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1、第 30講 化 學(xué) 與 資 源 開(kāi) 發(fā) 利 用考 綱 導(dǎo) 視 考 綱 定 位 1.了解海水的綜合運(yùn)用，了解科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源的 作用。 2.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。 3.了解煤、石油和天然氣等綜合運(yùn)用的意義。 4.了解化學(xué)資源對(duì)廢舊物的再生和綜合運(yùn)用的作用。 基 礎(chǔ) 反 饋 正誤判斷，正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”。(1)區(qū)分硬水和軟水的最佳方法是用肥皂水進(jìn)行區(qū)分，易起泡沫的為軟水，不易起泡沫的為硬水( )。(2)我國(guó)淡水資源非常短缺，所以在生產(chǎn)和生活中應(yīng)該將生)。活用水、工廠廢水直接排放到湖泊或海洋中(3)海水制鹽的主要方法是電滲析法( )。(4)電解 NaCl 水溶液， 若在陰極附近的溶液中
2、滴入酚酞溶液，溶液呈無(wú)色( )。(5)海水蒸發(fā)制海鹽的過(guò)程中只發(fā)生了化學(xué)變化( )。 (6)電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的 Cl2 進(jìn)入陽(yáng)極室( )。(8)改液化石油氣為天然氣作燃料，燃燒時(shí)應(yīng)減小進(jìn)空氣量或增大進(jìn)天然氣量( )。(9)石油裂解的目的是提高汽油的產(chǎn)量( )。(10)大力發(fā)展火力發(fā)電，解決電力緊張問(wèn)題符合節(jié)能減排( )。答 案 ： (1) (2)(3)(4)(5) (6)(7)(8) (9)(10) 考 點(diǎn) 一 多 樣 化 的 水 處 理 技 術(shù)【 知 識(shí) 梳 理 】1天然水的凈化。混凝劑膠體懸浮物膠體(1)概念：加入_，形成_吸附天然水中的_和_聚集成較
3、大顆粒而沉淀，然后過(guò)濾除去的方法。(2)常見(jiàn)混凝劑：_、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等。明礬混凝沉淀過(guò)濾殺菌(3)混凝法凈水流程：_。 2硬水的軟化。Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2(1) 硬度的劃分：暫時(shí)硬度是指水的硬度由_ 或_引起；永久硬度是指由_等引起。鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物(2)硬水的軟化方法。加熱法：原理(用化學(xué)方程式表示)是_、_、_。適用范圍是_。藥劑法：常用藥劑_和_等。軟化流程為：Ca(HCO 3)2H2OCO2 CaCO3Mg(HCO3)2 MgCO3H2OCO2 MgCO3H2OMg(OH)2CO2只能軟化暫時(shí)硬度的水純堿生石灰 CaCO3 Mg(OH)2陽(yáng)離子
4、再生 3污水處理。(1)基本流程。(2)污水處理常用的化學(xué)方法。中和法：酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用 H2SO4 或CO2 中和。 4海水淡化。蒸餾法電滲析法海水淡化的方法有：_、_等。 【 考 點(diǎn) 集 訓(xùn) 】A離子交換法可以軟化硬水B硬水中含有較多 Ca2、Mg2C生產(chǎn)、生活使用的天然水必須經(jīng)軟化D加熱可使暫時(shí)硬水中的 Ca2生成 CaCO3 沉淀答 案 ： C 方 法 技 巧(2)石灰純堿法軟化后的硬水，仍然會(huì)有一定的硬度，原因是生成的鈣鎂化合物仍然有一定的溶解度。(3)鑒別硬水和軟水可利用肥皂水，加肥皂水硬水會(huì)產(chǎn)生較多的浮渣，軟水會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫。(4)離子交換樹(shù)脂不只有陽(yáng)離子交
5、換樹(shù)脂，也有陰離子交換樹(shù)脂。 例 2水處理主要包括水的凈化、污水處理、硬水軟化和海水淡化等。(1)水的凈化與軟化的區(qū)別是_。(2)凈化后的水還需殺菌消毒才能飲用，下列物質(zhì)適用于自來(lái)水消毒的有_。AKMnO4CKAl(SO4)212H2O BCl2D活性炭 答 案 ： (1)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的懸浮物沉淀下來(lái)，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子(2)B (3)Cu2MnS CuSMn2MnS的Ksp比CuS的Ksp大 下面的處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的 NaCl，以 Fe 為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，有 Cr(OH)3 和 Fe(OH)3 沉淀生成，工業(yè)廢水中鉻的含量已
6、低于排放標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(3)工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是_。(4)鐵電極_(填“能”或“不能”)改用石墨電極，原因是_。 考 點(diǎn) 二 海 水 的 綜 合 利 用 【 知 識(shí) 梳 理 】1氯堿工業(yè)離子交換膜法電解食鹽水。(1)設(shè)備：離子交換膜電解槽。離子交換膜只允許_離子通過(guò)。(2)原理：氯堿工業(yè)的生產(chǎn)原理用化學(xué)方程式表示為_(kāi)。(3)工藝流程：粗鹽水_精鹽水。在進(jìn)入電解槽前需通過(guò)陽(yáng)離子交換塔進(jìn)一步除去_等離子，以防破壞離子交換膜。陽(yáng)2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2過(guò)濾Ca 2+、Mg2+ (4)粗鹽的精制。(5)產(chǎn)品：陽(yáng)極室產(chǎn)品是_，需補(bǔ)充_流出_；陰極室產(chǎn)品是氫氣和 NaOH
7、，需補(bǔ)充純水(加入一定量 NaOH 稀溶液)流出 NaOH 濃溶液。氯氣精制飽和食鹽水淡鹽水 2從海水中提取溴單質(zhì)。(1)工藝流程：(2)反應(yīng)原理：Cl 2 2NaBr=2NaCl Br2,3Br2 3Na2CO3=5NaBr NaBrO33CO2，5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O，Br2SO22H2O=2HBrH2SO4,2HBrCl2=2HClBr2。 _；沉淀Mg2+：_；3從海水中提取鎂單質(zhì)。(1)工藝流程：(2)主要化學(xué)反應(yīng)：制備石灰乳：_，制備 MgCl2：_；電解MgCl2：_。CaCO3 CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2Mg(OH)22
