第四章化學(xué)與資源的開發(fā)與利用知識(shí)總結(jié)

第四章化學(xué)與資源的開發(fā)與利用知識(shí)總結(jié)一、知識(shí)點(diǎn)總結(jié)二專題講座1．煤的綜合利用將煤作為燃料，主要是利用其燃燒放出的熱量，但是，將煤直接燃燒不但利用率較低，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。將煤進(jìn)行加工后綜合利用是合理用煤的重要發(fā)展方向，當(dāng)前，煤的綜合利用方法主要是煤的干餾、煤的氣化和液化。(1)煤的干餾①概念：煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程，工業(yè)上也叫煤的焦化。理解這一概念，要注意以下兩個(gè)方面：隔絕空氣：這是煤的干餾的先決條件，否則，強(qiáng)熱條件下煤會(huì)燃燒生成CO2和H2O等物質(zhì)。的干餾是化學(xué)變化，煤在干餾過程中生成了許多新的物質(zhì)，如苯、萘等，屬于化學(xué)變化。②煤的干餾產(chǎn)物及其主要用途干餾產(chǎn)品主要成分主要用途焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳?xì)怏w燃料、化工原料粗氨水氨氣、銨鹽化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類、萘染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料瀝青筑路材料、制碳素電極焦炭碳冶金、合成氨造氣、燃料、電石③煤中不含苯、萘、蒽等物質(zhì)。煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，苯、萘、蒽等物質(zhì)是煤分解的產(chǎn)物。(2)煤的氣化將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)為C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up17(高溫))CO(g)＋H2(g)。(3)煤的液化煤的直接液化：使煤與氫氣作用生成液體燃料。煤的間接液化：先將煤轉(zhuǎn)化為CO和H2，再在催化劑作用下合成甲醇等。2．石油的綜合利用石油直接應(yīng)用的效益非常低，一般不直接使用，而是要加工成石油產(chǎn)品使用。石油加工的主要方法有石油的分餾、石油的裂化和裂解、石油的催化重整等。石油加工(煉制)方法比較石油煉制的方法分餾催化裂化石油的裂解常壓減壓原理用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物在催化劑存在的條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴主要原料原油重油重油含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品(含石油氣)主要產(chǎn)品溶劑油、汽油、煤油、柴油、重油潤滑油、凡士林、石蠟、瀝青抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯等目的將原油分離成輕質(zhì)油等各種產(chǎn)物將重油充分分離并防止炭化提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量獲得短鏈氣態(tài)不飽和烴主要變化類型物理變化化學(xué)變化3.無機(jī)化工生產(chǎn)流程綜合分析(1)問題設(shè)置與考查知識(shí)點(diǎn)有關(guān)無機(jī)化工生產(chǎn)試題的考查內(nèi)容歸納起來主要有六個(gè)方面：①將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理：考查“復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、水解反應(yīng)等原理”。②除去所有雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品：考查“物質(zhì)分離提純的實(shí)驗(yàn)操作”。③提高產(chǎn)量與產(chǎn)率(轉(zhuǎn)化率)：考查“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”。④減少污染：考查“綠色化學(xué)”生產(chǎn)。⑤原料的來源：考查物質(zhì)的來源及成本問題。⑥生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便可行等工藝生產(chǎn)問題：要準(zhǔn)確、順利解答無機(jī)化工生產(chǎn)流程題，除了要掌握物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)之間相互作用的基本知識(shí)以及除雜分離提純物質(zhì)的基本技能外，還要具備分析工藝生產(chǎn)流程的能力。(2)解答無機(jī)化工生產(chǎn)流程題的程序①基本步驟a．從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。b．整體閱讀流程圖，辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段。c．分析流程中的每一個(gè)步驟，從幾個(gè)方面了解流程：反應(yīng)物是什么；發(fā)生了什么反應(yīng)；該反應(yīng)造成了什么后果；對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。d．從問題中獲取信息，幫助解題。②解題思路明確整個(gè)流程及每一部分的目的→仔細(xì)分析每步反應(yīng)發(fā)生的條件以及得到的產(chǎn)物的物理或化學(xué)性質(zhì)→結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問題思考→注意答題的模式與要點(diǎn)。第四章水平測(cè)試本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共16小題，每小題3分，共48分)1．環(huán)境問題越來越引起人類的重視，下列有關(guān)環(huán)境問題的描述不正確的是()A．水體的富營養(yǎng)化主要是向水體中排放大量含N、P的物質(zhì)造成的B．低碳生活是指少用煤炭的生活C．