選考部分化學與技術化學與資源開發(fā)利用導航高

第十四章化學與技術第1頁/共80頁第一頁，共81頁。第2講化學與資源的開發(fā)利用第2頁/共80頁第二頁，共81頁。導航高考考點突破隨堂演練自我診斷課時作業(yè)第3頁/共80頁第三頁，共81頁。第4頁/共80頁第四頁，共81頁。1．了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義。2．了解我國無機化工的生產資源和產品的主要種類。3．了解海水的綜合利用，了解化學科學發(fā)展對自然資源利用的作用。4．了解化學對廢舊物質再生與綜合利用的作用?？季V解讀第5頁/共80頁第五頁，共81頁。本講重點考查：1．天然水凈化、污水處理的方法。2．海水中提取溴、鎂的工藝流程。3.氯堿工業(yè)的生產原理及工藝流程。4．石油裂化、裂解的比較、分餾產品及煤的綜合利用?？枷蚍治龅?頁/共80頁第六頁，共81頁。第7頁/共80頁第七頁，共81頁?；A知識梳理第8頁/共80頁第八頁，共81頁。(2)化學軟化法①加熱法——具有暫時硬度的水；②藥劑法和離子交換法——具有永久硬度的水。常用的化學藥劑有純堿、生石灰等。第9頁/共80頁第九頁，共81頁。2．污水處理(1)污水處理方法比較表：方法中和法沉淀法適合廢水酸性或堿性廢水含重金屬離子的工業(yè)廢水原理、方法2H＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋2H2O；OH－＋H＋===H2O；2OH－＋CO2===＋H2O或OH－＋CO2===含Hg2＋的廢水，加Na2S：Hg2＋＋S2－===HgS↓備注對于高濃度的酸、堿廢水，應優(yōu)先考慮回收利用同時能除去廢水中的Pb2＋、Cu2＋等第10頁/共80頁第十頁，共81頁。(2)處理工業(yè)廢水還有其他方法，如氧化還原法等。在實際處理工業(yè)廢水時，根據污染物組成和回收用水水質要求的不同，經常需要采用多種技術分步處理，才能達到排放標準或復用指標。第11頁/共80頁第十一頁，共81頁。用Na2S除去Hg2＋的同時，也能將水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子除去的原因是：生成物PbS、CuS為難溶物質，離子方程式為：Pb2＋＋S2－===PbS↓、Cu2＋＋S2－===CuS↓。特別提醒

第12頁/共80頁第十二頁，共81頁。二、海水的綜合利用1．從海水中獲得淡水資源(1)基本方法——蒸餾法、電滲析法。(2)水處理去離子方法——離子交換法。第13頁/共80頁第十三頁，共81頁。2．從海水中獲得化學資源(1)海水制鹽①海水制鹽的方法有蒸發(fā)法、電滲析法和冷凍法等。②由海水制鹽的方法仍以蒸發(fā)法(鹽田法)為主。鹽田一般分成貯水池、蒸發(fā)池和結晶池三部分。海水蒸發(fā)濃縮，達到飽和析出食鹽晶體，分離后所得到的母液叫苦鹵。③食鹽資源的利用精制飽和食鹽水，電解可得H2、Cl2和NaOH。第14頁/共80頁第十四頁，共81頁。(2)海水提溴：海水濃縮→氯化→吹出→吸收。(3)海水提鎂：貝殼焙燒→制石灰乳→得到氫氧化鎂→沉淀分離→沉淀溶解→濃縮→過濾→干燥→電解。(4)從海水中提取重水：蒸餾法、電解法、化學交換法和吸附法。第15頁/共80頁第十五頁，共81頁。三、石油、煤和天然氣的綜合利用1．煤的綜合利用第16頁/共80頁第十六頁，共81頁。第17頁/共80頁第十七頁，共81頁。②設備：分餾塔。③基本步驟：首先把石油壓入加熱爐加熱，使原油成為液態(tài)烴和氣態(tài)烴的混合物，然后導入分餾塔，混合物在溫度從下到上依次降低的塔板上不斷蒸發(fā)和冷凝，使沸點不同的烴不斷分離。(3)裂化——獲取更多輕質油的方法原理：在一定條件下，使含碳原子數較多、相對分子質量較大、沸點較高的烴分解為含碳原子數較少、相對分子質量較小、沸點較低的烴。第18頁/共80頁第十八頁，共81頁。第19頁/共80頁第十九頁，共81頁。第20頁/共80頁第二十頁，共81頁?？键c一從水資源中獲取潔凈水的主要方法

