第 41講化 學(xué) 與 資 源 開 發(fā) 利 用 微 考 點(diǎn) 大 突 破 微 考 點(diǎn) 大 突 破 探 微 提 能 點(diǎn) 點(diǎn) 結(jié) 合 微考點(diǎn)化學(xué)與資源開發(fā)利用 基礎(chǔ)微回扣綠 礬 、 Fe2(SO4)3、 FeSO4、 聚 合 鋁 Ca(OH )2 Na2CO3 離 子 交 換 法 ： 向 硬 水 中 加 入 離 子 交 換 劑 (如 NaR)， 反 應(yīng) 式為 _， 且 離 子 交 換 樹 脂 能 再 生 ： CaR2 2Na =2NaR Ca2 。Ca2 2NaR=CaR2 2Na 、 Mg2 2NaR=MgR2 2Na 2污水處理 (1)中 和 法 ： 酸 性 廢 水 常 用 _中 和 ， 堿 性 廢 水常 用 _中 和 。H 2SO4或 H 2CO3 熟 石 灰 H g2 S2 =H gS， Pb2 S2 =PbS， Cu2 S2 =CuS Na2S 電 滲 析 法 蒸 餾 法 NaCl 離 子 交 換 膜 電 解 槽 CaCl2、 MgCl2、 Na2SO4 3海水提溴 (1)工 藝 流 程 Cl 2 2Br =Br2 2Cl 4海水提鎂 (1)工 藝 流 程 (2)主 要 反 應(yīng) 原 理 CaO H 2O=Ca(OH )2 Mg2 Ca(OH )2=Mg(OH )2 Ca2 Mg(OH )2 2H Cl=MgCl2 2H 2O、 減 壓 常 壓 (2)裂 化 與 裂 解 ： (催 化 )裂 化 裂 解含 義 通 過 催 化 劑 催 化 、 高 溫 ， 使 含碳 原 子 數(shù) 多 、 沸 點(diǎn) 高 的 烴 斷 裂為 含 碳 原 子 數(shù) 少 、 沸 點(diǎn) 低 的 烴的 過 程 采 用 比 裂 化 更 高 溫 度(700 1 000 )使 長 鏈烴 斷 裂 成 短 鏈 、 不 飽 和烴 的 過 程 (催 化 )裂 化 裂 解目 的 _ _原 料 減 壓 分 餾 后 的 重 油 、 石 蠟 等 石 油 分 餾 的 餾 分產(chǎn) 品 輕 質(zhì) 燃 料 油 ：_ 主 要 短 鏈 不 飽 和 烴 ：_提 高 輕 質(zhì) 油 ， 特 別 是 汽 油 的 產(chǎn) 量 和 質(zhì)量 汽 油 、 柴 油 、 煤 油 等 獲 得 有 機(jī) 化 工 原 料 ， 特 別 是 提 高 乙 烯的 產(chǎn) 量 乙 烯 、 丙 烯 、 丁 烯 等 組 成 的 裂 解 氣 及少 量 液 態(tài) 烴 H 2 甲 醇 H 2、 CH 4、 CO、 CO2、 N2 焦 炭 煤 焦 油 、 粗 氨 水 CO和 H 2 我的警示 (1)用藥劑法軟化硬水時(shí)一定要注意加入試劑的先后順序，即Na2CO3應(yīng)在Ca(OH)2之后加入。 (2)用陽離子交換樹脂HR除去硬水中的Ca2、Mg2時(shí)，溶液中的酸性會(huì)增強(qiáng)，應(yīng)再用堿性溶液中和H。 (3)污水處理中的酸性廢水常用熟石灰中和而不用NaOH溶液中和，堿性廢水常用CO2中和。 三個(gè)注意 1除去飽和食鹽水中的Ca2、Mg2、SO時(shí)，純堿應(yīng)在鋇試劑之后加入，稀鹽酸應(yīng)在過濾后加入。 2電解飽和食鹽水時(shí)要使用惰性電極而不能使用Fe、Cu等活性電極，否則陽極得不到Cl2。 3陽離子交換膜既防止了Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)，又防止了Cl2與H2的反應(yīng)。 判 斷 正 誤 ， 正 確 的 畫 “ ” ， 錯(cuò) 誤 的 畫 “ ”。 1 從 海 水 中 提 取 溴 的 工 藝 流 程 中 有 兩 次 由 Br Br2的 目的 是 提 高 溴 的 產(chǎn) 量 ( ) 2石 油 的 分 餾 和 煤 的 干 餾 都 是 物 理 變 化 過 程 ( )警示：石油的分餾是物理變化，而煤的干餾是化學(xué)變化。 