8、HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融) MgCl2 (3)生產(chǎn)中應(yīng)用的平衡原理。沉淀溶解平衡原理：向海水中加入沉淀劑 Ca(OH)2，由于 c(OH)增大，Mg(OH)2 的溶解度小于 Ca(OH)2 的，則最大限水解平衡原理：在 MgCl26H2O 脫水變?yōu)?MgCl2 時(shí)，由于MgCl22H2O Mg(OH)22HCl 水解平衡的存在，在HCl氣體環(huán)境中，增大了c(HCl) ，抑制了 MgCl 2 的水解，避免了Mg(OH)2 的生成。 【 考 點(diǎn) 集 訓(xùn) 】例 4海水是巨大的資源寶庫(kù)，從海水中提取食鹽和溴的過(guò)程如下： (1)請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法：_、_。(2)將 NaCl 溶液
9、進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有 H2、_、_。(3)步驟中已獲得 Br2，步驟中又將 Br2 還原為 Br，其目的為_(kāi)。(4)步驟用 SO2 水溶液吸收 Br2，吸收率可達(dá) 95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是_。 (5)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料，Br2的沸點(diǎn)為 59 ，微溶于水，有毒性和強(qiáng)腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過(guò)程后，畫(huà)了如下裝置簡(jiǎn)圖：請(qǐng)你參與分析討論：圖中儀器B的名稱：_。 整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是_。實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵
10、條件：_。C 中液體產(chǎn)生顏色為_(kāi)。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量 Cl2，可向其中加入 NaBr 溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行的分離操作是_。 (4)Br2SO22H2O=4HSO4 2Br答 案 ： (1)蒸餾法、電滲析法、離子交換法(任意兩種)(2)Cl2 NaOH(3)富集溴元素2強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕(5)冷凝管Br2 腐蝕橡膠控制溫度計(jì) b 的溫度，并收集 59 的餾分深紅棕色分液(或蒸餾) 例 5海洋是個(gè)巨大的資源寶庫(kù)，海水資源的利用具有非常廣闊的發(fā)展前景。海水中溴元素以Br形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如下圖：(1)步驟反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(2)步驟反應(yīng)的化學(xué)方程式
11、為_(kāi)。 (3)Br的原子序數(shù)是_，在周期表中位于第_周期第_族。(4)步驟蒸餾的過(guò)程中，溫度應(yīng)控制在 80 90 。溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于生產(chǎn)，原因是_。(5)為什么不直接用“溴水混合物”而要用“溴水混合物”進(jìn)行蒸餾，得到液溴：_。 解 析 ：空氣吹出法是用于工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法，其中一種工藝是在預(yù)先酸化的濃縮海水中用氯氣與海水中的溴離子反應(yīng)，使之成為單質(zhì)溴：2BrCl2=2ClBr2，繼而通入空氣和水蒸氣，將溴吹入吸收塔，使溴蒸氣和吸收劑SO2發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氫溴酸：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，以達(dá)到富集的目的。然后，再用氯氣將其氧化：2HBrCl2=2HClBr 2，最后
12、蒸餾得到液溴。 答 案 ： (1)2BrCl2=Br22Cl(2)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4(3)35 四A(4)溫度過(guò)高，大量水蒸氣隨溴蒸氣排出，溴蒸氣中水增加；溫度過(guò)低，溴不能完全蒸出，回收率低(5)“溴水混合物”中雖然含有溴單質(zhì)，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高；經(jīng)過(guò)“空氣吹出、SO 2 吸收、氧化”等步驟實(shí)際上是將溴水濃縮了 例 6(2014 年新課標(biāo)卷)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來(lái)是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再?gòu)氖Ｓ嗟臐夂Ｋ型ㄟ^(guò)一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的
13、是_(填序號(hào))。用混凝法獲取淡水；提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量；優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種；改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝。 (2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出 Br2，并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是 Br2 Na2CO3H2O NaBr NaBrO3NaHCO3(未配平)，吸收1 mol Br2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子為_(kāi)mol。(3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖： 濃海水的主要成分如下：該工藝過(guò)程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)，產(chǎn)品 2 的化學(xué)式為_(kāi)，1 L濃海水最多可得到產(chǎn)品 2 的質(zhì)量為_(kāi)g。(4)采用石墨陽(yáng)極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)；電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消
