人教版高中化学选修2(全册知识点考点梳理、重点题型分类巩固练习)(基础版)(家教、补习、复习用)

【学习目标】2、以硫酸生产为例，了解化工生产过程中的一些基本问题；3、认识平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。【要点梳理】【炔烃和气态烃燃烧#化学性质】要点一、接触法制硫酸造气接触氧化—1造气接触氧化—1催化剂催化剂3．主要设备：①沸腾炉（制取SO2的设备，用硫作原料不用此设备，我国现在还主要用黄铁矿为原料制浓硫酸接触室2接触室2供稀释用硫酸要点诠释：硫酸生产过程中三设备的两进两出；每套设备都有两进两出。两进：黄铁矿进口和空气进口。2接触氧化适宜条件的选择（1）温度：SO2接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断可知，此反应在温度较低的条件下进行最为有利。但是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效益来考虑，对生产不利。在实际生产中，选定400～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的平衡转化率（93.5%~（2）压强：SO2的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。增大气体压强，能相应提高SO2的平衡转化平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压进行操作，并不加压。（3）催化剂：主要含五氧化二钒（V2O5俗称矾触媒。22要点诠释：催化剂在使用中会因各种因素而失去活性，其中重要的一个因素就是中毒。催化剂中毒的原因有几种可能，原料中所含的少量杂质，或是强吸附（多为化学吸附）在活性中心上，或是与活性中心起化学作用，变为别的物质，都能使活性中心中毒。另外，反应产物中也可能有这样的毒物；在催化剂的制备过程中，载体内所含的杂质与活性组分相互作用，也可能毒化活性中心。中毒不仅影响催化剂的活性，造成催化剂的活性下降，也影响催化剂的选择性。硫酸是化学工业中重要产品之一，是许多工业生产所用的重要原料。硫酸常列为国家主要重工业产品之一。硫酸的用途十分广泛。主要有下列几方面：化肥工业：硫酸与氨反应生成硫酸铵（肥田粉），与磷矿粉反应生成过磷酸钙，每生产1t硫酸铵要消耗750kg硫酸；1t过磷酸钙要消耗360kg硫酸。近年来，已逐渐用其他氮肥如尿素、碳酸氢铵、氨水、硝酸铵等代替硫酸铵，使硫酸用于生产氮肥的用量有所减少，但硫酸用于磷肥仍在增长。目前化肥工业（主要是磷肥）仍然是硫酸的最大用户，国外化肥用酸约占硫酸总消费量的40％，我国化肥用酸约占60％。有机合成工业：在有机合成工业中要用硫酸生产各种磺化产品、硝化产品，如每生产1t石油工业：石油产品精炼时要用硫酸除去产品中的不饱和烃等，例如每吨柴油要消耗31kg硫酸。金属工业：金属铜、锌、镉、镍的精炼，其电解液需用硫酸配制；电镀、搪瓷工业需用酸洗去其表面的铁锈原子能工业：大量硫酸用于离子交换法提取铀。要点二、化工生产过程中的基本问题1．依据化学反应原理确定生产过程化工生产是以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础的。任何生产的完成都要符合化学反应规律。对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确定原料和生产路线。4。由此可确定生产过程可分为：第一步：以硫黄或硫铁矿为原料制备SO2在工业生产中，选择原料除依据化学反应原理以外，还有许多因素要考虑，如厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、存贮、运输、预处理成分及环境保护等。案例：虽然用硫黄制硫酸的装置优于黄铁矿制硫酸的装置，且硫黄制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备所以我国主要是以黄铁矿为原料制硫酸。3．生产中反应条件的控制在工业生产中，常常涉及可逆反应，因此要根据平衡移动原理和化学反应速率原理来选择合适的反应条件，使制备反应进行得尽可能地快，并且反应物的转化率尽可能的高。在实际生产中还要考虑控制某些化学反应条件的成本和实际可能性，因此转化率的高低不是唯一要考虑的因素。4．生产中的三废的处理三废处理或将三废消灭于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。硫酸工业生产的尾气中含有少量的SO2，可用石灰水吸收，使其生成CaSO3，然后再用硫酸处理，废液→{EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up10(作劣质硫酸直),制副产品石膏)接使用废渣→{EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up12(制水泥的辅料、),用作冶金原料)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up12(制砖),炼铁)硫酸生产过程中要消耗大量的能量。