【创新设计】（重庆专用）2014高考化学一轮复习 （考基梳理+助学提升）第11章 第2讲《化学与资源开发利用》课件

第二讲化学与资源开发利用 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 了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用 1 煤 石油 天然气的综合应用 2 海洋资源的综合开发利用的工艺和原理 一 海水的综合利用1 海水水资源的利用海水淡化又称脱盐 它是利用物理 化学 生物方法将海水中溶解的盐脱除 海水淡化的方法主要有 等 其中 是主要方法 蒸馏法 膜法 电渗析 反渗透 冷冻法 离子交换法 蒸馏法 膜法 Ca2 Mg2 SO MgCl2 MgCl2 Br2 Br2 2Cl Br2 2HCl H2SO4 食盐 NaOH Cl2 H2 3 基本装置离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的 每个单元槽主要由 和组成 海水提溴的工艺流程中 为什么先把浓缩的海水进行酸化 提示Cl2把海水中的Br 氧化为Br2 Br2和H2O发生可逆反应Br2 H2O HBr HBrO 酸化是为了抑制该反应的发生 减小Br2在海水中的溶解 串联或并联 阳极 阴极 离子交换膜 电解槽框 导电铜棒 二 石油 煤和天然气的综合利用1 石油的综合利用 1 石油的成分石油主要是由多种组成的混合物 所含元素以 为主 还有少量N S P O等 2 石油的分馏利用中各组分不同 将复杂的混合物分离成较简单和更有用的的过程叫做分馏 分馏是过程 其主要目的是得到 等轻质油 碳氢化合物 碳 氢 原油 沸点 混合物 物理变化 汽油 煤油 柴油 碳原子较少 沸点较低 化学变化 重油 轻质油 温度 短链烃 乙烯 化工基本原料 甲烷 清洁 3 煤的综合利用 1 煤的成分煤是由和少量组成的 主要含有碳元素 还含有少量 等元素 有机物 无机物 复杂混合物 氢 氧 氮 硫 2 煤的干馏 原理 把煤使其分解的过程 煤的干馏是一个复杂的变化过程 煤的干馏产物a b c d 粗氨水 隔绝空气加强热 物理 化学 焦炉气 煤焦油 焦炭 有机物 可燃性气体 直接 间接 4 一碳化学 1 一碳化学是以来合成一系列化工原料和燃料的化学 也可以说 一碳化工就是新一代的和 2 使用不同的催化剂 可以从合成气制出不同的产物 这就是 由CH4 CH3OH等含一个碳原子的分子 通过催化反应直接生成新的化合物 这就形成了和 煤加工和石油的炼制过程中哪些是化学变化 哪些是物理变化 分子中只含一个碳原子的化合物 如CO CH4 CH3OH等 为原料 煤化工 天然气化工 合成气化学 甲烷化学 甲醇化学 提示煤的干馏 气化 液化和石油的裂化 裂解都是化学变化 石油的分馏为物理变化 2 食盐水的精制 粗盐 含泥沙 Ca2 Mg2 Fe3 SO2 4等 加入NaOH 除去Mg2 Fe3 加入BaCl2 除去SO o al 2 4 加入Na2CO3 除去Ca2 及过 量的Ba2 过滤加入盐酸 除去过量的CO o al 2 3 加热消除CO2 调整pH 必考点81海水资源的综合利用1 海水提镁 2 海水提溴 3 海带提碘 2 生产原理 3 技术优点离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小 能连续生产 生产能力大 产品质量高 能适应电流波动 能耗低 污染小等优点 是氯碱工业的发展方向 典例1 2013 重庆市九校联考 海水是宝贵的自然资源 从海水中可以提取多种化工原料 如图是某工厂对海水综合利用的示意图 1 在粗盐中含有Ca2 Mg2 SO等杂质 电解精制时所用的试剂有 盐酸 氯化钡溶液 氢氧化钠溶液 碳酸钠溶液 则加入试剂的先后顺序是 填编号 2 工业上电解饱和食盐水的离子方程式 3 步骤 中已获得Br2 步骤 中又将Br2还原为Br 其目的是 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 4 从步骤 得到的Mg OH 2沉淀中混有少量的Ca OH 2 除去少量Ca OH 2的方法是向沉淀中加入 溶液 充分搅拌后经 填操作方法 可得纯净的Mg OH 2 5 在制取无水氯化镁时需要在干燥的HCl气流中加热MgCl2 6H2O的原因 6 电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁 下列物质中可以用作镁蒸气冷却剂的是 填序号 A H2B CO2C 空气D O2E 水蒸气 3 富集溴元素Br2 SO2 2H2O 4H SO 2Br 4 MgCl2 或氯化镁 过滤 洗涤 5 在干燥的HCl气流中 能抑制MgCl2的水解 且带走MgCl2 6H2O受热产生的水蒸气 得到无水MgCl2 6 A 1 从海水中提取某物质 从原理上要考虑 1 该物质的富集 2 该物质的分离提纯 2 从海水中提取物质时 从生产工艺流程要考虑 1 原料来源及成本 原料易得且廉价 2 中间副产物的可利用程度 中间产物能够循环利用或用作其他用途 3 生产条件 对设备及能源的要求尽量低 应用1 氯化钠是海水中的主要物质之一 也是工业生产中的重要原料之一 解答下列与氯化钠有关的题目 