2022年高考化學(xué)選修2知識(shí)綱要與發(fā)散思維訓(xùn)練：第二章 化學(xué)與資源開發(fā)利用知識(shí)綱要與變式訓(xùn)練含解析

一、獲取潔凈的水【知識(shí)綱要】要點(diǎn)1.生活用水的凈化（1）基本流程：混凝沉淀→過濾→殺菌（2）常用混凝劑為鋁鹽(如硫酸鋁、明礬、堿式氯化鋁等)、三價(jià)鐵鹽等。原理為Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，F(xiàn)e3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，生成的膠體能吸附水中的懸浮雜質(zhì)而沉降。（3）常用的消毒劑為液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。（4）除去水中的異味：活性炭顆粒的表面積大，吸附能力強(qiáng)，讓水通過由細(xì)小的活性炭顆粒組成的濾床能夠除去水中的異味。要點(diǎn)2.污水處理（1）基本流程：（2）污水處理的方法方法原理操作物理法主要是利用物理原理和機(jī)械作用對(duì)廢水進(jìn)行治理沉淀、均衡調(diào)節(jié)、過濾、離心分離等物理化學(xué)法通過物理化學(xué)過程來除去污染物的方法吸附、浮選、反滲透、電滲析、超過濾、超吸附等化學(xué)法通過施用化學(xué)藥劑或采用其他手段進(jìn)行廢水處理的方法中和法（處理酸性廢水和堿性廢水）、氧化法（除去油類、氮化物、硫化物等物質(zhì)）、沉淀法（處理含有重金屬離子的廢水）、離子交換法等生物化學(xué)法利用微生物的代謝作用，除去廢水中的溶膠物質(zhì)及有機(jī)物質(zhì)的方法活性污泥法、生物濾池法、厭氣處理法等要點(diǎn)3.硬水的軟化(1)暫時(shí)硬度和永久硬度：水的硬度是由Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2引起的，稱暫時(shí)硬度；水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，稱永久硬度。(2)硬水軟化的目的：降低硬水中Ca2＋、Mg2＋的含量使之達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。(3)硬水軟化的方法：加熱法范圍軟化暫時(shí)硬度的水原理Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2OMg(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓＋CO2↑＋H2OMgCO3＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑水垢CaCO3和Mg(OH)2的混合物藥劑法范圍暫時(shí)硬水和永久硬水藥品純堿、生石灰原理Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2OMg(HCO3)2＋2Ca(OH)2=2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2OMgSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓離子交換法范圍硬水中Ca2＋、Mg2＋以硫酸鹽或氯化物形式存在藥品磺化煤(NaR)作離子交換劑原理2NaR＋Ca2＋=2Na＋＋CaR22NaR＋Mg2＋=2Na＋＋MgR2①水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，不是CaCO3和MgCO3，原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，加熱煮沸和石灰純堿法除去Mg2＋時(shí)都轉(zhuǎn)化為更難溶的Mg(OH)2。②藥劑法軟化硬水必須注意加入試劑的先后順序，為使離子沉淀完全，所加入的試劑必須過量，過量的試劑Ca2＋也必須除去，所以Na2CO3應(yīng)在Ca(OH)2之后。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)生較多的沉淀，軟水會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫。④離子交換樹脂不只有陽(yáng)離子交換樹脂，也有陰離子交換樹脂。要點(diǎn)4.海水淡化海水淡化又稱脫鹽，利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除。常用方法有蒸餾法、電滲析法、反滲透法、冷凍法等。【典例分析】例題1下列離子中，引起水質(zhì)硬度較大的是（）①Ca2＋②Al3＋③Na＋④Mg2＋⑤HCOeq\o\al(－,3)⑥SOeq\o\al(2－,4)A.全部B.①④⑤⑥C.⑤⑥D(zhuǎn).①④答案解析D含Ca2＋、Mg2＋較多的水為硬水，由Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2造成的硬水為暫時(shí)硬水，由CaSO4、MgSO4造成的硬水為永久硬水變式練習(xí)1.鈉型離子交換劑磺化煤（NaR）可使硬水中的鈣、鎂離子通過離子交換而軟化。海水的一種淡化方法是使海水（含鈉離子、鎂離子、氯離子等）依次通過兩種離子交換樹脂A、B（如圖所示），下列敘述不正確的是（）A.A為氫型離子交換樹脂（HR），B為羥型離子交換樹脂（ROH）B.A為羥型離子交換樹脂（ROH），B為氫型離子交換樹脂（HR）C.HR與鎂離子的反應(yīng)可表示為：2HR＋Mg2＋=MgR2＋2H＋D.ROH與氯離子的反應(yīng)可表示為：ROH＋Cl－=RCl＋OH－答案解析B若使海水先通過ROH樹脂，溶液中會(huì)有較多的OH－，這樣使海水中的Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg（OH）2沉淀，造成堵塞而使海水淡化失敗。所以A為氫型離子交換樹脂（HR），B為羥型離子交換樹脂（ROH）例題2某電鍍銅廠有兩種廢水需要處理，一種廢水中含有CN－，另一種廢水中含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)。