第 30講 化 學 與 資 源 開 發(fā) 利 用考 綱 導 視 考 綱 定 位 1.了解海水的綜合運用，了解科學發(fā)展對自然資源的 作用。 2.了解化學在水處理中的應用。 3.了解煤、石油和天然氣等綜合運用的意義。 4.了解化學資源對廢舊物的再生和綜合運用的作用。 基 礎 反 饋 正誤判斷，正確的畫“”，錯誤的畫“”。(1)區(qū)分硬水和軟水的最佳方法是用肥皂水進行區(qū)分，易起泡沫的為軟水，不易起泡沫的為硬水( )。(2)我國淡水資源非常短缺，所以在生產(chǎn)和生活中應該將生)。活用水、工廠廢水直接排放到湖泊或海洋中(3)海水制鹽的主要方法是電滲析法( )。(4)電解 NaCl 水溶液， 若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色( )。(5)海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學變化( )。 (6)電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的 Cl2 進入陽極室( )。(8)改液化石油氣為天然氣作燃料，燃燒時應減小進空氣量或增大進天然氣量( )。(9)石油裂解的目的是提高汽油的產(chǎn)量( )。(10)大力發(fā)展火力發(fā)電，解決電力緊張問題符合節(jié)能減排( )。答 案 ： (1) (2)(3)(4)(5) (6)(7)(8) (9)(10) 考 點 一 多 樣 化 的 水 處 理 技 術(shù)【 知 識 梳 理 】1天然水的凈化?；炷齽┠z體懸浮物膠體(1)概念：加入_，形成_吸附天然水中的_和_聚集成較大顆粒而沉淀，然后過濾除去的方法。(2)常見混凝劑：_、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等。明礬混凝沉淀過濾殺菌(3)混凝法凈水流程：_。 2硬水的軟化。Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2(1) 硬度的劃分：暫時硬度是指水的硬度由_ 或_引起；永久硬度是指由_等引起。鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物(2)硬水的軟化方法。加熱法：原理(用化學方程式表示)是_、_、_。適用范圍是_。藥劑法：常用藥劑_和_等。軟化流程為：Ca(HCO 3)2H2OCO2 CaCO3Mg(HCO3)2 MgCO3H2OCO2 MgCO3H2OMg(OH)2CO2只能軟化暫時硬度的水純堿生石灰 CaCO3 Mg(OH)2陽離子再生 3污水處理。(1)基本流程。(2)污水處理常用的化學方法。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。 4海水淡化。蒸餾法電滲析法海水淡化的方法有：_、_等。 【 考 點 集 訓 】A離子交換法可以軟化硬水B硬水中含有較多 Ca2、Mg2C生產(chǎn)、生活使用的天然水必須經(jīng)軟化D加熱可使暫時硬水中的 Ca2生成 CaCO3 沉淀答 案 ： C 方 法 技 巧(2)石灰純堿法軟化后的硬水，仍然會有一定的硬度，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，加肥皂水硬水會產(chǎn)生較多的浮渣，軟水會產(chǎn)生較多的泡沫。(4)離子交換樹脂不只有陽離子交換樹脂，也有陰離子交換樹脂。 例 2水處理主要包括水的凈化、污水處理、硬水軟化和海水淡化等。(1)水的凈化與軟化的區(qū)別是_。(2)凈化后的水還需殺菌消毒才能飲用，下列物質(zhì)適用于自來水消毒的有_。AKMnO4CKAl(SO4)212H2O BCl2D活性炭 答 案 ： (1)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子(2)B (3)Cu2MnS CuSMn2MnS的Ksp比CuS的Ksp大 下面的處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的 NaCl，以 Fe 為電極進行電解，經(jīng)過一段時間，有 Cr(OH)3 和 Fe(OH)3 沉淀生成，工業(yè)廢水中鉻的含量已低于排放標準。請回答下列問題：(3)工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是_。(4)鐵電極_(填“能”或“不能”)改用石墨電極，原因是_。 考 點 二 海 水 的 綜 合 利 用 【 知 識 梳 理 】1氯堿工業(yè)離子交換膜法電解食鹽水。(1)設備：離子交換膜電解槽。離子交換膜只允許_離子通過。(2)原理：氯堿工業(yè)的生產(chǎn)原理用化學方程式表示為_。(3)工藝流程：粗鹽水_精鹽水。在進入電解槽前需通過陽離子交換塔進一步除去_等離子，以防破壞離子交換膜。陽2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2過濾Ca 2+、Mg2+ (4)粗鹽的精制。(5)產(chǎn)品：陽極室產(chǎn)品是_，需補充_流出_；陰極室產(chǎn)品是氫氣和 NaOH，需補充純水(加入一定量 NaOH 稀溶液)流出 NaOH 濃溶液。氯氣精制飽和食鹽水淡鹽水 2從海水中提取溴單質(zhì)。