在本章开始之前，我想借本章知识点的东风，给各位读者传递一个学科思想——整体和细节的思想。这个思想有点类似于化学核心素养中的“宏观辨识与微观探析”，但是又略有不同。
宏观辨识与微观探析，这个核心素养讲的是某个知识点既有宏观层面的理解角度，也有微观层面的理解角度。例如这个化学方程式：H+O=HO，你既可以讲4g氢气与g氧气发生反应生成6g水，也可以讲个氢气分子和个氧气分子发生反应生成个水分子。宏观和微观又能通过物质的量统一起来。
整体和细节的思想，讲的是本章大体知识框架和具体知识细节。了解一章的知识，首先从框架入手，本章的题目叫做化学与可持续发展，一共分为三节内容：自然资源的开发利用，化学品的合理使用，环境保护与绿色化学。如果画成思维导图的话就是这样的：
以上就是本章最原始的知识框架图。框架图最大的优点就是我们可以像一个元帅一样，稳坐中军，统筹全局。我们只需要掌握一个大纲，其余下层知识，逐级推进，纲举目张，一本书的知识很快就全部装在自己的肚子里了。缺点嘛，也有，就是对于细节知识的梳理可能有不到位的地方。你是元帅，一般来讲不可能知道所有小兵的名字的。如果花费了较多精力和时间，细节知识全部做到位，做成的框架图又显得比较庞大和繁琐，难以记住。那么，如何克服这个缺点呢？其实很好办到的——那就是你亲自做一个面面俱到的框架图，虽然这个框架图可能不够完美，但那又怎么样呢？自己炒的菜就算客观上很难吃，你在主观上也会认为真香，框架图亦复如是；元帅亲自把所有的士兵挨个点名一遍，虽然记不住这么多名字，但队伍也会士气高昂，细节知识亦复如是。
当然咯，如果有的同学还有疑难，我用了框架图，也梳理了细节知识，宏观和微观的学科思想也建立起来了，但是记性不好，就是记不住，那可咋办？
两个解决办法：第一，失败是成功他妈，重复是成功他爸。人和人的记忆力的确有差距，但更多的是心理暗示在作祟，积极的心理暗示会让你的记性越来越好，消极的心理暗示会让你的记性越来越差。退一步讲，就算是我的记性真的差，别人重复一遍，那我就重复十遍，别人重复十遍，那我就二十遍。笨鸟先飞，勤能补拙。
第二，口诀法记难以记住的知识点。如果亲自编成框架后还是记不住，那就把框架编成自己喜欢的顺口溜。简化知识，朗朗上口，如数家珍，逻辑条理。
如本章可以这么编：发展要持续，化学助一臂。自然资源造出化学品，同时带来环境压力。
但是呀，不能所有的知识都编成口诀，第一个原因，编口诀是要费时费力的，除非你出口成章，下笔有神。第二个原因，口诀说到底比较幼稚，显示不出你的优势。
最后，说一说可持续发展。人类社会要发展，肯定需要各种各样的资源，这些资源都来自于大自然的馈赠。但是，资源往往是有限的，人的欲望是无限的。以有限的资源满足无限的欲望，这显然不现实。所以可持续发展的意思是省着点用资源，要顾及到非人类社会的需求，也要顾及到其它国家的需求，还要顾及到子孙后代的需求。我们国家最讲究的是天人合一，这是五千年传统文化留下的最宝贵的遗产，和大洋彼岸的漂亮国完全不同。
8.、自然资源的开发利用自然资源种类很多，有些是可再生资源，有些是不可再生资源，本节内容主要讨论研究金属矿物资源、海水资源、化石燃料三大资源，我们继续用框架图表示：
8..、金属矿物的开发利用我们以金属活动性顺序表为例来说明，初中老师肯定这么教过你：嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤。
不管怎样，你应该把这个金属活动性顺序表记得牢牢的，因为它背后的故事很多。
人类对金属材料的应用史，其实就是金属活动性顺序表的倒表。
金（包括白金铂）是人类最早利用的金属，因为自然界存在着游离态的金，可以直接拿过来使用。
银和汞（水银，炼丹用）紧随其后，它们虽然是化合态存在，但比较容易冶炼，略微加热其化合物，就可以得到对应单质了。