該廠擬定如圖所示的廢水處理流程。回答以下問題：（1）上述處理廢水的流程中主要使用的方法是。（2）②中使用的NaClO溶液呈堿性，用離子方程式解釋原因。（3）②中反應(yīng)后無氣體放出，該反應(yīng)的離子方程式為。（4）③中反應(yīng)時(shí)，當(dāng)有0.4molCr2Oeq\o\al(2－,7)參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移2.4mole－，該反應(yīng)的離子方程式為。（5）取少量待檢水樣于試管中，先加入NaOH溶液，觀察到有藍(lán)色沉淀生成，繼續(xù)加入NaOH溶液，直到不再產(chǎn)生藍(lán)色沉淀為止，再加入Na2S溶液，有黑色沉淀生成，且藍(lán)色沉淀逐漸減少。請(qǐng)你使用化學(xué)用語(yǔ)，結(jié)合必要的文字解釋其原因。答案解析（1）氧化還原法（2）ClO－＋H2OHClO＋OH－（3）CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－（4）3S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋26H＋=6SOeq\o\al(2－,4)＋8Cr3＋＋13H2O（5）待檢水樣中還有Cu2＋，Cu2＋＋2OH－=Cu（OH）2↓，Cu（OH）2（s）＋S2－（aq）=CuS（s）＋2OH－（aq）或Cu（OH）2Cu2＋＋2OH－，Cu2＋＋S2－===CuS↓，CuS比Cu（OH）2更難溶［或CuS比Cu（OH）2的溶解度更?。荩?）由題圖可知CN－被氧化，Cr2Oeq\o\al(2－,7)被還原，故處理廢水的流程中主要使用的方法是氧化還原法。（2）NaClO溶液呈堿性是因?yàn)镃lO－發(fā)生水解，離子方程式為：ClO－＋H2OHClO＋OH－。（4）0.4molCr2Oeq\o\al(2－,7)參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移2.4mol電子，即1molCr2Oeq\o\al(2－,7)參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移6mol電子，故反應(yīng)中Cr元素化合價(jià)從＋6變?yōu)椋?，則離子方程式為：3S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋26H＋===6SOeq\o\al(2－,4)＋8Cr3＋＋13H2O。（5）加入氫氧化鈉溶液后有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，表明水樣中有Cu2＋；加入Na2S有黑色沉淀產(chǎn)生，表明藍(lán)色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏腃uS沉淀，涉及的反應(yīng)為Cu（OH）2（s）＋S2－（aq）===CuS（s）＋2OH－（aq）或Cu（OH）2Cu2＋＋2OH－，Cu2＋＋S2－===CuS↓，即CuS比Cu（OH）2更難溶［或CuS比Cu（OH）2的溶解度更?。葑兪骄毩?xí)2.（1）有毒物質(zhì)的無害化也是綠色化學(xué)研究的內(nèi)容之一。ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑，還可將廢水中少量的S2－、NOeq\o\al(－,2)和CN－等有毒有害的還原性酸根離子氧化除去。請(qǐng)寫出用ClO2將廢水中含有劇毒的CN－氧化成無毒氣體的離子方程式，并說明該方法的優(yōu)點(diǎn)。（2）下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水（去離子水）的工藝流程示意圖。活性炭的作用是；O3消毒的優(yōu)點(diǎn)是。A、B中放置的物質(zhì)名稱分別是：A；B。答案解析（1）2ClO2＋2CN－=2CO2↑＋N2↑＋2Cl－產(chǎn)物為無毒的氣體（CO2和N2）（2）吸附水中的有機(jī)物（或去除水中的異味）反應(yīng)產(chǎn)物無毒無害陽(yáng)離子交換樹脂陰離子交換樹脂（1）書寫氧化還原方程式時(shí)，根據(jù)題意先確定反應(yīng)產(chǎn)物：應(yīng)將CN－氧化成無毒的CO2和N2兩種氣體，而ClO2被還原為Cl－；再利用化合價(jià)升降法配平化學(xué)方程式：Cl元素由＋4→－1價(jià)，C元素由＋2→＋4，N元素由－3→0價(jià)。（2）天然水eq\o(――→,\s\up7(砂濾),\s\do5())去除水中不溶性雜質(zhì)eq\o(――→,\s\up7(活性炭),\s\do5())通過吸附作用去除有毒、有異味的分子eq\o(―――――→,\s\up7(陽(yáng)離子交換樹脂),\s\do5())去除水中的陽(yáng)離子eq\o(――――→,\s\up7(陰離子交換樹脂),\s\do5())去除水中的陰離子eq\o(――→,\s\up7(O3),\s\do5())殺菌消毒二、海水的綜合利用【知識(shí)綱要】要點(diǎn)1.海水中鹽的開發(fā)和利用(1)海水制鹽：以蒸發(fā)法為主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。另外還有電滲析法和冷凍法。(2)氯堿工業(yè)①反應(yīng)原理：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②工藝流程：③設(shè)備：離子交換膜電解槽。(陽(yáng))離子交換膜只允許Na＋通過。④產(chǎn)品：陽(yáng)極室：氯氣，補(bǔ)充飽和食鹽水流出淡鹽水。陰極室：氫氣和NaOH，補(bǔ)充純水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。（3）粗鹽的精制①目的：除去泥沙，使Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子的含量達(dá)到要求。