例如，开动机器设备（矿石粉碎机、运输装置、鼓风机、泵等）需要电能，维持接触氧化适宜的温度（400～500℃)需要热能。由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能以降低生产成本。例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生的蒸气可用来发电；应能量，而且还可以由硫酸厂向外界输送大量的能量。要点三、硫酸工业制备中的知识储备2中硫元素的化合价从化合价定则推知，FeS2中铁为+2价，硫为―1价。但在已知硫元素的各种价价、+6价，并不存在―1价。这里根据化合价定则求算出的硫元素的“化合价”，实际上是硫元素在该化合物中原子之间形成一对共用电子对，由于两个相同的硫原子吸收电子的能力相同，该电子对不发生偏移，而是居于两个硫原子的正中央，两个硫原子都不显电性。但每个硫原了和铁原子结合时，一个硫原子获得铁原子供给的一个电子，而带一个单位负电筒，故在FeS2中每个硫原子在外观或形式上带有一个单位负电荷，所以FeS2中硫元素的氧化数为－1。由于中学化学里不要求氧化数的概念，可以通俗地认为FeS2中硫元素的“化合价”为－1价。当然也可以把（S2）看做是一个整体，称为过硫团，2．煅烧硫铁矿的化学方程式中电子转移方向和总数的标法44e-或4e-L__小仅供免费交流使用40e-2若用双箭号法标电子转移方向和总数，则为：失4e-化了+2价的Fe和－1价的S元素，参加反应的三种元素均参加了氧化还原反应。A、工业上接触法制硫酸中为什么要先将黄铁矿粉碎？时把黄铁矿石粉碎，并在沸腾炉中燃烧，从而加快反应的进行，燃烧也充分。B、为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾炉？为什么用这种炉子？腾着的液体”一样。因此，人们把这种炉子叫沸腾炉。矿粒在这种沸腾情况下，跟空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高了原料的利用率。C、黄铁矿在沸腾炉里燃烧时，为什么要向炉中鼓入过量的空气（氧气）？师答：生产上，常使其一反应物的用量（浓度）超过反应所需的量。过量的那种反应物往往是原料中比较易得且价钱比较便宜的。因而能使较贵重的原料更充分利用。在焙烧黄铁矿石制造硫酸时，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧，就是一例。D、逆流原理在接触法制硫酸过程中有哪些具体的作液体和气体的流向是相反的，液体由吸收塔顶部淋下，气体由下向上，使作用更完全。在热交换中，冷的和热的气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的。硫酸工业中，接触室内使用热交换器，使未进入接触室E、为什么通入接触室的混合气体必须预先净化师答：从沸腾炉里出来的炉气中，除SO2、O2、N2外，还有水蒸气，有如含砷、硒等的化合物杂质及矿尘，杂质和矿尘会使催化剂失去活性而中毒，水蒸气会跟SO2、SO3形成酸雾，腐蚀管道设备，因此通入接触室的混师答：通过热交换器把反应时生成的热，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，并冷却反应后生成的气体。像这样传递热量的过程就是化学工业上常用的热交换过程。师答：这是因为用水或稀H2SO4作吸收剂时，容易形成酸雾，吸收速度慢且吸收不充分，而用98.3％的硫酸作吸收剂，则在吸收过程中不形成酸雾，吸收速率快且吸收充分，有利于SO3的吸收。中的水蒸气形成硫酸的小液滴而发烟。发烟硫酸的脱水性、吸水性和氧化性都比浓硫酸更强。在硫酸工业上常用％，时沸点为338℃,再继续加热，硫酸的浓度不变，所以不能用蒸发的方法得到无水硫酸。性、氧化性、脱水性。能把铁、铝钝化。通常用来制取氢气的稀硫酸其浓度约为3～4mol·L－1，且具有酸的通性，无吸水性、脱水性，能和铁、铝剧烈反应放出H2。【典型例题】类型一：硫酸的制备原理及生产工艺例1有关接触法制硫酸的叙述，其中正确的是()A．用硫黄或硫铁矿均可作为原料B．尾气含二氧化硫，不需处理即可排入空气C．送进沸腾炉的矿石不需粉碎，燃烧黄铁矿应不断添加燃料D．接触室中的热交换器的作用是冷却沸腾炉出来的炉气【答案】A可以将硫燃烧而得，也可以煅烧硫铁矿（主要成分是FeS染大气。块状矿石不易燃烧，故必须粉碎。从化工生产原理上讲叫做增大反应物接触面积，有利于加快化学反应速率。另外硫铁矿燃烧过程是放热的，所以点燃以后不需添加燃料。接触室中的热交换器的作用是加热进入接触2混合气体，同时冷却反应后生成SO3等气体，而沸腾炉出来的炉气在进入接触室前因净化等处理【总结升华】明确工业制硫酸的原料、反应设备及原理、尾气处理方法。注意总结工业制备类要点，横向总黄色沉淀生成。