(1)工藝流程：(2)反應原理：Cl 2 2NaBr=2NaCl Br2,3Br2 3Na2CO3=5NaBr NaBrO33CO2，5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O，Br2SO22H2O=2HBrH2SO4,2HBrCl2=2HClBr2。 _；沉淀Mg2+：_；3從海水中提取鎂單質(zhì)。(1)工藝流程：(2)主要化學反應：制備石灰乳：_，制備 MgCl2：_；電解MgCl2：_。CaCO3 CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融) MgCl2 (3)生產(chǎn)中應用的平衡原理。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，則最大限水解平衡原理：在 MgCl26H2O 脫水變?yōu)?MgCl2 時，由于MgCl22H2O Mg(OH)22HCl 水解平衡的存在，在HCl氣體環(huán)境中，增大了c(HCl) ，抑制了 MgCl 2 的水解，避免了Mg(OH)2 的生成。 【 考 點 集 訓 】例 4海水是巨大的資源寶庫，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：_、_。(2)將 NaCl 溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有 H2、_、_。(3)步驟中已獲得 Br2，步驟中又將 Br2 還原為 Br，其目的為_。(4)步驟用 SO2 水溶液吸收 Br2，吸收率可達 95%，有關(guān)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(chǎn)中應解決的主要問題是_。 (5)某化學研究性學習小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料，Br2的沸點為 59 ，微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后，畫了如下裝置簡圖：請你參與分析討論：圖中儀器B的名稱：_。 整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是_。實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件：_。C 中液體產(chǎn)生顏色為_。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量 Cl2，可向其中加入 NaBr 溶液，充分反應后，再進行的分離操作是_。 (4)Br2SO22H2O=4HSO4 2Br答 案 ： (1)蒸餾法、電滲析法、離子交換法(任意兩種)(2)Cl2 NaOH(3)富集溴元素2強酸對設備的嚴重腐蝕(5)冷凝管Br2 腐蝕橡膠控制溫度計 b 的溫度，并收集 59 的餾分深紅棕色分液(或蒸餾) 例 5海洋是個巨大的資源寶庫，海水資源的利用具有非常廣闊的發(fā)展前景。海水中溴元素以Br形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如下圖：(1)步驟反應的離子方程式為_。(2)步驟反應的化學方程式為_。 (3)Br的原子序數(shù)是_，在周期表中位于第_周期第_族。(4)步驟蒸餾的過程中，溫度應控制在 80 90 。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，原因是_。(5)為什么不直接用“溴水混合物”而要用“溴水混合物”進行蒸餾，得到液溴：_。 解 析 ：空氣吹出法是用于工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法，其中一種工藝是在預先酸化的濃縮海水中用氯氣與海水中的溴離子反應，使之成為單質(zhì)溴：2BrCl2=2ClBr2，繼而通入空氣和水蒸氣，將溴吹入吸收塔，使溴蒸氣和吸收劑SO2發(fā)生反應轉(zhuǎn)化成氫溴酸：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，以達到富集的目的。然后，再用氯氣將其氧化：2HBrCl2=2HClBr 2，最后蒸餾得到液溴。 答 案 ： (1)2BrCl2=Br22Cl(2)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4(3)35 四A(4)溫度過高，大量水蒸氣隨溴蒸氣排出，溴蒸氣中水增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，回收率低(5)“溴水混合物”中雖然含有溴單質(zhì)，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高；經(jīng)過“空氣吹出、SO 2 吸收、氧化”等步驟實際上是將溴水濃縮了 例 6(2014 年新課標卷)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，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品?；卮鹣铝袉栴}：(1)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是_(填序號)。