高考化学总复习 第十三章 41 化学与资源开发利用课件

第 41讲化 学 与 资 源 开 发 利 用 微 考 点 大 突 破 微 考 点 大 突 破 探 微 提 能 点 点 结 合 微考点化学与资源开发利用 基础微回扣绿 矾 、 Fe2(SO4)3、 FeSO4、 聚 合 铝 Ca(OH )2 Na2CO3 离 子 交 换 法 ： 向 硬 水 中 加 入 离 子 交 换 剂 (如 NaR)， 反 应 式为 _， 且 离 子 交 换 树 脂 能 再 生 ： CaR2 2Na =2NaR Ca2 。Ca2 2NaR=CaR2 2Na 、 Mg2 2NaR=MgR2 2Na 2污水处理 (1)中 和 法 ： 酸 性 废 水 常 用 _中 和 ， 碱 性 废 水常 用 _中 和 。H 2SO4或 H 2CO3 熟 石 灰 H g2 S2 =H gS， Pb2 S2 =PbS， Cu2 S2 =CuS Na2S 电 渗 析 法 蒸 馏 法 NaCl 离 子 交 换 膜 电 解 槽 CaCl2、 MgCl2、 Na2SO4 3海水提溴 (1)工 艺 流 程 Cl 2 2Br =Br2 2Cl 4海水提镁 (1)工 艺 流 程 (2)主 要 反 应 原 理 CaO H 2O=Ca(OH )2 Mg2 Ca(OH )2=Mg(OH )2 Ca2 Mg(OH )2 2H Cl=MgCl2 2H 2O、 减 压 常 压 (2)裂 化 与 裂 解 ： (催 化 )裂 化 裂 解含 义 通 过 催 化 剂 催 化 、 高 温 ， 使 含碳 原 子 数 多 、 沸 点 高 的 烃 断 裂为 含 碳 原 子 数 少 、 沸 点 低 的 烃的 过 程 采 用 比 裂 化 更 高 温 度(700 1 000 )使 长 链烃 断 裂 成 短 链 、 不 饱 和烃 的 过 程 (催 化 )裂 化 裂 解目 的 _ _原 料 减 压 分 馏 后 的 重 油 、 石 蜡 等 石 油 分 馏 的 馏 分产 品 轻 质 燃 料 油 ：_ 主 要 短 链 不 饱 和 烃 ：_提 高 轻 质 油 ， 特 别 是 汽 油 的 产 量 和 质量 汽 油 、 柴 油 、 煤 油 等 获 得 有 机 化 工 原 料 ， 特 别 是 提 高 乙 烯的 产 量 乙 烯 、 丙 烯 、 丁 烯 等 组 成 的 裂 解 气 及少 量 液 态 烃 H 2 甲 醇 H 2、 CH 4、 CO、 CO2、 N2 焦 炭 煤 焦 油 、 粗 氨 水 CO和 H 2 我的警示 (1)用药剂法软化硬水时一定要注意加入试剂的先后顺序，即Na2CO3应在Ca(OH)2之后加入。 (2)用阳离子交换树脂HR除去硬水中的Ca2、Mg2时，溶液中的酸性会增强，应再用碱性溶液中和H。 (3)污水处理中的酸性废水常用熟石灰中和而不用NaOH溶液中和，碱性废水常用CO2中和。 三个注意 1除去饱和食盐水中的Ca2、Mg2、SO时，纯碱应在钡试剂之后加入，稀盐酸应在过滤后加入。 2电解饱和食盐水时要使用惰性电极而不能使用Fe、Cu等活性电极，否则阳极得不到Cl2。 3阳离子交换膜既防止了Cl2与NaOH溶液的反应，又防止了Cl2与H2的反应。 判 断 正 误 ， 正 确 的 画 “ ” ， 错 误 的 画 “ ”。 1 从 海 水 中 提 取 溴 的 工 艺 流 程 中 有 两 次 由 Br Br2的 目的 是 提 高 溴 的 产 量 ( ) 2石 油 的 分 馏 和 煤 的 干 馏 都 是 物 理 变 化 过 程 ( )警示：石油的分馏是物理变化，而煤的干馏是化学变化。 