高考化学一轮复习 第14章 第2讲 化学与资源的开发利用课件.ppt

选考部分 第十四章 化学与技术 导航高考 考点突破 随堂演练 自我诊断 课时作业 1 了解煤 石油和天然气等综合利用的意义 2 了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类 3 了解海水的综合利用 了解化学科学发展对自然资源利用的作用 4 了解化学对废旧物质再生与综合利用的作用 考纲解读 本讲重点考查 1 天然水净化 污水处理的方法 2 海水中提取溴 镁的工艺流程 3 氯碱工业的生产原理及工艺流程 4 石油裂化 裂解的比较 分馏产品及煤的综合利用 考向分析 基础知识梳理 2 化学软化法 加热法 具有暂时硬度的水 药剂法和离子交换法 具有永久硬度的水 常用的化学药剂有纯碱 生石灰等 2 污水处理 1 污水处理方法比较表 2 处理工业废水还有其他方法 如氧化还原法等 在实际处理工业废水时 根据污染物组成和回收用水水质要求的不同 经常需要采用多种技术分步处理 才能达到排放标准或复用指标 用na2s除去hg2 的同时 也能将水中所含的pb2 cu2 等重金属离子除去的原因是 生成物pbs cus为难溶物质 离子方程式为 pb2 s2 pbs cu2 s2 cus 特别提醒 二 海水的综合利用1 从海水中获得淡水资源 1 基本方法 蒸馏法 电渗析法 2 水处理去离子方法 离子交换法 2 从海水中获得化学资源 1 海水制盐 海水制盐的方法有蒸发法 电渗析法和冷冻法等 由海水制盐的方法仍以蒸发法 盐田法 为主 盐田一般分成贮水池 蒸发池和结晶池三部分 海水蒸发浓缩 达到饱和析出食盐晶体 分离后所得到的母液叫苦卤 食盐资源的利用精制饱和食盐水 电解可得h2 cl2和naoh 2 海水提溴 海水浓缩 氯化 吹出 吸收 3 海水提镁 贝壳焙烧 制石灰乳 得到氢氧化镁 沉淀分离 沉淀溶解 浓缩 过滤 干燥 电解 4 从海水中提取重水 蒸馏法 电解法 化学交换法和吸附法 三 石油 煤和天然气的综合利用1 煤的综合利用 设备 分馏塔 基本步骤 首先把石油压入加热炉加热 使原油成为液态烃和气态烃的混合物 然后导入分馏塔 混合物在温度从下到上依次降低的塔板上不断蒸发和冷凝 使沸点不同的烃不断分离 3 裂化 获取更多轻质油的方法原理 在一定条件下 使含碳原子数较多 相对分子质量较大 沸点较高的烃分解为含碳原子数较少 相对分子质量较小 沸点较低的烃 考点一 从水资源中获取洁净水的主要方法 2 离子交换法常用离子交换树脂作离子交换剂 如2nar ca2 car2 2na 2nar mg2 mgr2 2na 用5 8 的食盐溶液浸泡可使失去软化能力的nar再生 car2 2na 2nar ca2 3 污水处理 1 中和法酸性废水常用熟石灰中和 碱性废水常用h2so4或co2中和 2 沉淀法hg2 pb2 cu2 等重金属离子可用na2s除去 反应的离子方程式为hg2 s2 hgs pb2 s2 pbs cu2 s2 cus 4 海水淡化常用方法为蒸馏法 电渗析法等 例1 水是一种重要的自然资源 是人类赖以生存不可缺少的物质 水质优劣直接影响人体健康 请回答下列问题 1 天然水中溶解的气体主要有 2 天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 填其中任何两种 其净水作用的原理是 3 水的净化与软化的区别是 解析 1 天然水中溶解的气体主要有o2 co2 n2等 2 天然水加入混凝剂净化的主要原理是混凝剂中电离的铝离子 铁离子在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体 表面积很大 吸附水中的悬浮杂质 常用的混凝剂有明矾 硫酸铝 硫酸铁 硫酸亚铁等 3 水的净化是通过混凝剂 如明矾等 将水中的胶体及悬浮物除去 而水的软化是使水中的ca2 mg2 浓度减小 5 综合 4 已知10m3天然水中 答案 1 o2co2 或n2 2 明矾 硫酸铝 硫酸铁 硫酸亚铁 填其中任何两种 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体 它可吸附水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体 使其聚沉 达到净化目的 3 水的净化是通过混凝剂 如明矾等 将水中的胶体及悬浮物除去 而水的软化是使水中的ca2 