营养物质利用金属矿物资源利用.docx
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营养物质利用金属矿物资源利用
基本营养物质
一、糖类、油脂、蛋白质的化学组成
糖类、油脂、蛋白质代表物的化学组成
元素组成
代表物
代表物分子
结构特点
糖
类
单糖
C、H、O
葡萄糖
C6H12O6
含醛基（还原糖）
果糖
C6H12O6
非还原糖
双糖
C、H、O
蔗糖
C12H22O11
非还原糖
麦芽糖
C12H22O11
含醛基（还原糖）
多糖
C、H、O
淀粉
（C6H10O5）n
非还原糖
纤维素
（C6H10O5）n
非还原糖
油
指
油
C、H、O
植物油
不饱和高级脂肪酸甘油酯
含酯基
含碳碳双键
脂
C、H、O
动物脂肪
饱和高级脂肪酸甘油酯
含酯基
不含碳碳双键
蛋白质
C、H、O、
N、S、P等
酶、肌肉、毛发等
氨基酸连接成的高分子
含肽键
（－CO－NH－）
1.元素组成：
.单糖、双糖、多糖的元素组成相同，均由C、H、O三种元素组成。
2.分子式：
（1）单糖：
葡萄糖和果糖的分子式相同（C6H12O6）但结构不同。
互为同分异构体。
（2）双糖：
蔗糖和麦芽糖的分子组成可看成是2个单糖分子脱去1个分子H2O的产物。
它们
的分子式相同，但结构不同，互为同分异构体。
（3）多糖：
淀粉和纤维素的分子组成虽然都用“（C6H10O5）n”表示，但是，它们的分子式并不相同，因为“n值”不同，纤维素分子中的“n值”更大。
所以，淀粉与纤维素并不是同分异构体。
3.结构特点：
只有单糖中的葡萄糖双糖中的麦芽糖含有醛基，属于还原糖。
单糖葡萄糖果糖
结构简式：
CH2OH（CHOH）4CHOCH2OH（CHOH）3COCH2OH
二、糖类、油脂、蛋白质的性质
1.糖类、油脂、蛋白质的特征反应
物质
操作
现象
葡萄糖
①取约2g葡萄糖固体，加入盛有5ml水的试管中，充分溶解；加入新制的蓝色氢氧化铜悬浊液，加热至沸腾。
生成砖红色沉淀
②取约2g葡萄糖固体，加入盛有5ml水的试管中，充分溶解；加入新制的银氨溶液，在水浴中加热。
试管内壁析出光亮的银镜
淀粉
将碘酒（或碘水）滴到一片土豆或面包上。
变蓝色
蛋白质
取一小块鸡皮（或少量蛋清）置于蒸发皿中，滴加3~5滴浓硝酸，在酒精等上微热。
变黄色（生成黄色沉淀）
（1）葡萄糖的特征反应：
在碱性、加热的条件下：
①葡萄糖
砖红色沉淀
②葡萄糖
光亮的银镜
应用：
上述两反应，常用于鉴别葡萄糖。
（2）淀粉的特征反应：
在常温下，淀粉遇碘变蓝色。
（淀粉遇到I2单质才变蓝色，而遇到化合态的碘如I－、IO
等不变色。
）
应用：
用碘水检验淀粉的存在，也可用淀粉检验碘（I2）的存在。
（3）蛋白质的特征反应
①颜色（显色）反应：
（含有本环结构的蛋白质）
蛋白质
变黄色
②灼烧反应：
灼烧蛋白质，产生烧焦羽毛的气味
应用：
上述练反应常用于鉴别蛋白质
2.糖类、油脂、蛋白质的水解反应
（1）糖类的水解反应：
操作
现象
解释
取1ml20%的蔗糖溶液，加入3~5滴稀硫酸，水浴加热5min后，加入NaOH溶液，调pH至碱性，再加入新制的Cu（OH）2，
加热3~5min至沸腾。
生成砖红色沉淀
蔗糖在酸性条件下水解，生成了含有醛基的葡萄糖，能与新制的Cu（OH）2在加热条件下生成砖红色沉淀。
①水解反应：
C12H22O11+H2O
C6H12O6+C6H12O6
（蔗糖）（葡萄糖）（果糖）
（C6H10O5）n+nH2O
nC6H12O6
淀粉（或纤维素） 葡萄糖
②水解条件：
蔗糖、麦芽糖、淀粉在稀酸或酶催化下水解，淀粉在动物体内是在酶催化下水解；纤维素只有在稀酸催化下水解（比淀粉难水解）
③检验水解产物：
二糖、多糖在稀酸的催化下，最终水解为葡萄糖或果糖，若要检验产物中含有葡萄糖，必需先加碱中和酸至碱性，才能用银氨溶液或新制的氢氧化铜检验醛基的存在。
（2）.油脂的水解反应：
①油脂水解条件：
油脂在酸性或碱性条件下，加热时均能水解，油脂在动物体内水解是在酶催化下完成的。
②水解反应：
A、在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油：
油脂+水
高级脂肪酸+甘油
B、在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油：
油脂+氢氧化钠
高级脂肪酸钠+甘油
③皂化反应：
油脂在碱性条件下水解反应称为皂化反应（工业生产中，用此反应制取肥皂）
（3）蛋白质的水解反应：
蛋白质在酶等催化剂作用下解产物是氨基酸。
天然蛋白质水解的最终产物都是α—氨基酸。
①水解反应：
酶
蛋白质氨基酸
②几种重要的氨基酸：
甘氨酸 丙氨酸
苯丙氨酸谷氨酸
③氨基酸的性质：
氨基酸分子中既含有酸性的羧基，又含有碱性的氨基，所以呈两性，与酸、碱均能反应。
开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发和利用
1.金属元素在自然界存在的形态：
