第六單元 化學與社會發展一、化學與能源開發1、能源的分類（1）按照能否再生分類：可再生能源：可再生的、能持續利用的能源。（太陽能、水能、風能、地熱能、潮汐能等）不可再生能源：經過億萬年所形成的短期內無法恢復的能源。（煤、石油、天然氣等）（2）按照能否從自然界直接獲取分類：一次能源：直接從自然界取得的能源。（太陽能、化石燃料、水能等）二次能源：不能從自然界直接獲取，通過將一次能源加工轉換而得到的能源。（汽油、氫能等）2、氫能（1）氫氣性質：無色、無味、難溶于水、密度比空氣小（目前已知的通常狀況下密度最小的氣體），易燃、易爆。（2）氫能優點：來源廣：可由水制得。熱值高：比等質量的化石燃料放熱多。無污染：產物只有水（3）制取方法：實驗室制法：Zn+H2SO4ZnSO4+H2（消耗大量藥品，不適合大量制取）水電解制法：2H2O通電2H2+O2（消耗大量電能，成本太高）理想制氫方法：用合適的光分解催化劑，使水在太陽光的照射下分解產生氫氣。（正在研究）理想的氫能源循環體系意義：在光催化劑的作用下，通過水的分解實現由太陽能到化學能的轉變；通過燃料電池內的化學反應實現由化學能向電能的轉變。（4）面臨問題：制氫工藝難度大，沒有廉價的方法。易燃、易爆、難液化，貯存、運輸不方便也不安全。3、化學電池（1）定義：將化學能直接轉化為電能的裝置。（干電池、鋰電池、蓄電池、氫氧燃料電池等）（2）特點：體積小，電容量大，移動方便。（3）分類：按照能否充電后反復使用一次電池（不可充電）：干電池二次電池（可充電）：鋰電池（手機、照相機）、蓄電池（電動車、汽車）（4）氫氧燃料電池普通燃料電池以CO和CH4為燃料，產物不污染環境，但產生的CO2會加重溫室效應。氫氧燃料電池新型的綠色電池將氫和氧的化學能轉換成電能的裝置。（電池中氫和氧通過電化學反應生成水，釋放電能）特點：a.反應過程不涉及燃燒。b.化學能轉變為電能的轉化率高。c.排氣干凈、噪音低、污染小。二、化學與材料研制材料無機材料金屬材料純金屬合金無機非金屬材料玻璃（普通玻璃玻璃纖維、鋼化玻璃、防彈玻璃）、陶瓷、水泥有機材料天然有機高分子材料天然纖維棉（棉花）、麻、絲（蠶絲）、毛（羊毛）天然橡膠合成有機高分子材料塑料有機玻璃合成纖維合成橡膠新材料復合材料鋼筋混凝土、玻璃鋼、搪瓷（反應釜）納米材料導電塑料1、非金屬材料（用途廣泛）玻璃是一種硅酸鹽材料，也稱無機非金屬材料。（1）玻璃制造的原料及原理：原料：石英砂（主要成分：SiO2）、純堿、石灰石按一定質量比混合，在玻璃窯中高溫燒制。原理：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2（混合物，無固定熔沸點）（2）特殊玻璃的制造：普通玻璃經過各種物理或化學方法加工處理，制成多種用途的特殊玻璃。鋼化玻璃普通玻璃經高溫驟然冷卻形成防彈玻璃多層玻璃和某種膠片疊合形成玻璃纖維玻璃在熔融狀態下抽絲形成用特種光學玻璃拉制成的玻璃纖維（光導纖維）可用于光纖通訊（3）其它常見硅酸鹽材料水泥：主要原料為黏土和石灰石建筑材料陶瓷：主要原料為黏土生產、生活（磚、瓦，實驗室中的坩堝、蒸發皿。家庭中的餐具等）（4）制取高純硅（電腦、智能家電的核心部件芯片）SiO2+2C高溫Si+2CO（13001400）Si+3HCl250HSiO3+H2HSiO3+H2高溫Si+3HCl（9001100）2、有機合成材料（來自石油）（1）合成有機高分子材料，又稱合成材料。由許多有機小分子連在一起，聚合成大分子而形成的，相對分子質量很大。例如：聚乙烯的形成：CH2=CH2+ CH2=CH2CH2CH2CH2CH2簡寫：n CH2=CH2（乙烯小分子有機物）CH2CH2n（聚乙烯高分子有機物）合成有機高分子材料是人們利用化學方法以石油產品為主要原料創造出來的。主要包括三類塑料、合成纖維、合成橡膠（2）塑料特點：質輕、易加工成型、不導電、不傳熱、抗腐蝕性強等種類：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有機玻璃、電木塑料分類：熱固性塑料（網狀結構的高分子材料）受熱不熔化熱塑性塑料（鏈狀結構的高分子材料）受熱熔化，冷卻后變為固體，再受熱又可熔化可反復加工成型PE塑料：柔軟、耐水、無毒；適宜包裝食物。PVC、PS塑料：燃燒或受熱分解時，產生對人體有害的成分；不宜包裝食物，尤其熱的熟食。（3）白色污染指塑料廢棄物給環境帶來的污染。與顏色沒有直接關系原因：塑料在自然界中很難降解a.長期堆積污染土壤、地下水，危害海洋生物生存。b.焚燒含氯塑料產生有毒氣體，造成空氣污染。防治：a.減少使用不必要的塑料制品。b.重復使用某些塑料制品。c.使用新型、可降解塑料制品。d.回收各種廢棄塑料。3、復合材料（性能優良）（1）概念：由兩種或兩種以上不同性質的材料通過物理或化學方法復合在一起制成的新材料。