高中化学一轮复习 第六单元 第30讲 化学与资源开发利用课件.ppt

第30讲 化学与资源开发利用 考纲导视 考纲定位1 了解海水的综合运用 了解科学发展对自然资源的作用 2 了解化学在水处理中的应用 3 了解煤 石油和天然气等综合运用的意义 4 了解化学资源对废旧物的再生和综合运用的作用 基础反馈 正误判断 正确的画 错误的画 1 区分硬水和软水的最佳方法是用肥皂水进行区分 易起 泡沫的为软水 不易起泡沫的为硬水 2 我国淡水资源非常短缺 所以在生产和生活中应该将生 活用水 工厂废水直接排放到湖泊或海洋中 3 海水制盐的主要方法是电渗析法 4 电解NaCl水溶液 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶 液 溶液呈无色 5 海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 6 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法 可防止阴极 室产生的Cl2进入阳极室 8 改液化石油气为天然气作燃料 燃烧时应减小进空气量 或增大进天然气量 9 石油裂解的目的是提高汽油的产量 10 大力发展火力发电 解决电力紧张问题符合节能减排 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一 多样化的水处理技术 知识梳理 1 天然水的净化 混凝剂 胶体 悬浮物 胶体 1 概念 加入 形成 吸附天然水中的 和 聚集成较大颗粒而沉淀 然后过滤除去的方法 2 常见混凝剂 硫酸铝 聚合铝 硫酸亚铁 硫酸铁等 明矾 混凝沉淀 过滤 杀菌 3 混凝法净水流程 2 硬水的软化 Ca HCO3 2 Mg HCO3 2 1 硬度的划分 暂时硬度是指水的硬度由 或 引起 永久硬度是指由 等引起 钙 镁的硫酸盐或氯化物 2 硬水的软化方法 加热法 原理 用化学方程式表示 是 适用范围是 药剂法 常用药剂 和 等 软化流程为 Ca HCO3 2 H2O CO2 CaCO3 Mg HCO3 2 MgCO3 H2O CO2 MgCO3 H2O Mg OH 2 CO2 只能软化暂时硬度的水 纯碱 生石灰 CaCO3 Mg OH 2 阳离子 再生 3 污水处理 1 基本流程 2 污水处理常用的化学方法 中和法 酸性废水常用熟石灰中和 碱性废水常用H2SO4或CO2中和 4 海水淡化 蒸馏法 电渗析法 海水淡化的方法有 等 考点集训 A 离子交换法可以软化硬水B 硬水中含有较多Ca2 Mg2 C 生产 生活使用的天然水必须经软化D 加热可使暂时硬水中的Ca2 生成CaCO3沉淀答案 C 方法技巧 2 石灰纯碱法软化后的硬水 仍然会有一定的硬度 原因 是生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度 3 鉴别硬水和软水可利用肥皂水 加肥皂水硬水会产生较 多的浮渣 软水会产生较多的泡沫 4 离子交换树脂不只有阳离子交换树脂 也有阴离子交换 树脂 例2 水处理主要包括水的净化 污水处理 硬水软化和海水淡化等 1 水的净化与软化的区别是 2 净化后的水还需杀菌消毒才能饮用 下列物质适用于自来水消毒的有 A KMnO4C KAl SO4 2 12H2O B Cl2D 活性炭 答案 1 水的净化是用混凝剂 如明矾等 将水中的悬浮物沉淀下来 而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子 2 B 3 Cu2 MnS CuS Mn2 MnS的Ksp比CuS 的Ksp大 下面的处理方法 往工业废水中加入适量的NaCl 以Fe为电极进行电解 经过一段时间 有Cr OH 3和Fe OH 3沉淀生成 工业废水中铬的含量已低于排放标准 请回答下列问题 3 工业废水由酸性变为碱性的原因是 4 铁电极 填 能 或 不能 改用石墨电极 原因是 考点二 海水的综合利用 知识梳理 1 氯碱工业 离子交换膜法电解食盐水 1 设备 离子交换膜电解槽 离子交换膜只允许 离子通过 2 原理 氯碱工业的生产原理用化学方程式表示为 3 工艺流程 粗盐水 精盐水 在进入电解槽前需通过阳离子交换塔进一步除去 等离子 以防破坏离子交换膜 阳 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 过滤 Ca2 Mg2 4 粗盐的精制 5 产品 阳极室产品是 需补充 流出 阴极室产品是氢气和NaOH 需补充纯水 加入一定量NaOH稀溶液 流出NaOH浓溶液 氯气 精制饱和食盐水 淡盐水 2 从海水中提取溴单质 1 工艺流程 2 反应原理 Cl2 2NaBr 2NaCl Br2 3Br2 3Na2CO3 5NaBr NaBrO3 3CO2 5NaBr NaBrO3 3H2SO4 3Br2 3Na2SO4 3H2O Br2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 2HBr Cl2 2HCl Br2 沉淀Mg2 3 从海水中提取镁单质 1 工艺流程 2 主要化学反应 制备石灰乳 制备MgCl2 电解MgCl2 CaO H2O Ca OH 2 Mg OH 2 2HCl MgCl2 2H2O 3 生产中应用的平衡原理 沉淀溶解平衡原理 向海水中加入沉淀剂Ca OH 2 由于c OH 增大 Mg OH 2的溶解度小于Ca OH 2的 则最大限 水解平衡原理 在MgCl2 6H2O脱水变为MgCl2时 由 于MgCl2 2H2O Mg OH 2 2HCl水解平衡的存在 在HCl 气体环境中 增大了c HCl 抑制了MgCl2的水解 避免了Mg OH 2的生成 考点集训 例4 海水是巨大的资源宝库 从海水中提取食盐和溴的过 程如下 1 请列举海水淡化的两种方法 2 