用混凝法獲取淡水；提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量；優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種；改進鉀、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是 Br2 Na2CO3H2O NaBr NaBrO3NaHCO3(未配平)，吸收1 mol Br2時，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：該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為_，產(chǎn)品 2 的化學式為_，1 L濃海水最多可得到產(chǎn)品 2 的質(zhì)量為_g。(4)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應的化學方程式為_；電解時，若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關(guān)反應的化學方程式：_。 答 案 ： (1)(2)53(4)MgCl2(熔融)Mg2H2O MgCl2Mg(OH)2H2 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_不同，將其分離成_不同的產(chǎn)物_變化原油汽油、煤油、柴油等減壓重油柴油、潤滑油、燃料油、石蠟、瀝青等裂化在一定條件下，使_烴斷裂為 _烴_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) _變化石油分餾產(chǎn)物(包括石 油氣)主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等考 點 三 化 石 原 料 的 綜 合 利 用【 知 識 梳 理 】1石油的煉制。沸點沸點物理長鏈短鏈化學化學 項目原理產(chǎn)品干餾將煤_加強熱使其 分解的過程焦炭、煤焦油、焦爐氣氣化把煤中的有機物轉(zhuǎn)化為 _的過程CO、H2、CH4 等可燃氣體和 CO2、 N2 等非可燃氣體液化直接液化高溫、高壓和有催化劑條件下，與溶劑混合，使煤與 H2 作用生成_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_ _等合成汽油、甲醇等2.煤的綜合利用。隔絕空氣液體燃料料(如 CH 3OH)可燃性氣體烴類燃料、醇類燃 (1)煤氣化：2CO2H2O H2CO2。3.煤化工和天然氣化工的發(fā)展碳化學。2CO，CH2O COH2，CO(2)天然氣的重整：CH4H2O CO3H2。 【 考 點 集 訓 】例 7石油和煤炭加工過程涉及多種技術(shù)和設備。(1)石油分餾時，在不斷向_(填工業(yè)設備名稱)內(nèi)投放原料的同時獲得產(chǎn)品，該過程為_操作過程。(2)石油裂化分為熱裂化、_和加氫裂化，裂化的目的是提高_的產(chǎn)量。(3)煤的洗選是為了降低原煤中灰分和_的含量。煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒，并使全部煤炭顆粒_進行燃燒的過程。(4) 煤 的 直 接 液 化 是 煤 與 適 當 溶 劑 混 合 后 在 高 溫 和_存在下與_作用生成液體燃料的過程。 解 析 ： (1)石油的分餾是在分餾塔中進行的，該過程為連續(xù)操作過程。(2)石油裂化分為熱裂化、催化裂化和加氫裂化，裂化的目的是提高輕質(zhì)燃料油(或汽油)的產(chǎn)量。(3)煤的洗選是為了降低原煤中灰分和硫的含量。煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒，并使全部煤炭顆粒浮動進行燃燒的過程。(4)煤的直接液化是煤與適當溶劑混合后在高溫和催化劑存在下，使煤與氫氣作用生成液體燃料的過程。答 案 ： (1)分餾塔連續(xù)(2)催化裂化(3)硫(或 S)輕質(zhì)燃料油(或汽油)浮動(4)催化劑氫氣(或 H 2) 例 8(2015 年四川樂山模擬)四川有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出)：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?(1)已知 0.5 mol 甲烷和 0.5 mol 水蒸氣在 t 、p kPa 時，完全反應生成一氧化碳和氫氣(合成氣)，吸收了 a kJ 熱量。該反應的熱化學方程式為：_。(2)在合成氨的實際生產(chǎn)過程中，常采取的措施之一是將生成的氨從混合氣體中及時分離出來，并將分離出氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用，同時補充氮氣和氫氣。請應用化學反應速率和化學平衡的觀點說明采取該措施有何作用：_。 (3)當甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時，以 5.60107 L甲烷為原料能夠合成_L 氨氣。(假設體積均在標準狀況下測定)(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡式為，請寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：_，_。 答 案 ： (1)CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H2a kJmol1 (2)增大氮氣和氫氣的濃度有利于增大反應速率；減小氨氣的濃度，有利于平衡向正反應方向移動(3)1.12108(4)NH4N=C=O