在F中滴入溴水后，加入KOH溶液有红褐色沉淀生成，加热时又能转变为G。根据上述事实回（1）A的化学式是_______，B的化学式是_______。种淡黄色晶体”均可做为本题中的突破口。22O2【解析】解答这道题的关键在于推出组成固体A和B的两种元素。第一步：根据E是非金属元素显+6价的含氧酸且该非金属元素形成的单质，通常是一种淡黄色固体，所以【总结升华】注意总结常见元素及其化合物的特征现象及特征反应，以此做为推断题33（1）该反应在_______（设备）中进行，这种生产硫酸的方法叫做_______________。（2）在实际生产中，操作温度选定400～500℃,是因为_______________。（3）硫酸工业选定压强通常采用_______，作出这种选择的依据是_______________。例3在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是()A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全【答案】D【解析】选项A中操作正确，但解释不对，将矿石粉碎是使矿石与空气的接触面积增大，可以燃烧得更充分、更快。B项的说明不对，净化的目的是防止炉气中的杂质和矿尘使催化剂中毒、失效。选项C的说明是错误的，催化剂的作用是缩短反应完成的时间。选项D正确。类型二：工业制硫酸的有关计算【思路点拨】解答有关计算时，注意气体摩尔体积及阿伏加德罗定律的应用：同温同压下，相同体积的任何气体必然含有相同数目的分子。【总结升华】在涉及工业制备的计算时，经常涉及到多步反应，注意此类习题转化率、产率等问题。到平衡时，混合气体中SO2的体积分数a%随温度和压强的变化曲线正确的是()【巩固练习】一、选择题1．接触法制硫酸中，与之无关的设备是()2．为了提高SO2转化为SO3的质量分数，工业上常使用适当过量的空气，这样从接触室导出的气体的成分是分数为()2的制取、转化和SO3的吸收，如果硫元素全部进入硫酸中，则下列说法正确的是()A．整个过程中硫元素一共“失去”14mol电子5．用硫铁矿生产硫酸的过程中，对提高效率不利的因素是()A．矿石粉碎后送入沸腾炉B．使用热交换器预热气体C．用水吸收三氧化硫D．使用催化剂6．接触法制硫酸时由沸腾炉产生的炉气中能使催化剂中毒的成分是()7．在硫酸工业中，常用浓H2SO4而不用水吸收SO3是因为()D．用水吸收得不到纯净的硫酸A、高温、高压、催化剂B、低温、高压、催化剂C、高温、低压、催化剂D、适当温度、常压、催化剂9．“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计一种可行的化学反应，尽可能减少对环境的负面作用，下列化学反应符合绿色化学概念的是()4（浓CuSO4＋SO2↑+2H2O）＝＋4HNO3（浓）＝Cu(NO3)2＋2NO2↑+2H2O2，下列叙述正确的是()A．铁和硫两种元素被还原2都既是氧化产物，又是还原产物―二、填空题32．在一体积可变的密闭容器中，对可逆反应A(g)+B(g)2C(g)；ΔH＜0进行5次实验，数据如下表，根据下表中提供的数据判断当反应达到平衡时：（1）第_______次实验结果，A的转化率最大；（2）第_______次实验结果，A的浓度最大；起始浓度／（mol·L－1）①起始浓度／（mol·L－1）①②③④⑤温度/℃2020催化剂有反应条件65655A1111100000B5515141）硫铁矿因其外表像金，故又称愚人金，在无任何试剂的情况下，你如何用化学实验证明：一块硫铁矿不（2）下图是几种进行热量交换或物质交换的装置，其中流向A→B的是_______。【参考答案与解析】一、选择题【解析】二氧化硫氧化为三氧化硫的设备叫做接触室【解析】用差量法计算2“失去”14mol电子；最终生成硫酸为196g，至于硫酸溶液的质量和浓度是无法确定的【解析】用水吸收三氧化硫会形成酸雾，影响吸收效率错二、填空题(2)400℃~500℃,常压并在催化剂作用下。41）取一小块样品，在火上煅烧，若有刺激性气味气体产生，则不是真金。（2）①合成氨纯碱的生产【学习目标】1、了解合成氨的反应原理、基本生产过程和合成氨工业发展中需要解决的问题；2、通过纯碱的两种典型生产过程及其演变的学习，了解化学工艺改进的原因、思路、条件以及由此带来的【要点梳理】要点一、合成氨的反应原理【走进化学工业#合成氨】气体总体积缩小的可逆反应。工业上合成氨，既要使反应进行得快，又要使平衡混合物中氨的含量高，还要考虑生产中的动力、材料、设要点诠释：勒夏特列原理主要解决的是平衡问题，主要包括平衡移动、平衡转化率、产率等问题。但以下达到平衡时间长短问题；③与勒夏特列原理相矛盾的实际应用问题。2．合成氨适宜条件选择的思路选择项目选择的思想压强温度催化剂浓度合成氨反应是一个气体体积缩小的反应，增大压强既能增大反应速率，又能提高平衡混合物氨的含量。理论上讲，压强越大越好。但压强越大，需要的动力就越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，这将会大大增加投资并可能降低综合经济效益。