2022届高考化学（苏教版）全程复习（选修）《化学与资源开发利用》

●考纲研读(一)化学与资源开发利用1．了解化学在水处理中的应用。2．了解海水的综合利用和海水淡化的主要方法。3．了解合成氨的主要原理、重要设备及生产流程。了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。4．了解电解食盐水的基本原理。了解氯碱工业产品的主要用途。了解食盐水电解工艺和主要设备——石棉隔膜电解槽。5．了解接触法制硫酸的生产工艺、各阶段反应的主要设备。了解硫酸工业中“三废”(废气、污水、废渣)的治理和综合利用。6．了解从海水中提取镁的过程和原理。了解从铝土矿中提取铝的过程和原理，了解铝制品及镁铝合金在生活中的广泛应用。(二)化学与材料的制造、应用1．了解有机合成对人类生活的重要意义。了解阿司匹林、表面活性剂等的合成过程及其相应的反应类型。了解纤维素和橡胶的加工工艺及结构特点。2．了解铝的阳极氧化、电镀等金属表面处理的方法。了解氢氟酸蚀刻玻璃、用氯化铁制作电子线路板的化学原理。3．了解改变材料组成、提高材料纯度的方法。了解粗硅的提纯，了解光纤、纳米材料。4．了解复合材料的组成、性能特点及其应用。(三)化学与工农业生产1．了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。2．了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。3．了解煤的脱硫处理的目的与主要途径。了解固体废弃物处理的基本思路和方法。4．了解绿色化学的含义和主要原则。了解绿色化学工艺的基本特点。了解绿色化学产品的特征。●考情透析考试说明中对本专题知识的要求均为了解层次，作为IB选修高考“18选6”中的一个模块，分值10分，其内容紧密联系生产实际，是必修内容、化学反应原理与有机化学基础的自然延伸。复习时通读书本很有必要，重点掌握教材上介绍的几种重要的化学工业技术，需要理解其中的原理性内容，但不必过于纠缠其中的技术细节。本专题内容为高考中的选考部分，出题角度多是与化学有关的高科技成果、社会热点、环境问题等，但考点还是考查与之有关的化学基础知识，如氨的合成、硫酸工业、海水中资源的综合利用等。2012年高考将基本化学知识和新材料、新能源及工农业生产、钢铁炼制等联系起来进行考查的可能性非常大。1.天然水净化(1)混凝法①常用混凝剂：

、绿矾、聚合铝、硫酸铁等。②净水原理(以明矾为例)a．明矾在水中发生电离：

b．Al3＋水解：Al3＋＋3H2O

Al(OH)3(胶体)＋3H＋明矾KAl(SO4)2＝K＋＋Al3＋＋SO42－(2)化学软化法①水的分类天然水含Ca2＋、Mg2＋较多

阴离子为HCO3－

阴离子为SO42－或Cl－

较少

硬水暂时硬水永久硬水软水③永久硬度的水a．药剂法向硬水中加入纯碱、生石灰等试剂，反应原理为：

b．离子交换法向硬水中加入离子交换剂(如用离子交换树脂NaR)，反应原理为：

Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓且离子交换树脂能再生：CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋1.海水中盐的开发和利用(1)海水制盐海水制盐以蒸发法为主，主要得到

，另外含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质。(2)精盐的精制①目的：除去NaCl中的泥沙及Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质。②试剂：a.Ca(OH)2，b.BaCl2，c.Na2CO3，d.稀盐酸。NaCl③顺序：a→b→c→过滤→

或→b→a→c→过滤→稀盐酸④反应原理(离子方程式)a．Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，b．Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓，c．Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓，d．2H＋＋CO32－===CO2↑＋H2O。稀盐酸Ba2＋＋CO32－＝BaCO3↓(3)氯碱工业①设备：离子交换膜电解槽。②反应原理：2．海水提溴常用一种方法叫吹出法，即用

氧化海水中的Br－，使其变成Br2，然后用

吹出。空气或水蒸气Cl23．海水提镁(1)工艺流程(2)涉及化学反应①

②

③

④

⑤

⑥

(1)分馏：常压分馏和减压分馏，每种馏分仍是混合物。(2)裂化(以C16H34为例)：(3)裂化(以己烷为例)2．天然气的综合利用：(1)作燃料(2)制H2、CH3OH及其他化工原料。3．煤的综合利用(1)煤的干馏：