②原因：Ca2＋、Mg2＋等會(huì)在堿溶液中形成沉淀，損壞離子交換膜，泥沙及SOeq\o\al(2－,4)會(huì)引入雜質(zhì)。③試劑：BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀鹽酸用BaCl2除去SOeq\o\al(2－,4)，用Ca(OH)2除去Mg2＋、Fe3＋，用Na2CO3除去Ba2＋及Ca2＋，為保證將雜質(zhì)離子除盡，所加試劑總是略有過量，過量的試劑需依靠后續(xù)試劑除去。因此試劑的加入要有一定的順序。例如：純堿須加在鋇試劑后，過濾后才能在溶液中加入稀鹽酸。④有關(guān)反應(yīng)離子方程式：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓，F(xiàn)e3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓，Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，Ba2＋＋COeq\o\al(2－,3)=BaCO3↓，H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑要點(diǎn)2.從海水中提取溴單質(zhì)(1)工藝流程：①通氯氣前要將海水酸化，pH為3.5時(shí)，氯氣的氧化效果最好。②用空氣或H2O(g)將溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)效益低且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。(2)反應(yīng)原理：Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br23Br2＋3Na2CO3=5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2OBr2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4Cl2＋2HBr=2HCl＋Br2要點(diǎn)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)：①制備石灰乳：CaCO3eq\o(=,\s\up7(煅燒))CaO＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋Ca2＋③制備MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O④電解MgCl2：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑(3)生產(chǎn)中應(yīng)用的平衡原理①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，則最大限度地將Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀。②水解平衡原理：在MgCl2·6H2O脫水變?yōu)镸gCl2時(shí)，由于MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl水解平衡的存在，在HCl氣體環(huán)境中，增大了c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。（4）電解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制鹽酸，循環(huán)使用，節(jié)省成本?！镜淅治觥坷}3海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源等(如圖所示)。下列有關(guān)說法不正確的是()A．從能量轉(zhuǎn)換角度來看，框圖中的氯堿工業(yè)是一個(gè)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B．過程②中結(jié)晶出的MgCl2·6H2O要在HCl氛圍中加熱脫水制得無水MgCl2C．在過程③⑤中溴元素均被氧化D．過程①中除去粗鹽中的SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)椋篘a2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸答案解析D氯堿工業(yè)是電解食鹽水，其過程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)正確；由MgCl2·6H2O加熱得到MgCl2需要加HCl抑制Mg2＋的水解，B項(xiàng)正確；根據(jù)工藝流程圖③、⑤均是Br－被氧化得到Br2，發(fā)生氧化反應(yīng)，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)需要先加BaCl2溶液后加Na2CO3溶液，才能達(dá)到不引入Ba2＋雜質(zhì)的目的，D項(xiàng)錯(cuò)誤變式練習(xí)3.天然海水中主要含有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、Br－、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)等離子。火力發(fā)電燃煤排放的含SO2的煙氣可利用海水脫硫，其工藝流程如下圖所示，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．天然海水pH≈8的原因是海水中的COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)水解B．“氧化”是利用氧氣將H2SO3、HSOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等氧化生成SOeq\o\al(2－,4)C．“反應(yīng)、稀釋”時(shí)加天然海水的目的是中和、稀釋經(jīng)氧化后海水中生成的酸D．