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1、化学与资源开发利用化学与资源开发利用2021/8/9 星期一1轻松学教材轻松学教材2021/8/9 星期一2一一 从水资源中获取洁净水的主要方法和原理从水资源中获取洁净水的主要方法和原理1.天然水净化天然水净化(1)混凝法混凝法一般过程一般过程:混凝沉淀混凝沉淀 过滤过滤 杀菌杀菌 常用的混凝剂常用的混凝剂:明矾明矾 绿矾绿矾 聚合铝聚合铝 硫酸铁等硫酸铁等 明矾净水反应原理明矾净水反应原理:离子方程式为离子方程式为2021/8/9 星期一3(2)化学软化法化学软化法具具 有有 暂暂 时时 硬硬 度度 的的 水水:水水 的的 硬硬 度度 是是 由由 Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2所引
2、起的所引起的 常用软化方法为加热法常用软化方法为加热法,反应原理为反应原理为2021/8/9 星期一4具具有有永永久久硬硬度度的的水水:水水的的硬硬度度是是由由钙钙 镁镁的的硫硫酸酸盐盐或或氯氯化化物物所引起的所引起的,常用软化方法为药剂法和离子交换法常用软化方法为药剂法和离子交换法 a.药药剂剂法法:把把纯纯碱碱 生生石石灰灰等等试试剂剂加加入入到到硬硬水水中中,与与Ca2+Mg2+反应形成沉淀反应形成沉淀,分离分离 b.离离子子交交换换法法:用用离离子子交交换换剂剂除除去去硬硬水水中中的的Ca2+Mg2+如如用用离子交换树脂软化水的过程为离子交换树脂软化水的过程为2NaR+Ca2+=CaR
3、2+2Na+,2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+而离子交换树脂的再生而离子交换树脂的再生(用离子方程式表示用离子方程式表示)为为CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+2021/8/9 星期一52.污水处理污水处理(1)酸碱中和法酸碱中和法酸性废水常用熟石灰中和酸性废水常用熟石灰中和,碱性废水常用碱性废水常用H2SO4或或CO2中和中和(2)沉淀法沉淀法Hg2+Pb2+Cu2+等等重重金金属属离离子子可可用用Na2S除除去去,反反应应的的离离子子方方程式为程式为Hg2+S2-=HgS,Pb2+S2-=PbS,Cu2+S2-=CuS 3.海水淡化海水淡化常用方法为蒸馏法常用方法为蒸馏法 电渗析
4、法等电渗析法等 2021/8/9 星期一6二二 海水中盐的开发和利用海水中盐的开发和利用1.海水制盐海水制盐(1)利利用用蒸蒸发发法法,从从海海水水中中主主要要获获得得氯氯化化钠钠及及氯氯化化镁镁 氯氯化化钾钾等等副产品副产品(2)电渗析法电渗析法 冷冻法不仅能制得盐冷冻法不仅能制得盐,同时还可得到淡水同时还可得到淡水 2.氯碱工业氯碱工业食盐资源的利用食盐资源的利用离子交换膜法电解食盐水离子交换膜法电解食盐水:(1)设备设备:离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽 离子交换膜只允许离子交换膜只允许Na+通过通过(2)原理原理:化学方程式为化学方程式为 2021/8/9 星期一7(3)工艺流程工艺流
5、程在在进进入入电电解解槽槽前前需需通通过过离离子子交交换换树树脂脂进进一一步步除除去去Ca2+Mg2+等离子等离子,以防破坏离子交换膜以防破坏离子交换膜(4)产品产品阳极室产品阳极室产品:氯气氯气,补充饱和食盐水流出淡盐水补充饱和食盐水流出淡盐水 阴极室产品阴极室产品:氢气和氢气和NaOH,补充纯水补充纯水(加入一定加入一定NaOH溶液溶液)流流出出NaOH溶液溶液 2021/8/9 星期一83.粗盐的精制粗盐的精制(1)目目的的:除除去去泥泥沙沙,使使Ca2+Mg2+Fe3+等等离离子子的的含含量量达达到到要求要求(2)原原因因:Ca2+Mg2+等等会会在在碱碱溶溶液液中中形形成成沉沉淀淀,
6、破破坏坏离离子子交交换换膜膜,泥沙及泥沙及 会引起杂质会引起杂质(3)试剂试剂:BaCl2 Ca(OH)2 Na2CO3 稀盐酸稀盐酸 用用BaCl2除除去去 ,用用Ca(OH)2除除去去Mg2+Fe3+,用用Na2CO3除除去去Ba2+及及Ca2+,所加沉淀剂需过量所加沉淀剂需过量 试剂的加入顺序试剂的加入顺序:纯碱须加在钡试剂后纯碱须加在钡试剂后,稀盐酸加在过滤后稀盐酸加在过滤后 2021/8/9 星期一9(4)有关反应方程式有关反应方程式:2021/8/9 星期一10三三 海水提取溴的原理探究海水提取溴的原理探究1.工艺流程工艺流程2021/8/9 星期一112.主要反应原理主要反应原理