第21頁/共80頁第二十一頁，共81頁。第22頁/共80頁第二十二頁，共81頁。(2)離子交換法常用離子交換樹脂作離子交換劑：如2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋，2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋。用5%～8%的食鹽溶液浸泡可使失去軟化能力的NaR再生：CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋。第23頁/共80頁第二十三頁，共81頁。第24頁/共80頁第二十四頁，共81頁。3．污水處理(1)中和法酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用H2SO4或CO2中和。(2)沉淀法Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子可用Na2S除去，反應的離子方程式為Hg2＋＋S2－===HgS↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。4．海水淡化常用方法為蒸餾法、電滲析法等。第25頁/共80頁第二十五頁，共81頁。[例1]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。水質優(yōu)劣直接影響人體健康。請回答下列問題：(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__________________________________________。第26頁/共80頁第二十六頁，共81頁。第27頁/共80頁第二十七頁，共81頁。[解析](1)天然水中溶解的氣體主要有O2、CO2、N2等。(2)天然水加入混凝劑凈化的主要原理是混凝劑中電離的鋁離子、鐵離子在水中發(fā)生水解生成相應的氫氧化物膠體，表面積很大，吸附水中的懸浮雜質，常用的混凝劑有明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等。(3)水的凈化是通過混凝劑(如明礬等)將水中的膠體及懸浮物除去，而水的軟化是使水中的Ca2＋、Mg2＋濃度減小。第28頁/共80頁第二十八頁，共81頁。第29頁/共80頁第二十九頁，共81頁。Ca2＋：12molMg2＋：6mol：8mol需加入Ca(OH)210mol需加入Na2CO314mol(5)綜合(4)已知10m3天然水中第30頁/共80頁第三十頁，共81頁。[答案](1)O2

CO2(或N2)(2)明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵(填其中任何兩種)鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應的氫氧化物膠體，它可吸附水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異電的膠體，使其聚沉，達到凈化目的(3)水的凈化是通過混凝劑(如明礬等)將水中的膠體及懸浮物除去，而水的軟化是使水中的Ca2＋、Mg2＋濃度減小(4)10°

(5)740

1484第31頁/共80頁第三十一頁，共81頁。水的暫時硬度和永久硬度的區(qū)別：主要區(qū)別在于所含的主要陰離子種類的不同，由Mg(HCO3)2或Ca(HCO3)2所引起的水的硬度叫暫時硬度，由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等所引起的水的硬度叫永久硬度。天然水的硬度是泛指暫時硬度和永久硬度的總和。特別提醒

第32頁/共80頁第三十二頁，共81頁。變式訓練

第33頁/共80頁第三十三頁，共81頁。(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)點是________。A、B中放置的物質名稱分別是：A________；B________。第34頁/共80頁第三十四頁，共81頁。[答案](1)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－產生了無毒的CO2、N2(2)吸附水中的有機物(或去除水中的異味)反應產物無毒無害陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂[解析](1)根據電荷守恒、電子守恒、元素守恒可配平。(2)活性炭能吸附水中某些有毒或有異味的分子，O3消毒不引入新雜質，A、B應為離子交換樹脂，其中陰離子交換樹脂不能在前，因為離子交換過程中產生的OH－與Ca2＋、Mg2＋離子形成不溶性物質而造成堵塞。第35頁/共80頁第三十五頁，共81頁?？键c二海水的綜合利用

第36頁/共80頁第三十六頁，共81頁。第37頁/共80頁第三十七頁，共81頁。第38頁/共80頁第三十八頁，共81頁。第39頁/共80頁第三十九頁，共81頁。(5)產品①陽極室產品：氯氣，補充飽和食鹽水流出淡鹽水。②陰極室產品：氫氣和NaOH，補充純水(加入一定量的NaOH)流出NaOH溶液。第40頁/共80頁第四十頁，共81頁。2．從海水中提取溴單質(1)工藝流程(2)反應原理Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br23Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O第41頁/共80頁第四十一頁，共81頁。3．從海水中提取鎂單質(1)工藝流程第42頁/共80頁第四十二頁，共81頁。第43頁/共80頁第四十三頁，共81頁。第44頁/共80頁第四十四頁，共81頁。(1)海水提溴：用空氣或H2O(g)將溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工藝復雜，設備投資大，經濟效益低且對環(huán)境污染嚴重。(2)海水提鎂：①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。②所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4雜質在加鹽酸前應除去，以保證MgCl2的純度。特別提醒