“排放”出來的海水中SOeq\o\al(2－,4)的物質(zhì)的量濃度與進(jìn)入吸收塔的天然海水相同答案解析D由題中所給的天然海水的離子及結(jié)合流程圖可分析知，氧化的環(huán)節(jié)是指將煙氣中硫元素氧化成SOeq\o\al(2－,4)，故最終出來的海水中的SOeq\o\al(2－,4)含量比進(jìn)入吸收塔的要高，D項(xiàng)錯(cuò)例題4將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來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^一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品?；卮鹣铝袉栴}：(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是________(填序號(hào))。①用混凝法獲取淡水 ②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 ④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＋Na2CO3＋H2O→NaBr＋NaBrO3＋NaHCO3，吸收1molBr2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子為________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：離子Na＋Mg2＋Cl－SOeq\o\al(2－,4)濃度/(g·L－1)63.728.8144.646.4該工藝過程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為________________________，產(chǎn)品2的化學(xué)式為________，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為________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__________；電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________。答案解析(1)②③④(2)eq\f(5,3)(3)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=CaSO4↓Mg(OH)269.6(4)MgCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)2＋H2↑(1)將海水經(jīng)過處理得到淡水和濃海水，這是綜合利用海水的重要途徑之一，從而可以提高部分產(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)根據(jù)反應(yīng)原理，將方程式配平：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O=5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。每3molBr2被吸收時(shí)轉(zhuǎn)移5mole－，則吸收1molBr2轉(zhuǎn)移eq\f(5,3)mole－。(3)工藝流程中，脫硫加入的是得到產(chǎn)品2過程中過濾時(shí)的濾液，而此濾液中所含的能夠脫硫的離子來源于合成步驟中的石灰乳，故脫硫階段的主要離子方程式為Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=CaSO4↓；而產(chǎn)品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得來的，即Mg2＋＋Ca(OH)2=Mg(OH)2＋Ca2＋，故產(chǎn)品2為Mg(OH)2；1L濃海水中Mg2＋為28.8g，故可得到產(chǎn)品2即Mg(OH)2的質(zhì)量為eq\f(28.8g,24g·mol－1)×58g·mol－1＝69.6g。(4)電解熔融MgCl2會(huì)得到Mg和Cl2，故化學(xué)方程式為MgCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑。因?yàn)镸g會(huì)與H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，故水存在會(huì)造成產(chǎn)品Mg的消耗，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)2＋H2↑變式練習(xí)4.海水是寶貴的自然資源，從海水中可以提取多種化工原料，如圖是某工廠對(duì)海水綜合利用的示意圖：(1)在粗鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)，電解精制時(shí)所用的試劑有①鹽酸；②氯化鋇溶液；③氫氧化鈉溶液；④碳酸鈉溶液。則加入試劑的先后順序是____________(填編號(hào))。(2)工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子方程式：____________。(3)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br－，其目的是________。步驟Ⅱ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：______________。(4)從步驟Ⅲ得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是向沉淀中加入________溶液，充分?jǐn)嚢韬蠼?jīng)________(填操作方法)可得純凈的Mg(OH)2。(5)在制取無水氯化鎂時(shí)需要在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O的原因：_________。