高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第二章 化學(xué)與資源開發(fā)利用課件（選修2）.ppt

第二章 化學(xué)與資源開發(fā)利用,考綱要求 1.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。2.了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義。3.了解我國無機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。4.了解海水的綜合利用。了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。5.了解化學(xué)對(duì)廢舊物資再生與綜合利用的作用。,1天然水的凈化 (1)基本流程：,考點(diǎn)一 多樣化的水處理技術(shù),(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。 2硬水的軟化 (1)硬水和軟水：,(2)硬度的類型： 暫時(shí)硬度由鈣、鎂的 引起的硬度。 永久硬度由鈣、鎂的 引起的硬度。,碳酸氫鹽,硫酸鹽或氯化物,(3)硬水的軟化方法：,3.污水處理的方法,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。,(1)水的凈化是指除去水中的雜質(zhì)，而水的軟化是指降低水中的Ca2、Mg2濃度，而不是把所有的Ca2、Mg2除去。用石灰法軟化硬水時(shí)，常和純堿一起使用，目的是用純堿除去過量的石灰，工業(yè)上稱為石灰純堿法。 (2)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。 (3)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。,1隨著世界人口的急劇增長、工業(yè)的蓬勃發(fā)展，淡水供應(yīng)危機(jī)日益成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，海水約占地球現(xiàn)有總水量的97%，海水淡化問題已成為科學(xué)家的主要研究方向，若實(shí)行海水淡化來供應(yīng)飲用水，下列方法在原理上完全不可行的是( ) A加入明礬，使海水的鹽分沉淀并淡化 B利用太陽能，將海水蒸餾淡化 C將海水通過離子交換樹脂，以除去所含的鹽分 D利用半透膜，采用反滲透法而使海水淡化 解析：明礬是用來凈化水的，不可能使海水的鹽分沉淀并淡化，A不正確。 答案：A,生活用水的獲取,2水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)含有較多_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_。 (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_。,答案：(1)O2 CO2(或氮?dú)? (2)明礬(或硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵，答出一種即可) 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性電的膠體，使其聚沉，達(dá)到凈化目的 (3)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的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 (4)10° (5)740 1 484,4下列所述情況可能引起水污染的是( ) 城市生活污水的任意排放 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥使用不當(dāng) 海上油輪石油泄漏 工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放 A B C D 答案：D,污水處理,5工業(yè)三廢(廢水、廢氣、廢渣)處理或?qū)⑷龔U消滅于生產(chǎn)過程中，是近年來化工技術(shù)發(fā)展的方向之一。 (1)工業(yè)生產(chǎn)H2SO4的尾氣中常含有少量SO2，通常用_吸收，有關(guān)的化學(xué)方程式為_； 然后再用硫酸處理，目的是_。 硫酸廠的廢水呈_性，通常加入_進(jìn)行處理。 (2)鉻的毒性與其存在的價(jià)態(tài)有關(guān)，六價(jià)鉻比三價(jià)鉻毒性高100倍，并易被人體吸收且能在體內(nèi)蓄積。因此在處理含鉻污水時(shí)，通常加入_使六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻，再加_使其轉(zhuǎn)化為沉淀。 (3)二氧化氯(ClO2)是一種在水處理方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。與Cl2相比，ClO2不但具有更顯著的殺菌能力，而且不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在危害的有機(jī)氯代物，ClO2有下列兩種制備方法。,方法一：2NaClO34HCl=2ClO2Cl22NaCl2H2O； 方法二：2NaClO3H2O2H2SO4=2ClO2Na2SO4O22H2O。 