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第二章 化学与资源开发利用,考纲要求 1.了解化学在水处理中的应用。2.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。3.了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。4.了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用。5.了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。,1天然水的净化 (1)基本流程：,考点一 多样化的水处理技术,(3)常用的消毒剂为液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。 (4)除去水中的异味：活性炭颗粒的表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。 2硬水的软化 (1)硬水和软水：,(2)硬度的类型： 暂时硬度由钙、镁的 引起的硬度。 永久硬度由钙、镁的 引起的硬度。,碳酸氢盐,硫酸盐或氯化物,(3)硬水的软化方法：,3.污水处理的方法,4.海水淡化 海水淡化又称脱盐，利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。常用方法有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法等。,(1)水的净化是指除去水中的杂质，而水的软化是指降低水中的Ca2、Mg2浓度，而不是把所有的Ca2、Mg2除去。用石灰法软化硬水时，常和纯碱一起使用，目的是用纯碱除去过量的石灰，工业上称为石灰纯碱法。 (2)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。 (3)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。,1随着世界人口的急剧增长、工业的蓬勃发展，淡水供应危机日益成为世界关注的焦点，海水约占地球现有总水量的97%，海水淡化问题已成为科学家的主要研究方向，若实行海水淡化来供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是( ) A加入明矾，使海水的盐分沉淀并淡化 B利用太阳能，将海水蒸馏淡化 C将海水通过离子交换树脂，以除去所含的盐分 D利用半透膜，采用反渗透法而使海水淡化 解析：明矾是用来净化水的，不可能使海水的盐分沉淀并淡化，A不正确。 答案：A,生活用水的获取,2水处理技术在生产、生活中应用广泛。 (1)含有较多_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_。 (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_。,答案：(1)O2 CO2(或氮气) (2)明矾(或硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁，答出一种即可) 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性电的胶体，使其聚沉，达到净化目的 (3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中的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 (4)10 (5)740 1 484,4下列所述情况可能引起水污染的是( ) 城市生活污水的任意排放 农业生产中农药、化肥使用不当 海上油轮石油泄漏 工业生产中废液、废渣、废气的排放 A B C D 答案：D,污水处理,5工业三废(废水、废气、废渣)处理或将三废消灭于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。 (1)工业生产H2SO4的尾气中常含有少量SO2，通常用_吸收，有关的化学方程式为_； 然后再用硫酸处理，目的是_。 硫酸厂的废水呈_性，通常加入_进行处理。 (2)铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且能在体内蓄积。因此在处理含铬污水时，通常加入_使六价铬转化为三价铬，再加_使其转化为沉淀。 (3)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，ClO2有下列两种制备方法。,方法一：2NaClO34HCl=2ClO2Cl22NaCl2H2O； 方法二：2NaClO3H2O2H2SO4=2ClO2Na2SO4O22H2O。 用方法_(填“一”或“二”)制备的ClO2更适合用于饮用水消毒，其主要原因是_。 (4)对于含有Hg2、Pb2、Cu2等重金属离子的工业废水，通常加入过量的_使其转化为沉淀而除去。 答案：(1)Ca(OH2)溶液 Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O 将CaSO3转化为SO2，提高SO2的利用率，同时得到副产品CaSO4 酸 熟石灰 (2)FeSO4 碱 (3)二 方法二制得的ClO2中不含有Cl2 (4)Na2S,6南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题： (1)该泉水属于_硬水(填“暂时”或“永久”)。 (2)若要除去Ca2、Mg2可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加顺序为_，原因是_。 (3)目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，水中的Ca2、Mg2与交换树脂的_起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入_溶液中再生。,海水淡化,解析：(1)钙、镁离子的硫酸盐形成的硬水属于永久硬水。