答案解析(1)③②④①(或②③④①、②④③①)(2)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－(3)富集溴元素Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－(4)MgCl2(或氯化鎂)過濾、洗滌(5)在干燥的HCl氣流中，能抑制MgCl2的水解，且?guī)ё進(jìn)gCl2·6H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣，得到無水MgCl2(1)在粗鹽的提純中，每步所加試劑都要過量，并且最后不能引入新的雜質(zhì)，所以碳酸鈉溶液應(yīng)在加入氯化鋇溶液之后再加，最后只能加入鹽酸，故加入試劑的順序可以是③②④①、②③④①、②④③①。(2)電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。(3)經(jīng)過步驟Ⅰ和Ⅱ，通過反應(yīng)：Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－，將溴富集。(4)除去Mg(OH)2中的少量Ca(OH)2，可以加入MgCl2溶液，然后過濾、洗滌即可除去。(5)在干燥的HCl氣流中，加熱MgCl2·6H2O晶體能抑制MgCl2的水解，有利于無水MgCl2的生成三、石油、煤、天然氣的綜合利用【知識(shí)綱要】要點(diǎn)1.石油的煉制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沸點(diǎn)不同，將其分離成沸點(diǎn)不同的產(chǎn)物物理變化原油液化石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等減壓重油柴油、潤(rùn)滑油、燃料油、石蠟、瀝青等裂化在一定條件下，使長(zhǎng)鏈烴斷裂為短鏈烴化學(xué)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)化學(xué)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(1)汽油指含有5～11個(gè)碳原子的烴，裂化汽油與直餾汽油不同，裂化汽油中含不飽和烴，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直餾汽油不能。(2)裂解氣中主要含乙烯、丙烯、丁烯等短鏈氣態(tài)烴，而液化石油氣是石油常壓分餾的產(chǎn)物，主要含有丙烷、丁烷及少量戊烷、戊烯和含硫化合物。要點(diǎn)2.煤的綜合利用原理產(chǎn)品干餾將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣氣化把煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體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作用生成液體燃料優(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)催化合成烴類燃料、醇類燃料(如CH3OH)等合成汽油、甲醇等要點(diǎn)3.概念辨析【典例分析】例題5煤被譽(yù)為工業(yè)的糧食，下列關(guān)于煤的說法正確的是()A．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烴B．煤的液化是高溫時(shí)將固體煤熔化為液體煤C．煤的氣化技術(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤的高效、清潔利用D．向煤中加入適量CaSO4，可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量答案解析C煤干餾可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烴，但煤本身不含這些芳香烴，A錯(cuò)；煤的液化是煤在高溫高壓的條件下與H2反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為液體燃油，B錯(cuò)；向煤中加入適量CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量，D錯(cuò)變式練習(xí)5.下列關(guān)于石油的煉制和石油化工的敘述正確的是()A．石油干餾可得到汽油、煤油等B．石油分餾可獲得乙烯、丙烯和丁烯C．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉D．石油裂解和油脂皂化都是由高分子生成小分子的過程答案解析C石油分餾可獲得汽油、煤油等，石油裂解可獲得乙烯、丙烯和丁烯，A、B錯(cuò)，C正確；石油和油脂都不屬于高分子，D錯(cuò)例題6石油和煤都是重要的能源和化工原料，下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分。試用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：(1)柴油是由石油加工得到的重要產(chǎn)品，它在燃燒時(shí)往往冒黑煙，可能的原因是_______。(2)煤經(jīng)過干餾可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭等。煤焦油經(jīng)過________(填加工方法)可得到芳香族化合物。(3)煤的直接液化是煤和適當(dāng)溶劑混合在高溫和______存在下與________作用生成液態(tài)燃料的過程。(4)煤和石油等化石燃料燃燒排放的大量二氧化碳會(huì)引起全球氣候變暖。一種新的處理方法是將二氧化碳?xì)怏w通入含有長(zhǎng)石(地殼中最常見的礦石，含量高達(dá)60%)成分的水溶液里，其中一種反應(yīng)的化學(xué)方程式：KAlSi3O8＋CO2＋2H2O=KHCO3＋X↓＋3SiO2↓，則X的化學(xué)式為___。(5)在煤燃燒前需對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理。