教學設計方案

XueDaPPTSLearningCenter非金屬及其化合物海水資源綜合利用與環境保護核心知識圖命題預測本節內容涉及面較廣，與科技、生產生活聯系密切，關系到社會可持續發展的問題，因此一直是新課標下高考命題的熱點，主要考查海水資源的回收利用、環境污染和環境保護及綠色化學等知識。預測海水資源的開發與新能源環境保護、工業生產、社會熱點等問題相結合設計成流程圖題，集分析、推斷、實驗、計算于一體，考查知識綜合運用的能力、實驗能力和計算能力，是今后高考命題的方向。自主復習一、海水資源的開發利用1．水資源的利用2．電解食鹽水①電解NaCl溶液：(寫出化學方程式，下同)；②產物制鹽酸：；③制漂白液：。3．鎂的提取(1)流程：(2)寫出上述標號反應的化學方程式：①；②；③。即時即練海水是一個巨大的化學資源寶庫，下列有關海水綜合利用的說法正確的是()A．海水中含有鉀元素，只需經過物理變化就可以得到鉀單質B．海水蒸發制海鹽的過程中只發生了化學變化C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D．利用潮汐發電是將化學能轉化為電能二、環境保護與綠色化學1．環境污染(1)環境問題：主要是指由于人類不合理的開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞，以及工農業生產和人類生活所造成的。(2)“三廢”：主要指的污染。(3)大氣污染物的來源：的燃燒和工業生產過程中的廢氣及其攜帶的顆粒物。2．綠色化學(1)綠色化學：其核心指利用化學原理從上消除和減少工業生產對環境的污染。(2)原子經濟性：環氧乙烷的生成，其特點為：反應物中的原子全部轉化為期望的最終產物，原子的利用率達到100%。上述兩反應的原子經濟性為100%的是。即時即練環境污染已成為人類社會面臨的重大威脅，各種污染數不勝數。下列各詞與環境污染無關的是()①溫室效應②赤潮③酸雨④光化學煙霧⑤臭氧層空洞⑥潮汐⑦大脖子病⑧水華A．僅⑦⑧B．僅⑥⑦C．⑥⑦⑧D．②⑤⑦自主評估1．世界上60%的鎂是從海水中提取的，其提取步驟如下：①把貝殼制成生石灰；②向海水中加入生石灰，過濾，洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應，結晶、過濾；④在氯化氫熱氣流中加熱晶體；⑤電解上述所得鹽(熔融條件下)。下列說法正確的是()A．向洗滌液中滴加碳酸鈉溶液可檢驗沉淀是否洗滌干凈B．上述變化過程中包括了分解、化合、復分解、置換等四種反應類型C．在氯化氫熱氣流中干燥晶體是為了加快干燥速度D．步驟⑤也可以采用電解該鹽水溶液的方法2．從化學原理和經濟利益角度分析下列從海水中提取鎂單質的方法最可行的是()3．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美稱。海水中的碘富集在海藻中，我國海帶產量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘，提取碘的途徑如下所示：下列有關敘述正確的是()A．碘元素在海水中也有游離態存在B．在提取的過程中用的氧化劑可以是H2O2C．操作A是結晶或重結晶D．B是提純操作，常用蒸餾或分餾下列說法中不正確的是()A．空氣中的臭氧對人體健康有益無害B．光化學煙霧的產生與汽車排放的尾氣有關C．倡導人們在購物時使用紙袋或布袋，最好不用塑料袋，是為了防止白色污染D．多用電子郵件、QQ等即時通訊工具，少用傳真打印機，屬于“低碳生活”方式5．(2013·東北三省高三第一次大聯考)當今社會，低碳生活，環境保護、經濟的可持續發展越來越受到各國的重視，環境問題已成為世界性熱點，下列做法與社會可持續發展理念相違背的是()A．回收地溝油用于制造生物燃料和涂料，提高資源的利用率B．用石灰吸收煙道氣中的二氧化硫，制取石膏等產品C．用核電站的余熱“熱解水制氫”，充分利用廢熱資源D．