因此压强不宜过高降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量，但温度过低，反应速率很小，需要很长时间才能达到平衡状态，这在工业上是很不经济的。综合考虑上述问题结合考虑催化剂的活性最大，选择_______的温度使用催化剂能降低反应所需的能量，加快化学反应速率。合成氨反应即使在高温高压下仍然进行得十分缓慢。选择合适的催化剂，可以使反应能够在较低温下较快地进行增大反应物的浓度可以增大反应速率并使平衡向生成氨的方向移动，减小生成物的浓度可以使平衡向正反应方向移动适宜条件（填写表格）以铁为主体的多成分催化剂及时补充N、定浓度，及时将氨液化使其从反应体系中分离出来要点诠释：合成氨的几个常见问题（1）合成氨时，压强是否越大越好，为什么使用了高温、高压还要用催化剂？选择合成氨的条件时，应以提高综合经济效益为选择生产条件的目的。目前，合成塔的耐压钢板厚度已达10cm，如压强过大，H2还是会穿透钢板。由于N2十分稳定。即使用了高温、高压，反应速率仍然十分缓慢，需要很长时间才能达到平衡，这在工业生产上是很不经济的，目前，我国合成氨厂通常采用20～50MPa。综合考虑上述因素，在实际生产中，合成氨反应一般选择在500℃左右，为加快反应速率，仍需使用催化剂。500℃的高温，可以加快反应速率，此温度时，催化剂铁触媒的活性最高。由于氮气的特殊稳定性，即使增操作。在选择时，既要考虑提高温度有利于提高合成氨的速率，又要考虑适当控制温度以利于提高氨的产率，同使反应保持一定的浓度即可，便于合成氨生产的循环操作。要点二、合成氨的基本生产过程（1）造气：制备合成氨的原料气制取N2：将空气液化，蒸发分离出氧气获得N2，或将空气与碳作用使氧气生成二氧化碳，除去二氧化碳即制取H2：用水和碳氢化合物（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。如用焦炭和水制取H2的反应如EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up5(催垐化剂),高温)石油、天然气、焦炉气、炼厂气等都含有大量的碳氢化合物，这些碳氢化合物在一定条件下，可以与氧气或EQ\*jc3\*hps22\o\al(\s\up7(化),△)（2）净化：原料气的净化催化剂△原料气中往往混有少量的O2、CO、CO2、H2S、水蒸气和粉尘，这些物质都能使催化剂的活性减弱或丧失，这就最后，原料气还需经过精制处理，如用醋酸、铜和氨配制成的溶液来吸收O2、CO、CO2、H2S等少量有害（3）合成：氨的合成与分离净化后的原料气经过压缩机压缩至高压。在适宜条件下进行氨的合成反应。设备：合成塔。从合成塔出来的气体，通常约含15%（体积分数）的氨。为了使氨没有起反应的氮气和氢气里分离出来，要把混合气体通过冷凝器使氨液化，然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。由气体分离器出来的气体，经过循环压缩机，再送到合成塔中进行反应。合成塔主要由接触室和热交换器两部分构成。热交换器使合成氨和氨冷凝放出的热来加热原料气体。原料气净化、压缩循环操作合成塔NHNH（1）循环操作过程是将没有转化为生成物的反应物又重新回到反应设备中参加反应的过程，显然循环操作过程可以提高反应物的利用率，使反应物尽可能地转化为生成物。（2）由于存在循环操作过程，从理论上讲，即使是可逆反应，反应物也是全部转化为生成物。如合成氨反要点三、合成氨工业的发展氮气来自取之不尽用之不竭的空气，氢气的制备工艺和技术的变化：早期主要源于焦炭和水的反应，现在已经可以使用各种不同的固态（煤和焦炭）、液态（石油中提炼的石脑油和重油等）和气态（天然气和焦炉气等）可燃物作为制氢的原料。催化反应过程的工艺条件常常决定于催化剂的性能。合成氨时，使用磁铁矿催化剂已经80多年，其间各国一直在进行研究和改进。合成氨的废渣主要来自造气阶段，特别是以煤为原料而产生的煤渣，用重油为原料产生的炭黑等，现在大都循环法等回收技术，CO2可作为尿素和碳铵的原料。合成氨的废液主要是含氰化物和含氨的污水。目前，处理含氰化物污水主要有生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法，处理含氨废水多以蒸馏的方法回收氨达到综合利用的目的。要点四、氨碱法生产纯碱【走进化学工业#氨碱洗的生产原理】2．生成过程：先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热，所放出的氨气可回收循环使用。△4．工业生产的简单流程如下图所示。5．氨碱法的优缺点：氨碱法的优点是：原料（食盐和石灰石）便宜，产品纯碱的纯度高，副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。