含氟、氯等元素的化合物的大量排放造成了臭氧層空洞D．造成光化學(xué)煙霧的是包括NO、NO2等多種氣體2．下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是()①可以用電解熔融氯化鈉的方法來制取金屬鈉②可以用鈉加入氯化鎂飽和溶液中的方法制取鎂③用電冶鋁時(shí)，原料是氯化鋁④煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故無需加熱A．②③ B．①③C．①②③ D．②③④3．海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源寶庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()A．海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B．海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D．無論是海水波浪發(fā)電還是潮汐發(fā)電都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能4．綠色化學(xué)要求利用化學(xué)反應(yīng)原理從源頭上消除污染。以銅為原料制備硫酸銅，下列四種原理設(shè)計(jì)，其中最能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”要求的是()A．Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2OB．Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up17(△))CuCl2，CuCl2＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋2HCl↑C．Cu＋H2SO4＋H2O2eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋2H2OD．3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu(NO3)2＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋2HNO3↑5．熱還原法冶煉金屬的反應(yīng)一定是()A．置換反應(yīng) B．分解反應(yīng)C．復(fù)分解反應(yīng) D．氧化還原反應(yīng)6．將煤塊粉碎，經(jīng)脫硫處理，在適當(dāng)過量的空氣中燃燒，這樣處理的目的是()①使煤充分燃燒，提高煤的利用率②減少SO2的產(chǎn)生，避免造成“酸雨”③減少有毒的CO產(chǎn)生，避免污染空氣④減少CO2的產(chǎn)生，避免“溫室效應(yīng)”A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④7．下列化學(xué)實(shí)驗(yàn)符合“綠色化學(xué)”要求的有()①在萃取操作的演示實(shí)驗(yàn)中，將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水②在制備CuSO4時(shí)，用銅與濃硫酸反應(yīng)，將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲③將實(shí)驗(yàn)室的廢酸液或廢堿液進(jìn)行處理后再排放④加成反應(yīng)、酯化反應(yīng)和加聚反應(yīng)最符合“原子經(jīng)濟(jì)性”A．②③ B．①③C．①④ D．②④8．聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為，由丙烯酸酯加聚得到。下列關(guān)于聚丙烯酸酯的說法不正確的是()A．屬于高分子化合物B．鏈節(jié)為—CH2—CH—C．單體為CH2=CH—COORD．n為聚合度9．在下列制備環(huán)氧乙烷()的反應(yīng)中，原子利用率最高的是()10．海水中蘊(yùn)藏著豐富的資源。海水綜合利用的示意圖如圖所示。下列說法正確的是()A．通過氯堿工業(yè)可生產(chǎn)的產(chǎn)品有NaOH、NaClO、鹽酸等B．金屬鎂在空氣中燃燒只生成MgOC．粗鹽精制的過程只發(fā)生物理變化D．在高溫下用氫氣還原MgCl2可制取金屬鎂11．下列化學(xué)反應(yīng)方程式中不屬于化學(xué)科學(xué)解決環(huán)境問題的是()B．SO2＋Ca(OH)2=CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O2=2CaSO4C．2NO＋2COeq\o(→,\s\up17(催化劑))N2＋2CO212．溴是海水中的重要元素，海水中溴元素的含量一般為0.067g/L，曬鹽濃縮后的苦鹵中含有濃度較高的溴離子，向苦鹵中通入氯氣，可以得到單質(zhì)溴。下列有關(guān)說法正確的是()A．向苦鹵中通入氯氣發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Br－＋Cl2=Cl－＋Br2B．向苦鹵中通入氯氣時(shí)，溴元素化合價(jià)升高，被還原C．將單質(zhì)溴從溴水中分離出來，可以利用裂化汽油進(jìn)行萃取D．將單質(zhì)溴從溴水中分離出來，可以利用苯、四氯化碳等多種有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取13．某高聚物的片斷為對(duì)此分析正確的是()A．其單體是CH2=CH2和HCOOC2H5B．它可以使溴水褪色C．其鏈節(jié)為CH3—CH2—COOC2H5D．其單體是CH2=CH—COOC2H514．人造光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)是鹽化工生產(chǎn)的中間產(chǎn)物。以光鹵石為原料制得金屬鎂，可有下列步驟：①過濾②溶解③加入適量Ca(OH)2④蒸發(fā)⑤用鹽酸溶解⑥電解熔融MgCl2⑦在HCl氣流中強(qiáng)熱MgCl2·6H2O晶體正確的順序是()A．⑤③①②④⑥⑦B．②③①⑤④⑦⑥C．②④①③⑦⑤⑥D(zhuǎn)．⑤③①④②⑦⑥15．乙醇可通過淀粉等生物質(zhì)原料發(fā)酵制得，屬于可再生資源，通過乙醇制取氫氣具有良好的應(yīng)用前景。已知通過乙醇制取氫氣有如下兩條路線：a．