7、:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-3.溴的吸收富集溴的吸收富集(1)纯纯碱碱吸吸收收法法:海海水水中中的的溴溴离离子子被被氧氧化化为为溴溴单单质质后后,用用热热空空气气或或水水蒸蒸气气吹吹出出,通通过过Na2CO3溶溶液液使使溴溴富富集集后后,再再将将得得到到的的溶溶液用稀硫酸酸化液用稀硫酸酸化,用有机溶剂萃取溴单质用有机溶剂萃取溴单质 发生的反应发生的反应:3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO25NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O2021/8/9 星期一12(2)SO2吸收法吸收法:用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起用空气吹出的
8、溴和大量的空气混合在一起,不不易分离易分离,用还原剂用还原剂SO2吸收后吸收后,再用氯气氧化再用氯气氧化HBr即得到溴单即得到溴单质质 特别提醒特别提醒:通氯气前要将海水酸化通氯气前要将海水酸化,pH为为3.5时时,氯气的氧化氯气的氧化效果最好效果最好 用空气或用空气或H2O(g)将溴吹出将溴吹出,而不用而不用CCl4萃取萃取,因后者工艺复因后者工艺复杂杂,设备投资大设备投资大,经济效益低且对环境污染严重经济效益低且对环境污染严重 2021/8/9 星期一13四四 海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用1.生产步骤生产步骤(1)加加熟熟石石灰灰;(2)过过
9、滤滤;(3)加加盐盐酸酸;(4)浓浓缩缩结结晶晶脱脱水水干干燥燥;(5)熔熔融电解融电解 2.工艺流程工艺流程2021/8/9 星期一143.主要化学反应主要化学反应(1)制备石灰乳制备石灰乳2021/8/9 星期一154.工业生产中平衡原理的应用工业生产中平衡原理的应用(1)沉淀溶解平衡原理的应用沉淀溶解平衡原理的应用向向海海水水中中加加入入沉沉淀淀剂剂Ca(OH)2,由由于于c(OH-)增增大大,Mg(OH)2的的溶溶解解度度小小于于Ca(OH)2,可可最最大大程程度度地地将将Mg2+转转化化为为Mg(OH)2沉淀沉淀 向向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸沉淀中加入盐酸,使沉淀溶解平衡右移使沉
10、淀溶解平衡右移 2021/8/9 星期一16(2)水解平衡原理的应用水解平衡原理的应用在在MgCl26H2O脱水变为脱水变为MgCl2时时,由于由于MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl水水解解平平衡衡的的存存在在,在在HCl气气体体环环境境中中,增增大大c(OH-),抑制了抑制了MgCl2的水解的水解,避免了避免了Mg(OH)2的生成的生成 2021/8/9 星期一17特特别别提提醒醒:为为提提高高反反应应中中Mg2+的的浓浓度度,将将海海水水浓浓缩缩或或用用提提取取食盐后的盐卤食盐后的盐卤 电电解解熔熔融融MgCl2生生成成的的Cl2可可用用于于制制盐盐酸酸,循循环环使使用用,节节
11、省省成成本本 所所得得Mg(OH)2沉沉淀淀中中含含有有的的CaSO4杂杂质质在在加加盐盐酸酸前前应应除除去去,以保证以保证MgCl2的纯度的纯度 2021/8/9 星期一18五五 石油石油 煤煤 天然气的综合利用天然气的综合利用1.石油和天然气石油和天然气(1)石油的综合利用石油的综合利用石油的分馏石油的分馏,分为常压分馏和减压分馏分为常压分馏和减压分馏 石油的催化裂化石油的催化裂化:如十六烷裂化如十六烷裂化 石油的裂解石油的裂解:如己烷裂解如己烷裂解 2021/8/9 星期一19(2)天然气的综合利用天然气的综合利用除除了了直直接接用用作作燃燃料料外外,还还可可以以制制造造合合成成氨氨原原
12、料料气气(H2),合合成成甲甲醇醇及其他化工原料及其他化工原料 例如例如:天然气重整的方程式天然气重整的方程式 2021/8/9 星期一202.裂化裂化 裂解的对比裂解的对比(催化催化)裂化裂化裂解裂解含义含义通过催化剂通过催化剂 高温高温,使使含碳原子数多含碳原子数多 沸点沸点低的大分子碳链断低的大分子碳链断裂裂,生成小分子碳链生成小分子碳链烃的过程烃的过程链烃断裂成短链链烃断裂成短链 不不饱和烃的过程饱和烃的过程目的目的提高轻质油提高轻质油,特别是特别是汽油的产量和质量汽油的产量和质量获得有机化工原料获得有机化工原料,特别是提高乙烯的特别是提高乙烯的产量产量原料原料减压分馏后的重油减压分馏