1 海水是氯化钠的主要来源 传统的海水制盐方法是蒸发法 随着科学技术的进步 人们可以用冷冻法 法 这两种方法不仅可以得到氯化钠 还可以得到 2 氯碱工业利用氯化钠作为原料 进行电解 工业生产中 为防止电解产物混合反应 甚至发生爆炸 常采用 法 阴极反应式是 3 纯碱工业中 析出碳酸氢钠后 向母液中继续通入氨气 并在其中加入细小食盐颗粒 其目的是 4 在精细工业生产中 氯化钠有着广泛的用途 如在肥皂的制备中就使用了氯化钠 此过程中其作用是 必考点82煤 石油 天然气的综合利用1 石油的炼制方法 2 直馏汽油和裂化汽油的区别 3 各种工业制气的主要成分 典例2 2013 重庆区县联考 如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题 将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油 资料一石蜡是含有20 30个碳原子的烷烃的混合物 常温下呈固态 资料二石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂 某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化 装置如图 实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化 试管 中有少量液体凝结 试管 中酸性高锰酸钾溶液褪色 实验后闻试管 中液体气味 具有汽油的气味 1 该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为 为保证实验成功 实验前必须进行的操作是 装置中较长导管的作用是 2 试管 中少量液体凝结说明了 3 试管 中溶液褪色说明了 4 能否用试管 中的液体萃取溴水中的溴 理由是 5 写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式 6 石油裂化的重要意义是 解析仪器连接的顺序应遵循从下往上 从左到右的原则 装入药品之前要检查装置的气密性 依据石油分馏工业的分馏塔原理 设置了长导管 其作用除导气外 兼起冷凝气体的作用 试管 中有液体生成 说明生成4个碳原子数以上的烃 因为常温 常压下 4个碳原子数以上的烃大都呈液态 试管 中酸性KMnO4溶液褪色说明生成常温 常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃 由于裂化产物中有烯烃生成 易与溴发生加成反应 所以不能用来萃取卤素单质 从以上变化可以看出 石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油 特别是提高汽油的产量和质量 应用2 煤和石油是重要的能源 也是化工生产的重要原料 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 煤燃烧产生的废气直接排放到空气中 可能导致的环境污染问题是 4 下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图 废气脱硫过程中 主要反应的化学方程式为 在煤中直接添加一种物质 可有效减少煤燃烧产生的SO2 该物质是 石膏在工业生产中的用途是 写出一种用途即可 5 煤经过 填加工方法 可以得到炉煤气 煤焦油和焦炭 煤焦油经过 填加工方法 可得到芳香族化合物 煤也可以用氢化法转化成燃油 氢化法的本质是 解析 1 原油在分馏塔内加热 然后冷却 逐渐分馏出汽油 煤油和柴油等 2 石油裂化及裂解的主要目的是获得碳原子数较少的烃 3 煤燃烧产生的废气含有SO2等 会导致酸雨的形成 也会造成粉尘污染 4 废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO3与O2的反应 煤燃烧时加入CaCO3 CaO Ca OH 2 可以减少SO2的产生 石膏可以用于医疗 建筑材料 模型等 5 煤的干馏可以得到炉煤气 煤焦油和焦炭 煤焦油分馏可得到芳香族化合物 煤的氢化是为了增加煤中氢元素含量 提高氢原子数与碳原子数的比值 Hold住考向 名师揭秘海水资源 化石燃料综合应用是当今社会发展备受关注的热点 复习时应多联系焦点问题在资源 能源和环保方面的应用 1 2012 山东基本能力测试 21 地球上97 以上的水是海水 海水淡化可缓解淡水资源不足 下列方法中能将海水淡化的是 在海水中加入硝酸银 滤掉生成的沉淀 蒸馏海水 将蒸汽冷凝 将海水加压 使水分子通过半透膜以滤去盐分 将海水暴晒 滤掉析出的盐A B C D 海水资源的综合利用 解析 中加入硝酸银虽然将Cl 除去 但同时生成NaNO3 达不到海水淡化的目的 是一种使用最早 最广泛的海水淡化方法 中使用了新型高分子材料半透膜 是一种新的海水淡化方法 中将海水暴晒 并不能除尽海水中的盐分 滤掉析出的盐后得到的是含盐的饱和溶液 不能将海水淡化 答案B 2 2009 宁夏 37 请回答氯碱工业中的如下问题 1 氯气 烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k 质量比 生成的产品 理论上k 要求写出计算表达式和结果 