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第一章物质结构元素周期律第一节元素周期表
一、元素周期表编排原则
①按原子序数递增的顺序从左到右排列
②将电子层数相同的各元素从左到右排成一横行(周期序数=原子的电子层数)
③把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行主族序数=原子最外层电子数结构特点核外电子层数 元素种类第一周期 1 2种元素短周期 第二周期 2 8种元素周期 第三周期 3 8种元素元 (7个横行) 第四周期 4 18种元素素 (7个周期) 第五周期 5 18种元素周 长周期 第六周期 6 32种元素期 第七周期(不完全周期) 7 未填满(已有26种元素)表 主族ⅠA~ⅦA共7个主族族 副族ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7个副族(18个纵行) 第Ⅷ族三个纵行,位于ⅦB和ⅠB之间(16个族) 零族稀有气体
二、元素的性质与原子结构
1、碱金属元素Li锂 Na钠 K钾 Rb铷 Cs铯 Fr钫(Fr是金属性最强的元素,位于周期表左下方)
2、卤族元素F氟 Cl氯 Br溴 I碘 At砹(F是非金属性最强的元素,位于周期表右上方)金属性Li<Na<K<Rb<Cs熔沸点大致上逐渐降低与酸或水反应从难→易碱性LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH还原性失电子能力Li<Na<K<Rb<Cs氧化性得电子能力Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+非金属性F>Cl>Br>I熔沸点逐渐升高单质与氢气反应从易→难氢化物稳定HF>HCl>HBr>H无氧酸酸性HF<HCl<HBr<HI氧化性F2>Cl2>Br2>I2还原性F-<Cl-<Br-<I-注意要会碱金属元素和卤族元素的原子结构
三、核素电性关系 原子 核电荷数=核内质子数=核外电子数 阳离子 核内质子数>核外电子数阴离子 核内质子数<核外电子数元素、核素、同位素元素具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称核素具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子同位素质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素对于原子来说 第二节元素周期律
一、原子核外电子的排布质子(Z个)原子核 中子(N个) 原子( AX) 核外电子(Z个)质量关系质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)原子核外电子的排布规律
①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里;
②各电子层最多容纳的电子数是2n2;
③最外层电子数不超过8个(K层为最外层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层电子数不超过32个电子层一(能量最低) 二 三 四 五 六 七对应表示符号K L M N O P Qn1 2 3 4 5 6 7微粒电子质子中子相对质量很小,可忽略不计约为1约为1电荷-1+10原子序数=核内质子数=核外电子数=核电荷数
二、元素周期律元素周期律元素的性质(核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性)随着核电荷数的递增而呈周期性变化的规律元素性质的周期性变化实质是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果同周期元素性质递变规律第三周期元素11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar1电子排布电子层数相同,最外层电子数依次增加2原子半径原子半径依次减小—3主要化合价+1+2+3+4-4+5-3+6-2+7-1—4金属性、非金属性金属性减弱,非金属性增加—5单质与水或酸置换难易冷水剧烈热水与酸快与酸反应慢———6氢化物的化学式——SiH4PH3H2SHCl—7与H2化合的难易——由难到易—8氢化物的稳定性——稳定性增强—9最高价氧化物的化学式Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7—最高价氧化物对应水化物10化学式NaOHMgOH2AlOH3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4—11酸碱性强碱中强碱两性氢氧化物弱酸中强酸强酸很强的酸—12变化规律碱性减弱,酸性增强—同主族从上到下,元素的金属性依次增强,非金属性依次减弱;同周期从左到右,元素的金属性依次减弱,非金属性依次增强F是非金属性最强的元素判断元素金属性和非金属性强弱的方法
(1)金属性强(弱)——
①单质与水或酸反应生成氢气容易(难);
②氢氧化物碱性强(弱);
③相互置换反应(强制弱)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(2)非金属性强(弱)——
①单质与氢气易(难)反应;
②生成的氢化物稳定(不稳定);
③最高价氧化物的水化物(含氧酸)酸性强(弱);
④相互置换反应(强制弱)2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2比较粒子包括原子、离子半径的方法先比较电子层数,电子层数多的半径大电子层数相同时,再比较核电荷数,核电荷数多的半径反而小
三、元素周期律的应用非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值等于8(O、F非金属性过强,无正价)“位,构,性”三者之间的关系原子结构决定元素在元素周期表中的位置;原子结构决定元素的化学性质;以位置推测原子结构和元素性质预测新元素及其性质 第三节化学键
一、离子键
二、共价键用电子式表示离子键形成的物质的结构与表示共价键形成的物质的结构的不同点