（2）特點：強度高、質量小、耐高溫、耐腐蝕在綜合性能上超過了單一材料集中了組成材料的優點，具有綜合性能更優異的特點。（3）常見復合材料：鋼筋混凝土（鋼筋+混凝土）、玻璃鋼（塑料+玻璃纖維）4、材料鑒別主要成分點燃灼燒舉例動物纖維蛋白質燒焦羽毛的氣味羊毛植物纖維糖類中的纖維素無異味（或燒紙的氣味）且成灰棉花合成纖維石油產品加工而成加熱易熔化結球，有刺激性氣味尼龍PE塑料燃燒時不冒煙，無臭味PVC塑料不易燃燒，燃燒時冒煙，有臭味區別舉例天然纖維自然生成的秸稈、棉、麻等合成纖維人為加工的滌綸、錦綸等三、化學與農業生產1、化肥（1）農作物生產需要的營養元素：一部分來自空氣、水、土壤。一部分靠化學肥料。（2）化肥的種類及作用常用肥料主要作用性質氮肥硫酸銨(NH4)2SO4能使作物的莖、葉生長茂盛、葉色濃綠，還能提高產量銨鹽與堿反應，放出氨氣：(NH4)2SO4+Ca(OH)2CaSO4+2H2O+2NH3碳酸氫氨受熱分解：NH4HCO3 H2O+CO2+NH3硝酸銨NH4NO3碳酸氫銨NH4HCO3氨水NH3H2O尿素CO(NH2)2磷肥磷礦粉Ca3(PO4)2能促進作物生長，促進根系發達，增強抗寒抗旱能力，使作物早熟，穗粒增多，谷粒飽滿難溶于水，可以緩慢溶于酸鈣鎂磷肥主要成分Ca和Mg的磷酸鹽難溶于水，較磷礦粉易溶于酸性溶液過磷酸鈣主要成分磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2和CaSO4能溶于水重過磷酸鈣Ca(H2PO4)2能溶于水，肥效高于過磷酸鈣鉀肥硫酸鉀K2SO4能促使作物生長健壯，莖稈粗壯，增強抗病蟲害和抗倒伏能力，促進糖分和淀粉的生成白色晶體，易溶于水氯化鉀KCl碳酸鉀K2CO3復合肥磷酸二氫銨NH4H2PO4結合了多種營養元素的作用磷酸氫二銨(NH4)2HPO4硝酸鉀KNO3磷酸二氫鉀KH2PO4（3）銨鹽的性質與堿反應，生成有刺激性氣味的氨氣、水和相應的鹽。2NH4NO3+Ca(OH)2Ca(NO3)2+2H2O+2NH3（鹽+堿復分解反應）某些銨鹽熱穩定性差，加熱易分解。NH4HCO3 H2O+CO2+NH3（4）銨態氮肥（NH4+）的檢驗試劑：NaOH溶液（或熟石灰）、濕潤的紅色石蕊試紙方法：取適量待測化肥加入試管中，加入適量水配成溶液，再加入適量NaOH溶液，并加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若紅色石蕊試紙變藍，說明待測化肥為銨態氮肥。取適量待測固體放在研缽中，加入適量熟石灰，研磨，若能聞到有刺激性氣味的氣體生成，說明待測化肥為銨態氮肥。（5）常見化肥的鑒別：一看二溶三燒四加堿氮肥鉀肥磷肥看外觀白色晶體灰白色粉狀加水全部溶于水大多不溶于水或部分溶于水加熟石灰，研磨放出有刺激性氣味的氣體（銨態氮肥）無具有刺激性氣味的氣體放出灼燒可燃燒，熔化起泡或冒煙不燃燒，跳動或有爆裂聲（6）化肥使用的注意事項選取用量少，污染小的化肥。銨鹽不能與堿性物質混合使用，以免降低肥效。磷肥要與農家肥混合使用。（單獨使用，堿性土壤中不易吸收，酸性土壤中容易流失，與農家肥一起使用能增大磷肥溶解性，更易被吸收，還能減少磷肥與土壤的接觸，既保護了土壤又能減少磷的流失。）草木灰（主要：K2CO3）水溶液呈堿性，不能淋雨，不能與銨鹽混合使用，防治降低肥效。硫酸銨、硫酸鉀不宜長期大量使用，以免增加土壤酸性。2、農藥（1）常見農藥：殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑等（2）農藥的兩面性：殺滅害蟲。污染環境，危害人體健康。（3）農藥研發方向：合理使用農藥。研制新型高效、低毒、低殘留的農藥。（4）波爾多液：配制：質量比CuSO4：CaO：H2O=1:1:100性質：天藍色、懸濁液用途：殺菌防病，是一種殺菌劑殺菌原理：Cu2+能破壞病原體細胞膜，從而影響其生物活性。存放：不能用鐵制或鋁制容器盛放波爾多液。Fe或Al能將CuSO4中的Cu2+置換出來，降低藥效。（5）農藥使用的注意事項對癥下藥，適時用藥。以最少量的農藥獲得最高的防治效果。延緩或防止抗藥性的產生，從而減少農藥對作物和環境的污染四、化學與環境保護1、水污染防治措施和常用方法（1）防治措施：對不同水質的水資源進行分類管理。加強水質監測。禁止污水的任意排放。加強技術水平的提升，力爭實現無污染生產。（2）常用方法：工、農業廢水集中處理，達標排放。禁止生產和使用含磷洗衣粉。化學方法處理廢水：中和法處理酸性（或堿性）廢水，調節廢水pH。氧化法利用氧化劑除去水中有毒物質。2、空氣污染（1）空氣污染物來源空氣污染物主要來源二氧化硫（SO2）煤、石油等化石燃料的燃燒，生產硫酸的工廠排放的廢