煤的某種脫硫技術(shù)的原理如下圖所示：FeS2eq\o(→,\s\up7(在微生物作用下),\s\do5(O2/H2O))Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)eq\o(→,\s\up7(在微生物作用下),\s\do5(O2/H＋))Fe3＋這種脫硫技術(shù)稱為微生物脫硫技術(shù)。該技術(shù)的第一步反應(yīng)的離子方程式為_________，第二步反應(yīng)的離子方程式為____________________。(6)工業(yè)上主要采用氨氧化法生產(chǎn)硝酸，如圖是氨氧化率與氨-空氣混合氣體中氧氨比的關(guān)系。其中直線表示反應(yīng)的理論值，曲線表示實(shí)際生產(chǎn)情況。當(dāng)氨氧化率達(dá)到100%，理論上γ[n(O2)/n(NH3)]＝________，實(shí)際生產(chǎn)將γ值維持在1.7～2.2之間，原因是_________。答案解析(1)燃燒不充分(2)蒸餾(分餾)(3)催化劑H2(4)Al(OH)3(5)2FeS2＋7O2＋2H2O微生物,4H＋＋2Fe2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)4H＋＋4Fe2＋＋O2eq\o(=,\s\up7(微生物))4Fe3＋＋2H2O(6)1.25氧氣太少，不利于氨氣的轉(zhuǎn)化；γ值為2.2時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率已近100%(1)柴油燃燒時(shí)冒黑煙是因?yàn)槿紵怀浞帧?2)分離沸點(diǎn)不同的混合物可以用蒸餾(分餾)的方法。(4)根據(jù)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，推出X為Al(OH)3。(5)根據(jù)題給反應(yīng)物和生成物，再結(jié)合化合價(jià)升降法配平，可得：2FeS2＋7O2＋2H2O微生物,4H＋＋2Fe2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)，4H＋＋4Fe2＋＋O2eq\o(=,\s\up7(微生物))4Fe3＋＋2H2O。(6)根據(jù)氨的催化氧化方程式可知，氨氧化率達(dá)到100%，理論上γ[n(O2)/n(NH3)]＝5∶4＝1.25，但反應(yīng)中氧氣濃度太小時(shí)不利于NH3的轉(zhuǎn)化，且在γ[n(O2)/n(NH3)]＝2.2時(shí)，氨氧化率已接近100%，所以實(shí)際生產(chǎn)將γ值維持在1.7～2.2之間變式練習(xí)6.煤是重要的能源，也是化工生產(chǎn)的重要原料。(1)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣直接排放到空氣中，可能導(dǎo)致的環(huán)境污染問題是________。(2)下圖是對(duì)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行常溫脫硫處理的流程示意圖。①?gòu)U氣脫硫過程中，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________、____________。②在煤中直接添加一種物質(zhì)，可有效減少煤燃燒產(chǎn)生的SO2，則該物質(zhì)是________。③石膏在工業(yè)生產(chǎn)中的用途是__________________(寫出一種即可)。(3)煤經(jīng)過________________(填加工方法，下同)可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭。煤焦油經(jīng)過______可得到芳香族化合物。答案解析(1)酸雨、粉塵污染(2)①SO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSO3＋CO22CaSO3＋O2=2CaSO4②CaCO3[或CaO或Ca(OH)2]③用于醫(yī)療(或制作建筑材料、制作模型等其他合理答案)(3)干餾分餾(1)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣中含有SO2，會(huì)導(dǎo)致酸雨形成；產(chǎn)生的固體小顆粒會(huì)導(dǎo)致粉塵污染。(2)①?gòu)U氣脫硫的反應(yīng)主要包括石灰石與SO2的反應(yīng)及CaSO3與O2的反應(yīng)。②煤燃燒時(shí)加入CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可以減少SO2的產(chǎn)生。③石膏可以用于醫(yī)療、建筑、制作模型等。(3)煤的干餾可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭；煤焦油分餾可得到芳香族化合物【強(qiáng)化練習(xí)】一、選擇題（本小題共7小題，每題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，每題6分，共42分）1.目前，我國(guó)城市供水處理技術(shù)由混凝、沉淀、過濾和消毒等過程組成。下列說法中，不正確的是()A．傳統(tǒng)的無機(jī)混凝劑按金屬鹽可分為鋁鹽系和鐵鹽系兩大類B．NCl3可用于水消毒的原因是NCl3跟水反應(yīng)生成了NH3C．用ClO2代替Cl2作消毒劑可減小水中有害氯代有機(jī)物的濃度D．新型水處理劑高鐵酸鈉(Na2FeO4)既是消毒劑又是混凝劑2.自來水加工處理流程如下，下列有關(guān)說法不正確的是()A．若用FeSO4作混凝劑，最終鐵將以Fe(OH)2形式進(jìn)入反應(yīng)沉淀池B．投藥時(shí)常加入適量的石灰，是為了除去水中Mg2＋、HCOeq\o\al(－,3)等C．自來水生產(chǎn)中，前面加氯起消毒殺菌作用，后面加氯是保持水中有效氯的含量，防止自來水二次污染D．