13、后的重油 石蜡等石蜡等石油分馏的馏分石油分馏的馏分2021/8/9 星期一212021/8/9 星期一223.煤的综合利用煤的综合利用(1)煤煤的的干干馏馏:将将煤煤隔隔绝绝空空气气加加强强热热,使使之之分分解解的的过过程程,得得到到的的固固体体物物质质焦焦炭炭 液液态态物物质质煤煤焦焦油油 粗粗氨氨水水,气气态态物物质质焦焦炉炉气气,成成分为分为H2 CH4 CO CO2 N2等等(2)煤的气化煤的气化:是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程 2021/8/9 星期一23(3)煤的液化煤的液化直接液化直接液化:煤与氢气作用生成液体燃料煤与氢气作用生成液体
14、燃料 间间接接液液化化:先先把把煤煤转转化化成成CO和和H2,再再催催化化合合成成烃烃类类燃燃料料 醇醇燃料及化学品等燃料及化学品等 2021/8/9 星期一24体验热身体验热身2021/8/9 星期一251.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()海水中含有大量的海水中含有大量的Br-,所以从海水中提取溴一般要经历浓所以从海水中提取溴一般要经历浓缩和提取两个步骤缩和提取两个步骤铝是一种比较活泼的金属铝是一种比较活泼的金属,所以铝合金制品易被腐蚀所以铝合金制品易被腐蚀在煤中加入适量的生石灰在煤中加入适量的生石灰,可以减少煤燃烧时二氧化硫的可以减少煤燃烧时二氧化硫的排放排放制造玻璃的主要原料是纯碱制
15、造玻璃的主要原料是纯碱 石灰石和石英石灰石和石英A.B.C.D.2021/8/9 星期一26答案答案:D解解析析:海海水水中中提提取取Br2要要经经历历富富集集 氧氧化化 萃萃取取等等,错错;铝铝在在常常温温下下易易形形成成一一层层致致密密的的氧氧化化膜膜,不不易易被被腐腐蚀蚀,错错;根根据据钙钙基基固固硫硫,加加入入适适量量CaO可可吸吸收收SO2,减减少少污污染染,故故选选,D项项正正确确 2021/8/9 星期一272.某某工工厂厂排排放放的的酸酸性性废废水水中中含含有有较较多多的的Cu 2+,对对农农作作物物和和人人畜畜都都有有害害,欲欲采采用用化化学学法法除除去去有有害害成成分分,最
16、最好好是是加加入入下下列列物物质中的质中的()A.食盐食盐 硫酸硫酸B.胆矾胆矾 石灰水石灰水C.铁粉铁粉 生石灰生石灰D.苏打苏打 盐酸盐酸答案答案:C2021/8/9 星期一28解析解析:铁粉能除去铁粉能除去Cu2+,生石灰能中和生石灰能中和H+且能沉淀且能沉淀Fe3+A项项中增加废水的酸性中增加废水的酸性,且不能除去且不能除去Cu2+,B项中增加废水中的项中增加废水中的Cu2+,D项中增加废水的酸性项中增加废水的酸性 2021/8/9 星期一293.我国实施的我国实施的“南水北调南水北调”工程是为了解决北方地区长期缺工程是为了解决北方地区长期缺水的状况水的状况,在这项工程完成之前北方的许
17、多地区使用的是地在这项工程完成之前北方的许多地区使用的是地下水下水,而地下水中含有较大量的而地下水中含有较大量的Ca 2+Mg2+等等 科学上把含科学上把含有较多有较多Ca2+Mg2+的水称为硬水的水称为硬水 2021/8/9 星期一30(1)将将硬硬水水中中所所含含Ca2+Mg2+等等除除去去的的方方法法是是加加入入生生石石灰灰生生成成Ca(OH)2,进进而而发发生生若若干干复复分分解解反反应应,在在沉沉降降池池中中所所得得沉沉淀淀的的主主要要成成分分为为_和和_(填填化化学学式式)(2)FeSO47H2O是是常常用用的的凝凝聚聚剂剂,它它在在水水中中最最终终生生成成Fe(OH)3胶胶体体沉
18、沉淀淀 凝凝聚聚剂剂除除去去悬悬浮浮固固体体颗颗粒粒起起到到净净水水作作用用的的过过程程中中_(填编号填编号)发生水解发生水解 发生氧化还原反应发生氧化还原反应 发生胶体的聚沉发生胶体的聚沉 Mg(OH)2 CaCO3 2021/8/9 星期一31(3)净净化化后后的的水水要要进进一一步步消消毒毒,常常用用的的消消毒毒剂剂是是Cl2 Cl2消消毒毒的的实实质质是是Cl2和和水水反反应应生生成成了了_(填填化化学学式式),Cl2与与水水反应的离子方程式为反应的离子方程式为_(4)由由于于Cl2与与水水中中的的有有机机物物作作用用会会产产生生对对人人体体不不利利的的物物质质,所所以以世世界界卫卫生
