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1、第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的利用与开发 一、金属矿物的开发利用 1、金属元素在自然界中存在的形态（1）极少数的不活泼金属(金、铂等)以_态的形式存在。（2）绝大多数金属元素以_的形式存在于自然界。（3）在地壳中，含量最高的金属元素是_，其次是_。2、金属冶炼原理与实质（1）原理：金属从化合物中_出来。（2）实质：化合物中金属_电子被_生成金属单质。3、金属冶炼方法（1）加热分解法：制 Hg：2HgO=_。制 Ag：2Ag2O=_。（2）电解法：制 Mg：MgCl2(熔融)=电解_。制 Al：2Al2O3(熔融)=电解冰晶石 _。制 Na：2NaCl(熔融)=电解_。（3）热还原
2、法：常用还原剂有_氢气、铝等。高炉炼铁：CO 还原 Fe2O3的化学方程式为 3COFe2O3=高温_。铝热反应：Al 还原 Fe2O3的化学方程式为 2AlFe2O3=高温_。4、合理开发和利用金属资源的主要途径（1）提高金属矿物的_；（2）开发_高效的金属冶炼方法；（3）防止金属的_；(4)加强废旧金属的_和再利用；(5)使用其他材料 _金属材料。二、海水资源的开发利用 1、海水水资源的利用（1）海水水资源利用，主要包括_和直接利用海水进行循环冷却等。（2）海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把_分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有_、_等。其中 _ 的历史最久，技
3、术和工艺也比较成熟，但成本较高。2、海水的化学资源利用（1）海水中的化学元素：海水中含量最多的为_两种元素，还有 Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F 等 11 种元素。（2）海水中化学资源的利用 （3）从海水中获取能源 从海水中提取_和重水，用于_开发。开发_、_等新型能源。3、海水提溴(1)主要流程 (2)主要反应 Cl22Br=Br22Cl(氧化)Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(富集)Cl22Br=_(提取)三、煤、石油、天然气的综合利用（一）煤 1、煤的组成 2、煤的综合利用 （二）天然气 （三）石油的组成和综合利用 1、组成：石油是由多种_合物组成的混合物
4、。2、综合利用（1）分馏：利用石油中各组分_的不同进行分离的过程叫做石油的分馏。石油经分馏后可以获得_、_、_等含碳原子少的轻质油。（2）催化裂化 目的：将重油裂化为_等物质。例如：C16H34催化剂加热、加压_（3）裂解 目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。例如：C8H18催化剂加热、加压_C4H10催化剂加热、加压_；C4H10催化剂加热、加压_。（4）催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使_转化为_。微点拨：石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化。3、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料（1）三大合成材料：_、_、_，这三大合成材料，
5、是以煤、石油和天然气为原料生产的。（2）随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的_对人类社会造成巨大的_压力。第二节 化学品的合理利用 一、化肥、农药的合理施用 1、合理施用化肥（1）考虑因素：除了要考虑土壤_、作物营养状况等因素，还必须根据化肥本身的性质进行科学施用。（2）应用实例：_是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生_，因此必须作改性处理后才能施用。（3）过量施用化肥的危害 很多化肥易溶于水，过量施用不仅会造成浪费，部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成_，产生_等污染现象。不合理施用化肥还会影响土壤的_和土壤_。2、合理施用农药（1）农药的发展：早期_有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰
6、硫黄合剂等无机物。现在人们研制出了有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和_等有机合成农药。（2）农药的发展方向：_、_和_。（3）不合理施用农药的危害 农药可能会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，一些害虫还会产生_。蜜蜂等传粉昆虫对农药很_，大量用药如不注意就会引起这些昆虫的大量死亡。农药施用方法、用量和时机不当，会造成土壤和作物的农药残留_，以及大气、地表水和地下水的污染。二、合理用药 1、药物的分类：药物按来源分为_与_。2、药物的作用机理（1）有的药物是通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效，如抗酸药。（2）更多药物是通过药物分子与机体生物大分子的_结合而发挥药效，其_与生物活性密切相