铜冶炼技术出现是化学技术发展的里程碑。因为热还原法是一种全新的技术。我国对铜的利用可追溯到夏商周时期。
铁虽然也是用热还原法来冶炼，但它出现的比铜晚了很多年，最早出现的冶炼铁到战国晚期了。因为铁更活泼，冶炼所需条件更加苛刻。进入铁器时代后，人类也就进入了冷兵器时代的巅峰时期。
包括铝之前的金属，它们的还原性比CO、H等常见还原剂的还原性还要强，因此无法通过常规的热还原法得到，即使铝在地壳中的含量比铁还高。所以才有了那个故事：拿破仑用铝杯喝酒，而他的手下只能用金杯喝酒，让当代的我们恨不得穿越过去和他们喝个痛快。一直到近代发明了电之后，用电解熔融法才制备出铝单质，至于钾钙钠镁，因为太活泼，生活中已经基本上看不到它们的身影了，只能在化学实验室中觅得踪迹。
在这些金属中，有三个金属制备方式比较特殊。
第一个是Zn。
Zn的冶炼介于Al、Fe之间，既有热还原法的生产工艺，也有电解熔融法的生产工艺。北宋的《天工开物》中就有记载，古人把这种金属叫倭铅。现在为了提高纯度，多用电解法冶炼。
第二个是Al。
Ca、Na、Mg、Al的冶炼，虽然用的都是电解熔融法，但Ca、Na、Mg是电解氯化物，而Al电解的是氧化物，因为AlCl是共价化合物，熔融状态下不导电。
第三个是K。
由于电解熔融KCl产生的K，无法从熔融态的KCl中分离出来。所以工业上用Na来制备K，即在熔融状态下，利用沸点的差异，用Na将K气体从KCl中置换出来（注意：这和Fe置换CuSO4溶液中的Cu的原理不同）。
除此之外，还有一些特殊的金属冶炼方式，比如火法炼铜、湿法炼铜、铝热反应等。
铝热反应是金属Al单质还原高熔点金属的一种冶金方式，同时也是高中阶段不可多见的剧烈化学反应，在反应过程中会放出大量的热，铝热反应的温度可以达到℃，这温度已经可以通杀所有的金属了。因此，铝热反应可用作冶炼难熔金属、焊接钢轨、军事用途的穿甲弹、燃烧弹等。
接下来以Al还原FeO为例来说明。
反应所需条件：高温；
反应所需原料：引燃剂：镁条。助燃剂：氯酸钾。铝热剂：铝粉和FeO组成的混合物。
反应现象：剧烈反应，火花四溅，生成液态金属，同时放出大量的热。
反应产物特点：新生成的液态金属单质易与AlO(固态)分离。
最后再啰嗦一遍，铝热反应很剧烈。主要用于冶炼难熔金属，绝对不可以用来冶炼熔点较低的金属，如Cu、Mn，在铝热反应的过程中会生成气态金属，非常危险。如有可能，我会给大家观看一个铝热反应冶炼Mn的小视频。
计算表明，生产kg的铝消耗至少kJ的电能，然而回收废旧铝制品如铝罐与从铝土矿中获得相同质量的铝，前者能耗是后者的能耗的%-5%，结合下图中铝的工业制备方式，并分析数据，你能得出什么结论？
金属资源是不可再生资源，所以，合理开发和利用的金属资源很重要。
对待金属资源要从三个方面入手：开源、节流、提高效率。开源包括继续开发金属矿，如铁矿石，寻找金属材料的替代材料，如碳纤维、塑料等，回收废旧金属材料，循环利用。节流包括防止金属发生锈蚀而损耗，做好金属防护工作。提高效率包括寻找环保高效的金属冶炼方法。
8..、海水资源的开发利用地球其实是个水球，因为地球7%的表面被海水覆盖。所以，在海水资源的综合利用面前，人类这个小学生可能还要再研究一万年，而且是朝夕必争的一万年。况且，我们的目标不是星辰大海吗？
①海水中最大的资源就是水，水可以直接拿来使用，也可以淡化后使用。
海水可以直接用作核电站的冷却水，因此，世界上的核电站全部建在海边。
关于福岛核泄漏，日本人要将核废水直接排放在大海中，网络上有一小撮非蠢即坏的精日分子为日本人辩护，说中国的核电站也在向大海中排放废水，这就是典型的偷换概念。中国和包括世界上所有国家的核电站，向大海中排放的是冷却水。