（1）游离态：
极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式）
（2）化合态：
绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。
2.金属的冶炼：
金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。
（1）金属冶炼的一般方法：
金属的活动性不同，冶炼的方法不同。
①热分解法：
对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：
2HgO
2Hg+O2↑2Ag2O
4Ag+O2↑
②热还原法：
在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（Zn-------Cu）,通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：
Fe2O3+3CO
2Fe+CO2↑WO3+3H2
W+3H2O
ZnO+C
Zn+CO↑Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3（铝热反应）Cr2O3+2Al
2Cr+Al2O3（铝热反应）
【实验4—1】铝热反应
I.操作：
（1）把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底
部剪一小孔，用水湿润）架在铁架台上，下面放置一
盛沙子的蒸发皿。
（2）将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸
漏斗中，混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一
根用砂纸打磨过的镁条。
（3）用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。
Ⅱ.现象：
（1）镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光。
（2）引起混合物剧烈燃烧，发光发热。
（3）纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
待熔融
物冷却后，除去外层熔渣（Al2O3），可以发现落下的是铁珠。
Ⅲ.反应：
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3（铝热反应）
Ⅳ.铝热剂及应用：
（1）铝热剂：
铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。
在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。
（2）铝热反应的特点：
在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。
体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。
（3）铝热反应的应用：
①焊接钢轨
②冶炼高熔点金属：
V、Cr、Mn等。
③电解法：
非常活泼的金属（活动顺序中：
K------Al）用一般的还原剂很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：
2NaCl（熔融）
2Na+Cl2↑
MgCl2（熔融）
Mg+Cl2↑
2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑
【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择
KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg
（2）金属提炼一般步骤：
①矿石的富集、除杂；②冶炼；③精炼
二、海水资源的开发利用
1.海水水资源的利用：
海水中水的储量约占全球总水量的97％。
海水中水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。
海水淡化的方法：
主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
海水蒸馏原理示意图太阳能蒸发原理示意图
2、从海水中提取物质的方法
Ⅰ、从海水中提取镁的主要工艺流程：
镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。
主要步骤如下：
海水（主要
含NaCl
和MgSO4）
溶液
试剂①
熔融
Mg
无水
MgCl2
MgCl2
溶液
Mg（OH）2
沉淀
电解
试剂②
