2104高考化学一轮复习 第二章 化学与资源开发利用课件 新人教版选修2.ppt

第二章化学与资源开发利用 一 获取洁净的水1 水的净化 1 基本流程 常用的混凝剂有 聚合铝等 常用的消毒剂有 clo2 高铁酸盐等 明矾 al2 so4 3 feso4 漂白粉 液氯 2 明矾净水原理 明矾在水中发生电离 al3 发生水解 氢氧化铝胶粒的作用 能破坏天然水中的胶体杂质的稳定性 吸附悬浮物而沉降 al3 3h2oal oh 3 胶体 3h 2 硬水的软化 1 硬水和软水 2 硬水的类型 暂时硬度 由钙 镁的 引起的硬度永久硬度 由钙 镁的 引起的硬度 3 硬水的软化方法 硬水软化的常用方法有 药剂法和离子交换法等 ca2 mg2 ca2 mg2 碳酸氢盐 硫酸盐或氯化物 加热法 3 污水处理 1 污水处理的技术主要有三种 分别是 和 2 污水处理的程度 主要分三级 一级处理是除去大块悬浮物 使 分离 分离 二级处理是使有机物 并过滤除去二次沉淀物 三级处理是对污水进行深度处理和净化 通常采用的方法有 和反渗透法等 物理法 生物法 化学法 沙 水 泥 水 降解 化学沉淀法 氧化还原法 离子交换法 1 石灰纯碱法软化硬水的步骤 向硬水中加入适量的熟石灰 目的是使镁离子转化为氢氧化镁沉淀 再向其中加入适量纯碱 使钙离子生成碳酸钙沉淀 过滤弃去沉淀 即得软水 2 硫酸亚铁可用作混凝剂的原理和条件 调节溶液ph在9左右 亚铁离子水解生成氢氧化亚铁 并被空气中氧气氧化为氢氧化铁 起到更好的混凝作用 二 海水的综合利用1 海水的淡化 海水淡化的常用方法有 电渗析法和离子交换法等 2 海水制盐 从海水中提取食盐的主要方法是 其原理是将海水经过太阳照射蒸发浓缩 使食盐结晶析出 得到的产品为粗盐 另外还有电渗析法和冷冻法等 蒸馏法 蒸发法 3 氯碱工业 1 原料 粗盐 2 反应原理 3 工艺流程 4 设备 离子交换膜电解槽 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 4 海水提镁 1 工艺流程 2 主要化学反应 制备石灰乳 沉淀mg2 制备mgcl2 电解mgcl2 caco3cao co2 cao h2o ca oh 2 mgcl2 ca oh 2 mg oh 2 cacl2 mg oh 2 2hcl mgcl2 2h2o mgcl2 熔融 mg cl2 5 海水提溴 1 工艺流程 纯碱 so2 2 反应原理 氧化 吸收分离 或 cl2 2nabr 2nacl br2 3br2 3na2co3 5nabr nabro3 3co2 5nabr nabro3 3h2so4 3br2 3na2so4 3h2o br2 so2 2h2o 2hbr h2so4 cl2 2hbr 2hcl br2 1 海水提镁工艺中的两点注意事项 由mgcl2 6h2o晶体得到熔融mgcl2要在hcl氛围中进行 以防止mgcl2水解 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 2 海水提溴时不用有机溶剂萃取的原因 用空气或h2o g 将溴吹出 而不用ccl4直接从加氧化剂的海水中萃取 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 三 煤 石油 天然气的综合利用1 煤的综合利用 隔绝空气 焦炭 煤焦油 可燃性气体 液体燃料 汽油 甲醇 2 石油的炼制 物理 变化 化学 变化 化学 变化 汽油 乙烯 3 天然气的综合利用 1 作清洁燃料 2 为合成氨提供原料气 氢气 co h2oco2 h2 3 为有机化工提供重要原料 甲醇 2ch4 o22ch3oh 1 干馏和分馏的区别 2 裂化汽油和直馏汽油的区别 裂化汽油是重油在催化剂的作用下加热碳链断裂 生成的轻质油 直馏汽油是原油分馏获得的轻质油 裂化汽油中含有大量的不饱和链烃 而直馏汽油主要是饱和链烃及苯的同系物 考点一氯碱工业1 原料 精制饱和食盐水 1 精制目的 除去泥沙 使ca2 mg2 fe3 等离子的含量达到要求 2 精制原因 ca2 mg2 等在碱溶液中形成的沉淀及泥沙等会破坏离子交换膜 而使产品不纯 3 精制方法 用bacl2除去 用ca oh 2除去mg2 fe3 用na2co3除去ba2 及ca2 所加沉淀剂需稍过量 最后加盐酸调节盐水的ph 有关离子方程式 ba2 baso4 