19、生组组织织要要求求停停止止用用Cl2对对自自来来水水进进行行消消毒毒,而而用用其其他他的的代代用用品品,我我国国已已经经开开始始使使用用ClO2代代替替Cl2对对自自来来水水进进行行消毒消毒,ClO2和和Cl2的消毒效率之比为的消毒效率之比为_(5)从从氧氧化化还还原原反反应应角角度度看看,下下列列物物质质中中_(填填编编号号)可以作为可以作为Cl2的代用品的代用品 Ca(ClO)2 NH2Cl(氯氯 氨氨)K2FeO4 SO2 Al2(SO4)3HClO Cl2+H2O=H+HClO+Cl-2.63 1 2021/8/9 星期一32解析解析:水是重要的资源水是重要的资源,所以有关水的题目也很
20、多所以有关水的题目也很多(1)从溶解度角度可以得出沉淀是从溶解度角度可以得出沉淀是Mg(OH)2 CaCO3;(2)FeSO47H2O是是常常用用的的凝凝聚聚剂剂,其其净净水水的的过过程程发发生生了了水水解解 氧氧化化还还原原反反应应 胶胶体体的的聚聚沉沉等等;(3)消消毒毒剂剂Cl2的的消消毒毒作作用用主主要要是是因因为为Cl2与与水水反反应应的的产产物物中中有有HClO,Cl2+H2O=HCl+HClO;(4)使使用用ClO2代代替替Cl2对对自自来来水进行消毒水进行消毒,ClO2和和Cl2的消毒效率之比为的消毒效率之比为;(5)一一般般具具有有强强氧氧化化性性 与与水水反反应应的的产产物
21、物对对人人体体等等没没有有影影响响的的试剂都可以作水的消毒剂试剂都可以作水的消毒剂,如选项中的如选项中的 2021/8/9 星期一334.气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径 煤的气化的重煤的气化的重要反应是要反应是:和和H2的混合气的混合气体是合成多种有机物的原料气体是合成多种有机物的原料气 下图是合成某些物质的路下图是合成某些物质的路线线:2021/8/9 星期一34其其中中,D易易溶溶于于水水,且且与与CH3COOH互互为为同同分分异异构构体体,F分分子子中中的的碳碳原原子子数数是是D中中的的3倍倍,H经经催催化化氧氧化化可可得得到到G 请请回回答
22、答下下列列问题问题:(1)写出下列物质的结构简式写出下列物质的结构简式:A_,H_;指指 出出 A和和 H的关系的关系:_ CH3OH CH3CH2CH2CH2OH 同系物同系物2021/8/9 星期一35(2)利利用用合合成成气气(H2+CO)生生产产汽汽油油 甲甲醇醇和和氨氨等等已已经经实实现现了了工工业业化化,合合成成气气也也可可合合成成醛醛 酸酸 酯酯等等多多种种产产物物,下下列列表表述述正正确确的是的是_ 以合成气为原料的反应都是化合反应以合成气为原料的反应都是化合反应改变合成气中改变合成气中CO与与H2的体积比的体积比,可得到不同的产物可得到不同的产物合成气的转化反应需在适当的温度
23、和压强下通过催化完成合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成从从合合成成气气出出发发生生成成气气态态烃烃或或醇醇类类有有机机物物是是实实现现“煤煤变变油油”的有效途径的有效途径以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水A.B.C.D.B2021/8/9 星期一36(3)写出下列反应的化学方程式写出下列反应的化学方程式:_;D与新制氢氧化铜加热与新制氢氧化铜加热:_ 2021/8/9 星期一37解解析析:本本题题以以能能源源为为载载体体考考查查烃烃的的衍衍生生物物的的性性质质,命命题题着着眼眼点点在在于于煤煤的的气气化化和和液液化化,同同时时它
24、它又又结结合合有有机机化化学学反反应应类类型型,要要求整合新信息得出结论求整合新信息得出结论(1)由由题题图图知知,A经经两两次次催催化化氧氧化化得得到到C,则则A为为CH3OH;B为为HCHO,C为为 HCOOH,且且 H应应 为为 CH3CH2CH2CH2OH,G为为CH3CH2CH2CHO,D的的分分子子式式为为C2H4O2,易易溶溶于于水水,说说明明不不是是酯酯,则则D为为HOCH2CHO,E为为HOCH2CH2OH,F为为CH3COOCH2CH2OOCCH3(2)依依题题意意,CO和和H2可可合合成成汽汽油油,汽汽油油是是烃烃类类,所所以以必必然然生生成成水水,不是化合反应不是化合反
25、应,和和都不正确都不正确 2021/8/9 星期一38重点探究重点探究2021/8/9 星期一39平衡移动原理在工业生产中的应用平衡移动原理在工业生产中的应用1.沉淀溶解平衡原理沉淀溶解平衡原理(1)沉淀的转化沉淀的转化加加热热法法转转化化暂暂时时硬硬水水时时所所得得产产物物为为CaCO3和和Mg(OH)2,而而不是不是CaCO3和和MgCO3反应反应:,但但因因为为Mg(OH)2的的溶溶解解度度远远小小于于MgCO3,因因此此加加热热条条件件下下又又发生反应发生反应 .向向海海水水中中加加入入沉沉淀淀剂剂石石灰灰乳乳,因因为为Mg(OH)2溶溶解解度度小小于于Ca(OH)2,所以所以Ca(O
