高考化学课时基础知识点复习教学案34 专题二十八 化学与技术 考点二 化学与资源开发

eq\a\vs4\al(考点二化学与资源开发)1获取洁净的水(1)水的净化①基本流程工业生产中常用的混凝剂：明矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁等。常用的消毒剂：漂白粉、液氯、ClO2、高铁酸盐等。②明矾净水原理KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在，由于水中的胶体杂质一般带负电荷，而Al(OH)3胶体粒子带正电荷，从而使胶体杂质聚沉，同时Al(OH)3还能吸附一些悬浮物。(2)硬水的软化①硬水和软水②暂时硬度和永久硬度暂时硬度——由钙、镁的碳酸氢盐引起的硬度永久硬度——由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度③硬水的软化方法硬水软化的常用方法有加热法、药剂法和离子交换法等。(3)污水的处理学霸巧学卡对处理水的方法的深度探究(1)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；加入适量纯碱的目的是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。(3)水的净化是除去水中的悬浮物，而硬水软化是为了除去水中的钙、镁离子，消毒是为了除去水中的细菌。(4)高铁酸钠(Na2FeO4)或高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性，是一种新型净水剂，能发生反应FeOeq\o\al(2－,4)＋8H＋＋3e－=Fe3＋＋4H2O，其还原产物Fe3＋可以水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附杂质而达到净水的目的：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。2海水的综合利用(1)海水制盐①目前，由海水制盐的方法仍以蒸发法(盐田法)为主，其原理很简单，即将海水引入海滩上的盐田里，利用日光和风力逐渐使水蒸发，慢慢浓缩，使食盐结晶析出。②盐田一般分为贮水池、蒸发池和结晶池三部分。(2)氯碱工业①工艺流程：粗盐水eq\o(→,\s\up17(沉淀剂))过滤eq\o(→,\s\up17(加适量稀盐酸))离子交换树脂→精盐水②反应原理：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通电))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。③产品应用a．Cl2：有机合成、制农药等；b．NaOH：造纸、制玻璃、肥皂；c．H2：有机合成、金属冶炼。(3)海水提溴①工艺流程②反应原理Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2a．3Br2＋3Na2CO3=5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2Ob．Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO42HBr＋Cl2=Br2＋2HCl学霸巧学卡海水提溴注意事项(1)通氯气前要先将海水酸化，使其pH约为3.5，此时氯气的氧化效果最好。(2)用空气或水蒸气将溴吹出，而不用四氯化碳萃取，原因是后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。(4)海水提镁3煤化工和天然气化工的发展——一碳化学一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4、CH3OH等)为原料，合成一系列化工原料和燃料的化学。1.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源，如图为海水资源开发利用的部分过程。下列有关说法正确的是()A．用澄清石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3B．制取NaHCO3的反应是利用其溶解度小于NaCl的溶解度C．在步骤③、④、⑤中，溴元素均被氧化D．工业上通过电解饱和MgCl2溶液制取金属镁答案B解析A项，Na2CO3、NaHCO3和Ca(OH)2均能发生反应产生白色沉淀，所以用澄清石灰水不可鉴别NaHCO3和Na2CO3，错误；B项，向饱和食盐水中通入NH3和CO2，溶解度较小的NaHCO3会先析出，正确；C项，步骤③中，溴元素化合价从－1升高到0，被氧化，步骤④中，溴元素化合价从0降低到－1，被还原，步骤⑤中，溴元素化合价从－1升高到0，被氧化，错误；D项，工业上通过电解熔融的氯化镁来制取金属镁，电解饱和MgCl2溶液得到的是氢氧化镁，错误。2．水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多________的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为______________________(写出一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是____________。(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为________。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是______________。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的__________________。答案(1)Ca2＋、Mg2＋Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up17(△))CaCO3↓＋H2O＋CO2↑(或Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up17(△))MgCO3↓＋H2O＋CO2↑)(2)RH先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果(3)反渗透法电势差(或电场力)(4)电导率(或电阻率)解析本题主要考查化学技术在水处理方面的应用，离子交换法净水用的RH型阳离子交换树脂可以将水中的阳离子用H＋交换出来，ROH型阴离子交换树脂可以将水中的阴离子用OH－交换出来。