3石 油 裂 化 的 目 的 是 為 了 獲 得 以 短 鏈 不 飽 和 烴 為 主 要 成 分 的 基 本 化 工原 料 ( )警示：石油裂化的目的是為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，而裂解的主要目的是為了獲得短鏈的不飽和烴。 4將 MgCl26H2O加 熱 分 解 可 制 得 無 水 氯 化 鎂 ( )警示：MgCl26H2O加熱時(shí)MgCl2發(fā)生水解，生成Mg(OH)2，故應(yīng)在HCl的氣流中加熱MgCl26H2O才能得到無水MgCl2。 5離 子 交 換 膜 電 解 槽 電 解 食 鹽 水 時(shí) 陰 極 產(chǎn) 物 是 NaOH和 氫 氣 ( )警示：電解食鹽水時(shí)，陽極產(chǎn)物是Cl2，陰極產(chǎn)物是H2和NaOH。 6廢 水 中 的 重 金 屬 離 子 Hg2 、 Pb2 、 Cu2 均 可 用 加 入 強(qiáng)堿 (NaOH)使 其 沉 淀 的 方 法 除 去 ( )警示：Hg2、Pb2、Cu2等重金屬離子應(yīng)用Na2S使其轉(zhuǎn)化成硫化物沉淀而除去。 7硬 水 中 加 入 適 量 石 灰 水 后 ， 由 于 生 成 Mg(OH)2、 CaCO3沉 淀 ， 水 就 軟 化 了 ( )警示：加入石灰水后，只能將Mg2引起的硬度轉(zhuǎn)化為Ca2引起的硬度，仍然存在大量的Ca2。 一、水的凈化與污水處理 1水的凈化的基本流程方法微總結(jié) 2硬水的軟化方法 (1)加 熱 法 (只 能 軟 化 具 有 暫 時(shí) 硬 度 的 水 )。 (2)藥 劑 法 (石 灰 純 堿 法 )。 (3)離 子 交 換 法 利 用 離 子 交 換 反 應(yīng) 原 理 ， 軟 化 水 的 質(zhì) 量 高 。常 用 離 子 交 換 樹 脂 作 離 子 交 換 劑 ， 其 軟 化 硬水 和 再 生 的 過 程 如 圖 所 示 ： 3污水處理 (1)基 本 流 程 。 (2)污 水 處 理 的 常 用 方 法 。污 水 處理 方 法 原 理 方 法物 理 法 利 用 物 理 原 理 和 機(jī) 械 作用 對 廢 水 進(jìn) 行 處 理 沉 淀 、 均 衡 調(diào) 節(jié) 、 過 濾 、 離 心 分 離化 學(xué) 法 使 用 化 學(xué) 試 劑 或 其 他 化學(xué) 手 段 處 理 廢 水 (1)中 和 法 ： 處 理 酸 性 廢 水 和 堿 性 廢 水(2)沉 淀 法 ： 處 理 含 有 重 金 屬 離 子 的 廢 水(3)氧 化 還 原 法 ： 除 去 油 類 、 氮 化 物 、 硫 化 物等 物 質(zhì) 污 水 處理 方 法 原 理 方 法生 物 法 利 用 微 生 物 的 作 用 除 去廢 水 中 溶 膠 物 質(zhì) 及 有 機(jī) 物 活 性 污 泥 法 、 生 物 濾 池 法 、 厭 氧 處 理 法 【微典通關(guān)1】 水 處 理 技 術(shù) 在 生 產(chǎn) 、 生 活 中 應(yīng) 用 廣 泛 。 (1)含 有 較 多 _(填 離 子 )的 水 稱 為 硬 水 。 硬水 加 熱 后 產(chǎn) 生 碳 酸 鹽 沉 淀 的 離 子 方 程 式 為 _ _(寫 出 一 個(gè) 即 可 )。 (2)將 RH型 陽 離 子 交 換 樹 脂 和 ROH型 陰 離 子 交 換 樹 脂 串 接 來軟 化 天 然 硬 水 ， 應(yīng) 先 使 硬 水 通 過 _(填 “ RH”或“ ROH”)型 離 子 交 換 樹 脂 ， 原 因 是 _ _。Ca2 、 Mg2 RH 如 果 先 通 過 陰 離 子 交 換 樹 脂 可 能 產(chǎn) 生 Mg(OH )2等 沉 淀 而 影 響 樹 脂 交 換 效 果 (3)通 過 施 加 一 定 壓 力 使 水 分 子 通 過 半 透 膜 而 將 大 分 子 或 離子 截 留 ， 從 而 獲 得 純 凈 水 的 方 法 稱 為 _。