3石 油 裂 化 的 目 的 是 为 了 获 得 以 短 链 不 饱 和 烃 为 主 要 成 分 的 基 本 化 工原 料 ( )警示：石油裂化的目的是为了提高轻质油的产量，而裂解的主要目的是为了获得短链的不饱和烃。 4将 MgCl26H2O加 热 分 解 可 制 得 无 水 氯 化 镁 ( )警示：MgCl26H2O加热时MgCl2发生水解，生成Mg(OH)2，故应在HCl的气流中加热MgCl26H2O才能得到无水MgCl2。 5离 子 交 换 膜 电 解 槽 电 解 食 盐 水 时 阴 极 产 物 是 NaOH和 氢 气 ( )警示：电解食盐水时，阳极产物是Cl2，阴极产物是H2和NaOH。 6废 水 中 的 重 金 属 离 子 Hg2 、 Pb2 、 Cu2 均 可 用 加 入 强碱 (NaOH)使 其 沉 淀 的 方 法 除 去 ( )警示：Hg2、Pb2、Cu2等重金属离子应用Na2S使其转化成硫化物沉淀而除去。 7硬 水 中 加 入 适 量 石 灰 水 后 ， 由 于 生 成 Mg(OH)2、 CaCO3沉 淀 ， 水 就 软 化 了 ( )警示：加入石灰水后，只能将Mg2引起的硬度转化为Ca2引起的硬度，仍然存在大量的Ca2。 一、水的净化与污水处理 1水的净化的基本流程方法微总结 2硬水的软化方法 (1)加 热 法 (只 能 软 化 具 有 暂 时 硬 度 的 水 )。 (2)药 剂 法 (石 灰 纯 碱 法 )。 (3)离 子 交 换 法 利 用 离 子 交 换 反 应 原 理 ， 软 化 水 的 质 量 高 。常 用 离 子 交 换 树 脂 作 离 子 交 换 剂 ， 其 软 化 硬水 和 再 生 的 过 程 如 图 所 示 ： 3污水处理 (1)基 本 流 程 。 (2)污 水 处 理 的 常 用 方 法 。污 水 处理 方 法 原 理 方 法物 理 法 利 用 物 理 原 理 和 机 械 作用 对 废 水 进 行 处 理 沉 淀 、 均 衡 调 节 、 过 滤 、 离 心 分 离化 学 法 使 用 化 学 试 剂 或 其 他 化学 手 段 处 理 废 水 (1)中 和 法 ： 处 理 酸 性 废 水 和 碱 性 废 水(2)沉 淀 法 ： 处 理 含 有 重 金 属 离 子 的 废 水(3)氧 化 还 原 法 ： 除 去 油 类 、 氮 化 物 、 硫 化 物等 物 质 污 水 处理 方 法 原 理 方 法生 物 法 利 用 微 生 物 的 作 用 除 去废 水 中 溶 胶 物 质 及 有 机 物 活 性 污 泥 法 、 生 物 滤 池 法 、 厌 氧 处 理 法 【微典通关1】 水 处 理 技 术 在 生 产 、 生 活 中 应 用 广 泛 。 (1)含 有 较 多 _(填 离 子 )的 水 称 为 硬 水 。 硬水 加 热 后 产 生 碳 酸 盐 沉 淀 的 离 子 方 程 式 为 _ _(写 出 一 个 即 可 )。 (2)将 RH型 阳 离 子 交 换 树 脂 和 ROH型 阴 离 子 交 换 树 脂 串 接 来软 化 天 然 硬 水 ， 应 先 使 硬 水 通 过 _(填 “ RH”或“ ROH”)型 离 子 交 换 树 脂 ， 原 因 是 _ _。Ca2 、 Mg2 RH 如 果 先 通 过 阴 离 子 交 换 树 脂 可 能 产 生 Mg(OH )2等 沉 淀 而 影 响 树 脂 交 换 效 果 (3)通 过 施 加 一 定 压 力 使 水 分 子 通 过 半 透 膜 而 将 大 分 子 或 离子 截 留 ， 从 而 获 得 纯 净 水 的 方 法 称 为 _。电 渗 析 法 净 化 水 时 ， 使 离 子 通 过 半 透 膜 的 推 动 力 是_。 (4)检 验 蒸 馏 水 的 纯 度 时 ， 最 简 单 易 行 的 方 法 是 测 定 水 的 _。电 导 率 (或 电 阻 率 ) 反 渗 透 法 电 势 差 (或 电 场 力 ) (2)软化硬水时，应先使硬水通过RH型离子交换树脂；若让水先通过ROH型交换树脂会产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果。 (3)通过压力使水分子通过半透膜而获得纯净水的方法称为反渗透法，电渗析法的推动力是电压。 (4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。 二、海水的综合利用 1从海水中获得淡水资源 (1)基 本 方 法 及 原 理 。方 法 主 要 原 理 优 点 缺 点蒸 馏法 将 海 水 加 热 至 105 蒸 发 汽 化 ，然 后 蒸 气 冷 凝 而 得 到 蒸 馏 水 的 方法 设 备 结 构 简 单 、 易操 作 、 淡 水 质 量 好 能 耗 大电 渗析 法 利 用 阴 、 阳 离 子 交 换 膜 对 水 中 阴 、阳 离 子 的 选 择 透 过 性 ， 在 外 加 直流 电 场 作 用 下 ， 使 水 中 的 一 部 分离 子 转 移 到 另 一 部 分 水 中 而 达 到除 盐 目 的 的 方 法 易 于 大 规 模 生 产 、得 到 的 浓 盐 水 可 用于 其 他 工 业 (如 海 水提 镁 等 ) 设 备 结 构 复杂 、 淡 水 质量 较 差 、 能耗 较 大 (2)水 处 理 去 离 子 方 法 ： 离 子 交 换 法 、 膜 分 离 法 。方 法 主 要 原 理 优 点 缺 点离 子交 换法 水 中 的 离 子 与 离 子 交 换 树 脂 上 的离 子 进 行 交 换 ， 除 去 水 中 的 阴 、阳 离 子 。 如 阳 离 子 交 换 ： 利 用 除 去 水中 的 无 机 盐 ，除 离 子 效 果较 好 ， 且 树脂 用 酸 或 碱处 理 可 再 生利 用 不 能 除去 水 里的 细 菌和 病 毒膜 分离 法(反 渗透 法 ) 在 含 盐 量 高 的 溶 液 一 侧 外 加 一 个压 力 ， 使 水 向 淡 水 方 向 渗 透 ， 将水 从 溶 液 中 排 出 使 盐 分 留 下 得 到 的 淡 水质 量 较 好 ，适 合 大 规 模生 产 操 作 复杂 、 能耗 大 【微典通关2】 (1)氯 碱 工 业 是 利 用 电 解 食 盐 水 生 产 _为 基础 的 工 业 体 系 。 (2)电 解 前 ， 为 除 去 食 盐 水 中 的 Mg2 、 Ca2 、 SO等 杂 质 离子 ， 下 列 加 入 顺 序 合 理 的 是 _。 (填 选 项 字 母 ) A 碳 酸 钠 、 氢 氧 化 钠 、 氯 化 钡 B 碳 酸 钠 、 氯 化 钡 、 氢 氧 化 钠 C 氢 氧 化 钠 、 碳 酸 钠 、 氯 化 钡 D 氯 化 钡 、 氢 氧 化 钠 、 碳 酸 钠氯 气 、 烧 碱 、 氢 气 (只 写 出 氯 气 、 烧 碱 也 可 ) D (3)“盐 泥 ” 是 粗 盐 提 纯 及 电 解 食 盐 水 过 程 中 形 成 的 工 业 “ 废 料 ” 。 某 工 厂 的 盐 泥 组 成 如 下 ： 为 了 生 产 七 水 硫 酸 镁 ， 设 计 了 以 下 工 艺 流 程 ：成 分 NaCl Mg(OH)2 CaCO3 BaSO4 其 他 不 溶 于酸 的 物 质质 量 分数 (%) 1520 15 20 5 10 3040 10 15 装 置 1中 加 入 的 酸 应 选 用 _， 加 入 的 酸 应 适 当 过 量 ，控 制 pH为 5左 右 ， 反 应 温 度 在 50 左 右 。 