26、H)2会转化为会转化为Mg(OH)2 2021/8/9 星期一40(2)沉淀的溶解沉淀的溶解向向Mg(OH)2中中加加入入盐盐酸酸,使使Mg(OH)2的的溶溶解解平平衡衡向向溶溶解解的的方方向向移动移动 2.水解平衡原理水解平衡原理因因MgCl2溶溶液液浓浓缩缩结结晶晶产产物物为为MgCl26H2O,若若直直接接加加热热,则则因因为为促促进进MgCl2水水解解,MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl,水水解解平平衡衡右右移移,使使MgCl2不不纯纯净净,因因此此,在在HCl气气氛氛中中,增增大大了了c(HCl),抑制了抑制了MgCl2的水解的水解 2021/8/9 星期一41命题聚焦命
27、题聚焦2021/8/9 星期一42 聚焦聚焦1 氯碱工业粗盐的精制氯碱工业粗盐的精制【例例1】氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流程示意图如下程示意图如下:2021/8/9 星期一43依据上图完成下列填空依据上图完成下列填空:(1)与与电电源源正正极极相相连连的的电电极极上上所所发发生生的的反反应应的的化化学学方方程程式式为为_,与与电电源源负负极极相相连连的的电电极极附附近近,溶液的溶液的pH_(填填“不变不变”“升高升高”或或“降低降低”)2Cl-2e-=Cl2 升高升高 2021/8/9 星期一44(2)工工业业食食盐盐中中含含Ca2+
28、Mg2+等等杂杂质质,为为有有效效除除去去它它们们,加入试剂的合理顺序为加入试剂的合理顺序为_ a.先加先加NaOH,后加后加Na2CO3,再加钡试剂再加钡试剂b.先加先加NaOH,后加钡试剂后加钡试剂,再加再加Na2CO3c.先加钡试剂先加钡试剂,后加后加NaOH,再加再加Na2CO3bc 2021/8/9 星期一45(3)如果粗盐中如果粗盐中 含量较高含量较高,必须添加钡试剂除去必须添加钡试剂除去 ,该该 钡钡 试试 剂剂 是是 否否 添添 加加 过过 量量 的的 判判 断断 方方 法法 是是_(4)脱脱盐盐工工序序中中利利用用NaOH和和NaCl在在溶溶解解度度上上的的差差异异,通通过过
29、蒸蒸发发 冷却冷却 _(填写操作名称填写操作名称)除去除去NaCl(5)由由图图示示可可知知用用离离子子交交换换膜膜法法电电解解制制碱碱工工艺艺中中,_产品可循环使用产品可循环使用(6)已知已知NaCl在在60 时的溶解度为时的溶解度为37.1 g,现电解现电解60 时的粗时的粗制饱和食盐水制饱和食盐水1 371 g,经分析经分析,电解后溶液密度为电解后溶液密度为1.37 gcm-3,其中含有其中含有20 g NaCl,则电解后则电解后NaOH的物质的量浓度为的物质的量浓度为_molL-1 静置后取上层清液静置后取上层清液(或直接向上层清液或直接向上层清液)继续加入钡试剂继续加入钡试剂,若若溶
30、液变浑浊则证明钡试剂不足溶液变浑浊则证明钡试剂不足,若溶液无明显变化则证明钡试剂已经过量若溶液无明显变化则证明钡试剂已经过量过滤过滤 NaCl(或淡盐水或淡盐水)7.14 2021/8/9 星期一46解析解析:在电解饱和在电解饱和NaCl溶液时溶液时,电解池阴极附近溶液的电解池阴极附近溶液的pH会升会升高的原因是高的原因是:电解时电解时,Na+H+在阴极放电在阴极放电:2H+2e-=H2,而而H+在阴极不断放电打破了水的电离平衡在阴极不断放电打破了水的电离平衡,使阴极附近溶使阴极附近溶液中液中c(OH-)增大增大,故电解一段时间后阴极生成故电解一段时间后阴极生成NaOH 离子离子交换膜法电解制
31、碱技术同以前无隔膜法相比交换膜法电解制碱技术同以前无隔膜法相比,避免了因避免了因Cl2进入阴极区与进入阴极区与NaOH溶液接触发生如下发应溶液接触发生如下发应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,影响产品的质量影响产品的质量 2021/8/9 星期一47方法归纳方法归纳:氯碱工业是传统化工的重要内容氯碱工业是传统化工的重要内容,其主要产品有氯其主要产品有氯气气 氢气氢气 盐酸和烧碱盐酸和烧碱,如今科学的发展赋予氯碱工业新的内如今科学的发展赋予氯碱工业新的内容容 化工生产相关问题的考查点主要还是基本原理化工生产相关问题的考查点主要还是基本原理,复习过复习过程中要注意从工艺流程中提取