明白此原理第(2)问即可解答出来。[考法综述]化学与资源的综合开发利用是“化学与技术”模块的重要内容，也是绝大多数省份高考选考的组成部分。涉及的内容有化石燃料、海水与矿石等资源的综合利用，在高考试题中常结合工农业生产对资源的开发利用进行综合考查。命题法1氯碱工业典例1氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：依据上图完成下列问题：(1)在电解过程中，阴极上生成气体的电子式为____________。(2)精制过程中除去阳离子中的Ca2＋、Mg2＋等杂质，除去Mg2＋的离子方程式为______________________。(3)精制过程要除去SOeq\o\al(2－,4)，可选择下列溶液中的________(填字母序号)。a．Ba(OH)2b．Ba(NO3)2c．BaCl(4)在实际生产中也可以用BaCO3除去SOeq\o\al(2－,4)(已知溶解度BaSO4<BaCO3)，试用平衡移动原理加以解释：__________________。(5)脱盐工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发、冷却、________、________(填操作名称)而制得50%的NaOH溶液。(6)写出电解饱和食盐水的离子方程式_____________________。[解析](1)电解饱和食盐水的反应：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，与正极相连的为阳极，生成氯气，该电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，与电源负极相连的为阴极，生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，氢气的电子式为Heq\o\al(·,·)H。(2)Mg2＋和NaOH反应转化为沉淀，离子方程式为Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓。(3)除杂的基本原则是除杂而不能引入新的杂质。对于该混合物而言，氢氧根离子和氯离子都不是杂质，而硝酸根离子却是杂质，所以可以选用氢氧化钡，也可以选用氯化钡，但是不能选用硝酸钡。(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SOeq\o\al(2－,4)促使BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)平衡正向移动，生成更难溶的BaSO4沉淀。(5)氢氧化钠的溶解度随温度的升高而增大，但是氯化钠的溶解度受温度的影响不大，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是通过加热蒸发、冷却、结晶、过滤除去NaCl。(6)电解饱和食盐水反应为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，该反应的离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。[答案](1)(2)Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓(3)ac(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SOeq\o\al(2－,4)促使BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)平衡正向移动，生成更难溶的BaSO4沉淀(5)结晶过滤(6)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑【解题法】氯碱工业涉及知识点总结(1)粗盐的精制注意：粗盐精制的过程中必须注意加入试剂的顺序，为了使离子沉淀完全，通常加入的试剂是过量的，在后续操作中应把加入的过量试剂除去；Na2CO3须在钡盐试剂后加入，稀盐酸须加在过滤后的滤液中。(2)电极反应阴极：2H＋＋2e－=H2↑(还原反应)阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反应)总反应：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)主要设备：离子交换膜电解槽。(4)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。命题法2水的净化与处理典例2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，________和________是主要的去离子方法。(2)根据废水中所含有害物质的不同，工业上有多种废水的处理方法。eq\x(废水Ⅰ)eq\o(→,\s\up17(中和法))eq\x(pH近于7)eq\x(废水Ⅱ)eq\o(→,\s\up17(悬凝法))eq\x(除悬浮物)eq\x(废水Ⅲ)eq\o(→,\s\up17(沉淀法))eq\x(除Cu2＋、Hg2＋)eq\x(废水Ⅳ)eq\o(→,\s\up17(氧化还原法))eq\x(除CN－)①废水Ⅰ若采用CO2处理，离子方程式是______________。②废水Ⅱ常用明矾处理。实践中发现废水中的c(HCOeq\o\al(－,3))越大，净水效果越好，这是因为____________________。③废水Ⅲ中的汞元素存在如下转化(在空格上填相应的化学式)：Hg2＋＋________=CH3Hg＋＋H＋。我国规定，Hg2＋的排放标准不能超过0.05mg/L。若某工厂排放的废水1L中含Hg2＋3×10－7mol，是否达到了排放标准________(填“是”或“否”)。④废水Ⅳ常用Cl2氧化CN－成CO2和N2。若参加反应的Cl2与CN－的物质的量之比为5∶2，则该反应的离子方程式为__________。