持 续 搅 拌 使 之 充分 反 应 ， 以 使 Mg(OH)2充 分 溶 解 并 转 化 为 MgSO4， 在 此 过程 中 同 时 生 成 CaSO4。 其 中 碳 酸 钙 可 以 转 化 为 硫 酸 钙 的 原因 是 _ _。(稀 )硫 酸 不 断 向 右 移 动 装 置 2中 滤 渣 的 主 要 成 分 为 _。 装 置 3中 通 入 高 温 水 蒸 气 并 控 制 温 度 在 100 110 ， 蒸 发 结 晶 ， 此时 析 出 的 晶 体 主 要 是 _。 用 装 置 6(真 空 干 燥 器 )干 燥 七 水 硫 酸 镁 晶 体 的 理 由 是 _。CaSO4、 BaSO4、 其 他 不 溶 于 酸 的 物 质 氯 化 钠 防 止 失 去 结 晶 水 CaCO3和H2SO4的反应之所以能够持续进行，是因为该反应是在50 及持续搅拌的条件下进行的，该条件下CO2可以迅速从溶液中逸出而使平衡不断向正反应方向移动。CaSO4是一种微溶物，滤渣中除BaSO4、不溶于酸的物质外还应含有CaSO4。在真空干燥器中MgSO47H2O表面的水不需要加热烘干就能挥发掉，这样就能有效防止失去结晶水。 对点微练化学在水处理中的作用及海水的综合利用 1 科 学 曾 评 出 10大 科 技 突 破 ， 其 中 “ 火 星 上 找 到水 的 影 子 ” 名 列 第 一 。 下 列 关 于 水 的 说 法 中 错 误 的 是 ( ) A 用 膜 分 离 的 方 法 可 以 使 海 水 淡 化 B 高 效 催 化 剂 可 促 进 水 的 分 解 ， 同 时 释 放 更 多 的 能 量 C 密 度 小 于 1 g/cm3的 溶 液 ， 浓 度 越 大 ， 密 度 越 小 D 金 属 的 电 化 学 腐 蚀 中 ， 水 参 与 了 正 极 反 应应用微提升 2 水 是 一 种 重 要 的 自 然 资 源 ， 是 人 类 赖 以 生 存 不 可 缺 少 的 物 质 。 水 质优 劣 直 接 影 响 人 体 健 康 。 请 回 答 下 列 问 题 ： (1)天 然 水 中 溶 解 的 气 体 主 要 有 _、 _； (2)天 然 水 在 净 化 处 理 过 程 中 加 入 的 混 凝 剂 可 以 是_(填 其 中 任 何 两 种 )， 其 净 水 作用 的 原 理 是 _ _ _； O2 CO2(或 氮 气 ) 明 矾 、 硫 酸 铝 、 硫 酸 铁 、 硫 酸 亚 铁 铝 盐 或 铁 盐 在 水 中 发 生 水 解 生 成 相 应 氢 氧 化 物 胶 体 ， 它 可 吸 附 天 然 水 中 悬 浮 物 并 破 坏 天 然 水 中的 其 他 带 异 电 的 胶 体 微 粒 ， 使 其 聚 沉 ， 达 到 净 化 目 的 (3)水 的 净 化 与 软 化 的 区 别 是 _ _； (4)硬 度 为 1 的 水 是 指 每 升 水 含 10 mg CaO或 与 之 相 当 的 物 质 (如 7.1 mg MgO)。 若 某 天 然 水 中 c(Ca2 ) 1.2 10 3 molL 1， c(Mg2 )6 10 4 molL 1， 则 此 水 的 硬 度 为 _； (5)若 (4)中 的 天 然 水 还 含 有 c(HCO) 8 10 4 molL 1， 现 要 软 化 10 m3这 种 天 然 水 ， 则 需 先 加 入 Ca(OH)2_g， 后 加 入Na 2CO3_g。