（1）为了使MgSO4转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用 NaOH，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应 过量；验证MgSO4已完全转化为Mg（OH）2的方法是取上层清液，加入NaOH溶液，不生成沉淀。
（2）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是 过滤。
（3）试剂②可以选用 HCl 。
（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式：
MgCl2（熔融）
Mg+Cl2↑Ⅱ、从海水中提取溴的主要工艺流程
（1）用蒸馏法将海水浓缩。
用硫酸将浓缩的海水酸化。
（2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。
反应的化学方程式为：
2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl；
（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的，反应的化学方程式为：
Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4
（4）向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为：
2HBr+Cl2==2HCl+Br2
（5）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴。
Ⅲ、从海带中提取碘
（1）反应原理：
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（H2O2）将其氧化成I2，再用有机溶剂将I2萃取出来。
用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：
2I-+H2O2+2H+==I2+2H2O。
（2）操作步骤：
①取约3g干海带，把表面的浮着物用刷子刷净（不要用水冲洗，以免洗去表面的碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。
点燃酒精灯，灼烧海带至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却。
②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸2～3min,过滤。
③在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/l）,再加入1mLH2O2（3%），现象：
溶液变棕黄色。
再加入几滴淀粉溶液，现象是：
溶液变蓝色。
（3）提取I2流程：
资源综合利用环境保护
1.煤的综合利用：
（1）煤的成分：
煤是又有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。
其组成以碳元素为主，还含有H、O、N、S等元素。
（2）煤的综合利用途径：
通过煤的干馏、煤的气化和液化获得洁净的燃料和多种化工原料。
，
①煤的干馏：
将煤隔绝空气加强热使之分解的过程叫做干馏，也叫煤的焦化。
（化学变化）
②煤的气化：
将煤转化为可燃性气体过程。
（主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气等）
高温
主要反应：
C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）
水煤气
直接液化：
煤+H2液体燃料
催化剂
③煤的液化
间接液化：
煤H2＋CO甲醇（CH3OH）
2.石油的综合利用：
石油炼制后的产品绝大多数用作燃料使用，不到10%的石油转化为化工原料。
I.石油的成分：
石油是由多种碳氢化合物（烷烃、环烷烃及少量的芳香烃）组成的混合物。
（没有固定的沸点）
Ⅱ.石油的炼制
（1）石油的分馏（物理变化）
A.石油分馏的原理：
利用各种烃的沸点不同，将石油不断的加热----汽化----冷凝---液化，把石油分离成不同沸点范围的蒸馏产物（叫做馏分，仍然是混合物）的过程叫做石油的分餾。
B.实验室蒸馏石油的装置（如下图）：
①仪器名称：
①温度计；
②蒸馏烧瓶；
⑥③冷凝器；
③④接收器。
②
④图中：
⑤是冷水进口；
⑥是热水出口。
⑤装置②中要加碎瓷片，以防止暴沸。
石油气液化石油气。
C.石油分馏主要产品
汽油、煤油、柴油、重油等。
（2）石油的裂化（化学变化）：
在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的
烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程。
C16H34C8H18＋C8H16
十六烷辛烷辛烯
C8H18C4H10＋C4H8
