化学资源综合利用

1、1煤的综合利用煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。(1)煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。煤的干馏产物a焦炉气，b.煤焦油，c.焦炭，d.粗氨水。(2)煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为CH2O(g)CO(g)H2(g)。(3)煤的液化直接液化：煤氢气液体燃料间接液化：煤水水煤气甲醇等2天然气的综合利用(1)天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料。来源:中教网(2)天然气与水蒸气反应制取H2原理

2、：CH4H2O(g)CO3H2。3石油的综合利用(1)石油的成分石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。所含元素以碳、氢为主，还有少量N、S、P、O等。(2)石油的加工方法过程目的分馏把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物获得各种燃料用油裂化把相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃得到更多的汽油等轻质油裂解深度裂化，产物呈气态来源:得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料4三大合成材料(1)三大合成材料是指塑料、合成橡胶和合成纤维。(2)聚合反应合成聚乙烯的化学方程式：nCH2=CH2CH2CH2，单体为CH2=CH2，链节为CH2CH2，聚合度为n。深度思考1煤的干馏与石油分馏有何不同？答案煤的干

3、馏是在隔绝空气加强热的条件下发生的复杂的物理和化学变化的过程，而石油分馏是根据沸点不同将石油中各成分分离的过程，是物理变化。2为什么不能用裂化汽油萃取溴水中的溴？答案由于裂化汽油中含有不饱和的烯烃，能与溴水中的溴发生加成反应，所以不能用于萃取溴水中的溴。1碱性锌锰干电池一次电池总反应式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2。2锌银电池一次电池负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应式：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。3二次电

4、池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。(1)放电时的反应负极反应：PbSO2e=PbSO4；正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O；总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。来源:中国教育出版网(2)充电时的反应阴极反应：PbSO42e=PbSO；阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。4燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4

5、e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O来源:中教网分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。来源:(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：Ag>Fe3>Cu2>H(酸)>Fe2>Zn2>H(水)>Al3>Mg2>Na>Ca2>K。阳极：活泼电极>S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根离子。注意阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解

6、质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电顺序是：阳极，Cl>OH；阴极：Ag>Cu2>H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)(2)总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀

7、右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。来源:中§教§网z§z§s§tep(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg

8、、Al等。(1) 冶炼钠 2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。(2)冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：来源:中教网阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al。深度思考1(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？答案阳极产物Cl2可以用淀粉­KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？答案防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。2电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？答案粗铜

9、中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型来源:中.国教.育出.版网化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属

10、单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：来源:中教网类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2来源:联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)(3x)H2O。3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的

11、阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。(4)对同一

12、种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。1计算类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。2方法技巧(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电

13、化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。来源:中教网提示在电化学计算中，还常利用QI·t和Qn(e)×NA×1.60×1019C来计算电路中通过的电量。例题.(2012·海南，16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。 回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_。(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠

14、溶液的总反应方程式为_；(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65×104 C · mol1列式计算)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。来源:z答案(1)O22H2O4e=4OHCH410OH8e=CO7H2O(2)H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)×8×9.65×104 C·mol13.45×104 C 4解析(1)甲烷燃料电池中正极为O2被还原，负极为CH4被氧化，在碱性条件下生成CO，其电极反应分别为O22H2O4e=4OH、CH

15、410OH8e=CO7H2O。(2)闭合K后构成闭合回路，此时a、b分别为电解池的阳极和阴极，阴极为H得电子被还原，同时得到H2和NaOH，阳极为Cl被氧化得到Cl2，该电解池中的总反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(3)每个电池通入1 L CH4，电路中通过的电量为×8×9.65×104 C·mol13.45×104 C。1判断正误，正确的划“”，错误的划“×”(1)聚乙烯可发生加成反应 (×) (2)乙烯和甲烷可用酸性高锰酸钾溶液鉴别 ()(3)乙烯和苯都能与溴水反应 (×)解析苯不和溴水反应。(4