(2)若先加纯碱再加石灰，则过量的Ca2无法除去。(3)除去Ca2、Mg2用的是阳离子交换树脂，Ca2、Mg2和H交换，即H起交换作用。阴离子交换树脂中，OH起交换作用，失效后应放到强碱溶液中再生。(4)由图可知，电解池的左端电极为阳极，右端电极为阴极，通电后阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则B应为阳离子交换膜才能实现海水变为淡水的转化。阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：2H2O2e=2OHH2，Mg22OH=Mg(OH)2，Ca22OH=Ca(OH)2(微溶)。 答案：(1)永久 (2)先加石灰后加纯碱 过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来 (3)H 强碱 (4)B 2Cl2e=Cl2 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀,2污水处理的一般流程,1海水中盐的开发和利用 (1)海水制盐： 以 为主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。另外还有电渗析法和冷冻法。 (2)氯碱工业： 反应原理： 。 工艺流程：,考点二 海水的综合利用,蒸发法,设备： 。(阳)离子交换膜只允许Na通过。 产品：阳极室：氯气。补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室：氢气和NaOH。补充纯水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。,离子交换膜电解槽,2从海水中提取镁 生产流程及反应原理：,3海水提溴,反应原理 氧化： ； ， ； ， 。,Cl22NaBr=2NaClBr2,3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2,5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O,Br2SO22H2O=2HBrH2SO4,Cl22HBr=Br22HCl,1NaCl是海水中含量最多的盐，除食用外，它还是海洋化学工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( ) 烧碱 纯碱 金属钠 氯气 盐酸 A全部 B只有 C只有 D只有 解析：由氯碱工业及钠的制备等知识，知全部正确。 答案：A,氯碱工业,3如图所示，利用海洋可提取很多重要的化工原料。,海水的综合利用,C第步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2 D在第步中溴元素被氧化，第、步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原 解析： BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便将过量的Ba2除去，A错误；铁为活泼电极，不能作阳极，B错误；在空气中MgCl26H2O分解时水解，得不到MgCl2，C错误。 答案：D,解析：工业上冶炼金属镁时电解的是熔融MgCl2，而不是Mg(OH)2，故D项错误。 答案：D,5(2014年高考新课标全国卷)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想法可行的是_(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”从浓海水吹出Br2，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2Na2CO3H2ONaBrNaBrO3NaHCO3，吸收1 mol Br2时，转移的电子数为_mol。,(3)海水提镁的一段工艺流程如下图： 浓海水的主要成分如下：,该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品2的化学式为_，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。,(4)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_。,1石油的炼制,考点三 化石燃料的综合利用,2.煤的综合利用,COH2,(2)废弃金属： 回炉再生。 制取相应金属化合物。 (3)废弃无机非金属材料： 玻璃可回炉再生。 砖、瓦、陶瓷可作建筑填料。,煤、石油、天然气的综合利用,1下列有关石油化工的说法不正确的是( ) A通过裂化把沸点不同的物质分离开来，是物理变化 B裂解是深度裂化，目的是获得以短链不饱和烃为主要成分的基本化工原料 C催化重整就是在催化剂的作用下，使汽油中烃分子的结构进行重新排列形成新的分子结构，以提高汽油的品质 D利用共聚技术可以改进高分子材料的性能 答案：A,煤和石油的加工技术,2石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。 (1)石油分馏时，在不断向_(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品，该过程为_操作过程。 (2)石油裂化为热裂化、_和加氢裂化，裂化的目的是提高_的产量。 (3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和_的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒_进行燃烧的过程。 (4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和_存在下与_作用生成液体燃料的过程。,解析：(1)石油分馏在分馏塔中进行。该过程为连续操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化，裂化的目的是提高汽油的产量。