辛烷丁烷丁烯
C4H10CH4＋C3H6
丁烷甲烷丙烯
C4H10C2H6＋C2H4
丁烷乙烷乙烯
（3）石油的裂解（化学变化）：
采用比催化裂化更高的温度，使碳碳键断裂的更彻底，。
主要目的得到气态的不饱和烃。
（4）石油的催化重整：
石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状
烃转化为环状烃（如苯或甲苯等）
二、以煤、石油、天然气为原料生成合成材料
1.三大合成材料（合成有机高分子）
（1）合成塑料：
（2）合成纤维（3）合成橡胶：
2.合成有机高分子的反应：
聚合反应：
在一定条件下，由小分子（单体）合成高分子（分子量巨大的化合物）的反应。
聚合反应加成聚合（加聚反应）：
由单体生成高分子的反应。
缩合聚合（缩聚反应）：
由单体生成高分子的同时还有小分子生成，
CH3
（1）加聚反应：
n
①由乙烯制聚乙烯：
nCH2===CH2[CH2－CH2]
乙烯聚乙烯
单体：
CH2===CH2
链节：
－CH2－CH2－
n
高聚物：
[CH2－CH2]
聚合度：
n
n
②
由丙烯制聚丙烯：
nCH2===CH－GH3[CH2－CH]
③由甲基丙烯酸甲酯制聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）：
CH3
CH3
n
nCH2===CH－COOCH3[CH2－CH]
COOCH3
（2）缩聚反应：
制涤纶、尼龙（锦纶）、醇酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂
O
O
nHO－C－－－G－OH+nHO－CH2－CH2－OH
（对苯二甲酸）（乙二醇）
O
O
n
[C－－－G－O－CH2－CH2－O]+（2n－1）H2O
聚酯纤维（涤纶）
三、环境保护与绿色化学
1.环境保护：
（1）环境问题：
指不合理的开发和利用自然资源而造成的资源短缺、环境污染和生态破坏。
（2）环境污染：
包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染和噪声污染等。
污染源：
主要来自化石燃料燃烧和工业生产的“三废”（废气、废水、废渣）的排放。
（3）环境问题的八大公害：
①酸雨：
pH小于5.6的雨水叫做酸雨。
主要成因：
化石燃料燃烧排放到大气中的SO2\NOX。
防治：
改变能源结构，硫酸厂的尾气经过处理后再排放。
②温室效应：
大气中的CO2含量增多引起地表面温度升高。
主要成因：
含碳燃料燃烧产生的CO2排放到大气中。
防治：
改变能源结构，植树造林。
③臭氧空洞：
大气平流层中的臭氧层被破坏引起“臭氧空洞”。
主要成因：
氟氯烃（氟里昂）、NO2、NO在破坏臭氧层中起催化剂作用。
防治：
逐步减少、禁止使用氟氯烃。
④白色污染：
一些塑料制品废弃物对环境的污染。
主要成因：
聚乙烯等固体废旧塑料随意丢弃引起土壤及水的污染。
治理：
①减少使用加强回收塑料制品
②开发可降解塑料（淀粉塑料、水溶性塑料、光解塑料）
⑤光化学烟雾：
空气中的NO2在紫外线照射下，发生一系列的光化学反应产生一种有毒的烟雾。
主要成因：
NO2主要来自石油产品和煤的燃烧产物、汽车尾气及硝酸厂的废气
治理：
①硝酸厂的废气经回收处理后再排放
②加强对汽车尾气的治理（汽车排气管上安装转化器）
⑥赤潮（水华）：
水体的富营养化污染（水中的藻类超常繁殖，覆盖在水表面）
主要成因：
使用含磷洗衣粉的污水的排放。
不合理的使用化肥。
治理：
禁止生产使用含磷洗衣粉。
⑦城市大气的铅污染：
含铅化合物对大气的污染。
主要成因：
使用含铅汽油（汽油中加入抗爆震剂四乙基铅）的汽车排放的尾气。
治理：
禁止使用含铅汽油。
⑧环境的新公害：
废旧电池对水及土壤的污染。
主要成因：
废旧电池中含有酸、碱、重金属盐（Pb2+、Hg2＋、Ni2+、cd2+）等污染物，废旧电池的随意丢弃引起的污染。
治理：
设立废旧电池回收站。
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。
原子经济：
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。
这时原子的利用率为100%。
（1）开发绿色反应，提高原子利用率
原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为：
期望产物的总质量
生成物的总质量
原子利用率==×100%
（2）经济性的反应有两个显著优点：
①是最大限度地利用了原料；
②是最大限度地减少了废物的排放。
【强化训练】
．书法离不开文房四宝（笔、墨、纸、砚）。
做笔用的狼毫、研墨用的墨条、宣纸（即白纸）和做砚台用的砚石的主要成分依次是（）
A．多糖、石墨、蛋白质、无机盐
B．塑料、石墨、多糖、无机盐
C．蛋白质、石墨、多糖、无机盐
D．蛋白质、煤炭、多糖、有机玻璃
．油脂和蛋白质都是维持人体生命活动所必需的营养物质，以下叙述正确的是（）