2 原料粗盐中常含有泥沙和Ca2 Mg2 Fe3 SO等杂质 必须精制后才能供电解使用 精制时 粗盐溶于水过滤后 还要加入的试剂分别为 Na2CO3 HCl 盐酸 BaCl2 这3种试剂添加的合理顺序是 填序号 3 氯碱工业是高耗能产业 一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节 电 能30 以上 在这种工艺设计中 相关物料的传输与转化关系如下图所示 其中的电极未标出 所用的离子膜都只允许阳离子通过 图中X Y分别是 填化学式 分析比较图示中氢氧化钠质量分数a 与b 的大小 分别写出燃料电池B中正极 负极上发生的电极反应正极 负极 这样设计的主要节 电 能之处在于 写出2处 3 2009 天津 9 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 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 其目的是 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 5 某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法 查阅了有关资料 Br2的沸点为59 微溶于水 有毒性和强腐蚀性 他们参观生产过程后 绘制了如下装置简图 请你参与分析讨论 图中仪器B的名称 整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管 其原因为 实验装置气密性良好 要达到提纯溴的目的 操作中如何控制关键条件 C中液体产物颜色为 为除去该产物中仍残留的少量Cl2 可向其中加入NaBr溶液 充分反应后 再进行的分离操作是 1 2012 上海 2 下列关于化石燃料的加工说法正确的是 A 石油裂化主要得到乙烯B 石油分馏是化学变化 可得到汽油 煤油C 煤干馏主要得到焦炭 煤焦油 粗氨水和焦炉气D 煤制煤气是物理变化 是高效 清洁地利用煤的重要途径 石油 煤和天然气的综合利用 解析A项 石油裂化是将相对分子质量较大 熔沸点较高的烃转变为相对分子质量较小 熔沸点较低的烃的过程 主要产物是相对分子质量较小的烃的混合物 B项 石油分馏是物理变化 是根据沸点不同 分离出汽油 煤油等 D项 煤制煤气是化学变化 答案C 2 判断正误 1 煤的干馏和石油的分馏均属于化学变化 2011 山东理综 9A 2 煤油可由石油分馏获得 可用作燃料和保存少量金属钠 2010 山东理综 12C 3 石油干馏可得到汽油 煤油等 2010 福建理综 6B 4 石油分馏可获得乙烯 丙烯和丁二烯 2010 江苏 4D 3 2012 山东卷 31 石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备 1 石油分馏时 在不断向 填工业设备名称 内投放原料的同时获得产品 该过程为 操作过程 2 石油裂化分为热裂化 和加氢裂化 裂化的目的是提高 的产量 3 煤的洗选是为了降低原煤中灰分和 的含量 煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒 并使全部煤炭颗粒 进行燃烧的过程 4 煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和 存在下与 作用生成液体燃料的过程 解析 1 石油分馏在分馏塔中进行 2 石油裂化分为热裂化 催化裂化和加氢裂化 裂化的目的是提高汽油的产量 3 煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒 并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程 4 煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下与H2作用生成液体燃料的过程 答案 1 分馏塔连续 2 催化裂化轻质燃料油 或汽油 3 硫 S 浮动 4 催化剂氢气 H2 4 2012 四川 29 直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题 将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫 最终生成硫酸钙 硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应 气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳 从而有利于二氧化碳的回收利用 达到减少碳排放的目的 请回答下列问题 1 煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中 引发的主要环境问题有 填写字母编号 A 温室效应B 酸雨C 粉尘污染D 水体富营养化 2 在烟气脱硫的过程中 所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前 需通一段时间的二氧化碳 以增加其脱硫效率 脱硫时控制浆液的pH值 此时浆液含有的亚硫酸