将NaCl溶液进行电解 在电解槽中可直接得到的产品 有H2 3 步骤 中已获得Br2 步骤 中又将Br2还原为Br 其 目的为 4 步骤 用SO2水溶液吸收Br2 吸收率可达95 有关反应的离子方程式为 由此反应可知 除环境保护外 在工业生产中应解决的主要问题是 5 某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法 查阅了有关资料 Br2的沸点为59 微溶于水 有毒性和强腐蚀性 他们参观生产过程后 画了如下装置简图 请你参与分析讨论 图中仪器B的名称 整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管 其 原因是 实验装置气密性良好 要达到提纯溴的目的 操作中如 何控制关键条件 C中液体产生颜色为 为除去该产物中仍残留的少量Cl2 可向其中加入NaBr溶液 充分反应后 再进行的分离操作是 4 Br2 SO2 2H2O 4H SO4 2Br 答案 1 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 任意两种 2 Cl2 NaOH 3 富集溴元素 2 强酸对设备的 严重腐蚀 5 冷凝管 Br2腐蚀橡胶 控制温度计b的温度 并 收集59 的馏分 深红棕色 分液 或蒸馏 例5 海洋是个巨大的资源宝库 海水资源的利用具有非常广阔的发展前景 海水中溴元素以Br 形式存在 工业上用空 气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图 1 步骤 反应的离子方程式为 2 步骤 反应的化学方程式为 3 Br的原子序数是 在周期表中位于第 周期第 族 4 步骤 蒸馏的过程中 温度应控制在80 90 温度过高或过低都不利于生产 原因是 5 为什么不直接用 溴水混合物 而要用 溴水混合物 进行蒸馏 得到液溴 解析 空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法 其中一种工艺是在预先酸化的浓缩海水中用氯气与海水中的溴 离子反应 使之成为单质溴 2Br Cl2 2Cl Br2 继而通入空气和水蒸气 将溴吹入吸收塔 使溴蒸气和吸收剂SO2发生反应转化成氢溴酸 SO2 Br2 2H2O H2SO4 2HBr 以达到富集的目的 然后 再用氯气将其氧化 2HBr Cl2 2HCl Br2 最后蒸馏得到液溴 答案 1 2Br Cl2 Br2 2Cl 2 SO2 Br2 2H2O 2HBr H2SO4 3 35四 A 4 温度过高 大量水蒸气随溴蒸气排出 溴蒸气中水增加 温度过低 溴不能完全蒸出 回收率低 5 溴水混合物 中虽然含有溴单质 但浓度低 如果直接蒸馏 处理量大 生产成本高 经过 空气吹出 SO2吸收 氧化 等步骤实际上是将溴水浓缩了 例6 2014年新课标卷 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 H2O NaBr NaBrO3 NaHCO3 未配平 吸收1molBr2时 转移的电子为 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 1L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 答案 1 2 53 4 MgCl2 熔融 Mg 2H2O Mg Cl2 Mg OH 2 H2 考点三 化石原料的综合利用 知识梳理 1 石油的炼制 沸点 沸点 物理 长链 短链 化学 化学 2 煤的综合利用 隔绝空气 液体燃料 料 如CH3OH 可燃性气体 烃类燃料 醇类燃 1 煤气化 2C O2 H2OH2 CO2 3 煤化工和天然气化工的发展 碳化学 2CO C H2O CO H2 CO 2 天然气的重整 CH4 H2O CO 3H2 考点集训 例7 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 石油裂化分为热裂化 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 石油的分馏是在分馏塔中进行的 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 裂化的目的是提高轻质燃料油 或汽油 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 使煤与氢气作用生成液体燃料的过程 答案 1 分馏塔 连续 2 催化裂化 3 硫 或S 轻质燃料油 或汽油 浮动 4 催化剂 氢气 或H2 例8 2015年四川乐山模拟 四川有丰富的天然气资源 以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示 图中某些转化步骤及生成物未列出 请填写下列空白 1 已知0 5mol甲烷和0 5mol水蒸气在t pkPa时 完全反应生成一氧化碳和氢气 合成气 吸收了akJ热量 该反应的热化学方程式为 2 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有何作用 3 当甲烷合成氨气的转化率为75 时 以5 60 107L甲烷为原料能够合成 L氨气 假设体积均在标准状况下测定 4 已知尿素的结构简式为 请写出两种 含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式 答案 1 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 2akJ mol 1 2 增大氮气和氢气的浓度有利于增大反 应速率 减小氨气的浓度 有利于平衡向正反应方向移动 3 1 12 108 4 NH4N C O