電 滲 析 法 凈 化 水 時(shí) ， 使 離 子 通 過 半 透 膜 的 推 動(dòng) 力 是_。 (4)檢 驗(yàn) 蒸 餾 水 的 純 度 時(shí) ， 最 簡 單 易 行 的 方 法 是 測 定 水 的 _。電 導(dǎo) 率 (或 電 阻 率 ) 反 滲 透 法 電 勢 差 (或 電 場 力 ) (2)軟化硬水時(shí)，應(yīng)先使硬水通過RH型離子交換樹脂；若讓水先通過ROH型交換樹脂會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響樹脂交換效果。 (3)通過壓力使水分子通過半透膜而獲得純凈水的方法稱為反滲透法，電滲析法的推動(dòng)力是電壓。 (4)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí)，最簡單易行的方法是測定水的電導(dǎo)率(或電阻率)。 二、海水的綜合利用 1從海水中獲得淡水資源 (1)基 本 方 法 及 原 理 。方 法 主 要 原 理 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn)蒸 餾法 將 海 水 加 熱 至 105 蒸 發(fā) 汽 化 ，然 后 蒸 氣 冷 凝 而 得 到 蒸 餾 水 的 方法 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 易操 作 、 淡 水 質(zhì) 量 好 能 耗 大電 滲析 法 利 用 陰 、 陽 離 子 交 換 膜 對 水 中 陰 、陽 離 子 的 選 擇 透 過 性 ， 在 外 加 直流 電 場 作 用 下 ， 使 水 中 的 一 部 分離 子 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 部 分 水 中 而 達(dá) 到除 鹽 目 的 的 方 法 易 于 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) 、得 到 的 濃 鹽 水 可 用于 其 他 工 業(yè) (如 海 水提 鎂 等 ) 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 復(fù)雜 、 淡 水 質(zhì)量 較 差 、 能耗 較 大 (2)水 處 理 去 離 子 方 法 ： 離 子 交 換 法 、 膜 分 離 法 。方 法 主 要 原 理 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn)離 子交 換法 水 中 的 離 子 與 離 子 交 換 樹 脂 上 的離 子 進(jìn) 行 交 換 ， 除 去 水 中 的 陰 、陽 離 子 。 如 陽 離 子 交 換 ： 利 用 除 去 水中 的 無 機(jī) 鹽 ，除 離 子 效 果較 好 ， 且 樹脂 用 酸 或 堿處 理 可 再 生利 用 不 能 除去 水 里的 細(xì) 菌和 病 毒膜 分離 法(反 滲透 法 ) 在 含 鹽 量 高 的 溶 液 一 側(cè) 外 加 一 個(gè)壓 力 ， 使 水 向 淡 水 方 向 滲 透 ， 將水 從 溶 液 中 排 出 使 鹽 分 留 下 得 到 的 淡 水質(zhì) 量 較 好 ，適 合 大 規(guī) 模生 產(chǎn) 操 作 復(fù)雜 、 能耗 大 【微典通關(guān)2】 (1)氯 堿 工 業(yè) 是 利 用 電 解 食 鹽 水 生 產(chǎn) _為 基礎(chǔ) 的 工 業(yè) 體 系 。 (2)電 解 前 ， 為 除 去 食 鹽 水 中 的 Mg2 、 Ca2 、 SO等 雜 質(zhì) 離子 ， 下 列 加 入 順 序 合 理 的 是 _。 (填 選 項(xiàng) 字 母 ) A 碳 酸 鈉 、 氫 氧 化 鈉 、 氯 化 鋇 B 碳 酸 鈉 、 氯 化 鋇 、 氫 氧 化 鈉 C 氫 氧 化 鈉 、 碳 酸 鈉 、 氯 化 鋇 D 氯 化 鋇 、 氫 氧 化 鈉 、 碳 酸 鈉氯 氣 、 燒 堿 、 氫 氣 (只 寫 出 氯 氣 、 燒 堿 也 可 ) D (3)“鹽 泥 ” 是 粗 鹽 提 純 及 電 解 食 鹽 水 過 程 中 形 成 的 工 業(yè) “ 廢 料 ” 。 