(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和硫的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程。(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下与H2作用生成液体燃料的过程。 答案：(1)分馏塔 连续 (2)催化裂化 轻质燃料油(或汽油) (3)硫(S) 浮动 (4)催化剂 氢气(H2),3.煤是无机物和有机物的混合物，是一种不可再生能源。我国是生产和使用煤的大国，燃煤会造成环境污染，我国使用脱硫燃煤技术，把污染降到最低，开发新能源势在必行。已知煤的部分结构模型如图所示： (1)从煤的部分结构模型来看，煤是工业上获得_烃的重要来源。,(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的，从煤的结构模型来看，煤在提供热量的同时产生大量的_等气体物质，造成严重的大气污染。 (3)“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐，下列物质中适宜于作固硫剂的是_(填字母序号)。 A氯化钙 B氧化钙 C硫酸钙 D氢氧化钙 (4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程： _。 (5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有_等。,化石燃料的综合利用,(2)以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)： 在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_。 当甲烷合成氨气的转化率为75%时，NH3生成尿素的产率为80%，以5.60107 L(标准状况)甲烷为原料能够合成尿素_吨。,解析：(2)将氨分离出来，可减少生成物的浓度，化学平衡正向移动；补充氢气和氮气，增大反应物的浓度，利于平衡正向移动。 根据甲烷生成氢气，氢气合成氨，氨气与CO2生成尿素得关系式： CH4 2NH3 CO(NH2)2 224 Lmol1 60 gmol1 5610775%80% L x 所以x9107 g90 t。,5工业上常产生大量的废气、废水、废渣、废热，如果处理不好，随意排放，会造成污染，而如果科学回收，可变废为宝。 (1)工业制硫酸的尾气中含有的少量SO2，可先用氨水吸收，再用稀硫酸处理。 该反应的化学方程式为_； 这样处理的优点是_。 (2)硫酸厂产生的大量烧渣(硫铁矿煅烧后的灰渣)的用途是_(写一种即可)；写出电解精炼铜阳极泥的一种用途_。 (3)一座大型硫酸厂同时又是一座能源工厂，硫酸厂生产过程中的余热若能充分回收利用，不仅不需要外界供应能源，而且还可以向外界输出大量的热能。硫酸厂产生余热的主要设备名称是_。,废弃物的综合利用,(4)干熄焦技术是将炼焦炉推出的约1 000 的赤热焦炭，在熄焦室中被其逆流的冷惰性气体(主要成分是氮气，温度在170190 )熄灭，被加热到700800 的惰性气体经除尘后进入余热锅炉，产生的过热蒸汽送往汽轮发电机发电。干熄1 t焦炭可产生500 kg过热蒸汽，可折合成46 kg标准煤。举出两例采用逆流原理的化工设备或化学仪器：_、_。 (5)下图表示石灰石膏法吸收SO2的工艺流程，写出反应的化学方程式_。,解析：(1)SO2吸收工艺：先用氨水，再用稀硫酸处理，有关方程式：SO2NH3H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2；生成物硫酸铵可作化肥，产生的SO2可用作制硫酸的原料，循环利用。(3)合成硫酸厂使用高温的设备会产生余热，即沸腾炉和接触室。(4)逆流原理即对流操作。(5)石灰石膏法吸收SO2的原理：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O24H2O=2CaSO42H2O。,答案：(1)SO2NH3H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2 生成的SO2可用作制硫酸的原料，硫酸铵可作化肥 (2)做高炉炼铁的原料(或回收有色金属、提取金银、制砖等合理答案都可) 回收贵金属金、银等 (3)沸腾炉和接触室 (4)热交换器 冷凝管(或工业制硫酸中的吸收塔) (5)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O24H2O=2CaSO42H2O,6(2013年高考新课标全国卷)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。,回答下列问题： (1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为： Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH 该电池中，负极材料主要是_，电解质的主要成分是_，正极发生的主要反应是_。,与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_。 (2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。,图(b)中产物的化学式分别为A_，B_。 操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为 _。 采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是_(填化学式)。,典例 我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：,解析 (1)碳酸氢钙与碱反应能够生成碳酸钙沉淀，由于氢氧化镁的溶解度小，故镁离子转化为Mg(OH)2沉淀而不转化为碳酸镁沉淀。 (2)二氧化碳溶解于水显酸性，故可以调节溶液的pH。 (3)明矾常用于净水。 (5)可先净水再杀菌消毒。,
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