水 的 净 化 是 用 混 凝 剂 (如 明 矾 等 )将 水 中 胶 体 及 悬 浮 物 沉 淀 下 来 ， 而 水 的 软 化 是 除 去 水 中 的 钙 离子 和 镁 离 子 10 740 1 484 对点微练煤、石油和天然气的综合利用 3 煤 是 一 种 重 要 的 化 石 燃 料 ， 在 化 工 生 产 和 人 们 的 日 常 生 活 中 具 有 极其 广 泛 的 用 途 。 (1)化 石 燃 料 除 煤 外 还 有 两 种 ， 它 们 的 名 称 为 _、_， 化 石 燃 料 燃 烧 的 产 物 之 一 是 CO2， 这 种 气 体 无 毒 ， 但 对地 球 环 境 造 成 了 危 害 ， 这 种 危 害 的 名 称 是 _。 (2)从 未 来 能 源 需 求 及 安 全 性 等 方 面 考 虑 ， 对 煤 进 行 综 合 利 用 是 保 证 经济 可 持 续 发 展 的 基 本 战 略 。 煤 的 综 合 利 用 方 法 很 多 ， 有 煤 的 气 化 、 煤 的液 化 、 煤 的 氢 化 、 煤 的 干 馏 等 。 工 业 炼 铁 过 程 中 需 要 焦 炭 这 种 从 煤 中 得到 的 化 学 产 品 ， 焦 炭 来 自 _(填 写 一 种 煤 的 综 合 利 用 方 法 )，在 炼 铁 过 程 中 焦 炭 的 作 用 是 _、_。 提 供 还 原 剂 石 油 天 然 气 温 室 效 应 煤 的 干 馏 提 供 能 量 (热 量 ) (3)将 煤 液 化 的 目 的 是 使 煤 转 化 为 燃 油 。 首 先 使 煤 气 化 为 CO和 H2， 然 后在 催 化 剂 的 作 用 下 ， 使 CO和 H2转 化 为 燃 油 用 (CH2)n表 示 ， 请 完 成 下 列化 学 方 程 式 ：答案： n 2n 1 n 2n n 1 n (4)焦 炭 在 合 成 氨 工 业 中 可 用 于 提 供 原 料 气氢 气 ， 即 在 高 温 条 件 下 使焦 炭 与 水 蒸 气 反 应 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 _。 真题微探 (2014课标全国卷 )将 海 水 淡 化 与 浓 海 水 资 源 化 结 合 起来 是 综 合 利 用 海 水 的 重 要 途 径 之 一 。 一 般 是 先 将 海 水 淡 化获 得 淡 水 ， 再 从 剩 余 的 浓 海 水 中 通 过 一 系 列 工 艺 流 程 提 取其 他 产 品 。 回 答 下 列 问 题 ： (1)下 列 改 进 和 优 化 海 水 综 合 利 用 工 艺 的 设 想 和 做 法 可 行 的是 _(填 序 号 )。 用 混 凝 法 获 取 淡 水 提 高 部 分 产 品 的 质 量 优 化 提取 产 品 的 品 种 改 进 钾 、 溴 、 镁 等 的 提 取 工 艺 (2)采 用 “ 空 气 吹 出 法 ” 从 浓 海 水 中 吹 出 Br2， 并 用 纯 碱 吸 收 。碱 吸 收 溴 的 主 要 反 应 是 Br2 Na2CO3 H2ONaBrNaBrO3 NaHCO3， 吸 收 1 mol Br2时 ， 转 移 的 电 子 数 为_ mol。 (3)采 用 石 墨 阳 极 、 不 锈 钢 阴 极 电 解 熔 融 的 氯 化 镁 ， 发 生 反应 的 化 学 方 程 式 为 _； 电 解 时 ， 若 有 少 量 水 存在 会 造 成 产 品 镁 的 消 耗 ， 写 出 有 关 反 应 的 化 学 方 程 式 _。 解析：(1)混凝法无法除去水中的可溶性杂质，项错误；提高部分产品的质量，优化提取产品的品种，改进钾、溴、镁的提取工艺的设想和做法是可行的，故项正确。