32、出相关物质的物理程中要注意从工艺流程中提取出相关物质的物理 化学性化学性质质,尤其是与该生产工艺相关的性质尤其是与该生产工艺相关的性质,如制备如制备 分离提纯分离提纯 尾尾气处理等所用到的性质气处理等所用到的性质 要注重理解生产工艺中一些流程要注重理解生产工艺中一些流程 操作的原理操作的原理 2021/8/9 星期一48聚焦聚焦2 海水提取镁工艺流程的化学平衡原理海水提取镁工艺流程的化学平衡原理【例例2】海水中含有丰富的化学元素海水中含有丰富的化学元素,下面是某化工厂从海下面是某化工厂从海水中提取水中提取NaCl Mg(以以MgCl2形式存在形式存在)和和Br2(以以NaBr的形式的形式存在存
33、在)及综合利用的生产流程简图及综合利用的生产流程简图:2021/8/9 星期一49请回答请回答:(1)Mg(OH)2中中加加入入盐盐酸酸后后,要要获获得得MgCl26H2O晶晶体体,需需要要进进行行的实验操作依次为的实验操作依次为_ a.蒸馏蒸馏 b.灼烧灼烧 c.过滤过滤 d.蒸发蒸发 e.冷却结晶冷却结晶(2)利利用用MgCl26H2O可可制制得得无无水水氯氯化化镁镁,应应采采取取的的措措施施是是_ ec 在在HCl气流中加热脱水气流中加热脱水 2021/8/9 星期一50(3)目目前前工工业业上上主主要要采采用用离离子子交交换换膜膜法法电电解解饱饱和和食食盐盐水水,下下列列关于离子交换膜
34、电解槽的叙述错误的是关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是_ a.精制饱和食盐水进入阳极室精制饱和食盐水进入阳极室b.纯水纯水(加一定量加一定量NaOH)进入阴极室进入阴极室c.阴极产物为氢氧化钠和氢气阴极产物为氢氧化钠和氢气d.阳极的电极反应为阳极的电极反应为:Cl2+2e-=2Cl-d 2021/8/9 星期一51(4)母液中常含有母液中常含有MgCl2 NaCl MgSO4 KCl等等(其溶解度与温其溶解度与温度的关系如图所示度的关系如图所示),可进一步加工制得一些重要的产品可进一步加工制得一些重要的产品 若若将母液加热升温到将母液加热升温到60 以上以上,随着水分的蒸发随着水分的蒸发,会逐
35、渐析出会逐渐析出晶体晶体,此晶体的主要成分是此晶体的主要成分是_;过滤上述晶体后过滤上述晶体后,将将滤液降温到滤液降温到30 以下以下,又逐渐析出晶体又逐渐析出晶体,用一定量的冷水洗用一定量的冷水洗涤该晶体涤该晶体,最后可得到比较纯净的最后可得到比较纯净的_晶体晶体 MgSO4 NaCl KCl 2021/8/9 星期一52解析解析:(1)Mg(OH)2中加入盐酸后中加入盐酸后,要获得要获得MgCl26H2O晶体晶体,考考虑虑MgCl2水解的因素水解的因素,可以采取降温结晶方法可以采取降温结晶方法(2)为防止为防止MgCl2水解水解,必须在必须在HCl气流中加热脱水气流中加热脱水(3)离子交换
36、膜电离子交换膜电解槽的阳极为金属钛网制成的解槽的阳极为金属钛网制成的(4)由溶解度曲线可知由溶解度曲线可知,MgCl2 KCl随温度升高溶解度增大较多随温度升高溶解度增大较多,而而MgSO4随温度随温度升高溶解度减小升高溶解度减小,NaCl随温度升高溶解度变化不大随温度升高溶解度变化不大 因此在因此在60 以上析出的晶体主要是以上析出的晶体主要是MgSO4 NaCl,30 以下析出以下析出的晶体主要是的晶体主要是MgCl2和和KCl,用冷水洗涤该晶体用冷水洗涤该晶体,由于由于MgCl2的溶解度较大的溶解度较大,最后可得到比较纯净的最后可得到比较纯净的KCl晶体晶体 2021/8/9 星期一53
37、方法归纳方法归纳:通过图像考查考生的实验分析能力是高考的要求通过图像考查考生的实验分析能力是高考的要求,本题一方面考查对氯碱工业相关实验的熟悉程度本题一方面考查对氯碱工业相关实验的熟悉程度,另一方面另一方面还注重考查学生对图像的分析能力还注重考查学生对图像的分析能力,符合现代高考对考生能符合现代高考对考生能力的要求力的要求 2021/8/9 星期一54聚焦聚焦3 化石燃料的开发化石燃料的开发 利用利用【例例3】(2008年年潍潍坊坊)从从原原料料和和环环境境方方面面的的要要求求看看,绿绿色色化化学学对对生生产产中中的的化化学学反反应应提提出出了了一一个个高高原原子子利利用用率率的的要要求求,即