但氨碱法也有许多缺点：首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子（Na+）和石灰石成分里的碳酸根离子（CO32结合成了碳酸钠，－因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72％～74％，其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃，这是一个很大的损失。要点五、联合制碱法【走进化学工业#联合制碱法】该方法是我国化学工程专家侯德榜（1890—1974）于1943年创立的。是起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。1．原料：食盐、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。2．生产过程：联合制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同，将氨通人饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。第二个过程是从含有氯化铵和的溶解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则比氯化钠小，而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上被氯化钠饱和，可回收4．联合制碱法与氨碱法的比较：联合制碱法与氨碱法比较，其最大的优点是使食盐的利用率提高到96％以上，应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时，生产出两种可贵的产品一一纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳，转变为碱厂的主要原料来制取纯碱，这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑；将碱厂的无用的成分氯离子（Cl来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处，又难于处理的氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。要点诠释：1、碳酸氢盐的不稳定性△要点诠释：2、某些碳酸的正盐和酸式盐的溶解度（S）的比较)>S(LiHCO3)、S(K2CO3)＞S(KHCO3)。【典型例题】类型一：工业合成氨的原理例1下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A．使用催化剂有利于合成氨的反应B．高压有利于合成氨的反应D．将混合气体中的氨气液化有利于合成氨反应【思路点拨】本题考查勒夏特列原理的应用。在分析时，需要综合考虑外界条件对速率的影响以及对平衡的【答案】AC【解析】合成氨的反应是一个气体体积缩小的放热反应，加压能使平衡向生成氨的方向移动；升温虽不利于提高平衡时氨的含量，但能使催化剂活性大，提高反应速率，综合各种因素看，适当的高温对合成氨反应是有利的；将氨液化降低平衡混合物中的氨气浓度，平衡向生成氨气方向移动；催化剂只能提高反应速率，缩短达到平选择500℃的温度作为合成氨的适宜条件，是因为在此温度时，反应速率快且平衡时氨的含量也不太低。也就是说，选择500℃的温度是反应速率原理和勒夏特列原理共同作用的结果。题中设问“500℃时比室温更有利”，显然若用勒夏特列原理来解释，高温应不利于氨的生成。【变式1】对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是()A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响B．都能使化学平衡向右移动，增大N2的平衡转化率，缩短到达平衡状态所用的时间C．都能缩短到达平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响D．催化剂能缩短到达平衡所用的时间，而压强无此作用【答案】C【解析】对于可逆反应来说，催化剂只能提高反应速率缩短到达平衡的时间，但不能使化学平衡发生移动，不能提高N2的平衡转化率；由于N2+3H22NH3是一个体积缩小的反应，增大压强后，不仅能增大反应速率，缩短到达平衡的时间，而且能使化学平衡向正方向移动，提高N2的平衡转化率。），应采取的正确措施是()A．高温、高压B．适宜温度、高压、催化剂C．低温、低压D．低温、高压、催化剂【答案】B问题的迁移，分析时，只需考虑实际上工业生产的可能性，与合成氨生产条件选择的方法相同。由于合成甲醇的反应是气体体积缩小的反应，故增大压强有利于甲醇的生产，由于正反应是放热反应，故升高温度对生成甲醇又是不利的，由于考虑到反应速率的因素，故应采取适宜的温度，催化剂能加快反应速率，不影响化学平衡，故使类型二：合成氨的工业应用例2工业用氨和二氧化碳在一定条件下反应合成尿素[CO2+2NH3==CO(NH2)2+H2O]。已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2和CO2。