mg2 2oh mg oh 2 fe3 3oh fe oh 3 ca2 caco3 ba2 baco3 2h h2o co2 2 工艺流程 粗盐水过滤离子交换树脂精盐水 在进入电解槽前需通过离子交换树脂进一步除去ca2 mg2 等离子 以防破坏离子交换膜 3 原理 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 4 主要设备 离子交换膜电解槽 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 加入少量naoh 流出naoh溶液 高考警示 1 除去饱和食盐水中的ca2 mg2 时 纯碱应在钡试剂之后加入 稀盐酸应在过滤后加入 2 电解饱和食盐水时要使用惰性电极而不能使用fe cu等活性电极 否则阳极得不到cl2 3 阳离子交换膜既防止了cl2与naoh溶液的反应 又避免了cl2与h2的混合 典题通关1 海洋是一座巨大的宝藏 海水中蕴含80多种元素 氯碱工业原料都来自于海水 在氯碱工业中 曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水 如图甲所示 1 写出两电极的反应式 阳极 阴极 2 石棉隔膜的作用是 3 随着科技的发展 电解工艺不断革新 电解效率和产品纯度得到提高 20世纪80年代起 隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代 离子交换膜电解槽 如图乙所示 中 分别是 4 已知一个电子的电量是1 602 10 19c 在离子膜电解饱和食盐水时电路中通过电子1 929 105c 则产生naohg 解题指南 解答本题应注意两点 1 明确电解原理 电解池内离子的移动规律以及转移电子与生成物的量的关系 2 隔膜可阻止cl2与h2混合 cl2与naoh反应 解析 1 电解饱和食盐水 在阴极上发生还原反应2h 2e h2 阳极上发生氧化反应2cl 2e cl2 2 石棉隔膜将电解池分为两室 阳极室内的液面高于阴极室 防止阴极室内生成的氢氧化钠与阳极产生的氯气反应 又使氯气和氢气隔开 以免发生爆炸危险 3 离子隔膜电解槽中的隔膜只允许某种电性的离子通过 穿过隔膜移向阴极的应该是阳离子 na 在阴极室生成氢氧化钠 4 每转移1mol电子 生成1mol氢氧化钠 共转移电子的物质的量为1 929 105c 1 602 10 19c 6 02 1023mol 1 2mol 所以生成80g氢氧化钠 答案 1 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2 分成阴 阳两极室 阻止气体通过 3 naoh溶液na 4 80 互动探究 1 图乙所示的装置中 两口加入的原料是什么 提示 为保证产品naoh溶液的纯度和溶液的导电性 口应加入稀naoh溶液 口应加入精制饱和食盐水 2 在石棉隔膜电解槽中 阳极室内的液面为什么要高于阴极室内的液面 提示 形成一定的压力差 抑制阴极室产生的氢氧根离子进入阳极室与生成的氯气反应 加固训练 1 2014 漳州模拟 海水中蕴藏着丰富的资源 海水综合利用的流程图如下 1 粗盐中含ca2 mg2 fe3 及泥沙等杂质 需要提纯后才能综合利用 粗盐提纯的步骤有 加入过量的na2co3溶液 加入过量的bacl2溶液 加入过量的naoh溶液 调节溶液的ph等于7 溶解 过滤 蒸发 正确的操作顺序是 填写序号字母 a b c d 2 nacl做原料可以得到多种产品 工业上由金属钠制备过氧化钠的方法是 将金属钠迅速升温至熔化 并控制温度在300 400 通入经处理过的空气可制得过氧化钠 进行该处理的目的是 工业生产中因温度过低而得不到纯净的过氧化钠 你认为可能含有的杂质是 填化学式 电解氯化钠稀溶液可制备 84消毒液 通电时氯气被溶液完全吸收 若所得消毒液仅含一种溶质 写出相应的化学方程式 3 分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源 经转化后可获得mgcl2粗产品 粗产品的溶液中含有na fe2 fe3 和mn2 需将fe2 fe3 mn2 转化为沉淀除去 因此先向溶液中加入一种上述 2 中得到的物质naclo 然后控制溶液的ph为 在家用电热水器不锈钢内胆表面镶嵌镁棒 利用电化学原理来防止内胆腐蚀 