第45頁/共80頁第四十五頁，共81頁。[例2]海水中含有豐富的化學元素，下面是某化工廠從海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及綜合利用的生產流程簡圖：第46頁/共80頁第四十六頁，共81頁。請回答：(1)在粗鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等雜質，精制時所用的試劑為：a.鹽酸 B．氯化鋇溶液c．氫氧化鈉溶液d．碳酸鈉溶液。則加入試劑的順序是(填編號)________。(2)Mg(OH)2中加入鹽酸后，要獲得MgCl2·6H2O晶體，需要進行的實驗操作依次為________。a．蒸餾 B．灼燒c．過濾 D．蒸發(fā)e．冷卻結晶第47頁/共80頁第四十七頁，共81頁。(3)利用MgCl2·6H2O可制得無水氯化鎂，應采取的措施是__________________________________________。(4)目前工業(yè)上主要采用離子交換膜法電解飽和食鹽水，下列關于離子交換膜電解槽的敘述錯誤的是________。a．精制飽和食鹽水進入陽極室b．純水(加少量NaOH)進入陰極室c．陰極產物為氫氧化鈉和氫氣d．陽極的電極反應為：Cl2＋2e－===2Cl－第48頁/共80頁第四十八頁，共81頁。(5)母液中常含有MgCl2、NaCl、MgSO4、KCl等(其溶解度與溫度的關系如右圖所示)，可進一步加工制得一些重要的產品，若將母液加熱升溫到60℃以上，隨著水分的蒸發(fā)，會逐漸析出晶體，此晶體的主要成分是________________；過濾上述晶體后，將濾液降溫到30℃以下，又逐漸析出晶體，用一定量的冷水洗滌該晶體，最后可得到比較純凈的________晶體。第49頁/共80頁第四十九頁，共81頁。第50頁/共80頁第五十頁，共81頁。第51頁/共80頁第五十一頁，共81頁。[答案](1)bdca或cbda

(2)d、e、c

(3)在HCl氣流中脫水，防止MgCl2水解(4)d

(5)MgSO4

NaCl、KCl第52頁/共80頁第五十二頁，共81頁。[歸納總結]海水的綜合利用網絡圖第53頁/共80頁第五十三頁，共81頁。2．海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面、天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：(1)請列舉海水淡化的兩種方法：________、________。變式訓練

第54頁/共80頁第五十四頁，共81頁。(2)將NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產品有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水溶液吸收Br2，吸收率可達95%，有關反應的離子方程式為_______________________，由此反應可知，除環(huán)境保護外，在工業(yè)生產中應解決的主要問題是________________________________。第55頁/共80頁第五十五頁，共81頁。第56頁/共80頁第五十六頁，共81頁。第57頁/共80頁第五十七頁，共81頁。第58頁/共80頁第五十八頁，共81頁。1．下列有關硬水及其軟化的說法中錯誤的是(

)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、生活使用的天然水必須經軟化D．加熱可使暫時硬水中的Ca2＋生成CaCO3沉淀[答案]C[解析]A、B、D是一些常識，C中生活使用的硬水不是“必須”經軟化使用。第59頁/共80頁第五十九頁，共81頁。2．21世紀是海洋世紀，海洋經濟專屬區(qū)的開發(fā)受到廣泛重視，下列有關說法正確的是(

)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)電是將化學能轉化為電能C．從海水中提取溴的過程涉及氧化還原反應D．海底多金屬結核礦含有Fe、Mn、Co、B等金屬[答案]C[解析]Na與水反應，A錯；潮汐發(fā)電是動能轉化為電能，B錯；B(硼)是非金屬元素，D錯。第60頁/共80頁第六十頁，共81頁。3．如圖所示，利用海水可提取很多重要的化工原料。第61頁/共80頁第六十一頁，共81頁。第62頁/共80頁第六十二頁，共81頁。C．第③步中結晶出的MgCl2·6H2O可在空氣中受熱分解制無水MgCl2D．在第④步中溴元素被氧化，第⑤、⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被還原[答案]D[解析]BaCl2應加在Na2CO3之前，以便將過量的Ba2＋除去，A錯；鐵為活潑電極，不能作陽極，B錯；在空氣中MgCl2·6H2O分解時水解，得不到MgCl2，C錯。第63頁/共80頁第六十三頁，共81頁。4．目前下列工藝過程沒有直接使用離子交換技術的是(