H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用。若从充分利用原料的角度考虑最好选用()【思路点拨】分析时，注意题给反应及合成氨反应中各物质的比例系数。等于或接近1∶3时，上述反应恰好完全进行提高另一种价格高的原料利用率。【变式1】工业上有以合成氨的原料之一——氢气，有一种来源是取自石油气，例如丙烷。（1）有人设计了以下反应途径，假设反应都能进行，你认为合理的是()（2）按以上合理的反应途径，理论上由1mol丙烷最多可制得氨气约()（3）该合理的反应途径最显著的优点是()A．简单易行B．制得的H2纯度高C．制得的H2产量高D．可同时获得大量的热能【解析】氢气是合成氨的重要原料之一，工业合成的途径有多种，其中以天然气为原料是目前生产中最常用四分之一的氢原子被转化为H2；C项中有较高的利用率，并且还可以利用水中氢原子生成H2，实际生产中，生成的CO再进一步与水作用，可继续产生H2；D项是不合理的，该法倒不如直接电解水。类型三：纯碱的生产例3工业上常用氨碱法制取碳酸钠（将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出水苏打，再经过滤、煅烧而得到纯碱但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中()【思路点拨】分清氨碱法以及联合制碱法的原理，注意其中的相同点以及不同点。+△KHCO3溶解度较大，无法从溶液中析出，故无法利用其分解制取K2CO3。△【答案】A【总结升华】此题只有明确氨碱法的本质，才能作答，而氨碱法制取碳酸钠也是重要的化工生产，应掌握。例4我国化学侯德榜（如下图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：（1）上述生产纯碱的方法称_______，副产品的一种用途为_______。（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是____________（3）写出上述流程中X物质的分子式_______。（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了_______（填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是_______。（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加_______。（6）向母液中通氨气，加入细小的食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有()【答案】（1）联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等（其他合理答案也可）（5）稀硝酸和硝酸银溶液（6）a、c【解析】在我国近代化学史侯德榜为世界作出了伟大贡献——联合制碱法，该法利用了NaHCO3的溶解度△据AgCl和Ag2CO3的性质差异，可用加AgNO3溶液和稀硝酸的方法来鉴别纯碱中是否有食盐。△【变式1】工业制纯碱时，第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶，它的反应原以上反应的总结果是放热反应。请设计一个实验，用最简单的实验装置模拟实现这一过程，制得碳酸氢钠结晶。可供选择的实验用品有：20%盐酸、30%硫酸、浓氨水、氢氧化钠、消石灰、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水和冰，以及中学化学实验常用仪器。（1）画出实验装置示意图，并在图中玻璃容器帝自左至右分别用A、B、C……符号标明（请见题后说明）。（2）请写出图中A、B、C……各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。（3）利用本题所提供的实验用品，如何判断得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐结晶。说明：①本题装置示意图中的仪器可以用下面的方式表示：敞口玻璃容器u，有塞玻璃容器，玻璃漏斗，分液漏斗，玻璃导管或（但应标示出在液面上或液面下）②铁架台、石棉网、酒精灯、玻璃导管之间的连接胶管等在示意图中不必画出。如需加热，在需加热的仪器（2）CaCO3，并由漏斗加入20%盐酸蒸馏水冰水（硫酸（3）取少量产品放在试管中，在酒精灯下加热至不再有气体放出时，停止加热。试管中如有白色剩余则得到的产品不是碳酸氢铵。试管冷却后，向其中加入适量盐酸，反应激烈，产生大量气泡，最后剩余物全部溶【解析】分析反应原理，制NaHCO3需浓氨水、饱和NaCl溶液和CO2，由已知反应物首先应制备CO2并净△△【巩固练习】一、选择题1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是()A．