水蒸氣催化重整：CH3CH2OH(g)＋H2O(g)→4H2(g)＋2CO(g)1mol乙醇反應(yīng)吸收255.58kJ能量b．部分催化氧化：CH3CH2OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)→3H2(g)＋2CO(g)1mol乙醇反應(yīng)吸收13.76kJ能量則下列說法錯(cuò)誤的是()A．從原料消耗的角度來看，a路線制氫更有價(jià)值B．從能量消耗的角度來看，b路線制氫更加有利C．a(chǎn)路線制氫由于要消耗很多能量，所以在實(shí)際生產(chǎn)中意義不大D．降低溫度，可提高b路線中乙醇的轉(zhuǎn)化率16．從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下圖所示：下列分析判斷合理的是()A．利用鹽酸工藝比利用燒堿工藝更能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念B．向?yàn)V液B中加入KSCN溶液不會(huì)出現(xiàn)顏色變化C．濾液E、K中溶質(zhì)的主要成分是NaHCO3D．固體X的主要成分是SiO2、Fe2O3、MgO二、非選擇題(本題共4小題，共52分)17．(12分)2015年初，我國北方大部分地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的空氣污染，其主要原因是化石燃料的大量使用。提高燃料利用率，減少化石燃料的燃燒造成的環(huán)境污染，已成為人類面臨的重大挑戰(zhàn)。(1)氫氣是人類理想的能源，為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價(jià)的氫氣。下列可供開發(fā)且比較經(jīng)濟(jì)的制氫氣的方法是________(填序號(hào))。①電解水②鋅與稀硫酸反應(yīng)③光解海水制得氫氣后還需要解決的問題是________(寫出其中一個(gè))。(2)將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可有效的實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的例子很多，如：a．6CO2＋6H2Oeq\o(→,\s\up17(光合作用),\s\do17(葉綠素))C6H12O6＋6O2葡萄糖b．CO2＋3H2eq\o(→,\s\up17(催化劑),\s\do17(△))CH3OH＋H2Oc．CO2＋CH4eq\o(→,\s\up17(催化劑),\s\do17(△))CH3COOHd．2CO2＋6H2eq\o(→,\s\up17(催化劑),\s\do17(△))CH2=CH2＋4H2O以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是________，原子利用率最高的是________(填字母)。(3)煤液化后可得到甲醇，甲醇在一定條件下與CO、H2作用生成有機(jī)物A，A發(fā)生加聚反應(yīng)可生成高分子化合物，寫出A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：______________。18．(12分)黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一，還可制備硫和鐵的化合物。(1)冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS2＋21O2eq\o(=,\s\up17(高溫))8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，若CuFeS2中Fe的化合價(jià)為＋2，反應(yīng)中被還原的元素是________(填元素符號(hào))。(2)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。方法為①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾。②濾液先氧化，再加入過量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe2O3。根據(jù)以上信息回答下列問題：a．除去Al3＋的離子方程式是______________________。b．選用提供的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。提供的試劑：稀鹽酸稀硫酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水所選試劑為________。證明爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________________________________________________________。19．(13分)海水是巨大的資源寶庫，可以進(jìn)行綜合利用。從海水中提取食鹽和溴的過程如圖：(1)步驟Ⅰ中獲得Br2的離子方程式為_________________________________________________________。(2)步驟Ⅱ中用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸氣轉(zhuǎn)化為氫溴酸以達(dá)到富集的目的。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，在該反應(yīng)中，氧化劑是________(填化學(xué)式)。若反應(yīng)中生成2molHBr，則消耗________molSO2。(3)根據(jù)上述反應(yīng)判斷SO2、Cl2、Br2三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序是____________________________。20．(15分)金屬鈦具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、無毒等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，并逐步進(jìn)入了化工、船舶、汽車、體育器材、醫(yī)療等民用領(lǐng)域，并顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿?。還原法是工業(yè)上冶煉鈦常用方法之一，該方法是以金紅石(主要含TiO2)或TiO2為原料來制取，其主要工