某 工 廠 的 鹽 泥 組 成 如 下 ： 為 了 生 產(chǎn) 七 水 硫 酸 鎂 ， 設(shè) 計(jì) 了 以 下 工 藝 流 程 ：成 分 NaCl Mg(OH)2 CaCO3 BaSO4 其 他 不 溶 于酸 的 物 質(zhì)質(zhì) 量 分?jǐn)?shù) (%) 1520 15 20 5 10 3040 10 15 裝 置 1中 加 入 的 酸 應(yīng) 選 用 _， 加 入 的 酸 應(yīng) 適 當(dāng) 過 量 ，控 制 pH為 5左 右 ， 反 應(yīng) 溫 度 在 50 左 右 。 持 續(xù) 攪 拌 使 之 充分 反 應(yīng) ， 以 使 Mg(OH)2充 分 溶 解 并 轉(zhuǎn) 化 為 MgSO4， 在 此 過程 中 同 時(shí) 生 成 CaSO4。 其 中 碳 酸 鈣 可 以 轉(zhuǎn) 化 為 硫 酸 鈣 的 原因 是 _ _。(稀 )硫 酸 不 斷 向 右 移 動(dòng) 裝 置 2中 濾 渣 的 主 要 成 分 為 _。 裝 置 3中 通 入 高 溫 水 蒸 氣 并 控 制 溫 度 在 100 110 ， 蒸 發(fā) 結(jié) 晶 ， 此時(shí) 析 出 的 晶 體 主 要 是 _。 用 裝 置 6(真 空 干 燥 器 )干 燥 七 水 硫 酸 鎂 晶 體 的 理 由 是 _。CaSO4、 BaSO4、 其 他 不 溶 于 酸 的 物 質(zhì) 氯 化 鈉 防 止 失 去 結(jié) 晶 水 CaCO3和H2SO4的反應(yīng)之所以能夠持續(xù)進(jìn)行，是因?yàn)樵摲磻?yīng)是在50 及持續(xù)攪拌的條件下進(jìn)行的，該條件下CO2可以迅速從溶液中逸出而使平衡不斷向正反應(yīng)方向移動(dòng)。CaSO4是一種微溶物，濾渣中除BaSO4、不溶于酸的物質(zhì)外還應(yīng)含有CaSO4。在真空干燥器中MgSO47H2O表面的水不需要加熱烘干就能揮發(fā)掉，這樣就能有效防止失去結(jié)晶水。 對點(diǎn)微練化學(xué)在水處理中的作用及海水的綜合利用 1 科 學(xué) 曾 評 出 10大 科 技 突 破 ， 其 中 “ 火 星 上 找 到水 的 影 子 ” 名 列 第 一 。 下 列 關(guān) 于 水 的 說 法 中 錯(cuò) 誤 的 是 ( ) A 用 膜 分 離 的 方 法 可 以 使 海 水 淡 化 B 高 效 催 化 劑 可 促 進(jìn) 水 的 分 解 ， 同 時(shí) 釋 放 更 多 的 能 量 C 密 度 小 于 1 g/cm3的 溶 液 ， 濃 度 越 大 ， 密 度 越 小 D 金 屬 的 電 化 學(xué) 腐 蝕 中 ， 水 參 與 了 正 極 反 應(yīng)應(yīng)用微提升 2 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 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 _ _ _； O2 CO2(或 氮 氣 ) 明 礬 、 硫 酸 鋁 、 硫 酸 鐵 、 硫 酸 亞 鐵 鋁 鹽 或 鐵 鹽 在 水 中 發(fā) 生 水 解 生 成 相 應(yīng) 氫 氧 化 物 膠 體 ， 它 可 吸 附 天 然 水 中 懸 浮 物 并 破 壞 天 然 水 中的 其 他 帶 異 電 的 膠 體 微 粒 ， 使 其 聚 沉 ， 達(dá) 到 凈 化 目 的 (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 10 mg CaO或 與 之 相 當(dāng) 的 物 質(zhì) (如 7.1 mg MgO)。 