A．油脂和蛋白质都是天然高分子有机化合物
B．油脂和蛋白质都能发生水解反应
C．油脂和蛋白质都有固定的熔沸点
D．油脂和蛋白质都不能使溴水褪色
．下列物质不能发生水解反应的是（）
A．蛋白质B．蔗糖C．油脂D．烷烃
．下列哪种物质的元素组成与其它的不同的是（）
A．蛋白质B．糖类C．油脂D．淀粉
．食品中含有过量的（丙烯酰胺）可能引起令人不安的食品安全问题。
下列关于丙烯酰胺的叙述错误的是（）
A．能使酸性高锰酸钾溶液褪色B．能与氢气发生加成反应
C．是高分子化合物D．能发生加聚反应
．下列物质能发生水解反应，且最终水解产物互为同分异构体的是（）
A．淀粉B．蔗糖C．麦芽糖D．纤维素
7．在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（）
A、NaMgAlB、NaKZnFeC、ZnFeCuAgD、MgAlZnFe
8．有0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75g沉淀。
这种铁的氧化物的化学式是（）
A、FeOB、Fe2O3C、Fe3O4D、FeO和Fe2O3
9．向NaBr和KI混合溶液中通入足量氯气后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是（）
A、NaBr和KIB、NaBr和KClC、NaCl和KClD、NaCl、KCl和I2
10．可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是（）
A、乙醇B、溴的四氯化碳溶液C、NaOH溶液D、盐酸
11．NaCl溶液中含有Ca（HCO3）2、MgSO4、CaSO4等杂质，其除去方法正确的是（）
A．Ba（OH）2溶液→Na2CO3溶液→盐酸B．Ba（OH）2溶液→盐酸→Na2CO3溶液
C．Na2CO3溶液→Ba（OH）2溶液→盐酸D．盐酸→Na2CO3溶液→Ba（OH）2溶液
第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可
燃冰”，1体积“可燃冰”可贮藏100～200体积的天然气。
“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子构建成8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。
若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，请根据上述信息解答13－14题。
13．下列有关“可燃冰”的叙述中不正确的是（）
A．“可燃冰”也可能成为人类未来的重要能源
B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源
C．“可燃冰”为水可能变成油提供了有利的证据
D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷
14．“可燃冰”的平均组成可用下列的化学式表示（）
A．3CH4·H2OB．CH4·3H2OC．CH4·6H2OD．CH4·8H2O
15．下列各组离子在碱性溶液中能够大量共存的是（）
A．Mg2＋、Na＋、Cl－、SO42－B．K＋、Na＋、Cl－、AlO2－
C．Cu2＋、Ca2＋、Br－、I－D．Ba2＋、K＋、Cl－、I－
16．B下列说法中正确的是（）
A．分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物
B．各组成元素质量分数相同的烃是同一种烃
C．分子式相同而结构式不同的有机物一定是同分异构体
D．互为同系物的有机物其分子结构必然相似
二、填空题
17．全球海水中溴的藏量丰富，约占地球溴总藏量的99％，故溴有“海洋元素”
之称，海水中溴含量为65mg/L。
其工业提取方法有：
（1）空气吹出纯碱吸收法。
方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。
该方法涉及到的反应有：
①（写出离子方程式）；②Br2+3CO32—＝BrO3—+5Br—+3CO2↑;③BrO3—+5Br—+6H＋＝－3Br2+3H2O。
其中反应②中氧化剂是；还原剂是。
（2）空气吹出SO2吸收法。
该方法基本同
（1），只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。
写出溴与二氧化硫的离子反应方程式：
_________________。
（3）溶剂萃取法。
该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。
实验室中萃取用到的实验仪器名称是。
下列可以用于海水中溴的萃取试剂的。
①乙醇②四氯化碳③硝酸④裂化汽油
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