)A．硬水的軟化B．電解飽和食鹽水制造NaOHC．電滲析淡化海水D．海水中提取金屬Mg第64頁/共80頁第六十四頁，共81頁。[答案]D[解析]A項中離子交換法使用了離子交換樹脂；B項中通常選用石棉隔膜，可阻止氣體通過，而不阻止水分子和離子通過；C項，通常選用陰、陽離子交換膜；只有D項沒直接使用離子交換技術。第65頁/共80頁第六十五頁，共81頁。5．下列關于離子交換膜電解槽的敘述，錯誤的是(

)A．精制的飽和食鹽水進入陽極室B．純水(加少量NaOH)進入陰極室C．陰極產物為NaOH和氫氣D．電解槽的陽極用金屬鐵網制成第66頁/共80頁第六十六頁，共81頁。[答案]D[解析]離子交換膜電解槽產品為陽極Cl2，陰極NaOH和H2，陽極發(fā)生氧化反應，2Cl－－2e－===Cl2↑，若是鐵做陽極，則Fe原子失去電子，陽極不會得到Cl2，陰極發(fā)生還原反應，2H＋＋2e－===H2↑，需補充H2O，Na＋自陽極室進入陰極室后，與OH－形成NaOH。故選D。第67頁/共80頁第六十七頁，共81頁。6．工業(yè)上對海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如圖所示。第68頁/共80頁第六十八頁，共81頁。(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽，離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是________，電解槽中的陽極材料為________。(2)本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4順序制備？________(填“是”或“否”)。原因是__________________________________________。第69頁/共80頁第六十九頁，共81頁。(3)溴單質在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳與水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是__________________________________________。第70頁/共80頁第七十頁，共81頁。[答案](1)陽離子(或Na＋)鈦(或石墨)(2)否如果先沉淀Mg(OH)2，則沉淀中會夾雜有CaSO4沉淀，產品不純(3)四氯化碳萃取法工藝復雜、設備投資大；經濟效益低；環(huán)境污染嚴重第71頁/共80頁第七十一頁，共81頁。[解析](1)電解飽和食鹽水用的是陽離子交換膜，而在食鹽水中的陽離子只有H＋和Na＋，電解時，H＋在陰極上生成氫氣，Na＋在外加電場作用下向陰極運動，所以通過離子膜和隔膜的是Na＋。由于陽極上發(fā)生氧化反應，是溶液中Cl－放電生成Cl2，所以必須用惰性電極，工業(yè)上一般用鈦(表面涂有釕氧化物)，也可以用石墨電極。(2)在該流程開始時向苦鹵中加入硫酸，因CaSO4微溶于水，先形成CaSO4沉淀而將Ca2＋除去，若先制取Mg(OH)2，加入的石灰水會有部分與硫酸反應生成CaSO4而使制得的Mg(OH)2不純凈。第72頁/共80頁第七十二頁，共81頁。(3)CCl4是一種易揮發(fā)、有毒的液體，所以此流程中不用CCl4萃取，而是利用溴的揮發(fā)性，向得到的含溴水的海水中吹入熱空氣，使溴揮發(fā)出來。與萃取相比，該方法簡單、實用、經濟、無污染。第73頁/共80頁第七十三頁，共81頁。7．隨著交通運輸業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，人們對燃油的需求量越來越大，對燃油品質的要求也越來越高?；卮鹣铝袉栴}：(1)工業(yè)上分餾石油的設備是________，通過該設備制備出的液體燃油有__________________________________________。(2)使用催化劑進行石油裂化及裂解獲得的主要產品是__________________________________________。第74頁/共80頁第七十四頁，共81頁。(3)工業(yè)上，通過綠色化學工藝用CO、CH3OH和一種不飽和脂肪鏈烴合成CH2===C(CH3)COOCH3