第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

1、金屬的存在：除了金、鉑等少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。

2、金屬冶煉的涵義：簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬元素從化合態(tài)還原為游離態(tài)，即M(+n（化合態(tài)）M0（游離態(tài)）。

3、金屬冶煉的一般步驟：

(1)礦石的富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。

(2)冶煉：利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，用還原劑把金屬從其礦石中還原出來，得到金屬單質(zhì)（粗）。

(3)精煉：采用一定的方法，提煉純金屬。

4、金屬冶煉的方法

(1)電解法：適用于一些非常活潑的金屬。

2NaCl（熔融）2Na＋Cl₂↑ MgCl₂（熔融）Mg＋Cl₂↑ 2Al₂O₃（熔融）4Al＋3O₂↑

(2)熱還原法：適用于較活潑金屬。

Fe₂O₃＋3CO2Fe＋3CO₂↑ WO₃＋3H₂W＋3H₂O ZnO＋CZn＋CO↑

常用的還原劑：焦炭、CO、H₂等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al，

Fe₂O₃＋2Al2Fe＋Al₂O₃（鋁熱反應(yīng)） Cr₂O₃＋2Al2Cr＋Al₂O₃（鋁熱反應(yīng)）

(3)熱分解法：適用于一些不活潑的金屬。

2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑

5、 (1)回收金屬的意義：節(jié)約礦物資源，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實(shí)例：廢舊鋼鐵用于煉鋼；廢鐵屑用于制鐵鹽；從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀。

1、海水是一個(gè)遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫 海水中含有80多種元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高，其余為微量元素。常從海水中提取食鹽，并在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)基礎(chǔ)上制取鎂、鉀、溴及其化合物。

2、海水淡化的方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離，水蒸氣冷凝得淡水。

3、海水提溴

濃縮海水 溴單質(zhì) 氫溴酸 溴單質(zhì)

有關(guān)反應(yīng)方程式：①2NaBr＋Cl₂＝Br₂＋2NaCl ②Br₂＋SO₂＋2H₂O＝2HBr＋H₂SO₄

③2HBr＋Cl₂＝2HCl＋Br₂

4、海帶提碘

海帶中的碘元素主要以I^－的形式存在，提取時(shí)用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸?/span>I₂，再萃取出來。證明海帶中含有碘，實(shí)驗(yàn)方法：(1)用剪刀剪碎海帶，用酒精濕潤，放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加稀H₂SO₄及H₂O₂然后加入幾滴淀粉溶液。

證明含碘的現(xiàn)象：滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色。2I^－＋H₂O₂＋2H^＋＝I₂＋2H₂O

一、煤和石油

1、煤的組成：煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。

2、煤的綜合利用：煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。

煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)使其分解的過程，也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣等。

煤的氣化是將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。

煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。

3、石油的組成：石油主要是多種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，沒有固定的沸點(diǎn)。

4、石油的加工：石油的分餾、催化裂化、裂解。

二、環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)

環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。

（1）大氣污染

大氣污染物：顆粒物（粉塵）、硫的氧化物（SO₂和SO₃）、氮的氧化物（NO和NO₂）、CO、碳?xì)浠衔?，以及氟氯代烷等?/span> 大氣污染的防治：合理規(guī)劃工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)布局；調(diào)整能源結(jié)構(gòu)；運(yùn)用各種防治污染的技術(shù)；加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測；充分利用環(huán)境自凈能力等。

（2）水污染

水污染物：重金屬（Ba^2＋、Pb^2＋等）、酸、堿、鹽等無機(jī)物，耗氧物質(zhì)，石油和難降解的有機(jī)物，洗滌劑等。 水污染的防治方法：控制、減少污水的任意排放。

（3）土壤污染

土壤污染物：城市污水、工業(yè)廢水、生活垃圾、工礦企業(yè)固體廢棄物、化肥、農(nóng)藥、大氣沉降物、牲畜排泄物、生物殘?bào)w。 土壤污染的防治措施：控制、減少污染源的排放。

綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。按照綠色化學(xué)的原則，最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物（即沒有副反應(yīng)，不生成副產(chǎn)物，更不能產(chǎn)生廢棄物），這時(shí)原子利用率為100％。

（1）形成酸雨的主要?dú)怏w為SO₂和NO_x。

（2）破壞臭氧層的主要物質(zhì)是氟利昂（CCl₂F₂）和NO_x。

（3）導(dǎo)致全球變暖、產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”的氣體是CO₂。

（4）光化學(xué)煙霧的主要原因是汽車排出的尾氣中氮氧化物、一氧化氮、碳?xì)浠衔铩?/span>

（5）“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。

（6）引起赤潮的原因：工農(nóng)業(yè)及城市生活污水含大量的氮、磷等營養(yǎng)元素。（含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水體富營養(yǎng)化的重要原因之一。）