大量砍伐原始森林用于造紙，促進地方經濟發展6．以節能減排為基礎的低碳經濟是保持社會可持續發展的戰略舉措。下列做法違背發展低碳經濟的是()A．發展氫能和太陽能B．限制塑料制品的使用C．提高原子利用率，發展綠色化學D．盡量用純液態有機物代替水作溶劑7．海洋中有大量寶貴資源。被稱為“海洋元素”的溴，其工業制法為把海水濃縮得鹽鹵，然后加熱到363K，控制pH為3.5，通入氯氣把溴置換出來，然后用一種氣體X把溴吹出，再用純堿溶液吸收，這時，溴轉化為溴離子和溴酸根，最后用硫酸酸化，單質溴可從溶液中析出。(1)把溴吹出的氣體X，最可能用下面的________(填序號)。A．乙烯B．空氣C．氬氣D．CO2(2)某同學對上述工藝提出改進意見，認為氧化后直接用有機溶劑萃取出溴即可，你認為其建議是否合理。________(填“是”或“否”)，并說出理由__________________________________。(3)提取溴的工廠往往會因為溴的揮發而造成空氣污染，某實驗小組準備測定工廠的空氣中溴的含量，提供乙醇溶液、蒸餾水、飽和Na2SO3溶液、飽和NaBr溶液，請你為他們設計收集一瓶工廠的空氣的方法__________________________________。(4)純堿溶液吸收溴的化學方程式為________________________________________________，硫酸酸化得到單質溴的離子方程式為__________________________________________________。(5)工業上曾用惰性電極電解鹽鹵的方法來獲取溴，當用惰性電極電解MgBr2溶液時，除得到溴之外，同時還能得到的產品是____________。8．“綠色化學”是人們最近提出的一個新概念，是“預防污染”的根本手段，其主要內容之一是從技術、經濟上設計可行的化學反應，盡可能減少對環境的負面影響。(1)對廢棄物即垃圾的分類處理，屬于綠色化學的范疇。請你根據日常生活中所見到的垃圾設計幾種處理的方法：________，________，________，________，________。(2)廢舊電池的處理尤為重要，如果任意丟棄，主要會造成________。A．水體污染B．大氣污染C．資源污染廢舊電池的處理方法是________________。(3)下列選項屬于“綠色化學”的要求的是________。A．處理廢棄物B．治理污染點C．減少有毒物質D．杜絕污染源(4)CO2的含量增多時會造成“溫室效應”，________等氣體也是造成“溫室效應”的常見氣體。課堂師生互動考點1溴、碘的提取及碘的檢驗【生之思】1．海水提溴和海水提碘是否涉及氧化還原反應？2．能否用酒精提取碘水中的碘？3．用H2O2可以將I－氧化成I2，你能寫出該反應的離子方程式嗎？4．設計實驗檢驗加碘食鹽中含有碘元素。【師之導】海水中提取溴、碘的工藝流程1．海水提溴主要方法是空氣吹出法。(1)主要流程：(2)主要反應：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(氧化)，Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4(富集)，Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(提取)。2．海帶中提碘(1)海帶中含有碘元素的檢驗：①關鍵反應的反應原理：2H＋＋2I－＋H2O2=I2＋2H2O。②實驗步驟及證明方法：(2)海帶中提碘：①流程：海帶→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質②主要的化學反應原理：Cl2＋2KI=2KCl＋I2。例題1(2012·杭州二模)實驗室測定含碘廢液中I－的含量以及碘的回收過程如下：Ⅰ.