用ClO2消毒自來水，消毒效率是等質(zhì)量氯氣的2.63倍3.21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，海洋經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)的開發(fā)受到廣泛重視，下列有關(guān)說法正確的是()A．海水含鎂，將金屬鈉放入海水中可以制取金屬鎂B．利用潮汐能發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．從海水中提取溴的過程涉及氧化還原反應(yīng)D．海底多金屬結(jié)核礦含有Fe、Mn、Co、B等金屬4.下如圖為陽(yáng)離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖。下列說法不正確的是()A．從E口逸出的氣體是H2B．從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強(qiáng)導(dǎo)電性C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下每生成22.4LCl2，同時(shí)產(chǎn)生2molNaOHD．粗鹽水中含Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，精制時(shí)先加Na2CO3溶液5.下列有關(guān)硬水及其軟化的說法中錯(cuò)誤的是()A．離子交換法可以軟化硬水B．硬水中含有較多Ca2＋、Mg2＋C．生產(chǎn)、生活使用的天然水必須經(jīng)軟化D．加熱可暫時(shí)使硬水中的Ca2＋生成CaCO3沉淀6.在下列各種石油的加工處理過程中，屬于裂化過程的是()A．分離汽油和煤油B．將重油分離為潤(rùn)滑油等C．十六烷變?yōu)樾镣楹托料〥．將直鏈烴變?yōu)榉枷銦N7.煤的氣化所得氣體可用于城市家用燃?xì)狻Ｏ铝羞x項(xiàng)中的氣體均屬于家用燃?xì)庥行С煞值氖?)A．CO、H2、N2B．CO、CH4、H2C．CO、CH4、CO2D．CH4、H2、O2二、非選擇題（本小題共4小題，共58分）8.水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質(zhì)，水質(zhì)優(yōu)劣直接影響人體健康。請(qǐng)回答下列問題：（1）天然水中溶解的氣體主要有、；（2）天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是（填其中任何兩種），其凈水作用的原理是_____________________________________；（3）水的凈化與軟化的區(qū)別是___________________________________________；（4）硬度為1°的水是指每升水含10mgCaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)（如7.1mgMgO）。若某天然水中［Ca2＋］＝1.2×10－3mol·L－1，［Mg2＋］＝6×10－4mol·L－1，則此水的硬度為；（5）若（4）中的天然水還含有［HCOeq\o\al(－,3)］＝8×10－4mol·L－1，現(xiàn)要軟化10m3這種天然水，則需先加入Ca（OH）2g，后加入Na2CO3g。9.氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示。(1)溶液A的溶質(zhì)是________。(2)電解飽和食鹽水的離子方程式是____________________。(3)電解時(shí)用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)溶液的pH在2～3。用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用：_____。(4)電解所用的鹽水需精制，去除有影響的Ca2＋、Mg2＋、NHeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,4)[c(SOeq\o\al(2－,4))＞c(Ca2＋)]，精制流程如下圖所示(淡鹽水和溶液A來自電解池)：①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是________。②過程Ⅰ中將NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是_______________。③BaSO4的溶解度比BaCO3的小。過程Ⅱ中除去的離子有________。④經(jīng)過程Ⅲ處理，要求鹽水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg·L－1。若鹽水b中NaClO的含量是7.45mg·L－1，則處理10m3鹽水b，至多添加10%Na2SO310.已知：A、B、F是家庭中常見的有機(jī)物，E是石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。根據(jù)下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系回答問題。(1)操作⑥的名稱為__________。(2)取代反應(yīng)的范疇很廣，①～⑤中屬于取代反應(yīng)的是__________(填序號(hào))。(3)請(qǐng)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。(4)F是一種常見的高分子材料，它給我們帶來了巨大的方便。然而，這種材料造成當(dāng)今世界的某一環(huán)境問題是____________。11.海水是巨大的資源寶庫(kù)，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國(guó)前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：(1)請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法：__________________、________________。