38、即尽尽可可能能不不采采用用那那些些对对产产品品的的化化学学组组成成来来说说没没有有必必要要的的原原料料 现有下列现有下列3种合成苯酚的反应路线种合成苯酚的反应路线:2021/8/9 星期一552021/8/9 星期一56其中符合原子节约要求的生产过程是其中符合原子节约要求的生产过程是()A.只有只有B.只有只有C.只有只有D.解解析析:只只有有直直接接氧氧化化,一一步步反反应应,产产率率高高,且且得得到到苯苯酚酚和和另另一一种重要的有机化工原料丙酮种重要的有机化工原料丙酮 答案答案:C2021/8/9 星期一57方法归纳方法归纳:绿色化学是一种始端处理技术绿色化学是一种始端处理技术 简单说就是
39、绿色原简单说就是绿色原料料 绿色工艺绿色工艺 绿色产物绿色产物,总之我们尽可能选择无污染或少污总之我们尽可能选择无污染或少污染的原料染的原料 溶剂溶剂 催化剂及无污染工艺催化剂及无污染工艺,从源头防止或减少环从源头防止或减少环境污染境污染 2021/8/9 星期一58高效作业高效作业2021/8/9 星期一591.目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是()A.硬水的软化硬水的软化B.电解饱和食盐水制造电解饱和食盐水制造NaOHC.电渗析淡化海水电渗析淡化海水D.海水中提取金属海水中提取金属Mg答案答案:D2021/8/9 星期一60解析解析:硬
40、水的软化硬水的软化 电解饱和食盐水制电解饱和食盐水制NaOH 电渗析淡化海水电渗析淡化海水均使用离子交换技术均使用离子交换技术;海水提取镁海水提取镁,使其发生反应使其发生反应Ca(OH)2+MgCl2FY=Mg(OH)2+CaCl2,再过滤得再过滤得Mg(OH)2,最终制得最终制得Mg,没有使用离子交换技术没有使用离子交换技术 2021/8/9 星期一612.下列各工业生产中下列各工业生产中,石灰石石灰石 生石灰生石灰 熟石灰都不能作为原料熟石灰都不能作为原料的是的是()炼铁炼铁 用生铁炼钢用生铁炼钢 从海水中提取镁从海水中提取镁 铝的冶炼铝的冶炼 制水泥制水泥 制玻璃制玻璃 制漂白粉制漂白粉
41、 制硫酸制硫酸A.B.C.D.2021/8/9 星期一62答案答案:A解解析析:炼炼铁铁中中加加石石灰灰石石造造渣渣,炼炼钢钢中中加加生生石石灰灰除除硅硅 锰锰,提提取取镁镁用用熟熟石石灰灰沉沉淀淀Mg2+,制制水水泥泥的的主主要要原原料料是是石石灰灰石石和和黏黏土土,制制玻玻璃璃的的主主要要原原料料是是碳碳酸酸钠钠 石石灰灰石石和和二二氧氧化化硅硅,制漂白粉用熟石灰和制漂白粉用熟石灰和Cl2反应反应 故选故选A 2021/8/9 星期一633.工业上获得苯主要通过工业上获得苯主要通过()A.煤的干馏煤的干馏B.石油常压分馏石油常压分馏C.石油减压分馏石油减压分馏D.石油催化裂化石油催化裂化答
42、案答案:A解解析析:煤煤通通过过干干馏馏得得到到煤煤焦焦油油,在在煤煤焦焦油油中中含含有有多多种种芳芳香香族族化化合合物物,从从中中可可以以得得到到苯苯 石石油油分分馏馏得得到到含含碳碳原原子子数数不不一一的的烷烷烃烃混混合合物物,得得不不到到苯苯 石石油油催催化化裂裂化化主主要要得得到到含含不不饱饱和和烃烃的的汽油汽油 故选故选A 2021/8/9 星期一644.下列说法中下列说法中,不正确的是不正确的是()A.煮沸暂时硬水时煮沸暂时硬水时,水的硬度一定降低水的硬度一定降低B.硬硬水水中中加加入入适适量量石石灰灰水水后后,由由于于生生成成Mg(OH)2 CaCO3沉沉淀淀,水就软化了水就软化
43、了C.永永久久硬硬水水主主要要是是由由含含有有Ca2+Mg2+的的硫硫酸酸盐盐和和氯氯化化物物形形成的成的,加热煮沸是不能软化的加热煮沸是不能软化的D.如如果果用用HR型型离离子子交交换换树树脂脂软软化化硬硬水水,则则发发生生的的交交换换反反应应可可以表示为以表示为Ca2+2HR=CaR2+2H+答案答案:B2021/8/9 星期一65解析解析:水的硬度是由水的硬度是由Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2引起的引起的,称为暂称为暂时硬水时硬水,可通过加热煮沸方法进行软化可通过加热煮沸方法进行软化 水的硬度是由水的硬度是由Ca2+Mg2+的硫酸盐或氯化物引起的的硫酸盐或氯化物引起的,称为永久
44、硬水称为永久硬水,加热煮沸加热煮沸不能软化不能软化,可通过药剂法可通过药剂法加入加入Na2CO3 Ca(OH)2及离子交及离子交换法换法(如如Ca2+2HR=CaR2+2H+)进行软化进行软化,B项中加入项中加入Ca(OH)2,只能除去只能除去Mg2+,再加入再加入Na2CO3才能除去才能除去Ca2+,故故B项错项错 2021/8/9 星期一665.用用高高铁铁酸酸钠钠(Na2FeO4)对对来来自自河河湖湖的的淡淡水水消消毒毒是是城城市市饮饮用用水水处处理理新新技技术术,下下列列对对Na2FeO4用用于于饮饮用用水水消消毒毒和和净净化化处处理理的优点分析正确的是的优点分析正确的是()A.Na2