。(2)煤的气化：把煤中的有机物转化为气体。隔绝空气加强热使其分解的过程1．水污染和污水处理(1)水污染①原因：自然水体中污染物的含量超过自然水体的自净能力。②结果：自然水体的物理性质和化学性质发生变化，导致水质变坏。(2)污水处理的方法方法具体描述常用方法物理法主要是利用物理原理和机械作用对废水进行治理沉淀、均衡调节、过滤、离心分离等物理化学法通过物理化学过程来除去污染物的方法吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤、超吸附等化学法通过施用化学药剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法中和法、氧化法、还原法、离子交换法等生物化学法利用微生物作用，除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法活性污泥法、生物滤池法等2.资源开发3．平衡移动原理在生产中的应用沉淀溶解平衡原理(1)沉淀的转化①加热法软化暂时硬水时所得产物为CaCO3和Mg(OH)2，而不是CaCO3和MgCO3②向海水中加入沉淀剂石灰乳，因为Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2，所以Ca(OH)2会转化为Mg(OH)2。(2)沉淀的溶解向Mg(OH)2中加入盐酸，使Mg(OH)2的溶解平衡向溶解的方向移动。水解平衡原理因MgCl2溶液浓缩结晶产物为MgCl2·6H2O，若直接加热，则因为促进MgCl2水解，MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，水解平衡右移，使MgCl2不纯净，因此，在HCl气氛中，增大了c(HCl)，抑制了MgCl2的水解。[例1](2010·课标全国，36)[化学——选修化学与技术]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___________________；(4)硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(如7.1mgMgO)。若某天然水中c(Ca2＋)＝1.2×10－3mol·L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4mol·L－1，则此水的硬度为________；(5)若(4)中的天然水还含有c(HCO3－)＝8×10－4mol·L－1，现要软化10m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2________g，后加入Na2CO3________g。[解析](4)将Mg2＋形成的硬度转化为Ca2＋形成的硬度时，将每摩尔Mg2＋看做是等物质的量的Ca2＋即可，则此天然水中钙离子的总浓度为1.8×10－3mol·L－1，每升水中相当于含CaO的质量为：1.8×10－3mol·L－1×1L×56g·mol－1＝0.1g，所以该天然水的硬度为10°。

(5)含有暂时硬度的硬水在软化时需先将Mg2＋形成的硬度转化为Ca2＋形成的硬度。10m3天然水中含有Mg2＋的物质的量为：10－4×6×104＝6mol，将其转化为Mg(OH)2沉淀时需OH－12mol。此天然水中含有的HCO3－也会和OH－发生反应，将8molHCO3－转化为CO32－时需OH－8mol，所需OH－总量为20mol，即所需Ca(OH)210mol，其质量为740g。天然水中含有Ca2＋12mol，所加Ca(OH)2中含Ca2＋10mol，此时共有Ca2＋22mol，其中由HCO3－转化的CO32－沉淀出Ca2＋8mol，将其余Ca2＋沉淀下来还需外加CO32－14mol，即需要加入Na2CO31484g。[答案](1)O2

CO2(或氮气)(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然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)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子。(4)10°(5)740

1484海南省是海洋大省，海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取许多种物质，广泛应用于生活、生产、科技等方面。下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。回答下列问题：(1)流程图中操作a的名称为____________。(2)工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱。①则气体A应是______________(填化学式)，其过程反应方程式为____________________。②滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质，工业上是向滤液D中通入NH3，并加入细小食盐颗粒，冷却析出不含有NaHCO3的副产品NH4Cl晶体，则通入NH3的作用是____________________________________。(3)镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。操作b是在________气氛中进行，若在空气中加热，则会水解生成Mg(OH)Cl，写出有关反应的化学方程式____________________。(4)一氯碱厂每天消耗234吨NaCl，这些NaCl能生产质量分数为32%的烧碱溶液________吨，同时消耗________库电量(1个电子电量1.60×10－19C)。[解析](1)海水中食盐的制取用蒸发结晶，利用太阳能晒盐。(2)食盐制备纯碱的方法为侯德榜制碱法，利用碳酸氢钠的溶解度较小，生成碳酸氢钠固体，过滤得到后加热，利用其分解得到碳酸钠。(3)MgCl2·6H2O受热时Mg2＋发生水解反应生成HCl，防止其水解的发生就要抑制其水解，根据平衡移动原理，在加热时通入HCl抑制其水解。(4)根据化学反应方程式，NaCl的物质的量等于NaOH的物质的量，所以NaOH的质量为(234÷58.5)×40，质量分数为32%的烧碱溶液为(234÷58.5)×40÷32%＝500(吨)；电解NaCl溶液得到NaOH时，NaOH的物质的量等于反应中消耗的电子的物质的量，即(234×1000×1000÷58.5)mol电子消耗，转化为电量为(234×1000×1000÷58.5)×6.02×1023×1.60×10－19＝3.8×1011C。[答案](1)蒸发结晶(2)①NH3

NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl(或NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3、NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl)[例2]目前，在研究新能源的前沿技术上，科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术的研究，把过多二氧化碳转化为有益于人类的物质。(1)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一，下列石油化工生产能提高乙烯的产量的是______。A．蒸馏、分馏B．催化裂化C．催化裂解 D．催化重整(2)下列说法不正确的是________。A．石油是混合物，分馏后得到的馏分是纯净物B．煤隔绝空气加强热可以得到黑褐色油状的煤焦油C．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径D．从绿色化学角度考虑，以植物为主的生物物质资源，是未来的理想资源(3)如果将CO2和H2以1：4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。请完成以下化学方程式：CO2＋4H2―→(________)＋2H2O①甲厂以焦炭和水为原料；②乙厂以天然气和水为原料；③丙厂以石脑油(主要成分为C5H12)和水为原料。按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？________________。(6)请根据以上信息，设计工业合成尿素的条件________________________。[解析](1)石油是由烷烃、环烷烃和少量的芳香烃形成的混合物，经过蒸馏得到的产物一定是石油中含有的物质，因为蒸馏是物理变化，若要在石油中得到乙烯，需对石油产品进行裂解，发生化学反应后得到，乙烯产量的高低决定一个国家石油化工水平的高低。(2)石油分馏得到的产物是一定温度范围的物质，所以，分馏后的馏出物还是混合物；煤隔绝空气加热可以得到固体的焦炭、黑褐色油状的煤焦油、粗氨水和焦炉煤气；由于煤干馏后的产物中含有煤焦油和粗氨水，为了提高煤的燃烧效率，将煤气化和液化，使煤变成清洁的能源；植物燃烧的产物为CO2和H2O，且CO2和H2O又能被植物吸收，经过光合作用转化成植物内的糖类，符合绿色化学的思想。(3)根据化学方程式的守恒原则，即可得到答案。(4)借用(3)的思路，应用元素守恒写出反应方程式为：CO2＋3H2―→2H2O＋CH2，其中分子式符合CH2的烃为烯烃，即2CO2＋6H2―→4H2O＋C2H4或3CO2＋9H2―→6H2O＋C3H6。(5)写出生成尿素的方程式为CO2＋2NH3―→CO(NH2)2＋H2O，又N2＋3H22NH3，得到合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比为1：3，结合2CO＋O2===2CO2，得出反应生成的CO和H2的物质的量比为1：3时，合成得到较多的尿素，验证后得到答案为丙厂。[答案](1)C

(2)A

(3)CH4

(4)B

(5)丙(6)高压、催化剂、适宜的温度(2)若汽油的平均组成用CmHn表示，则合成汽油应控制＝________(用m、n表示)；(3)甲醛在一定条件下与CO、H2作用生成有机物A，A发生加聚反应可生成高分子 ，写出生成A的化学方程式：______________________________。1．最近，国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中的 (

)A．对废水、废气、废渣进行严格处理B．在化学生产中少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质C．在化工生产中，不使用任何化学物质D．在化工厂种草、种树，使其成为花园式工厂[解析]“绿色化学”是指在化学工业生产中少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质。[答案]B2．合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；ΔH<0，欲提高CO转化率可采用的方法有：①降低温度；②增加压强；③使用催化剂；④增大CO的浓度；⑤增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是 (

)A．①②③④⑤B．①⑤C．①④⑤D．只有⑤[解析]欲提高CO的转化率，就要利于化学平衡正向移动，而反应是一个前后气体体积不变的放热反应，压强和催化剂对本平衡没有影响，增大CO的浓度，会降低CO的转化率，降低温度，增大水蒸气的浓度可使反应正向移动，提高CO的转化率。[答案]B3．2004年6月21日，河南的郑州、洛阳及南阳市率先使部分汽车开始采用封闭运行方式，试用新的汽车燃料——车用乙醇汽油。乙醇，俗名酒精，它是以玉米、小麦、薯类等为原料经发酵、蒸馏而制成。乙醇进一步脱水，再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。而车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配形成的车用燃料。结合有关知识，回答有关问题：(1)乙醇的结构简式为________。汽油是由石油分馏所得的低沸点的烷烃，其分子中的碳原子数一般在C5～C11范围内，如戊烷，其化学式为________________，结构简式及其同分异构体分别为________、________、________。(2)乙醇可由含淀粉的农产品如玉米、小麦、薯类等为原料经发酵、蒸馏而得。请写出由淀粉制乙醇的化学方程式：①________________________________________；②_________________________________________。(3)淀粉可由绿色植物经光合作用等一系列生物化学反应得到，即水和二氧化碳经光合作用生成葡萄糖，由葡萄糖再生成淀粉。进行光合作用的场所是________，发生光合作用生成葡萄糖的化学方程式是_______________