(1)电荷用电子式表示离子键形成的物质的结构需标出阳离子和阴离子的电荷;而表示共价键形成的物质的结构不能标电荷
(2)[ ](方括号)离子键形成的物质中的阴离子需用方括号括起来,而共价键形成的物质中不能用方括号 原子最外层的电子数决定最多能形成多少对共价键化学键是相邻两个或多个原子间强烈的相互作用离子键与共价键的比较键型离子键共价键概念阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键成键方式通过得失电子达到稳定结构通过形成共用电子对达到稳定结构成键粒子阴、阳离子原子成键元素活泼金属与活泼非金属元素之间(特殊NH4Cl、NH4NO3等铵盐只由非金属元素组成,但含有离子键)非金属元素之间(特殊AlCl3是共价化合物)离子化合物由离子键构成的化合物叫做离子化合物(一定有离子键,可能有共价键)共价化合物原子间通过共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物(只有共价键)极性共价键(简称极性键)由不同种原子形成,A-B型,如,H-Cl共价键非极性共价键(简称非极性键)由同种原子形成,A-A型,如,Cl-Cl第二章化学反应与能量第一节化学能与热能
一、化学键与化学反应中的能量变化的关系在任何的化学反应中总伴有能量的变化当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,而形成生成物中的化学键要放出能量化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小E反应物总能量>E生成物总能量,化学反应放出能量E反应物总能量<E生成物总能量,化学反应吸收能量
二、化学能与热能的关系化学反应中的能量变化,通常主要表现为热量的变化—吸热或者放热E反应物总能量>E生成物总能量,为放热反应E反应物总能量<E生成物总能量,为吸热反应常见的放热反应
①所有的燃烧与缓慢氧化
②酸碱中和反应
③金属与酸反应制取氢气
④大多数化合反应(特殊C+CO22CO是吸热反应)常见的吸热反应
①以C、H
2、CO为还原剂的氧化还原反应如Cs+H2OgCOg+H2g
②铵盐和碱的反应如BaOH2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
③大多数分解反应如KClO
3、KMnO
4、CaCO3的分解等 第二节化学能与电能
一、化学能转化为电能把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池原电池的工作原理是通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能构成原电池的条件
(1)电极为导体且活泼性不同;
(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);
(3)两个电极插入电解质溶液构成闭合回路;4负极能与电解质溶液自发地发生氧化还原反应内电路电解质溶液,离子转移 外电路导线等,电子转移负极(消耗极)较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式较活泼金属-ne-=金属阳离子负极现象负极溶解,负极质量减少正极较不活泼的金属或可导电非金属(石墨)或氧化物作正极,正极发生还原反应,电极反应式溶液中阳离子+ne-=单质正极的现象一般有气体放出或正极质量增加正极处最易得电子的阳离子发生反应(金属活动性顺序表中越不活泼的元素氧化性越强)电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极
二、发展中的化学电源
1、干电池(一次电池)活泼金属作负极,被腐蚀或消耗如Cu-Zn原电池、锌锰电池
2、充电电池(二次电池)两极都参加反应的原电池,可充电循环使用如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等
3、燃料电池电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H
2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等) 第三节化学反应的速率和限度
一、化学反应的速率化学反应的快慢用化学反应速率来表示由于反应过程中反应物不断减少,生成物不断增多,所以反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化量来表示表达式 浓度的变化量等于物质的量的变化量与体积的比
①单位mol/L·s或mol/L·min
②B为溶液或气体,若B为固体或纯液体不计算速率
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率
④重要规律速率比=方程式系数比=浓度的变化量之比体积相同时,速率比=方程式系数比=浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比决定化学反应速率的因素内因参加反应的物质的结构和性质以及反应的历程影响化学反应速率的因素外因
①温度升高温度,增大速率
②催化剂一般加快反应速率(正催化剂)
③浓度增加反应物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言)
④压强增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应,即增加浓度)
⑤其它因素如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率
二、化学反应的限度(化学平衡)在一定条件下,当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态,是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率(化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响催化剂只改变化学反应速率,对化学平衡无影响)在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应在任何可逆反应中,正方应进行的同时,逆反应也在进行可逆反应不能进行到底,即是说可逆反应无论进行到何种程度,任何物质(反应物和生成物)的物质的量都不可能为0化学平衡状态的特征逆、动、等、定、变