含碘廢液中I－含量的測定量取25.00mL廢液于250mL錐形瓶中，分別加入5mL2mol·L－1H2SO4和10mL20%NH4Fe(SO4)2·12H2O溶液，搖勻。小火加熱蒸發至碘完全升華，取下錐形瓶冷卻后，加入10mL2mol·L－1H2SO4，加入幾滴二苯胺磺酸鈉(用作指示劑)，用0.0250mol·L－1標準K2Cr2O7溶液進行滴定至終點。重復3次，數據記錄如下表：(已知反應：①2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2②6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O)次數123滴定體積(mL)19.6019.6519.55Ⅱ.碘的回收取250mL含碘廢液于燒杯中加入按上述計算所需的Na2S2O3溶液，并將CuSO4飽和溶液在不斷攪拌下滴加到廢液中，加熱至70℃左右完全反應(已知：2I－＋2Cu2＋＋2S2O32-=2CuI↓＋S4O62-過濾，得到的沉淀按圖1進行操作。檢查裝置的氣密性后，從分液漏斗中逐滴加入濃硝酸(注意滴液的速度)完全反應后，過濾，得到粗碘固體產品和濾液。然后按圖2進行粗碘的提純。回答下列問題：(1)在盛有廢液的錐形瓶中先加入5mL2mol·L－1H2SO4的目的是________________________。(2)根據滴定有關數據，該廢液中I－含量是________g·L－1。在滴定過程中，下列操作(其他操作正確)會造成測定結果偏低的是________。A．終點讀數時俯視讀數，滴定前平視讀數B．錐形瓶水洗后未干燥C．滴定管未用標準K2Cr2O7溶液潤洗D．盛標準K2Cr2O7溶液的滴定管，滴定前有氣泡，滴定后無氣泡(3)在圖1錐形瓶中發生反應的化學方程式是____________________________________________________。(4)按圖2裝置進行粗碘提純，采用的分離方法是________，a、b為冷凝水進出口，其中________(選填a或b)接水龍頭進水。最終得到較高純度的單質碘。【考點過關】1．我國科學家已實現利用海水提取鎂的研究(如下圖所示)，其步驟為：①將海水中存在的大量貝殼煅燒成生石灰；②將生石灰制成石灰乳；③將石灰乳加入到海水沉淀槽中經過濾得到Mg(OH)2沉淀；④在Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液，再經蒸發結晶得到MgCl2·6H2O；⑤將MgCl2·6H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2；⑥電解熔融的MgCl2可得到鎂。試回答下列問題：(1)請寫出海水提取鎂的過程中①⑥反應的化學方程式：①_________________________________________________；⑥_________________________________________________。(2)工業上采用電解熔融的MgCl2的方法制得金屬鎂，電解槽中陰極的電極反應式為_____________________________。(3)步驟④中的蒸發是利用風吹日曬來完成的，而在實驗室中進行蒸發操作需要的玻璃儀器有________、________、________。(4)上述制鎂的流程中，可以在降低成本、減少污染方面作出一些工作，請寫出其中一點__________________________________________________。(5)若該工廠不再增加原料(干燥劑可循環利用，忽略水蒸氣的損失)，利用MgCl2·6H2O同時制取氧化鎂、36.5%濃鹽酸和無水氯化鎂，請你為該廠設計的工藝流程提出合理建議：__________________________。并計算原料的分配最佳物質的量之近似比(制氧化鎂所用原料amol、制無水氯化鎂所用原料bmol)，則ab≈____________。