核废水指的是直接接触放射性元素的水，如日本的核废水含有大量的氢的放射性同位素——氚。而冷却水是为了使核反应堆降温、并未与核料直接接触的水。举个形象的例子，核废水是冲大便的水，冷却水是上厕所后洗手后的水。
那么，日本为何要将核废水排入大海呢？原因很简单，他们认为陆地上装不下这么多核废水了。至于海洋被污染，海产品不能吃，又不是我一家，我怕什么？有全世界跟我一起倒霉呢！所以，我就说日本这个民族，知小节而无大义，懂礼貌而缺道德。那么，美国为什么还会同意日本排放核废水呢？其实美国的小心思很简单：核废水离我很远，离东亚尤其是中国很近，虽然洋流终究会把核废水带到美国的西海岸，但现在就能看到中国倒霉我就很开心。
海水还可以淡化后使用。海水淡化有三种常见的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。无论你了解还是不了解这三种方法，请务必先记住。我们先讨论一下蒸馏法的海水淡化。
以上就是用蒸馏法进行海水淡化装置。该装置分为三部分：加热装置、冷凝装置、接液装置。加热装置对海水加热蒸发，水变成水蒸气进入冷凝装置，海水中的固体溶质(NaCl等)最终就留在了烧瓶中。在冷凝管的内管中，水蒸气遇冷重新变成水，最后流入了右侧的锥形瓶，即可得到淡水。
注意，冷凝管是一个水冷装置，分为外管和内管。外管包裹住内管，外管进出的是冷却水，可以对内管中的气体进行冷却降温，使其变成液体。冷凝管外管的冷却水永远要下进上出，以便充分冷却，且不会太浪费冷却水。
除此之外，可以利用海水的潮汐能来发电，这也是海水的一大用途。
②海水中的第二大资源是NaCl，但NaCl不仅仅就用作食盐。
我们是知道的，纯水在0℃的时候会结冰，但盐水的结冰的温度比0℃更低。这也就是冬天下了大雪，为什么要给路面撒盐(CaCl)的原因了。同理，海水结冰的温度也低于0℃。
海水中的NaCl怎么提取呢？很简单，晒。
先把海水引入盐田，再用太阳晒。等水蒸发了，盐就析出了，这就是我们得到的粗盐。
粗盐远远没有达到我们的食用标准，甚至连工业标准都达不到，必须进行粗盐的提纯。
粗盐中的主要杂质有NaSO4、CaCl、MgCl。说白了，就是Ca+、Mg+、SO4-三种离子。干掉它们！
第一，在粗盐的提纯中，分别需要加入NaOH、BaCl、NaCO。加入三者的顺序有多种排列方式，但是无论如何排列，NaCO必须在BaCl之后。其余对顺序没有要求。第二，这三个物质可以合并为两个物质：Ba(OH)和NaCO。第三，必须一步一次过滤，不可以一起过滤。
这样就制得了精盐。精盐除了食用，至少可以找出种工业用途，并且都是考点。
第一个用途：侯氏制碱法（联合制碱法）。
利用了NaHCO溶解度较小的性质，我国著名的化学家侯德榜先生发明了“侯氏制碱法”：
第二个用途：氯碱工业、工业制盐酸、制漂白液(84消毒液)。
所谓氯碱工业，就是电解饱和食盐水，产生氯气和NaOH的工业。
其反应原理到了高二再具体学习，现在只给出化学方程式。
产物有氢气和氯气，氢气在氯气中点燃可以生成HCl气体，将HCl气体通入水中就是盐酸。
产物中有NaOH和氯气，将氯气通入到NaOH溶液中，就制得了84消毒液。
第三个用途：工业制备钠。
③海水中的其它物质
除了NaCl，海水中还含有低浓度的Br-、Mg+、K+等，可以用来生产液溴单质、金属镁单质、钾盐。
海中还有各种各样的海藻、海带等海草，它们富含有碘元素(I-)，可以用来生产固体碘单质。
我们以Br-和Mg+为例，以流程图的形式来研究一下，二者物质的提取过程。
海水提溴的操作步骤：
第步：提取溴的海水最好先去除了NaCl，用提取粗盐的后的苦卤，毕竟Na+和Cl-的含量远高于Br-。
第步：海水呈弱碱性，先加酸酸化，再加氯气将海水中的Br-转化为Br：Cl+Br-=Br+Cl-。