①逆化学平衡研究的对象是可逆反应
②动动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行
③等达到平衡状态时,正方应速率和逆反应速率相等,但不等于0即v正=v逆≠0
④定达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定
⑤变当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡判断化学平衡状态的标志(应变的量保持不变)
①VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物质比较)
②各组分浓度保持不变或百分含量不变
③借助颜色不变判断(有一种物质是有颜色的)
④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变(前提反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用,即如对于反应xA+yBzC,x+y≠z )
三、化学反应条件的控制促进有利的化学反应(提高反应物的转化率即原料的利用率,加快反应速率等),抑制有害的化学反应(减缓反应速率,减少甚至消除有害物质的产生,控制副反应的发生等),这就涉及到反应条件的控制例如提高煤的燃烧效率 第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物—甲烷
一、甲烷的性质甲烷(瓦斯)是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分绝大多数含碳的化合物称为有机化合物,简称有机物像CO、CO
2、碳酸、碳酸盐等少数化合物,由于它们的组成和性质跟无机化合物相似,因而一向把它们作为无机化合物有机化合物通常难溶于水,易溶于各种有机溶剂(相似相溶原理),熔点低,不导电,反应速度慢,反应复杂(产物不单一,必须用箭头连接反应物和生成物),种类多烃的定义仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃甲烷分子具有正四面体结构结构式是将电子式的共用电子对以共价键形式写成的结构简式是去掉结构式中的化学键符号写成的烷烃甲烷
①氧化反应(燃烧)明亮的淡蓝色火焰点燃CH4+2O2 CO2+2H2O(淡蓝色火焰,无黑烟)
②取代反应(注意光是反应发生的主要原因,产物有5种,其中HCl最多)光CH4+Cl2 CH3Cl(一氯甲烷,气体)+HCl光CH3Cl+Cl2 CH2Cl2(二氯甲烷,油状液体)+HCl光光CH2Cl2+Cl2 CHCl3(三氯甲烷,氯仿,油状液体)+HCl CHCl3+Cl2 CCl4(一氯甲烷,四氯化碳,油状液体)+HCl在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应,甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色甲烷的取代反应的实验现象黄绿色逐渐消失,试管内壁出现油状液滴,水槽的水面生高
二、烷烃烷烃中只含碳碳单键(—C—C—),是饱和烃(烯烃和炔烃分别含有碳碳双键和碳碳三键,是不饱和烃,碳碳双键即两个碳原子之间有两对共用电子对)点燃烷烃的通式CnH2n+2 1-4个碳内的烃为气体,都难溶于水,比水轻5-16个碳内的烃为液体17个及17个碳以上的烃为固体烷烃的燃烧的化学方程式通式CnH2n+2+(3n+1)/2O2 nCO2+(n+1)H2O同系物结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物化合物具有相同的分子式,但具有不同结构(故可根据物理性质判断是否为同一物质)的现象称为同分异构现象同分异构体具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体(丁烷有两种正丁烷和异丁烷;戊烷有三种正戊烷、异戊烷和新戊烷)同素异形体同种元素形成不同的单质同位素相同的质子数不同的中子数的同一类元素的原子有机化合物的命名烷烃的命名(习惯命名法正、异、新某烷,适用于简单烷烃的命名;系统命名法)首先选取最长碳链(碳原子数最多)作主链主链碳原子数在十以下的,依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来命名,十以上的用汉字的数字来表示,如十七烷从靠侧链最近端编号,如两端号码相同时,则依次比较下一取代基位次,最先遇到最小位次定为最低系统(不管取代基性质如何),要使阿拉伯数字的代数和最小先写简单基团烷烃基是烷烃去掉一个氢原子形成的基团,如甲基(—CH3)、乙基(—CH2—CH3或—C2H5,注意写成后者在命名时要改为前者以判断最长碳链)例如2,3,5-三甲基己烷2-甲基-3-乙基戊烷 第二节来自石油和煤的两种基本化工原料从石油中获得乙烯,已成为目前工业上生产乙烯的主要途径;从石油或煤焦油中还可以获得苯等其他基本化工原料乙烯的产量是衡量国家石油化工发展水平的标志乙烯是石油化工最重要的基本原料,植物生长调节剂和果实的催熟剂(熟果实会产生乙烯)官能团体现有机化合物性质的基团叫做官能团烯烃的官能团是碳碳双键( C=C )只含有一个碳碳双键的烯烃叫做单烯烃乙烯是最简单的烯烃,是六原子共平面分子分解石蜡油(虽然所有组分均为17个碳原子以上的烷烃,但混合物无固定熔沸点,故为液态)的实验见书Page67乙烯的分子式C2H4烯烃乙烯点燃
①氧化反应(ⅰ)燃烧C2H4+3O2 2CO2+2H2O(火焰明亮且伴有黑烟)(ⅱ)被酸性KMnO4溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色
②加成反应CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色)在一定条件下,乙烯还可以与H
2、Cl
