第八章第一节：化学与自然资源

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第八章：化学与可持续发展

• 资源、能源、材料、环境、健康和安全是当今社会的重要研究主题.
• 应用绿色化学和循环经济的原则，使用和应用各种化学品以建设美丽家庭。

第一节：自然资源的开发利用

• 化学是人类利用自然资源的关键，也对环境问题有重要作用。
• 金属矿物、海水、化石燃料是化学应用价值的例子，认识与这些相关的环境与发展问题。
• 可再生资源和不可再生资源属于自然资源。
• 可持续发展的目标是在满足人类需求的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约。

金属矿物的开发利用

• 工业上将金属从其化合物中还原出来的过程称为金属冶炼。
• 根据金属活泼性的不同，可以采用不同的冶炼方法。
  • 不太活泼的金属，可以直接用加热分解的方法将它们从其化合物中还原出来。比如：
    • 2HgO 2Hg + O₂↑ Δ
    • 2Ag₂O = 4Ag + O₂↑
  • 非常活泼的金属从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。比如：
    • MgCl₂(熔融) Mg + Cl₂↑ 电解
    • 2Al₂O₃(熔融) 4Al + 3O₂↑ 冰晶石电解
    • 2NaCl(熔融) 2Na + Cl₂ ↑ 电解
• 大部分金属的冶炼都是通过氧化还原反应来完成，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。
• 合理开发和利用金属资源的主要途径有提高金属矿物的利用率，开发环保高效的金属冶炼方法，防止金属的腐蚀，加强废旧金属的回收和再利用，使用其他材料代替金属材料。
• 生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×10⁸J，与从铝土矿制铝相比，回收铝质饮料罐得到铝的能耗更低。

海水资源的开发利用

• 海水中的储量占地球上总水量的 97%。
• 海水水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
• 海水淡化的方法有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。
• 我国海水制盐具有悠久的历史，从海水中制得的氯化钠作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。
• 海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已经成为海水综合利用的重要方向。
• 海水中含量最多的元素是O,H, Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br, C, Sr, B, 和 F。
• 从海水中提取铀和重水具有一定的战略意义；潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也越来越受到重视。
• 工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”，其过程主要包括氧化、吹出、吸收和蒸馏等环节。

煤、石油和天然气的综合利用

• 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，以碳元素为主。
• 通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。
• 煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。
• 煤可以直接液化，也可以间接液化。
• 天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料则主要用于合成氨和生产甲醇等。
• 天然气水合物是一种类冰状结晶物质，主要成分是甲烷水合物。
• 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，需要先在炼油厂进行精炼。利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏。
• 需要通过催化裂化过程将重油裂化为汽油等物质，再进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。
• 目前多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料。
• 以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。

化学品的合理使用

• 化学品可以分为大宗化学品和精细化学品两大类，要科学、安全、有效和合理地使用化学品。

化肥、农药的合理施用

• 合理施用化肥，除了要考虑土壤酸碱性、作物营养状况等因素，还必须根据化肥本身的性质进行科学施用。
• 农药在农作物病虫害的综合防治中占有重要地位。
• 要朝着高效，低毒和低残留的方向发展。
• 农药可能会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，一些害虫还会产生抗药性.

滴滴涕的功与过

• DDT的施用使疟蚊、跳蚤和苍蝇等得到有效的防治，控制了疟疾、伤寒、鼠疫、霍乱等传染病的流行，挽救了数千万人的生命，为人类的卫生防疫事业作出了巨大的贡献。
• 会长期存在于自然界中而难以降解，并通过食物链富集在动物的脂肪中，从而对鸟类等昆虫的天敌产生慢性毒害。

合理用药

• 药物在促进人类健康的同时，可能对机体产生与用药目的无关的有害作用。
• 合理用药必须在医生、药师指导下，遵循安全、有效、经济和适当等原则，主要考虑药物和机体两个方面。
• 吸毒对个人和社会的危害极大。

化学与药物设计、合成

• 药物的分子结构、用量和用时的定性、定量研究是药物设计、合成、筛选和合理用药的基础。
• 分子结构及其修饰往往是决定药效的关键，药物的用量和用时也是是影响药效的重要因素。
• 缓释药物可以减少每天吃药的次数，方便了人们的药物使用，制造缓释药物的方法很多。

安全使用食品添加剂

• 食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。
• 以下是常见类别：着色剂、增味剂，膨松剂、凝固剂，防腐剂、抗氧化剂, 营养强化剂。

希望这些笔记能帮助你更有效地学习！