mg2 浓度减小 4 10 5 7401484 水的暂时硬度和永久硬度的区别 主要区别在于所含的主要阴离子种类的不同 由mg hco3 2或ca hco3 2所引起的水的硬度叫暂时硬度 由钙和镁的硫酸盐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暂时硬度和永久硬度的总和 特别提醒 变式训练 2 下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水 去离子水 的工艺流程示意图 活性炭的作用是 o3消毒的优点是 a b中放置的物质名称分别是 a b 答案 1 2clo2 2cn 2co2 n2 2cl 产生了无毒的co2 n2 2 吸附水中的有机物 或去除水中的异味 反应产物无毒无害阳离子交换树脂阴离子交换树脂 解析 1 根据电荷守恒 电子守恒 元素守恒可配平 2 活性炭能吸附水中某些有毒或有异味的分子 o3消毒不引入新杂质 a b应为离子交换树脂 其中阴离子交换树脂不能在前 因为离子交换过程中产生的oh 与ca2 mg2 离子形成不溶性物质而造成堵塞 考点二 海水的综合利用 5 产品 阳极室产品 氯气 补充饱和食盐水流出淡盐水 阴极室产品 氢气和naoh 补充纯水 加入一定量的naoh 流出naoh溶液 2 从海水中提取溴单质 1 工艺流程 2 反应原理cl2 2nabr 2nacl br23br2 3na2co3 5nabr nabro3 3co2 5nabr nabro3 3h2so4 3br2 3na2so4 3h2o 3 从海水中提取镁单质 1 工艺流程 1 海水提溴 用空气或h2o g 将溴吹出 而不用ccl4萃取 因后者工艺复杂 设备投资大 经济效益低且对环境污染严重 2 海水提镁 电解熔融mgcl2生成的cl2可用于制盐酸 循环使用 节省成本 所得mg oh 2沉淀中含有的caso4杂质在加盐酸前应除去 以保证mgcl2的纯度 特别提醒 例2 海水中含有丰富的化学元素 下面是某化工厂从海水中提取nacl mg 以mgcl2形式存在 和br2 以nabr的形式存在 及综合利用的生产流程简图 请回答 1 在粗盐中含有ca2 mg2 so等杂质 精制时所用的试剂为 a 盐酸b 氯化钡溶液c 氢氧化钠溶液d 碳酸钠溶液 则加入试剂的顺序是 填编号 2 mg oh 2中加入盐酸后 要获得mgcl2 6h2o晶体 需要进行的实验操作依次为 a 蒸馏b 灼烧c 过滤d 蒸发e 冷却结晶 3 利用mgcl2 6h2o可制得无水氯化镁 应采取的措施是 4 目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水 下列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b 纯水 加少量naoh 进入阴极室c 阴极产物为氢氧化钠和氢气d 阳极的电极反应为 cl2 2e 2cl 5 母液中常含有mgcl2 nacl mgso4 kcl等 其溶解度与温度的关系如右图所示 可进一步加工制得一些重要的产品 若将母液加热升温到60 以上 随着水分的蒸发 会逐渐析出晶体 此晶体的主要成分是 过滤上述晶体后 将滤液降温到30 以下 又逐渐析出晶体 用一定量的冷水洗涤该晶体 最后可得到比较纯净的 晶体 答案 1 bdca或cbda 2 d e c 3 在hcl气流中脱水 防止mgcl2水解 4 d 5 mgso4nacl kcl 归纳总结 海水的综合利用网络图 2 海水是巨大的资源宝库 在海水淡化及综合利用方面 天津市位居全国前列 从海水中提取食盐和溴的过程如下 1 请列举海水淡化的两种方法 变式训练 2 将nacl溶液进行电解 在电解槽中可直接得到的产品有h2 或h2 3 步骤 中已获得br2 步骤 中又将br2还原为br 其目的为 4 步骤 用so2水溶液吸收br2 吸收率可达95 有关反应的离子方程式为 由此反应可知 除环境保护外 在工业生产中应解决的主要问题是 1 下列有关硬水及其软化的说法中错误的是 a 离子交换法可以软化硬水b 硬水中含有较多ca2 mg2 c 生产 生活使用的天然水必须经软化d 加热可使暂时硬水中的ca2 生成caco3沉淀 答案 c 解析 a b d是一些常识 c中生活使用的硬水不是 必须 经软化使用 2 21世纪是海洋世纪 海洋经济专属区的开发受到广泛重视 下列有关说法正确的是 