写出正极的电极反应式 解析 1 将粗盐溶解 加入沉淀剂 过滤后将滤液酸化至ph为7 故选d 2 过氧化钠易与二氧化碳和水蒸气反应 处理空气的目的是除去空气中的二氧化碳和水蒸气 常温 或低温 下钠和氧气反应生成氧化钠 故因温度过低而得不到纯净的过氧化钠 可能的杂质为氧化钠 电解氯化钠制取84消毒液的化学反应方程式为nacl h2onaclo h2 3 加入次氯酸钠可使亚铁离子氧化为铁离子 为使铁离子 锰离子完全生成氢氧化物沉淀 而镁离子不沉淀ph范围是 9 5 ph 10 0 家用电热水器不锈钢内胆的腐蚀主要是吸氧腐蚀 正极反应式为o2 2h2o 4e 4oh 答案 1 d 2 防止过氧化钠与空气中的二氧化碳和水蒸气反应na2o nacl h2onaclo h2 3 9 5 ph 10 0 o2 2h2o 4e 4oh 2 海洋是人类巨大的化学资源宝库 海洋资源的综合利用具有极为广阔的发展前景 1 蒸馏法是目前技术和工艺比较成熟的海水淡化方法 但由于使用大量燃煤 造成能耗多 排污量大 针对上述蒸馏法的缺点 请你提出一条改进建议 2 空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法 流程如图所示 苦卤即海水蒸发结晶分离出食盐后的母液 反应 后通入 空气 水蒸气 的目的是 反应 后先加入四氯化碳 目的是 从四氯化碳中分离出单质溴的方法是 3 苦卤中含有nacl mgcl2 kcl mgso4等盐类物质 用简要的文字说明如何测定苦卤中mgcl2的含量 解析 1 潮汐能 风能 太阳能等均为绿色能源 可以代替燃煤 降低污染 2 反应 的目的是置换溴 溴被置换出来后溶解在水中 通入热的空气 水蒸气 温度升高 溴被吹出 吹出后的溴与二氧化硫反应 生成br 反应 是氯气再次氧化br 然后用四氯化碳萃取溴 最后通过蒸馏分离出溴 3 苦卤中有两种镁盐 即硫酸镁和氯化镁 答案 1 充分利用潮汐能 风能 太阳能等海边富有的洁净能源 2 使置换出的溴被吹出来 使生成的溴溶解在四氯化碳中 或答 萃取溴 蒸馏 3 先用足量bacl2溶液沉淀 求出的总量 即求出mgso4的量 然后用足量naoh溶液沉淀mg2 求出总的mg2 减去mgso4中mg2 的量即可得到mgcl2的量 考点二水的净化与处理1 硬水软化的方法 1 加热法 只能软化具有暂时硬度的水 其原理为ca hco3 2caco3 co2 h2o mg hco3 2mgco3 co2 h2o 继续煮沸时 mgco3可转化为更难溶的mg oh 2 mgco3 h2omg oh 2 co2 2 药剂法 石灰纯碱法 反应原理 ca hco3 2 ca oh 2 2caco3 2h2omg hco3 2 2ca oh 2 2caco3 mg oh 2 2h2omgso4 ca oh 2 mg oh 2 caso4 ca2 caco3 3 离子交换法 利用了离子交换反应原理 软化水的质量高 常用离子交换树脂作离子交换剂 其软化硬水和再生的过程如图所示 2 污水处理的常用方法 高考警示 1 用药剂法软化硬水时一定要注意加入试剂的先后顺序 即na2co3应在ca oh 2之后加入 2 用阳离子交换树脂hr除去硬水中的ca2 mg2 时 溶液中的酸性会增强 应再用碱性溶液中和h 3 污水处理中的酸性废水常用熟石灰中和而不用naoh溶液中和 碱性废水常用co2中和 典题通关2 2013 开封模拟 水处理主要包括水的净化 污水处理 硬水软化和海水淡化等 1 水处理技术的核心是减少或除去水中的各种杂质离子 目前主要的去离子方法是膜分离法和 2 clo2是一种性能优良的消毒剂 可将废水中少量的s2 n和cn 等有毒有害的还原性离子氧化除去 写出clo2将废水中剧毒的cn 氧化成无毒气体的离子方程式 3 地下水往往含有钙 镁的碳酸盐 自来水厂需要对地下水进行处理 把进行过离子交换的car2 或mgr2 型树脂置于中浸泡一段时间后便可再生 4 海水的淡化是除去海水中所含的盐分 如图是利用电渗析法由海水获得淡水的原理图 已知海水中含有na cl ca2 mg2 等离子 电极为惰性电极 检验海水中存在的方法是 阳离子交换膜是指 填 a 或 b 写出通电后阳极区的电极反应式 解题探究 1 clo2和cn 反应的无毒产物是什么 提示 clo2被还原为cl cn 被氧化为二氧化碳和氮气 故离子方程式为2clo2 2cn n2 2cl 