由H2和N2合成氨时，在高压下进行是有利的B．升高盛放水的密闭容器中的温度，水的蒸气压就增大C．合成氨在高温下进行，加入催化剂使反应速率增加，这对氨的合成有利2．以下事实不能用勒夏特列原理解释的是()A．温度过高对合成氨不利B．合成氨在高温下进行是有利的C．合成氨在高温下进行和加入催化剂都能使反应速率加快D．在合成氨时，氮气要过量3．工业合成氨的反应是在500℃左右进行的，主要原因是()4．下列所述情况表示合成氨反应达到平衡状态的是()B．体系中混合气体的平均相对分子质量不再改变5．以焦炭为主要原料合成氨，为了使通入合成塔的N2与H2保持1∶3的体积比，则焦炭（不计与空气的物质的量之比约为()），A．一定条件下，混合气体的平均相对分子质量不再改变，表明已达到平衡状态B．一定条件下，H2O的生成速率与CO的生成速率相等，表明已达到平衡状态7．区别固体Na2CO3和NaHCO3最好的方A．加热B．两者分别与同浓度的稀盐酸反应C．溶于水，比较其溶解性D．两者分别加入NaOH溶液或石灰水8．下列科学家中，为我国化学工业作出重大贡献的是()9．制取相同质量的CO2，若要节省酸，可选下列哪种物质()CO3和NaHCO3性质的比较，下列叙述不正确的是()B．等质量的Na2CO3与NaHCO3固体分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸多，产生气体却少溶液中有沉淀物产生的是()C．澄清的石灰水D．饱和氯化钠溶液A．只有①②③B．只有②③④C．只有①③④D．①②③④二、填空题1．在一定的温度和压强下，将体积为VL的不锈钢容器抽成真空后，充入1.2molNH3。再将容器密闭固定，达、CO为主要成分，供化学合成用的一种原料气叫做“合成气”。若用天然气为原料制合成气，可用“天然气蒸气转化”的反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)；ΔH＞0。生产时主要条件是温度、压强和水蒸气的配比，另外还要有适宜的催化剂。合成气里的H2可用于合成氨，CO最终分离出来后可用于合成甲醇、醋酸、乙二醇等，即新兴起的以分子中只含有一个碳原子的化合物为原料来合成化工产品的“C1化学”。据此回答以下两（1）天然气蒸气转化的主要反应进行时，有关叙述中不正确的是()B．温度为800～820℃,若超过1500℃反而不利C．工业上为使平衡向正反应方向移动，要用过量的天然气D．在加压的条件下，正反应速率会增大有关叙述正确的是()A．达到平衡时，容器内的总压保持不变B．合成甲醇的反应可以认为是CO的氧化反应C．根据勒夏特列原理，合成甲醇的反应要在加压和维持相当高的温度下进行，以利于提高单位时间内的产量3．在天平的托盘上分别放置等质量的两只烧杯，烧杯内分别盛有同体积、同浓度的稀硫酸，使天平平衡，然后其原因是_______________；在反应过程中观察到的明显现象是_______，上述现象的显著差别是_______。4．如下图是某学生设计的碳酸氢钠的受热分解的实验装置图。试指出其错误之处，并加以纠正。错误：①_______________；②_______________；③_______________。纠正：①_______________；②_______________；③_______________。【参考答案与解析】一、选择题【解析】合成氨时，加入催化剂可使反应速率增加，由于正、逆反应速率增大相同的倍数，所以对化学平衡没有影响，不会使平衡移动，不能用勒夏特列原理解释。【解析】合成氨时，温度太低会降低反应速率，温度过高会使合成氨的产率降低。选择500℃,主要是因为此温度时该反应催化剂的催化活性最好【解析】H2的消耗速率与NH3的生成速率表达的均为正反应的速率，没有表述逆反应速率；平衡时各物质的量之间没有必然联系，只是反应时反应物消耗的量与产物生成的量之间的量比为化学方程式的计量系数比。【解析】化学平衡中，增加一种反应物的浓度。可提高另一种反应物的浓度。因此，增大水蒸气的浓度可提高【解析】鉴别不同物所谓的好方法，一般的衡量标准：一是操作方法简便；二是现象明显；三是所选用的试剂为常用廉价药品。A选项加热固体Na2CO3无反应，在高温下才分解；NaHCO3受热便可分解，但现象不很明显。若要利用分解产生的CO2的性质，必然增加装置和药品；若要将两种物质在加热前后分别称重来鉴别并非不可，但太麻烦。B选项将两种固体分别与同浓度的稀盐酸反应，产生气体慢的为Na2CO3，产生气体快的为NaHCO3：种酸反应时，后者反应快。如果取两种白色固体少许，采用逐滴加入稀盐酸的方法，理论上讲现象更为明显。C中分别加入NaOH溶液，前者不反应，后者虽反应但无明显现象，无法区分。若加石灰水，虽然化学反应方程【解析】邓稼先在原子物理方面作出了杰出贡献，李四光从事地质学研究，华罗庚从事数学研究，侯德榜对世界制碱业的发展作出了重大贡献，是为祖国争得了巨大荣誉的著名化学家，化工、土建和机械工程专家。以上四个反应都能产生二氧化碳气体。