(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，下图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含有Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等，电极为惰性电极。请回答：①阳离子交换膜是指________(填“A”或“B”)。②写出通电后阳极区的电极反应式：______________________。[解析](2)①废水Ⅰ的处理方法是中和法，由于CO2水溶液显酸性，所以该方法是去除OH－，离子方程式为OH－＋CO2=HCOeq\o\al(－,3)。②废水Ⅱ的处理方法是悬凝法，目的是使悬浮的固体小颗粒沉降。常用明矾作净水剂。在实践中发现废水中的c(HCOeq\o\al(－,3))越大，净水效果越好，这是因为HCOeq\o\al(－,3)会促进Al3＋水解，水解的程度越大，产生的Al(OH)3就越多，吸附效果就越好，因而净水效果增强。③根据质量守恒定律可得缺少的物质应该为CH4。在1L的废水中含有的Hg2＋的质量为3×10－7mol×201g/mol＝6.03×10－5g＝6.03×10－2mg>0.05mg，因此不符合排放标准。④废水Ⅳ常用Cl2氧化CN－成CO2和N2，若参加反应的Cl2与CN－的物质的量之比为5∶2，根据质量守恒定律及电荷守恒可得该反应的离子方程式为5Cl2＋2CN－＋4H2O=10Cl－＋2CO2＋N2＋8H＋。(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软化处理，以降低Ca2＋、Mg2＋的含量。把进行过离子交换的CaR2(或MgR2)型树脂置于NaCl溶液中浸泡，发生反应：CaR2＋2NaCl=2NaR＋CaCl2(或MgR2＋2NaCl=2NaR＋MgCl2)，一段时间后便得到了NaR，又能重复使用，即获得了再生。(4)①阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜B在阴极附近，电解池阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜。②电解池阳极是溶液中的Cl－放电，所以通电后阳极电极反应式是2Cl－－2e－=Cl2↑。[答案](1)离子交换法膜分离法(2)①OH－＋CO2=HCOeq\o\al(－,3)②HCOeq\o\al(－,3)会促进Al3＋的水解，净水效果增强③CH4否④5Cl2＋2CN－＋4H2O=10Cl－＋2CO2＋N2＋8H＋(3)软化食盐水(4)①B②2Cl－－2e－=Cl2↑【解题法】处理水的方法归纳总结(1)硬水软化的常用方法①加热法(只能软化具有暂时硬度的水)其原理为Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg(HCO3)2eq\o(=,\s\up17(△))MgCO3↓＋CO2↑＋H2O，继续煮沸时，MgCO3可转化为更难溶的Mg(OH)2：MgCO3＋H2Oeq\o(=,\s\up17(△))Mg(OH)2↓＋CO2↑。②药剂法(石灰纯碱法)反应原理：a．Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2OMg(HCO3)2＋2Ca(OH)2=2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2OMgSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4b．Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=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污水处理方法原理方法物理法利用物理原理和机械作用对废水进行处理沉淀、均衡调节、过滤、离心分离化学法通过化学反应处理废水①中和法：处理酸性废水和碱性废水②沉淀法：处理含有重金属离子的废水③氧化还原法：除去油类、氮化物、硫化物等物质生物法利用微生物的作用除去废水中溶胶物质及有机物活性污泥法、生物滤池法、厌气处理法1．(双选)下列叙述正确的是()A．合成氨的“造气”阶段会产生废气B．电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放C．电解制铝的过程中，作为阳极材料的无烟煤不会消耗D．使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染答案AD解析A项，合成氨中造气生成H2时，不论是C还是CH4与H2O反应，均有CO或CO2废气生成，正确；B项，电镀液中不仅显酸性，还含有重金属阳离子、有毒物质等，要回收利用，无害化处理，错误；C项，阳极生成氧气，氧气与碳反应，错误。2．(双选)污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是()A．氨水 B．硫化氢气体C．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液答案AC解析氨水、Na2SO4溶液均不能使Cu2＋转化为沉淀，其中氨水与Cu2＋形成配离子。3．某工厂的废渣中含NaCl、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等，为实现变废为宝，设计了以下工艺流程制备七水硫酸镁。在反应器中加入过量的稀硫酸，控制pH为5.0，温度在52℃(1)反应混合物过滤后，滤渣的主要成分为__________________。搅拌器的作用是使反应充分进行，其化学原理为_______________(请结合反应器中进行的反应解释)。(2)经过分析，过滤所得滤液中含有的离子主要为Na＋、Mg2＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－，为了除去H＋，最好加入适量的______________(填化学式)。(3)蒸发浓缩器的溶液中主要含有氯化钠和硫酸镁，通入水蒸气并控制温度在100～110℃，蒸发浓缩结晶，此时析出的晶体主要是氯化钠，说明此温度下硫酸