用方法_(填“一”或“二”)制備的ClO2更適合用于飲用水消毒，其主要原因是_。 (4)對(duì)于含有Hg2、Pb2、Cu2等重金屬離子的工業(yè)廢水，通常加入過量的_使其轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。 答案：(1)Ca(OH2)溶液 Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O 將CaSO3轉(zhuǎn)化為SO2，提高SO2的利用率，同時(shí)得到副產(chǎn)品CaSO4 酸 熟石灰 (2)FeSO4 堿 (3)二 方法二制得的ClO2中不含有Cl2 (4)Na2S,6南海某小島上，解放軍戰(zhàn)士為了尋找合適的飲用水源，對(duì)島上山泉水進(jìn)行分析化驗(yàn)，結(jié)果顯示水的硬度為28°(屬于硬水)，主要含鈣離子、鎂離子、氯離子和硫酸根離子。請(qǐng)思考下列問題： (1)該泉水屬于_硬水(填“暫時(shí)”或“永久”)。 (2)若要除去Ca2、Mg2可以往水中加入石灰和純堿，試劑添加順序?yàn)開，原因是_。 (3)目前常用陰、陽離子交換樹脂來進(jìn)行水的軟化，水中的Ca2、Mg2與交換樹脂的_起離子交換作用。當(dāng)陰離子交換樹脂失效后可放入_溶液中再生。,海水淡化,解析：(1)鈣、鎂離子的硫酸鹽形成的硬水屬于永久硬水。(2)若先加純堿再加石灰，則過量的Ca2無法除去。(3)除去Ca2、Mg2用的是陽離子交換樹脂，Ca2、Mg2和H交換，即H起交換作用。陰離子交換樹脂中，OH起交換作用，失效后應(yīng)放到強(qiáng)堿溶液中再生。(4)由圖可知，電解池的左端電極為陽極，右端電極為陰極，通電后陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，則B應(yīng)為陽離子交換膜才能實(shí)現(xiàn)海水變?yōu)榈霓D(zhuǎn)化。陽極：2Cl2e=Cl2，陰極：2H2O2e=2OHH2，Mg22OH=Mg(OH)2，Ca22OH=Ca(OH)2(微溶)。 答案：(1)永久 (2)先加石灰后加純堿 過量的鈣離子可通過純堿使之沉淀下來 (3)H 強(qiáng)堿 (4)B 2Cl2e=Cl2 電極上產(chǎn)生無色氣體，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀,2污水處理的一般流程,1海水中鹽的開發(fā)和利用 (1)海水制鹽： 以 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)： 反應(yīng)原理： 。 工藝流程：,考點(diǎn)二 海水的綜合利用,蒸發(fā)法,設(shè)備： 。(陽)離子交換膜只允許Na通過。 產(chǎn)品：陽極室：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。,離子交換膜電解槽,2從海水中提取鎂 生產(chǎn)流程及反應(yīng)原理：,3海水提溴,反應(yīng)原理 氧化： ； ， ； ， 。,Cl22NaBr=2NaClBr2,3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2,5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O,Br2SO22H2O=2HBrH2SO4,Cl22HBr=Br22HCl,1NaCl是海水中含量最多的鹽，除食用外，它還是海洋化學(xué)工業(yè)原料，下列以NaCl為原料的產(chǎn)品(或物質(zhì))是( ) 燒堿 純堿 金屬鈉 氯氣 鹽酸 A全部 B只有 C只有 D只有 解析：由氯堿工業(yè)及鈉的制備等知識(shí)，知全部正確。 答案：A,氯堿工業(yè),3如圖所示，利用海洋可提取很多重要的化工原料。,海水的綜合利用,C第步中結(jié)晶出的MgCl2·6H2O可在空氣中受熱分解制無水MgCl2 D在第步中溴元素被氧化，第、步中既有溴元素被氧化也有溴元素被還原 解析： BaCl2應(yīng)在Na2CO3之前加入，以便將過量的Ba2除去，A錯(cuò)誤；鐵為活潑電極，不能作陽極，B錯(cuò)誤；在空氣中MgCl2·6H2O分解時(shí)水解，得不到MgCl2，C錯(cuò)誤。 答案：D,解析：工業(yè)上冶煉金屬鎂時(shí)電解的是熔融MgCl2，而不是Mg(OH)2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：D,5(2014年高考新課標(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)想和想法可行的是_(填序號(hào))。 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”從濃海水吹出Br2，并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是Br2Na2CO3H2ONaBrNaBrO3NaHCO3，吸收1 mol Br2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)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(yīng)的離子方程式為_，產(chǎn)品2的化學(xué)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(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_。