考點2環境污染與防治綠色化學【生之思】1．pH小于7的雨水是否就是酸雨？形成酸雨的主要氣體有哪些？2．造成溫室效應的氣體是什么？哪些措施能降低大氣中CO2的濃度？3．哪些反應類型最能體現“原子經濟”的原則，達到原子利用率為100%?4．綠色化學的核心就是治理污染嗎？【師之導】一、環境污染與防護1．環境污染的分類與防治(1)大氣污染①定義：當大氣中某些有毒、有害物質的含量超過正常值或大氣的自凈能力時，就發生了大氣污染。②污染物：主要有顆粒物、硫化物、氮化物、碳的氧化物、碳氫化合物，以及含鹵素化合物和放射性物質等。③主要危害：危害人體健康；影響動、植物生長；破壞建筑物和建筑材料；改變世界的氣候。④防治的方法和措施：減排；綜合治理。(2)水污染①定義：排放的污染物使水和水體的物理、化學性質發生變化，或使生物群落發生變化，從而降低了水體的使用價值的現象。②污染物：重金屬、酸、堿、鹽等無機化合物；耗氧物質、石油和難降解的有機物以及洗滌劑等。③防治和治理：控制污水的任意排放；用物理、化學、生物等方法綜合治理。(3)土壤污染①定義：進入土壤中的污染物的數量超過了土壤的凈化能力，就會引起土壤質量下降的現象。②污染物：城市污水、工業廢水、生活垃圾及工礦業固體廢棄物、化肥、農藥等；大氣沉降物、牲畜的排泄物、生物殘體等。③防治的措施：控制和減少污染物的排放；加強工礦企業固體廢棄物及城市垃圾的處理和利用。2．常見的環境污染常見名詞內容光化學煙霧主要污染物是氮氧化物(NOx)、烴以及烴的衍生物，主要來自于汽車尾氣臭氧層空洞高空中的臭氧層對地球生物有保護其免受紫外線輻射的作用，造成臭氧層破壞的主要是NOx和氟氯烴溫室效應主要氣體是CO2白色污染指廢棄塑料制品難于降解而引起的污染水體富營養化大量使用氮肥、磷肥、含磷洗滌劑而使水中富集N、P等植物營養物質，造成“赤潮”或“水華”工業“三廢”廢水、廢氣、廢渣二、綠色化學1．綠色化學的含義綠色化學又稱環境友好化學或清潔化學，是從源頭上防止污染產生或把化學過程對環境的負面影響降低到最低程度的化學，綠色化學要求原料和產品無害，在化學過程中不產生“三廢”或使“三廢”降到最低程度。2．化學實驗綠色化的途徑(1)開發綠色實驗，如實驗室以H2O2分解法制氧取代氯酸鉀分解法，實現原料和反應過程的綠色化；(2)防止實驗過程中尾氣、廢物等對環境的污染，實驗中有危害性氣體產生時要加強尾氣吸收，對實驗產物盡可能再利用等；(3)在保證實驗效果的前提下，盡量減少實驗試劑的用量(如降低試劑濃度，減少用量等)，使實驗小型化、微型化；(4)對于危險或反應條件苛刻、污染嚴重或儀器、試劑價格昂貴的實驗，可采用計算機模擬化學實驗或觀看實驗錄像等辦法；(5)妥善處置實驗產生的廢物，防止污染環境。3．綠色化學的基本原則(1)防止污染的產生優于治理產生的污染。(2)原子經濟性(設計的合成方法應將反應過程中所用的材料，盡可能全部轉化到最終產品中)即原子的利用率達到100%。原子的利用率＝期望產物的總質量/生成物的總質量×100%。(3)應考慮到能源消耗對環境和經濟的影響，并應盡量少地使用能源(在常溫、常壓下進行)。例題2(2012·南昌市高三調研)小明同學提出下列環保建議：()①用天然石材裝修新房一定環保安全；②提倡使用一次性發泡塑料餐具和塑料袋；③開發生產無汞電池；④提倡使用手帕，減少使用餐巾紙；⑤開發無磷洗滌劑。你認為其中可以采納的是()A．全部B．②④⑤C．③④⑤ D．①③④⑤【考點過關】2．在“綠色化學”工藝中，理想狀態是反應物中的原子全部轉化為目標產物，即原子利用率為100%。在下列反應類型中：①置換反應②化合反應③分解反應④取代反應⑤加成反應⑥消去反應⑦加聚反應⑧縮聚反應以上反應類型能體現這一原子經濟原則的是()A．①②⑤B．②⑤⑦C．⑦⑧ D．只有⑦學科素養提升無機框圖推斷題的解題技巧無機框圖推斷題結構緊湊，文字表述少，包含信息多，綜合性強，思維能力要求高，是多年考查元素化合物知識的熱點題型。