2co2 2 离子交换膜电解淡化海水的原理是什么 提示 将海水分成三室 阴极室用阳离子交换膜与海水隔开 阳极室中阴离子被氧化 中间室内海水中的氯离子透过阴离子交换膜进入阳极室补充 阴极室中阳离子被还原 中间室内海水中的钠离子等阳离子透过阳离子交换膜进入阴极室补充 最后中间室就成了无离子的淡水 解析 1 膜分离技术和离子交换技术是目前主要的去离子方法 2 clo2将废水中剧毒的cn 氧化成无毒气体的离子方程式为2clo2 2cn n2 2cl 2co2 3 当地下水含有钙 镁离子时 首先考虑使其淡化 使离子交换树脂再生的方法是把进行过离子交换的car2 或mgr2 型树脂置于饱和氯化钠 或酸 溶液中浸泡 4 检验海水中存在的方法是用氯化钡溶液和盐酸 阳离子交换膜是指b 阳极区发生的是氯离子的氧化反应 电极反应式为2cl 2e cl2 答案 1 离子交换法 2 2clo2 2cn n2 2cl 2co2 3 软化酸 4 先加入足量稀盐酸 无明显现象 再加入几滴bacl2溶液 若产生白色沉淀 说明含有 b 2cl 2e cl2 变式训练 水是生命之源 但随着工业的发展 许多宝贵的水资源受到了污染 下面是对某自来水厂水源进行水质分析时得到的部分信息 水体浑浊 有一定异味 ph为6 5 细菌总数1ml水中含有250个 国家标准规定每毫升不得超过100个 1 为了达到饮用水标准 下列处理措施中不正确的是 a 加混凝剂沉降b 用碱调节到中性c 用活性炭吸附d 注入液氯消毒 2 已知高铁酸钠 na2feo4 加入水中 能杀死水中的微生物和细菌 并能产生类似明矾的净水作用 写出其在净水过程中发生反应的离子方程式 3 刚出厂的自来水中含少量余氯 它在配水管中停留可有效地起到杀菌作用 并能保持较长时间 请解释其原因 4 水中可溶性钙及镁的化合物含量的高低可用水的硬度来表示 下列问题的出现与水的硬度无关的是 a 锅炉管道结垢b 肥皂去污效果降低c 水中溶解氧降低d 长期饮用造成尿道结石 解析 1 用碱调节污水到中性的方法不可取 因为这样只是换了一种污染水的方法 2 na2feo4中 6价的铁体现氧化性时变为 3价铁 而fe3 会水解产生具有净水功能的fe oh 3胶体 3 cl2与h2o的反应是一个可逆反应 hclo具有杀菌消毒作用 当其被消耗后 由于剩余cl2的存在 会使cl2与h2o反应的平衡向生成hclo的方向移动 从而使水中的hclo能得到及时的补充 4 根据 水中可溶性钙及镁的化合物含量的高低可用水的硬度来表示 的意思 水中溶解氧的降低与水的硬度无关 答案 1 b 2 fe3 3h2o fe oh 3 胶体 3h 3 cl2 h2ohcl hclo 由于余氯的存在 当次氯酸被消耗后 上述反应的化学平衡向正反应方向移动 使水中的次氯酸得到了及时的补充 答出平衡移动即可 4 c 加固训练 1 2014 银川模拟 水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 为了探究水质优劣 某综合实验小组来自来水厂参观 了解到原水处理成自来水的工艺流程示意图如下图所示 提供的试剂 饱和k2co3溶液 naoh溶液 ba no3 2溶液 75 的乙醇 生石灰 ccl4 bacl2溶液 1 天然水中溶解的气体主要有 硬度为1 的水是指每升水含10mgcao或与之相当的物质 如7 1mgmgo 某天然水中c ca2 1 2 10 3mol l 1 c mg2 6 10 4mol l 1 则此水的硬度为 2 为除去原水中含有的ca2 mg2 cl 等离子 选出a所代表的试剂 按加入的顺序依次为 只填化学式 3 天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 其净水作用的原理是 解析 1 天然水中c ca2 1 2 10 3mol l 1 c mg2 6 10 4mol l 1 每升水中氧化钙和氧化镁的质量分别为m cao 1 2 10 3mol 56g mol 1 67 2mg m mgo 6 10 4mol 40g mol 1 24mg 硬度 6 72 3 38 10 1 2 ca2 mg2 cl 等离子可分别加入bacl2和cao 使mg2 转化为沉淀除去 并使溶液呈碱性 后再通入二氧化碳使ca2 ba2 转化为碳酸盐沉淀除去 3 可水解形成胶体的盐类物质有可能成为混凝剂 如明矾 硫酸铝