(2)將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、________、________或H2、________。(3)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br－，其目的為________。(4)步驟Ⅱ用SO2為水溶液吸收Br2，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_________________。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)過程后，繪制了如下裝置簡(jiǎn)圖：請(qǐng)你參與分析討論：①圖中儀器B的名稱：________。②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________________。③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)鍵條件：______________________。④C中液體產(chǎn)物顏色為________，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________。答案與解析選擇題題號(hào)答案解析1B選項(xiàng)B中由信息“NCl3可用于水消毒”推知，NCl3跟水反應(yīng)的生成物中有HClO，錯(cuò)誤；高鐵酸鈉(Na2FeO4)中的鐵是高價(jià)鐵有強(qiáng)氧化性，其還原產(chǎn)物是Fe3＋，D項(xiàng)正確2AA項(xiàng)中Fe2＋具有較強(qiáng)的還原性，能被氯氣氧化為Fe3＋，最終將以Fe(OH)3的形式進(jìn)入反應(yīng)沉淀池，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中加入石灰，是因反應(yīng)Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓，Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O，使水的硬度降低，B項(xiàng)正確；多次處理自來水過程中易造成二次污染，再次加氯，可消除這一影響，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)中消毒過程中氯元素的化合價(jià)發(fā)生變化：ClO2→Cl－，1molClO2得5mole－；Cl2→2Cl－，等質(zhì)量的Cl2得eq\f(67.5g,71g/mol)×2＝1.9mole－，兩者消毒效率之比為5∶1.9＝2.63，D項(xiàng)正確3CNa與水反應(yīng)，A錯(cuò)誤；潮汐發(fā)電是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，B錯(cuò)誤；B(硼)是非金屬元素，D錯(cuò)誤4D由Na＋移動(dòng)方向判斷D為陰極，產(chǎn)生NaOH和H2，A正確；顯然B正確；由電解總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑得關(guān)系式2NaOH～Cl2，則C正確；D項(xiàng)粗鹽水精制過程中Na2CO3加在BaCl2之后5C依據(jù)硬水的概念和硬水的軟化方法可判斷A、B、D項(xiàng)正確。生活使用的硬水不是“必須”經(jīng)軟化使用，如許多農(nóng)村地區(qū)以井水、泉水為飲用水(Ca2＋、Mg2＋含量適中會(huì)對(duì)人體有益)6C裂化是在一定條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過程，C屬于此變化。A、B屬于分餾，D屬于催化重整，故A、B、D均不符合題意7BCO和H2為水煤氣的主要成分，CH4是天然氣的主要成分非選擇題題號(hào)答案解析8（1）氧氣二氧化碳（或氮?dú)猓?）明礬、硫酸鐵金屬陽(yáng)離子如Al3＋、Fe3＋在水中發(fā)生水解反應(yīng)，生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它們可吸附天然水中的懸浮物并破壞天然水中的其他帶異種電荷的膠體微粒，使其發(fā)生聚沉，達(dá)到凈化水的目的（3）水的凈化指的是用混凝劑將水中的懸浮物、膠體微粒沉淀下來；水的軟化是指用化學(xué)試劑或者利用離子交換膜等方法將水中溶解的鈣離子、鎂離子除去（4）10°（5）7401484（1）天然水中溶解的氣體主要是空氣中的主要成分，如氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等。?）天然水中含有一些懸浮物，除去的方法通常是在水中加入一些混凝劑，如明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等鹽，它們的凈水原理是相同的，都是金屬陽(yáng)離子如Al3＋、Fe3＋在水中發(fā)生水解反應(yīng)生成相應(yīng)的氫氧化物膠體，它們可吸附天然水中的懸浮物并破壞天然水中的其他帶異種電荷的膠體微粒，使其發(fā)生聚沉，達(dá)到凈化水的目的。（3）水的凈化指的是用混凝劑將水中的懸浮物、膠體微粒沉淀下來，不能把水中溶解的鹽除去；水的軟化是指用化學(xué)試劑或者利用離子交換膜等方法將水中溶解的鈣離子、鎂離子除去。（4）m（CaO）＝1.2×10－3mol·L－1×1L×56g·mol－1＝67.2×10－3g，由鈣離子引起的水的硬度為6.7°；由鎂離子引起的硬度為：m（MgO）＝6×10－4mol·L－1×1L×40g·mol－1＝24×10－3g，由鎂離子引起的硬度為：24÷7.1≈3.3°，總硬度為10°。（5）n（HCOeq\o\al(－,3)）＝8×10－4mol·L－1×10000L＝8mol，將其轉(zhuǎn)化為COeq\o\al(2－,3)需要?dú)溲趸}的物質(zhì)的量為4mol，沉淀水中的鎂離子需要?dú)溲趸}的物質(zhì)的量n［Ca（OH）2］＝n（Mg2＋）＝6×1