、火法炼铜（热还原法）和湿法炼铜（从铜的盐溶液中置换出铜。）

四、海水资源的开发利用

（1）海水淡化： ①蒸馏法；②电渗析法；③离子交换法

（2）海水制盐：利用浓缩、沉淀、过滤、结晶、重结晶等分离方法制备得到各种盐。

（3）、海水提溴（利用卤素单质的氧化性）

浓缩海水

溴单质 2NaBr＋Cl2＝Br2＋2NaCl

氢溴酸 Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4

④溴单质 2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br2

（4）、海带提碘

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。证明海带中含有碘，实验方法：

(1)用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。

(2)灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。

(3)将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。

(4)在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。

证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。（2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O）

五、煤和石油

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，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。

2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化（化学变化）。

煤的干馏：指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。（煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。）

煤的气化：将其中的有机物转化为可燃性气体的过程。

煤的液化：是将煤转化成液体燃料的过程。

3、石油的组成：石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。

4、石油的综合利用：

石油的分馏（物理变化，主要产物为少量的轻质油和多量的重油）。

催化裂化、裂解（化学变化，是使长链烃断裂为短链烃分子，其产物为烷烃和烯烃，故其产物能使酸性高锰酸钾、溴水或是溴的四氯化碳溶液褪色）。

5、三大合成材料（高分子化合物）：塑料、合成橡胶和合成纤维（四大天然高分子化合物：淀粉，纤维素，天然橡胶和蛋白质）

6、加聚反应:（以聚乙烯为例，聚乙烯是食品包装袋的成分。）

六、环境保护与绿色化学

1．环境问题：生态环境被破坏或是环境污染。

2．环境污染：

环境污染的分类：

按环境要素：

（1）大气污染

大气污染物：颗粒物（粉尘）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷等。 大气污染的防治：合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术；加强大气质量监测；充分利用环境自净能力等。

（2）水污染

水污染物：重金属（Ba2＋、Pb2＋等）、酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，石油和难降解的有机物，洗涤剂等。 水污染的防治方法：控制、减少污水的任意排放。

（3）土壤污染

土壤污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。 土壤污染的防治措施：控制、减少污染源的排放。

按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染

按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染

常见的环境污染问题

①酸雨

正常雨水偏酸性，这是由于大气中的CO2溶于雨水中，形成部分电离的碳酸：CO2(g)+H2OH2CO3H++HCO3-；酸雨通常是指pH小于5.6的降水，主要是由废气中的SO2和NOx造成的。

②臭氧层空洞：氟利昂（氟氯代烃）和氮氧化物(NOx)

③光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物(HC)氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是对人体有害的气体。，

④温室效应：地球大气层中的CO2

⑤白色污染：聚乙烯等白色塑料垃圾

⑥水体污染：主要是指汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）等重金属污染和水中氮、磷的含量过多，即水体富营养化，引起水华或是赤潮（含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因之一。）

3．绿色化学理念（预防优于治理）

核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。

内容：（1）、反应物要无毒无公害、可再生

（2）、用无毒无害的催化剂和容剂，最大限度地节约能源。

（3）、反应物：产品能降解；反应物原子全部转化为最终的期望产物，（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物），原子利用率为100%

（原则）热点：原子经济性——反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100%