45、FeO4在溶液中显强碱性在溶液中显强碱性,能消毒杀菌能消毒杀菌B.Na2FeO4的的还还原原产产物物是是Fe3+,易易水水解解生生成成Fe(OH)3,可可使使水水中悬浮物凝聚沉降中悬浮物凝聚沉降C.Na2FeO4的的还还原原产产物物是是Fe2+,易易水水解解生生成成Fe(OH)2,可可使使水水中悬浮物凝聚沉降中悬浮物凝聚沉降D.Na2FeO4中的中的Fe元素为元素为+6价价,具有强氧化性具有强氧化性,能消毒杀菌能消毒杀菌答案答案:BD2021/8/9 星期一67解析解析:Na2FeO4中中Fe元素显元素显+6价价,处于最高价具有强氧化性处于最高价具有强氧化性,所所以能杀菌以能杀菌,且还原产物为
46、且还原产物为Fe3+,由于由于Fe3+3H2O Fe(OH)2(胶体胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体具有净水作用胶体具有净水作用 2021/8/9 星期一686.如如何何从从石石油油获获取取更更多多的的轻轻质质燃燃油油一一直直是是化化学学家家探探索索的的课课题题,将将石石油油分分馏馏得得到到的的重重油油进进行行裂裂化化可可以以获获得得更更多多的的轻轻质质燃燃油油 资资料料一一:石石蜡蜡是是含含有有2030个个碳碳原原子子的的烷烷烃烃的的混混合合物物,常常温温下下呈固态呈固态 资料二资料二:石油催化裂化中通常使用石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂作催化剂 某某研研究究性性学学习习小小组组
47、在在实实验验室室中中模模拟拟石石油油的的催催化化裂裂化化,装装置置如如图图 实实验验过过程程中中可可观观察察到到烧烧瓶瓶中中固固体体石石蜡蜡先先熔熔化化,试试管管中中有有少少量量液液体体凝凝结结,试试管管中中酸酸性性高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液褪褪色色,实实验验后后闻试管闻试管中液体气味中液体气味,具有汽油的气味具有汽油的气味 2021/8/9 星期一692021/8/9 星期一70(1)该该装装置置仪仪器器连连接接的的顺顺序序应应遵遵循循的的原原则则为为_,为为保保证证实实验验成成功功,实实验验前前必必须须进进行行的的操操作作是是_,装装置置中中较长导管的作用是较长导管的作用是_(2)试管试管中
48、少量液体凝结说明了中少量液体凝结说明了_(3)试管试管中溶液褪色说明了中溶液褪色说明了_ 从下往上从下往上,从左到右从左到右 检验装置的气密性检验装置的气密性 导气导气 冷凝气体冷凝气体 裂化生成了裂化生成了5个碳原子数以上的烃个碳原子数以上的烃裂化生成了碳原子数小于裂化生成了碳原子数小于5的烯烃的烯烃 2021/8/9 星期一71(4)能能 否否 用用 试试 管管 中中 的的 液液 体体 萃萃 取取 溴溴 水水 中中 的的 溴溴,理理 由由 是是_(5)写写 出出 二二 十十 烷烷 裂裂 化化 得得 到到 癸癸 烷烷 和和 癸癸 烯烯 的的 化化 学学 方方 程程 式式:_(6)石油裂化的重
49、要意义是石油裂化的重要意义是_ 不能不能,因为裂化产物中有烯烃因为裂化产物中有烯烃,易与溴发生加成反应易与溴发生加成反应 可提高石油产品中轻质燃油可提高石油产品中轻质燃油,特别是汽油的产量和质量特别是汽油的产量和质量2021/8/9 星期一72解析解析:仪器连接的顺序应遵循从下往上仪器连接的顺序应遵循从下往上,从左到右的原则从左到右的原则,装入装入药品之前要检验装置的气密性药品之前要检验装置的气密性 依据石油分馏工业的分馏依据石油分馏工业的分馏塔原理塔原理,设置了长导管设置了长导管,其作用除导气外其作用除导气外,兼起冷凝气体的作兼起冷凝气体的作用用;依据催化裂化原理依据催化裂化原理,下列反应皆
50、有可能发生下列反应皆有可能发生:2021/8/9 星期一732021/8/9 星期一74试管试管中有液体生成中有液体生成,说明生成说明生成5个碳原子数以上的烃个碳原子数以上的烃,因为常因为常温常压下温常压下,5个碳原子数以上的烃大都呈液体个碳原子数以上的烃大都呈液体,试管试管中中KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子个碳原子数以下的烯烃数以下的烯烃;由于裂化产物中有烯烃生成由于裂化产物中有烯烃生成,易与溴发生加易与溴发生加成反应成反应,所以不能用来萃取卤素单质所以不能用来萃取卤素单质;从以上变化可以看出从以上变化可以看出,石油裂化的主要目的是为