2、HCl、H2O等发生加成反应CH2=CH2+H2→CH3CH3CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl(氯乙烷)CH2=CH2+H2O→CH3CH2OH(制乙醇)
③加聚反应nCH2=CH2 →[CH2-CH2]n(聚乙烯,高分子化合物,难降解,白色污染)乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色常利用该反应鉴别烷烃和烯烃,如鉴别甲烷和乙烯点燃烃的燃烧的化学方程式通式CxHy+(x+y/4)O2 xCO2+y/2H2O
二、苯苯是一种无色、有特殊气味的液体有毒,不溶于水,良好的有机溶剂苯的结构特点苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的键苯的分子式C6H6 苯的结构式 或 苯的官能团一种介于单键和双键之间的独特的键,环状苯的空间结构平面正六边形苯点燃
①氧化反应(燃烧)2C6H6+15O2 12CO2+6H2O(火焰明亮,有浓烟)
②取代反应苯环上的氢原子被溴原子、硝基取代 FeBr3 +Br2 —Br(溴苯)+HBr浓硫酸△+HNO3 —NO2(硝基苯)+H2O Ni
③加成反应△ +3H2 (环己烷) 苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色 第三节生活中两种常见的有机物
一、乙醇乙醇物理性质无色、透明,具有特殊香味的液体,密度小于水沸点低于水,易挥发乙醇是良好的有机溶剂,能溶解多种有机物和无机物,与水以任意比互溶醇官能团为羟基—OH用作燃料、饮料、化工原料;用于医疗消毒,乙醇溶液的质量分数为75%,需稀释 乙醇(俗名酒精)
①与Na的反应2CH3CH2OH+2Na 2CH3CH2ONa(乙醇钠)+H2↑乙醇与Na的反应(与水比较)
①相同点都生成氢气,反应都放热
②不同点比钠与水的反应要缓慢点燃结论乙醇分子羟基中的氢原子比烷烃分子中的氢原子活泼,但没有水分子中的氢原子活泼
②氧化反应(ⅰ)燃烧CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O(ⅱ)在铜或银催化条件下可以被O2氧化成乙醛(CH3CHO) Cu或Ag△2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O 在一定条件下,乙醇可以与氧化剂发生反应乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液反应,被直接氧化成乙酸
③消去反应CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O
二、乙酸乙酸的化学式CH3COOH官能团羧基—COOH乙酸是有强烈刺激性气味的无色液体,俗称醋酸,易溶于水和乙醇,无水乙酸(纯乙酸)又称冰乙酸或冰醋酸乙酸是饱和一元羧酸,其酸性很弱乙酸是有机化工原料,可制得醋酸纤维、合成纤维、香料、燃料等,是食醋的主要成分酯化反应醇与酸作用生成酯和水的反应称为酯化反应原理酸脱羟基醇脱氢酯化反应的产物是脂,一般由有机酸与醇脱水而成,可用于配制各种日用和食用香料乙酸
①具有酸的通性CH3COOH CH3COO-+H+使紫色石蕊试液变红;与活泼金属,碱,弱酸盐反应,如CaCO
3、Na2CO3酸性比较CH3COOHH2CO32CH3COOH+CaCO3 2CH3COO2Ca+CO2↑+H2O(强制弱)浓硫酸
②酯化反应液面上有透明的不溶于水的油状液体生成,并可以闻到香味 △CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5(乙酸乙脂)+H2O酸脱羟基醇脱氢 第四节基本营养物质
一、糖类、油脂、蛋白质的性质
二、糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的作用食物中的营养物质包括糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水(六大营养素,此外还有膳食纤维)人们习惯称糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质种类元素组成代表物代表物分子性质 糖类单糖CHO葡萄糖(多羟基醛)C6H12O6葡萄糖和果糖互为同分异构体单糖不能发生水解反应果糖(多羟基酮)双糖CHO蔗糖(无醛基)C12H22O11蔗糖和麦芽糖互为同分异构体能发生水解反应,蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖,麦芽糖水解生成两分子葡萄糖麦芽糖(有醛基)多糖CHO淀粉(无醛基)C6H10O5n淀粉遇碘变蓝淀粉、纤维素由于n值不同,所以分子式不同,不能互称同分异构体能发生水解反应,水解最终产物为葡萄糖纤维素(无醛基) 油脂油CHO植物油(液态)不饱和高级脂肪酸甘油酯,C17H33-较多含有C=C键,能发生加成反应,能发生水解反应脂CHO动物脂肪(固态)饱和高级脂肪酸甘油酯,C17H
35、C15H31较多C-C键,能发生水解反应蛋白质CHONSP等酶、肌肉、毛发等氨基酸连接成的高分子能发生水解反应油脂比水轻密度在之间,不溶于水是产生能量最高的营养物质油脂水解产物为高级脂肪酸和丙三醇(甘油),油脂在碱性条件下的水解反应叫皂化反应 主要化学性质葡萄糖 结构简式CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO或CH2OHCHOH4CHO (含有羟基和醛基)醛基
①使新制的CuOH2产生砖红色沉淀-测定糖尿病患者病情
②与银氨溶液反应产生银镜-工业制镜和玻璃瓶瓶胆羟基与羧酸发生酯化反应生成酯蔗糖水解反应生成葡萄糖和果糖淀粉纤维素淀粉、纤维素水解反应生成葡萄糖淀粉特性淀粉遇碘单质变蓝油脂水解反应生成高级脂肪酸(或高级脂肪酸盐)和甘油蛋白质水解反应最终产物为氨基酸颜色反应蛋白质遇浓HNO3变黄(鉴别部分蛋白质)灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道(鉴别蛋白质)蛋白质是由多种氨基酸脱水缩合而成的天然高分子化合物,水解产物是氨基酸,人体必需的氨基酸有8种,非必需的氨基酸有12种误服重金属盐服用含丰富蛋白质的新鲜牛奶或豆浆主要用途组成细胞的基础物质、人类营养物质、工业上有广泛应用、酶是特殊蛋白质盐析提纯变性失去生理活性显色反应加浓硝酸显黄色灼烧呈焦羽毛味 第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发