主要考查考生觀察、分析、推理、獲取信息的能力。1．解題方法技巧無論推斷題屬于哪種形式，均遵循的推斷思路是：迅速瀏覽、整體掃描、產生印象、尋找“題眼”，題眼由點到面、隨時檢驗，注意聯系、大膽假設、全面分析(正推或逆推)，驗證結論。解題的關鍵是仔細審題，依據物質的特性或特征轉化來確定“題眼”，順藤摸瓜，進而完成全部未知物的推斷。推斷題的解題方法及推理過程可表示如下：2．常見解題“題眼”(1)結構特征：①10電子微粒：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4+、H3O＋、F－、O2－、N3－、OH－、CH4、NH3、H2O、HF等。②18電子微粒：K＋、Ca2＋、Cl－、S2－、HS－、H2S、HCl等。③微粒的半徑：H原子半徑最小，短周期元素中Na原子半徑最大(稀有氣體元素除外)，每一周期中鹵素的原子半徑最小。④常見變價金屬：Fe、Cu。(2)物質的特征顏色：①有色氣體：Cl2為黃綠色，NO2為紅棕色。②有色固體：S、Na2O2、AgBr為淡黃色，AgI為黃色，FeO、Fe3O4、CuO、MnO2為黑色，Fe2O3為紅棕色，Fe(OH)2為白色，Fe(OH)3為紅褐色，Cu(OH)2為藍色，CuSO4·5H2O為藍色，Cu2O為紅色。③有色溶液：Cu2＋(藍)、Fe2＋(淺綠)、Fe3＋(黃)、MnO4－(紫)、Fe(SCN)3(紅)。(3)狀態特征：①液態單質：Br2、Hg。②液態氫化物：H2O、H2O2。(4)物質的特殊性質或特殊組成：①既能與強酸反應又能與強堿反應：Al、Al2O3、Al(OH)3、NH4HCO3、NaHCO3等。②既能與強堿水溶液反應生成氫氣，又能與氫氟酸反應生成氫氣：硅(硅是半導體材料)。③氫氧化鈣在水中的溶解度隨溫度的升高而減小。④單質C與SiO2的反應等。⑤氨氣、氯化氫極易溶于水，氨氣可作制冷劑。⑥組成為A2B2型的物質可能為Na2O2、H2O2、C2H2等。(5)特殊反應現象：①焰色反應：Na＋(黃色)、K＋(紫色)。②使品紅溶液褪色的氣體：SO2(加熱后又恢復紅色)、Cl2(加熱后不恢復紅色)。③白色沉淀Fe(OH)2置于空氣中最終轉變為紅褐色Fe(OH)3沉淀(由白色→灰綠色→紅褐色)；遇SCN－顏色無明顯變化，通入Cl2后顯紅色的是Fe2＋。④在空氣中變為紅棕色：NO。⑤氣體燃燒火焰呈蒼白色：H2在Cl2中燃燒；在空氣中點燃呈藍色或淡藍色：CO、H2、CH4。⑥使濕潤的紅色石蕊試紙變藍：NH3。⑦使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍：Cl2、Br2、FeCl3、碘水等。⑧兩氣體接觸出現白煙：HCl和NH3；固體與氣體反應產生白煙：鈉在氯氣中燃燒。⑨遇OH－生成紅褐色沉淀、遇SCN－顯紅色的是Fe3＋。⑩Br2在水中顯橙黃色，在有機溶劑中顯橙紅色，I2在水中顯深黃色，在有機溶劑中顯紫紅色。?滴加順序不同，現象不同：AlCl3和NaOH、NaAlO2和HCl、Na2CO3和HCl、AgNO3和NH3·H2O等。(6)物質間的轉化關系：①直線型轉化關系：金屬(如鈣)堿性氧化物堿鹽非金屬(如碳)酸性氧化物酸鹽ABCD(酸或堿)，滿足此關系的有：NH3、N2、S、H2S、C、Na。②交叉型轉化關系：③三角型轉化關系：(7)常用到催化劑的反應：氯酸鉀分解制氧氣(二氧化錳)、過氧化氫分解(二氧化錳)、二氧化硫氧化成三氧化硫(五氧化二釩)、氨的催化氧化、氮氣與氫氣合成氨。典型例題(2012·四川高考)下列框圖中的字母分別代表一種常見的物質或其溶液，相互之間的轉化關系如下圖所示(部分產物及反應條件已略去)。已知A、B為氣態單質，F是地殼中含量最多的金屬元素的單質；E、H、I為氧化物，E為黑色固體，I為紅棕色氣體；M為紅褐色沉淀。請回答下列問題：(1)B中所含元素位于周期表中第________周期第________族。(2)A在B中燃燒的現