7、关。3、阿司匹林（1）阿司匹林化学名称为_，具有_作用。（2）以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为：（3）不良反应：长期大量服用_会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。4、合理用药（1）在医生、_指导下，遵循安全、有效、经济、适当等原则。（2）滥用药物危害巨大。例如无处方长期服用_或_；滥用抗生素；运动员服用兴奋剂等。（3）拒绝_。三、安全使用食品添加剂 1、食品添加剂：是指为改善_和_、_、味，以及_和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。2、食品添加剂的类别（1）着色剂、增味剂 着色剂包括_(如红曲红、胡萝卜素、姜黄等)和_(如苋菜红、柠檬黄、靛蓝等)。增味剂：增加食品的鲜
8、味，如_(化学名称为谷氨酸钠)。（2）膨松剂、凝固剂 膨松剂：使食品松软或酥脆(如 NH4HCO3、NaHCO3)。凝固剂：改善食品的形态。如制作豆腐的盐卤。（3）防腐剂、抗氧化剂 防腐剂：防止食品腐败变质，杀灭微生物或者控制其滋生条件。如采用加入食盐、干燥、加热、冷冻、抽真空等方法；常见的防腐剂有_、_等。抗氧化剂：防止食品在空气中被氧化而变质，如_(即维生素 C)。（4）营养强化剂：由于人们的年龄阶段(如婴幼儿时期、中老年时期等)、工作环境及地方性营养状况等的特殊要求，需要在食品中加入营养强化剂，以补充必要的营养成分。如在食盐中添加_，在奶粉中添加_、碳酸钙、硫酸亚铁、_等。3、使用原则：
9、在规定范围内合理使用_，对人体健康不会产生不良影响，但是违反规定，将一些不能作为食品添加剂的物质当作食品添加剂，或者超量使用食品添加剂，都会损害人体健康。第三节 环境保护与绿色化学 一、化学与环境保护 1、环境保护（1）环境问题：主要是指由于_自然资源而造成的生态环境破坏，以及 _和_所造成的环境污染。（2）环境保护的任务 环境监测：对_的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和_提供可靠的数据。治理工业三废(_)。寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝_的排放，从根本上解决环境问题。2、大气污染（1）污染物主要来源：除了自然因素外，大气污染物主要来自 _的燃烧和 _生产过程产生的废气及其携带的
10、颗粒物。（2）次生污染物的形成 3、污水的处理方法（1）常用的污水处理方法有_、_、和_等。（2）污水处理常用化学方法：_、_、沉淀法等。（3）污水处理的流程 一级处理：通常采用_方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。二级处理：采用_方法(又称_法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。三级处理：主要采用_、_、离子交换法和_等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于_和_用水等。4、固体废弃物的处理 工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循_、_和_的原则，达到 _和_利用这两个重要目的。二、绿色化学 1、绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变_的观
11、念和做法，利用_和技术手段，减少或_产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头_环境污染。2、简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照_的思想，最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子_(即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为 100%。3、常见环境问题 环境问题 主要污染物 主要危害 _ CO2 造成全球气候_，水位上升，陆地面积减小等 _ SO2、NOx 土壤酸化、_污染、建筑物被腐蚀等 _ 氟氯代烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害 _ 碳氢化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，
12、使人生病甚至死亡 _ 废弃塑料制品 在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。混入生活垃圾中难处理、难回收。易被动物当作食物吞入，导致动物死亡 _ 废水中含氮、磷元素的营养物质 使水体_，导致水中藻类_，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化 PM2.5 颗粒物 污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康 第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的利用与开发 一、金属矿物的开发利用 1、金属元素在自然界中存在的形态（1）极少数的不活泼金属(金、铂等)以 游离 态的形式存在。（2）绝大多数金属元素以 化合物 的形式存在于自然界。（3）在地壳中，含量最高的金属元素是 铝 ，其
13、次是 铁 。2、金属冶炼原理与实质（1）原理：金属从化合物中 还原 出来。（2）实质：化合物中金属 得到 电子被 还原 生成金属单质。3、金属冶炼方法（1）加热分解法：制 Hg：2HgO=2HgO2 。制 Ag：2Ag2O=4AgO2 。（2）电解法：制 Mg：MgCl2(熔融)=电解 MgCl2 。制 Al：2Al2O3(熔融)=电解冰晶石 4Al3O2 。制 Na：2NaCl(熔融)=电解 2NaCl2 。（3）热还原法：常用还原剂有 焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。高炉炼铁：CO 还原 Fe2O3的化学方程式为 3COFe2O3=高温 2Fe3CO2 。铝热反应：Al 还原 Fe2O3的化学
