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1、第十四章化学与技术 第1页/共80页第2讲 化学与资源的开发利用第2页/共80页导 航 高 考考 点 突 破随 堂 演 练自 我 诊 断课 时 作 业第3页/共80页第4页/共80页 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。考纲解读考纲解读 第5页/共80页 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。考向分析考向分析 第

2、6页/共80页第7页/共80页基础知识梳理基础知识梳理第8页/共80页 (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。第9页/共80页 2污水处理 (1)污水处理方法比较表：方法方法中和法中和法沉淀法沉淀法适合废水适合废水酸性或碱性废水酸性或碱性废水含重金属离子的工含重金属离子的工业废水业废水原理、方原理、方法法2HCa(OH)2=Ca22H2O；OHH=H2O；2OHCO2= H2O或或OHCO2=含含Hg2的废水，的废水，加加Na2S：Hg2S2=HgS备注备注对于高浓度的酸、碱废对于高浓度的酸、碱废水，应优先考虑回收利用

3、水，应优先考虑回收利用同时能除去废水中同时能除去废水中的的Pb2、Cu2等等第10页/共80页 (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。第11页/共80页 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：Pb2S2=PbS、Cu2S2=CuS。特别提醒特别提醒 第12页/共80页 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

4、法。第13页/共80页 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。第14页/共80页 (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。第15页/共80页 三、石油、煤和天然气的综合利用 1煤的综合利用第16页/共

5、80页第17页/共80页 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。第18页/共80页第19页/共80页第20页/共80页考点一考点一从水资源中获取洁净水的主要方法从水资源中获取洁净水的主要方法 第21页/共80页第22页/共80页 (2)离子交换法 常用离子交换树脂作离子交换剂：如2NaRCa2=CaR2

6、2Na，2NaRMg2=MgR22Na。用5%8%的食盐溶液浸泡可使失去软化能力的NaR再生：CaR22Na=2NaRCa2。第23页/共80页第24页/共80页 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Hg2S2=HgS，Pb2S2=PbS，Cu2S2=CuS。 4海水淡化 常用方法为蒸馏法、电渗析法等。第25页/共80页 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_、_。

7、 (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 _。第26页/共80页第27页/共80页 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。第28页/共80页第29页/共80页Ca2：12 molMg2：6 mol ：8

8、mol需加入需加入Ca(OH)210 mol需加入需加入Na2CO314 mol (5)综合(4)已知10 m3天然水中第30页/共80页 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)7401 484第31页/共80页 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

9、)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。特别提醒特别提醒 第32页/共80页变式训练变式训练 第33页/共80页 (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_。第34页/共80页 答案(1)2ClO22CN=2CO2N22Cl 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

10、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。第35页/共80页考点二考点二海水的综合利用海水的综合利用 第36页/共80页第37页/共80页第38页/共80页第39页/共80页 (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。第40页/共80页 2从海水中提取溴单质 (1)工艺流程 (2)反应原理 Cl22NaBr=2NaClBr2 3Br23N

11、a2CO3=5NaBrNaBrO33CO2 5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O第41页/共80页 3从海水中提取镁单质 (1)工艺流程第42页/共80页第43页/共80页第44页/共80页 (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。特别提醒特别提醒 第45页/共80页 例2海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂

12、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：第46页/共80页 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MgCl26 H2O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冷却结晶第47页/共80页 (3)利用MgCl26H2O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_。

13、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：Cl22e=2Cl第48页/共80页 (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。第49页/共80页第50页/共80页第51页/共80页 答案(1)bdca或cbda(2)d、e、c(3)在HCl气流中脱水，防

14、止MgCl2水解(4)d(5)MgSO4NaCl、KCl第52页/共80页 归纳总结海水的综合利用网络图第53页/共80页 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：_、_。变式训练变式训练 第54页/共80页 (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_

15、。第55页/共80页第56页/共80页第57页/共80页第58页/共80页 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。第59页/共80页 221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、C

16、o、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。第60页/共80页 3如图所示，利用海水可提取很多重要的化工原料。第61页/共80页第62页/共80页 C第步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2 D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MgCl26H2O分解时水解，得不到MgCl2，C错。第63页/共80页 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

17、 B电解饱和食盐水制造NaOH C电渗析淡化海水 D海水中提取金属Mg第64页/共80页 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。第65页/共80页 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第66页/共80页 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，2Cl2e=Cl2，若是铁做阳极，则F

18、e原子失去电子，阳极不会得到Cl2，阴极发生还原反应，2H2e=H2，需补充H2O，Na自阳极室进入阴极室后，与OH形成NaOH。故选D。第67页/共80页 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。第68页/共80页 (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_。第69页/共80页 (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

19、在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是_。第70页/共80页 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；环境污染严重第71页/共80页 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。第72页/共80页 (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。第73页/共80页 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