a 海水含镁 将金属钠放入海水中可以制取金属镁b 利用潮汐能发电是将化学能转化为电能c 从海水中提取溴的过程涉及氧化还原反应d 海底多金属结核矿含有fe mn co b等金属 答案 c 解析 na与水反应 a错 潮汐发电是动能转化为电能 b错 b 硼 是非金属元素 d错 3 如图所示 利用海水可提取很多重要的化工原料 c 第 步中结晶出的mgcl2 6h2o可在空气中受热分解制无水mgcl2d 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还原 答案 d 解析 bacl2应加在na2co3之前 以便将过量的ba2 除去 a错 铁为活泼电极 不能作阳极 b错 在空气中mgcl2 6h2o分解时水解 得不到mgcl2 c错 4 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b 电解饱和食盐水制造naohc 电渗析淡化海水d 海水中提取金属mg 答案 d 解析 a项中离子交换法使用了离子交换树脂 b项中通常选用石棉隔膜 可阻止气体通过 而不阻止水分子和离子通过 c项 通常选用阴 阳离子交换膜 只有d项没直接使用离子交换技术 5 下列关于离子交换膜电解槽的叙述 错误的是 a 精制的饱和食盐水进入阳极室b 纯水 加少量naoh 进入阴极室c 阴极产物为naoh和氢气d 电解槽的阳极用金属铁网制成 答案 d 解析 离子交换膜电解槽产品为阳极cl2 阴极naoh和h2 阳极发生氧化反应 2cl 2e cl2 若是铁做阳极 则fe原子失去电子 阳极不会得到cl2 阴极发生还原反应 2h 2e h2 需补充h2o na 自阳极室进入阴极室后 与oh 形成naoh 故选d 6 工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示 1 电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽 离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是 电解槽中的阳极材料为 2 本工艺流程中先后制得br2 caso4和mg oh 2 能否按br2 mg oh 2 caso4顺序制备 填 是 或 否 原因是 3 溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多 四氯化碳与水不互溶 故可用于萃取溴 但在上述工艺中却不用四氯化碳 原因是 答案 1 阳离子 或na 钛 或石墨 2 否如果先沉淀mg oh 2 则沉淀中会夹杂有caso4沉淀 产品不纯 3 四氯化碳萃取法工艺复杂 设备投资大 经济效益低 环境污染严重 解析 1 电解饱和食盐水用的是阳离子交换膜 而在食盐水中的阳离子只有h 和na 电解时 h 在阴极上生成氢气 na 在外加电场作用下向阴极运动 所以通过离子膜和隔膜的是na 由于阳极上发生氧化反应 是溶液中cl 放电生成cl2 所以必须用惰性电极 工业上一般用钛 表面涂有钌氧化物 也可以用石墨电极 2 在该流程开始时向苦卤中加入硫酸 因caso4微溶于水 先形成caso4沉淀而将ca2 除去 若先制取mg oh 2 加入的石灰水会有部分与硫酸反应生成caso4而使制得的mg oh 2不纯净 3 ccl4是一种易挥发 有毒的液体 所以此流程中不用ccl4萃取 而是利用溴的挥发性 向得到的含溴水的海水中吹入热空气 使溴挥发出来 与萃取相比 该方法简单 实用 经济 无污染 7 随着交通运输业和工业的发展 人们对燃油的需求量越来越大 对燃油品质的要求也越来越高 回答下列问题 1 工业上分馏石油的设备是 通过该设备制备出的液体燃油有 2 使用催化剂进行石油裂化及裂解获得的主要产品是 3 工业上 通过绿色化学工艺用co ch3oh和一种不饱和脂肪链烃合成ch2 c ch3 cooch3 写出该反应的化学方程式 4 科研人员在实验室中按下列流程在催化反应器中装载不同的催化剂 探究不同催化剂对石油裂解反应的催化性能 石油气体 一定温度 催化反应器 检测 尾气处理 该探究实验的关键是控制条件 检测装置中选择的检测试剂为溴水或高锰酸钾溶液 探究中必须注意的问题是 从安全的角度考虑 该探究实验尾气处理的方法是 答案 1 分馏塔汽油 煤油 柴油等 2 轻质油和气态烯烃 或碳原子数较少的烃 3 ch3c ch co ch3oh