14、方程式为 2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3 。4、合理开发和利用金属资源的主要途径（1）提高金属矿物的 利用率 ；（2）开发 环保 高效的金属冶炼方法；（3）防止金属的 腐蚀 ；(4)加强废旧金属的 回收 和再利用；(5)使用其他材料 代替 金属材料。二、海水资源的开发利用 1、海水水资源的利用（1）海水水资源利用，主要包括 海水淡化 和直接利用海水进行循环冷却等。（2）海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把 盐 分离出去，都可以达到淡化海水的目的。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，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。2、海水的化学
15、资源利用（1）海水中的化学元素：海水中含量最多的为 O、H 两种元素，还有 Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F 等 11 种元素。（2）海水中化学资源的利用 （3）从海水中获取能源 从海水中提取 铀 和重水，用于 核能 开发。开发 潮汐能 、波浪能 等新型能源。3、海水提溴(1)主要流程 (2)主要反应 Cl22Br=Br22Cl(氧化)Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(富集)Cl22Br=Br22Cl (提取)三、煤、石油、天然气的综合利用（一）煤 1、煤的组成 2、煤的综合利用 （二）天然气 （三）石油的组成和综合利用 1、组成：石油是由多种 碳氢化 合物组成的
16、混合物。2、综合利用（1）分馏：利用石油中各组分 沸点 的不同进行分离的过程叫做石油的分馏。石油经分馏后可以获得汽油 、煤油、柴油 等含碳原子少的轻质油。（2）催化裂化 目的：将重油裂化为 汽油 等物质。例如：C16H34催化剂加热、加压 C8H18C8H16 （3）裂解 目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。例如：C8H18催化剂加热、加压 C4H10C4H8 ；C4H10催化剂加热、加压 CH4C3H6 ；C4H10催化剂加热、加压 C2H6C2H4 。（4）催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使 链状烃 转化为 环状烃 。微点拨：石油的分馏为物理变化，石油的
17、裂化、裂解、催化重整均为化学变化。3、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料（1）三大合成材料：塑料 、合成橡胶 、合成纤维 ，这三大合成材料，是以煤、石油和天然气为原料生产的。（2）随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的 废弃物 对人类社会造成巨大的 环境 压力。第二节 化学品的合理利用 一、化肥、农药的合理施用 1、合理施用化肥（1）考虑因素：除了要考虑土壤 酸碱性 、作物营养状况等因素，还必须根据化肥本身的性质进行科学施用。（2）应用实例：硝酸铵 是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生 爆炸 ，因此必须作改性处理后才能施用。（3）过量施用化肥的危害 很多化肥易溶于水，过量施用不仅会造成浪费
18、，部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成 水体富营养化 ，产生 水华 等污染现象。不合理施用化肥还会影响土壤的 酸碱性 和土壤 结构 。2、合理施用农药（1）农药的发展：早期 农药 有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。现在人们研制出了有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和 拟除虫菊酯 等有机合成农药。（2）农药的发展方向：高效 、低毒 和 低残留 。（3）不合理施用农药的危害 农药可能会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，一些害虫还会产生 抗药性 。蜜蜂等传粉昆虫对农药很 敏感 ，大量用药如不注意就会引起这些昆虫的大量死亡。农药施用方法、用量和时机不当，会造成土壤和作物的农药残留 超标
19、 ，以及大气、地表水和地下水的污染。二、合理用药 1、药物的分类：药物按来源分为 天然药物 与 合成药物 。2、药物的作用机理（1）有的药物是通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效，如抗酸药。（2）更多药物是通过药物分子与机体生物大分子的 功能基团 结合而发挥药效，其 分子结构 与生物活性密切相关。3、阿司匹林（1）阿司匹林化学名称为 乙酰水杨酸 ，具有 解热镇痛 作用。（2）以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为：（3）不良反应：长期大量服用 阿司匹林 会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。4、合理用药（1）在医生、药师 指导下，遵循安全、有效、经济、适当等原则。（2）滥用药物危