,1石油的煉制,考點(diǎn)三 化石燃料的綜合利用,2.煤的綜合利用,COH2,(2)廢棄金屬： 回爐再生。 制取相應(yīng)金屬化合物。 (3)廢棄無機(jī)非金屬材料： 玻璃可回爐再生。 磚、瓦、陶瓷可作建筑填料。,煤、石油、天然氣的綜合利用,1下列有關(guān)石油化工的說法不正確的是( ) A通過裂化把沸點(diǎn)不同的物質(zhì)分離開來，是物理變化 B裂解是深度裂化，目的是獲得以短鏈不飽和烴為主要成分的基本化工原料 C催化重整就是在催化劑的作用下，使汽油中烴分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列形成新的分子結(jié)構(gòu)，以提高汽油的品質(zhì) D利用共聚技術(shù)可以改進(jìn)高分子材料的性能 答案：A,煤和石油的加工技術(shù),2石油和煤炭加工過程涉及多種技術(shù)和設(shè)備。 (1)石油分餾時(shí)，在不斷向_(填工業(yè)設(shè)備名稱)內(nèi)投放原料的同時(shí)獲得產(chǎn)品，該過程為_操作過程。 (2)石油裂化為熱裂化、_和加氫裂化，裂化的目的是提高_(dá)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(jìn)行燃燒的過程。 (4)煤的直接液化是煤與適當(dāng)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)石油分餾在分餾塔中進(jìn)行。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(dòng)進(jìn)行燃燒的過程。(4)煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和催化劑存在下與H2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 輕質(zhì)燃料油(或汽油) (3)硫(S) 浮動(dòng) (4)催化劑 氫氣(H2),3.煤是無機(jī)物和有機(jī)物的混合物，是一種不可再生能源。我國是生產(chǎn)和使用煤的大國，燃煤會(huì)造成環(huán)境污染，我國使用脫硫燃煤技術(shù)，把污染降到最低，開發(fā)新能源勢在必行。已知煤的部分結(jié)構(gòu)模型如圖所示： (1)從煤的部分結(jié)構(gòu)模型來看，煤是工業(yè)上獲得_烴的重要來源。,(2)我國大約70%的煤是直接用于燃燒的，從煤的結(jié)構(gòu)模型來看，煤在提供熱量的同時(shí)產(chǎn)生大量的_等氣體物質(zhì)，造成嚴(yán)重的大氣污染。 (3)“型煤”技術(shù)的原理是利用固硫劑在燃燒過程中生成穩(wěn)定的硫酸鹽，下列物質(zhì)中適宜于作固硫劑的是_(填字母序號(hào))。 A氯化鈣 B氧化鈣 C硫酸鈣 D氫氧化鈣 (4)某“型煤”生產(chǎn)廠利用石灰石作固硫劑，試用化學(xué)方程式表示其“固硫”過程： _。 (5)除上述的“型煤”技術(shù)外，為了解決煤燃燒所造成的污染問題和提高煤的利用價(jià)值，煤資源的綜合利用方法還有_等。,化石燃料的綜合利用,(2)以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出)： 在合成氨的實(shí)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(shí)分離出來，并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用，同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃狻Ｕ?qǐng)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說明采取該措施的理由：_。 當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，NH3生成尿素的產(chǎn)率為80%，以5.60×107 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)甲烷為原料能夠合成尿素_噸。,解析：(2)將氨分離出來，可減少生成物的濃度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)；補(bǔ)充氫氣和氮?dú)猓龃蠓磻?yīng)物的濃度，利于平衡正向移動(dòng)。 根據(jù)甲烷生成氫氣，氫氣合成氨，氨氣與CO2生成尿素得關(guān)系式： CH4 2NH3 CO(NH2)2 224 L·mol1 60 g·mol1 56×107×75%×80% L x 所以x9×107 g90 t。,5工業(yè)上常產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣、廢熱，如果處理不好，隨意排放，會(huì)造成污染，而如果科學(xué)回收，可變廢為寶。 (1)工業(yè)制硫酸的尾氣中含有的少量SO2，可先用氨水吸收，再用稀硫酸處理。 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_； 這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是_。 (2)硫酸廠產(chǎn)生的大量燒渣(硫鐵礦煅燒后的灰渣)的用途是_(寫一種即可)；寫出電解精煉銅陽極泥的一種用途_。 (3)一座大型硫酸廠同時(shí)又是一座能源工廠，硫酸廠生產(chǎn)過程中的余熱若能充分回收利用，不僅不需要外界供應(yīng)能源，而且還可以向外界輸出大量的熱能。硫酸廠產(chǎn)生余熱的主要設(shè)備名稱是_。,廢棄物的綜合利用,(4)干熄焦技術(shù)是將煉焦?fàn)t推出的約1 000 的赤熱焦炭，在熄焦室中被其逆流的冷惰性氣體(主要成分是氮?dú)猓瑴囟仍?70190 )熄滅，被加熱到700800 的惰性氣體經(jīng)除塵后進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽送往汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。干熄1 t焦炭可產(chǎn)生500 kg過熱蒸汽，可折合成46 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。舉出兩例采用逆流原理的化工設(shè)備或化學(xué)儀器：_、_。 (5)下圖表示石灰石膏法吸收SO2的工藝流程，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。,解析：(1)SO2吸收工藝：先用氨水，再用稀硫酸處理，有關(guān)方程式：SO2NH3·H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3·H2O=(NH4)2SO3H2O，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2；生成物硫酸銨可作化肥，產(chǎn)生的SO2可用作制硫酸的原料，循環(huán)利用。(3)合成硫酸廠使用高溫的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生余熱，即沸騰爐和接觸室。(4)逆流原理即對(duì)流操作。(5)石灰石膏法吸收SO2的原理：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O24H2O=2CaSO4·2H2O。,答案：(1)SO2NH3·H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3·H2O=(NH4)2SO3H2O，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2 生成的SO2可用作制硫酸的原料，硫酸銨可作化肥 (2)做高爐煉鐵的原料(或回收有色金屬、提取金銀、制磚等合理答案都可) 回收貴金屬金、銀等 (3)沸騰爐和接觸室 (4)熱交換器 冷凝管(或工業(yè)制硫酸中的吸收塔) (5)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O24H2O=2CaSO4·2H2O,6(2013年高考新課標(biāo)全國卷)鋅錳電池(俗稱干電池)在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構(gòu)造如圖(a)所示。,回答下列問題： (1)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為： Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH 該電池中，負(fù)極材料主要是_，電解質(zhì)的主要成分是_，正極發(fā)生的主要反應(yīng)是_。,與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)及其理由是_。 (2)圖(b)表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的一種工藝(不考慮廢舊電池中實(shí)際存在的少量其他金屬)。,圖(b)中產(chǎn)物的化學(xué)式分別為A_，B_。 操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中，綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體，該反應(yīng)的離子方程式為 _。 采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D，則陰極處得到的主要物質(zhì)是_(填化學(xué)式)。,典例 我國規(guī)定飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合下列要求：,解析 (1)碳酸氫鈣與堿反應(yīng)能夠生成碳酸鈣沉淀，由于氫氧化鎂的溶解度小，故鎂離子轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀而不轉(zhuǎn)化為碳酸鎂沉淀。 (2)二氧化碳溶解于水顯酸性，故可以調(diào)節(jié)溶液的pH。 (3)明礬常用于凈水。 (5)可先凈水再殺菌消毒。,