14、耗，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。 答 案 ： (1)(2)53(4)MgCl2(熔融)Mg2H2O MgCl2Mg(OH)2H2 煉制方法原理變化主要原料主要產(chǎn)品分餾常壓利用烴的_不同，將其分離成_不同的產(chǎn)物_變化原油汽油、煤油、柴油等減壓重油柴油、潤(rùn)滑油、燃料油、石蠟、瀝青等裂化在一定條件下，使_烴斷裂為 _烴_變化重油、石蠟 等汽油、煤油、柴油等 輕質(zhì)油裂解深度裂化(更高溫度下 的裂化) _變化石油分餾產(chǎn)物(包括石 油氣)主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等考 點(diǎn) 三 化 石 原 料 的 綜 合 利 用【 知 識(shí) 梳 理 】1石油的煉制。沸點(diǎn)沸點(diǎn)物理長(zhǎng)鏈短鏈化學(xué)化學(xué) 項(xiàng)目原理產(chǎn)品干餾將煤_加強(qiáng)
15、熱使其 分解的過(guò)程焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣氣化把煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為 _的過(guò)程CO、H2、CH4 等可燃?xì)怏w和 CO2、 N2 等非可燃?xì)怏w液化直接液化高溫、高壓和有催化劑條件下，與溶劑混合，使煤與 H2 作用生成_優(yōu)質(zhì)汽油、柴油、芳香烴和副產(chǎn)物燃 料氣、液化石油氣等間接液化把煤轉(zhuǎn)化成 CO 和 H2，經(jīng)催化合成_ _等合成汽油、甲醇等2.煤的綜合利用。隔絕空氣液體燃料料(如 CH 3OH)可燃性氣體烴類燃料、醇類燃 (1)煤氣化：2CO2H2O H2CO2。3.煤化工和天然氣化工的發(fā)展碳化學(xué)。2CO，CH2O COH2，CO(2)天然氣的重整：CH4H2O CO3H2。 【 考 點(diǎn) 集 訓(xùn) 】例
16、7石油和煤炭加工過(guò)程涉及多種技術(shù)和設(shè)備。(1)石油分餾時(shí)，在不斷向_(填工業(yè)設(shè)備名稱)內(nèi)投放原料的同時(shí)獲得產(chǎn)品，該過(guò)程為_(kāi)操作過(guò)程。(2)石油裂化分為熱裂化、_和加氫裂化，裂化的目的是提高_(dá)的產(chǎn)量。(3)煤的洗選是為了降低原煤中灰分和_的含量。煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒，并使全部煤炭顆粒_進(jìn)行燃燒的過(guò)程。(4) 煤 的 直 接 液 化 是 煤 與 適 當(dāng) 溶 劑 混 合 后 在 高 溫 和_存在下與_作用生成液體燃料的過(guò)程。 解 析 ： (1)石油的分餾是在分餾塔中進(jìn)行的，該過(guò)程為連續(xù)操作過(guò)程。(2)石油裂化分為熱裂化、催化裂化和加氫裂化，裂化的目的是提高輕質(zhì)燃料油(或汽油)的產(chǎn)
17、量。(3)煤的洗選是為了降低原煤中灰分和硫的含量。煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒，并使全部煤炭顆粒浮動(dòng)進(jìn)行燃燒的過(guò)程。(4)煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和催化劑存在下，使煤與氫氣作用生成液體燃料的過(guò)程。答 案 ： (1)分餾塔連續(xù)(2)催化裂化(3)硫(或 S)輕質(zhì)燃料油(或汽油)浮動(dòng)(4)催化劑氫氣(或 H 2) 例 8(2015 年四川樂(lè)山模擬)四川有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出)：請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白： (1)已知 0.5 mol 甲烷和 0.5 mol 水蒸氣在 t 、p kPa 時(shí)，完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫
18、氣(合成氣)，吸收了 a kJ 熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：_。(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常采取的措施之一是將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來(lái)，并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用，同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃?。?qǐng)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取該措施有何作用：_。 (3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，以 5.60107 L甲烷為原料能夠合成_L 氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，請(qǐng)寫(xiě)出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_，_。 答 案 ： (1)CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H2a kJmol1 (2)增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛扔欣谠龃蠓磻?yīng)速率；減小氨氣的濃度，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)(3)1.12108(4)NH4N=C=O
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