20、害巨大。例如无处方长期服用 安眠药 或 镇静剂 ；滥用抗生素；运动员服用兴奋剂等。（3）拒绝 毒品 。三、安全使用食品添加剂 1、食品添加剂：是指为改善 食品品质 和 色 、香 、味，以及 防腐、保鲜 和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。2、食品添加剂的类别（1）着色剂、增味剂 着色剂包括 天然色素 (如红曲红、胡萝卜素、姜黄等)和 合成色素(如苋菜红、柠檬黄、靛蓝等)。增味剂：增加食品的鲜味，如 味精 (化学名称为谷氨酸钠)。（2）膨松剂、凝固剂 膨松剂：使食品松软或酥脆(如 NH4HCO3、NaHCO3)。凝固剂：改善食品的形态。如制作豆腐的盐卤。（3）防腐剂、抗氧化剂 防腐
21、剂：防止食品腐败变质，杀灭微生物或者控制其滋生条件。如采用加入食盐、干燥、加热、冷冻、抽真空等方法；常见的防腐剂有 苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐 等。抗氧化剂：防止食品在空气中被氧化而变质，如 抗坏血酸 (即维生素 C)。（4）营养强化剂：由于人们的年龄阶段(如婴幼儿时期、中老年时期等)、工作环境及地方性营养状况等的特殊要求，需要在食品中加入营养强化剂，以补充必要的营养成分。如在食盐中添加 碘酸钾 ，在奶粉中添加 维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌 等。3、使用原则：在规定范围内合理使用 食品添加剂 ，对人体健康不会产生不良影响，但是违反规定，将一些不能作为食品添加剂的物质当作食品添加剂，或者
22、超量使用食品添加剂，都会损害人体健康。第三节 环境保护与绿色化学 一、化学与环境保护 1、环境保护（1）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）环境保护的任务 环境监测：对 污染物 的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和 消除污染 提供可靠的数据。治理工业三废(废水、废气、废渣 )。寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝 污染物 的排放，从根本上解决环境问题。2、大气污染（1）污染物主要来源：除了自然因素外，大气污染物主要来自 化石燃料 的燃烧和 工业 生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。（2）次生
23、污染物的形成 3、污水的处理方法（1）常用的污水处理方法有 物理法 、化学法 、和 生物法 等。（2）污水处理常用化学方法：中和法 、氧化还原法、沉淀法等。（3）污水处理的流程 一级处理：通常采用 物理 方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。二级处理：采用 生物 方法(又称 微生物 法)及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。三级处理：主要采用 化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和 反渗透法 等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于 绿化 和 景观 用水等。4、固体废弃物的处理 工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循 无害化 、减量化 和 资源化 的原则，
24、达到 减少环境污染 和 资源回收 利用这两个重要目的。二、绿色化学 1、绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变 “先污染后治理”的观念和做法，利用 化学原理和技术手段，减少或 消除 产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头 减少或消除 环境污染。2、简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照 绿色化学 的思想，最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子 利用率 (即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为 100%。3、常见环境问题 环境问题 主要污染物 主要危害 温室效应 CO2 造成全球气候 变暖，水位上升，陆地面积减小等 酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源 污染、建筑物被腐蚀等 臭氧层破坏 氟氯代烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害 光化学烟雾 碳氢化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡 白色污染 废弃塑料制品 在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。混入生活垃圾中难处理、难回收。易被动物当作食物吞入，导致动物死亡 赤潮和水华 废水中含氮、磷元素的营养物质 使水体 富营养化 ，导致水中藻类 疯长 ，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化 PM2.5 颗粒物 污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康