1、金属的存在除了金、铂等少数金属外,绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界得电子、被还原
2、金属冶炼的涵义简单地说,金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态,即M+n(化合态) M0(游离态)
3、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
4、金属冶炼的方法1电解法适用于一些非常活泼的金属2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑2热还原法适用于较活泼金属Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑ WO3+3H2W+3H2O ZnO+CZn+CO↑常用的还原剂焦炭、CO、H2等一些活泼的金属也可作还原剂,如Al,Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3(铝热反应) Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3(铝热反应)3热分解法适用于一些不活泼的金属2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑
5、1回收金属的意义节约矿物资源,节约能源,减少环境污染2废旧金属的最好处理方法是回收利用3回收金属的实例废旧钢铁用于炼钢;废铁屑用于制铁盐;从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中,可以提取金属银金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、H、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强 弱金属离子得电子能力弱 强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法还原剂或特殊措施强大电流提供电子H
2、CO、C、Al等加热加热物理方法或化学方法
二、海水资源的开发利用
1、海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库 海水中含有80多种元素,其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr11种元素的含量较高,其余为微量元素常从海水中提取食盐,并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物
2、海水淡化的方法蒸馏法、电渗析法、离子交换法等其中蒸馏法的历史最久,蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点,液态水变为水蒸气与海水中的盐分离,水蒸气冷凝得淡水
3、海水提溴浓缩海水 溴单质 氢溴酸 溴单质有关反应方程式
①2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl
②Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
③2HBr+Cl2=2HCl+Br
24、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 第二节资源综合利用环境保护
一、煤、石油和天然气的综合利用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、硫等元素煤的综合利用煤的干馏、煤的气化、煤的液化煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强热使其分解的过程,也叫煤的焦化煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等煤的气化是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,没有固定的沸点石油的加工石油的分馏、催化裂化、裂解液化C(s)+H2O(g)→ CO(g)+H2(g)汽化CO(g)+2H2→ CH3OH焦炉气CO、H
2、CH
4、C2H4 水煤气CO、H2甲烷水合物“可燃冰”水合甲烷晶体(CH4·nH2O)
二、环境保护与绿色化学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三废废气、废水、废渣
1、环境污染
(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
2、绿色化学绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染按照绿色化学的原则,最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应,不生成副产物,更不能产生废弃物),这时原子利用率为100%
3、环境污染的热点问题
(1)形成酸雨的主要气体为SO2和NOx
(2)破坏臭氧层的主要物质是氟利昂(氟氯烃,CCl2F2)和NOx
(3)导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是CO2
(4)光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物
(5)“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾
(6)引起赤潮的原因工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素(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)。