第步：因为溴的沸点较低，用热空气就可以将海水中浓度很低的Br变成气体。
第4步：空气和Br(g)的混合气体，与还原剂SO一起通入水中，发生反应：SO+Br+HO=Br-+SO4-+4H+。这样收集到Br-的浓度远高于第步。
第5步：第二次氯气氧化：Cl+Br-=Br+Cl-，这样就制得浓度远大于第步的Br。
第6步：蒸馏，利用溴的沸点低于水的沸点，蒸馏分离溴水中的Br，得到纯净的Br(g)。
第7步：冷凝，将Br(g)冷凝为液溴单质。
海水提镁的操作步骤：
第步：提取镁最好也使用去除了NaCl的海水，这样的海水除了叫苦卤，也可以叫母液。
第步：软体动物的外壳可以统称为贝壳，其主要成分是CaCO，煅烧后先变成CaO，然后加水，最后变成Ca(OH)悬浊液——也就是石灰乳，相关的化学方程式大家自己写。
第步：母液中的Mg+和石灰乳发生反应，生成Mg(OH)沉淀：MgCl+Ca(OH)=Mg(OH)+CaCl。
第4步：生成Mg(OH)沉淀与盐酸发生反应，生成浓度较大的MgCl溶液：Mg(OH)+HCl=MgCl+HO。然后将MgCl溶液浓缩到饱和状态，析出MgCl·6HO晶体。
第5步：将MgCl·6HO晶体风化脱掉晶体水，变成无水MgCl。
第6步：将无水MgCl加热到熔融状态，进行电解，最终制得Mg。
8..、煤、石油和天然气的综合利用煤是固体，石油主要是液体，天然气是气体，但是它们都被称为化石燃料。
煤的主要成分是碳，但也有少量的氢、氧、氮、硫。总之，原煤是一种复杂的无机和有机混合物。
煤的干馏（焦化）：将煤隔绝空气加热（俗称炼焦），可以得到生产生活中用途最广的燃料——焦炭，另外，还有煤焦油、苯、焦炉气等化工原料物质。
煤的液化：将煤与氢气作用生成液体燃料（例如甲醇）的过程。
煤的气化：将煤转化为可燃性的气体，例如碳与水反应可以制得水煤气：C+HOCO+H。
以上三种化工过程都是化学变化。
-------------------------------------
天然气的主要成分是CH4，这在前面已经学过了。主要用途是用作燃料。
但是天然气也有一些其它的用途，如通过化学反应产生H，用于合成氨、合成甲醇，甚至还可以通过复杂的化学反应将甲烷转化为乙烯等更有用的化工原料。
天然气与石油共生，主要来自于石油勘探。少部分来自于沼气、海底的可燃冰。
-------------------------------------
石油的主要成分是烃类（C—C50），同时含有少量的硫、氮等元素。
分馏：各组分的含碳量不一样，因此沸点不一样，可以用分馏（分多次蒸馏）操作进行先后分离。如可以分离C8为主的汽油，C4为主的煤油，C6为主的柴油。
裂化裂解：裂化是重油催化分解生成轻质燃料油；裂解是深度裂化，将轻质油催化分解生成化工原料。
为什么要裂化？因为汽车太多了，分馏来的燃料油还是不够用。所以就必须通过化学反应，将用不了的大分子烃类分解为C8等燃料油。
为什么要裂解？裂解是为了生产各种化工原料，如乙烯、丙烯。有了乙烯、丙烯，才能有聚乙烯、聚丙烯等有机高分子材料。
观察以上四个化学反应，即使是饱和烷烃，在经过裂化裂解反应后，至少要生成一个烯烃，烯烃是不饱和烃。
汽油分为裂化汽油和分馏汽油。裂化汽油能不能用来萃取溴水中的溴？
催化重整：链状烃经过复杂的化学变化，使其生成环状烃(如苯)的反应。
以上三个变化，石油的分馏是物理变化，石油的裂化裂解、催化重整都是化学变化。
大部分的石油被用作燃料，只有小部分石油被制作成了塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子材料。但是石油等化学燃料无论用作哪种用途，都对环境有比较大的危害。
最近一些年，生物质能开始被广泛