若 某 天 然 水 中 c(Ca2 ) 1.2 10 3 molL 1， c(Mg2 )6 10 4 molL 1， 則 此 水 的 硬 度 為 _； (5)若 (4)中 的 天 然 水 還 含 有 c(HCO) 8 10 4 molL 1， 現(xiàn) 要 軟 化 10 m3這 種 天 然 水 ， 則 需 先 加 入 Ca(OH)2_g， 后 加 入Na 2CO3_g。水 的 凈 化 是 用 混 凝 劑 (如 明 礬 等 )將 水 中 膠 體 及 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 10 740 1 484 對點(diǎn)微練煤、石油和天然氣的綜合利用 3 煤 是 一 種 重 要 的 化 石 燃 料 ， 在 化 工 生 產(chǎn) 和 人 們 的 日 常 生 活 中 具 有 極其 廣 泛 的 用 途 。 (1)化 石 燃 料 除 煤 外 還 有 兩 種 ， 它 們 的 名 稱 為 _、_， 化 石 燃 料 燃 燒 的 產(chǎn) 物 之 一 是 CO2， 這 種 氣 體 無 毒 ， 但 對地 球 環(huán) 境 造 成 了 危 害 ， 這 種 危 害 的 名 稱 是 _。 (2)從 未 來 能 源 需 求 及 安 全 性 等 方 面 考 慮 ， 對 煤 進(jìn) 行 綜 合 利 用 是 保 證 經(jīng)濟(jì) 可 持 續(xù) 發(fā) 展 的 基 本 戰(zhàn) 略 。 煤 的 綜 合 利 用 方 法 很 多 ， 有 煤 的 氣 化 、 煤 的液 化 、 煤 的 氫 化 、 煤 的 干 餾 等 。 工 業(yè) 煉 鐵 過 程 中 需 要 焦 炭 這 種 從 煤 中 得到 的 化 學(xué) 產(chǎn) 品 ， 焦 炭 來 自 _(填 寫 一 種 煤 的 綜 合 利 用 方 法 )，在 煉 鐵 過 程 中 焦 炭 的 作 用 是 _、_。 提 供 還 原 劑 石 油 天 然 氣 溫 室 效 應(yīng) 煤 的 干 餾 提 供 能 量 (熱 量 ) (3)將 煤 液 化 的 目 的 是 使 煤 轉(zhuǎn) 化 為 燃 油 。 首 先 使 煤 氣 化 為 CO和 H2， 然 后在 催 化 劑 的 作 用 下 ， 使 CO和 H2轉(zhuǎn) 化 為 燃 油 用 (CH2)n表 示 ， 請 完 成 下 列化 學(xué) 方 程 式 ：答案： n 2n 1 n 2n n 1 n (4)焦 炭 在 合 成 氨 工 業(yè) 中 可 用 于 提 供 原 料 氣氫 氣 ， 即 在 高 溫 條 件 下 使焦 炭 與 水 蒸 氣 反 應(yīng) ， 該 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為 _。 真題微探 (2014課標(biāo)全國卷 )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 。 回 答 下 列 問 題 ： (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 )。 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(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 H2ONaBrNaBrO3 NaHCO3， 吸 收 1 mol Br2時(shí) ， 轉(zhuǎn) 移 的 電 子 數(shù) 為_ mol。 (3)采 用 石 墨 陽 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 _。 解析：(1)混凝法無法除去水中的可溶性雜質(zhì)，項(xiàng)錯(cuò)誤；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、鎂的提取工藝的設(shè)想和做法是可行的，故項(xiàng)正確。