16、)乙烯和乙烷都能发生加聚反应 (×)解析乙烷不能发生加聚反应。(5)乙烯和苯都能使溴水褪色，褪色的原因相同 (×)解析乙烯和溴水发生加成反应，而苯萃取溴水中的溴使其褪色。(6)苯不能使KMnO4溶液褪色，因此苯不能发生氧化反应 (×)解析苯能在O2中燃烧。(7)用溴水鉴别苯和正己烷解析均在上层显橙色。 (×) (8)甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应 (×)解析前者属于取代反应，而后者属于加成反应。(9)乙烯和甲烷可用溴的四氯化碳溶液鉴别 ()解析乙烯能使溴的CCl4溶液褪色，而甲烷不能。(10)在浓硫酸存在下，苯与浓硝酸

17、共热生成硝基苯的反应属于取代反应 () (11)甲烷和氯气反应生成一氯甲烷与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同 ()解析均属取代反应。2判断正误，正确的划“”，错误的划“×”(1)石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物 () (2)煤的干馏和石油的分馏均属化学变化 (×)解析干馏属于化学变化，分馏属于物理变化。(3)煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠 () (4)甲烷、乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到 (×) (5)石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量；石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃() (6)煤气的主要成分

18、是丁烷 (×)解析煤气的主要成分是CO和H2。(7)石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物 (×)1.编织糖类知识网络2对比明确油脂“三化”油脂中的“三化”是指氢化、硬化、皂化，氢化是指不饱和油脂与氢气发生加成反应生成饱和油脂的反应；通过氢化反应后，不饱和的液态油转化为常温下为固态的脂肪的过程称为硬化；皂化是指油脂在碱性条件下发生水解生成高级脂肪酸盐与甘油的反应。3聚焦盐析变性异同盐析：在轻金属盐作用下，蛋白质从溶液中凝聚成固体析出，其实质是溶解度降低，是物理变化，此过程可逆，加水后仍可溶解，蛋白质仍保持原有的生理活性。变性：在重金属盐、受热、紫外线、甲醛、酒精等作用下蛋白质

19、凝聚成固体析出，其实质是结构性质发生变化，是化学变化，此过程不可逆，蛋白质失去原有的生理活性。二者均是一定条件下，蛋白质凝聚成固体的过程。1判断正误，正确的划“”，错误的划“×”(1)医用酒精的浓度通常为95% (×)(2012·新课标全国卷，8A)解析消毒酒精的浓度为75%。(2)乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2，二者分子中官能团相同 (×)(2012·山东理综，10D)解析乙醇的官能团为OH，乙酸的官能团为COOH。(3)乙醇不能发生取代反应 (×)(2012·福建理综，7A)解析乙醇与乙酸的酯化反应属于取代反应。(4)

20、在酸性条件下，CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH (×)(2011·北京理综，7C)解析CH3CO18OC2H5在酸性条件下水解后生成CH3COOH和CH3CHOH。(5)乙醇中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液 (×)(2012·上海，12B)解析除去乙醇中的杂质乙酸，加入Na2CO3溶液，洗涤后再蒸馏。(6)乙酸丁酯中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液 ()(2012·上海，12D)解析乙酸和Na2CO3反应生成CH3COONa和乙酸丁酯分层，采取分液的方法进行分离。2判断正误，正确的划“”，错误的划“×”(1)淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物 (×)(2012·新课标全国卷，8C)解析油脂不是高分子化合物。(2)向淀粉溶液中加入稀H2SO4，加热几分钟，冷却后再加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热，没有砖红色沉淀生成，证明淀粉没有水解成葡萄糖 (×)(2011·四川理综，11B)解析没有加NaOH中和H2SO4。(3)食用白糖的主要成分是蔗糖 ()(2012·海南，2A)(4)蔗糖、淀粉、油脂及其水解产物均为非电解质 (×)(2012·浙江理综，7B)解