二、填空题2：EQ\*jc3\*hps22\o\al(\s\up12(p0),p)（3）合成氨的反应是放热反应，故其分解是吸热反应，所以，低温、高压可减小氨的分解。21）AC（2）AD的主要反应需要合适的催化剂，如果温度太高，反而使催化活性太低；本题中为使平衡向正反应方向移动，调整的是水蒸气的配比，而不是调节天然气的用量；加压会使该反应的正反应速率增大。（2）合成气生成甲醇时，反应前后分子数不同，当压强不变时，反应肯定达到平衡；在该反应中CO为氧化剂，发生还原反应；勒夏特列原理可以解释化学平衡的移动，而单位时间内的产量属于化学反应速率；CH3OH3加碳酸氢钠的烧杯放出的二氧化碳多两个烧杯均放出二氧化碳气体碳酸氢钠反应比碳酸钠剧烈4．错误：①伸入试管的导气管太长②试管口向上倾斜③用焰心加热改正：①伸入试管的导气管一般为1cm左右②管口向下倾斜③用外焰加热水资源的利用【学习目标】1、通过学习天然水的净化和污水处理的几种方法，知道化学在水处理中的应用；2、了解海水的综合利用，从中认识和体会化学科学发展对自然资源开发、利用的重要意义。【要点梳理】要点一、天然水的净化【化学与资源开发利用#天然水的净化】常用的方法有自然沉淀、混凝沉淀和过滤。（1）自然沉淀：水中的悬浮物质，在水流速度减慢或静止时，由于本身的重力而沉淀，使水得到初步澄清，叫做自然沉淀。多用在浑浊度高的地面水。①原理：当加入硫酸铝等化学混凝剂时，铝离子水解生成Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体具有强大的吸附能力，能吸附悬浮物质而迅速沉降。②混凝剂（又叫化学沉降剂）混凝剂：目前常用的混凝剂有金属盐类（铝盐、铁盐、碱式氯化铝）和高分子（聚合氯化铝）两类混凝剂。碱式氯化铝（又名羟基氯化铝）是一种高效净化剂，具有使用方便、用量少、混凝效果好的特点。过滤是使水通过滤料而得到净化。常用的滤料是沙，所以也叫做沙滤。过滤净水的原理主要有二：①隔滤作用：水中悬浮杂质颗粒大于砂层的孔隙者，因不能通过滤层而被阻留；②沉淀和吸附作用：水中的胶体粒子、细菌等，当通过过滤层时大多能沉淀在过滤层表层上，过滤层表层因胶体物质和细菌的沉淀而形成胶质的生物膜，它具有吸附能力，可吸附水中微小粒子。如煮沸、紫外线照射、超声波杀菌等；二是化学法，是往水中投加各种消毒剂，如氯、臭氧、高锰酸钾、碘、溴等氧化剂和某些金属离子。目前我国广泛采用的是氯化消毒法。氯化消毒法是用液氯或含有效氯的化合物进行消（1）氯化消毒剂：常用的有漂白粉、漂白粉精[有效成分是Ca(ClO)2]、液态氯、氯胺（NH2Cl和NHCl2）（2）氯化消毒的原理各种氯化消毒剂在水中都能水解生成次氯酸（HClO）。次氯酸是一种强氧化剂，有渗透细菌膜的能力，能使细菌体内的多种酶系统被氧化而破坏，使细菌的糖代谢发生障碍而死亡。常用的氯化消毒剂在水中产生次氯酸的①紫外线消毒法：紫外线具有杀菌能力。紫外线消毒饮用水时，水层的深度不宜超过30cm，每次的持续照射时间不应少于1mm，所以大量供水的自来水厂难以采用。②臭氧消毒法：臭氧（O3）具有很强的氧化和杀菌能力，还可除去水中的色、臭、味。本法的主要缺点是耗电量大、费用高、无持续杀菌作用。自来水厂很少采用。（4）除去味道和气味除去水中不良味道和气味的方法之一，是让水通过由细小活性炭颗粒组成的滤床。这些炭粒的巨大表面积足-。通过该反应，含氯的软水中的氯味可能全部消除。水净化水消除悬浮物水净化水活性炭沉降槽、铝盐混凝剂活性炭要点二、硬水软化【化学与资源开发利用#硬水软化】通常把溶有较多的钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+硬水中的钙盐、镁盐能与肥皂（硬脂酸钠）作用，生成不溶性的硬脂酸盐，降低肥皂的去污能力。因此硬水中加入肥皂水，泡沫较少，而且出现絮状沉淀。而软水中加入肥皂水则产生较多泡沫，且没有沉淀生成。2．暂时硬度和永久硬度若水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的，这种硬度叫做暂时硬度。若水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。要点诠释1）水的硬度以水中溶有Ca2+、Mg2+的多少来衡量。水的硬度是天然水固有的内在特征，不存在没有硬度的天然水。（2）一般所说的水的硬度是指暂时硬度和永久硬度的总和。（3）天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。（4）为保证人们身体健康，我国饮用水的硬度统一规定为不超过25°。（1）煮沸法（只适用于暂时硬度的硬水）具有暂时硬度的水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙就分解而生成不溶性的碳酸钙：水里所含的碳酸氢镁先形成难溶于水的碳酸镁沉淀。继续加热煮沸，MgCO3会与水反应，生成更难溶的Mg(OH)2沉淀：△B、MgCO3在加热煮沸过程中能发生水解反应。由于水解生成的Mg(OH)2沉淀溶解度比MgCO3的溶解度更小，又有CO2气体生成，使水解反应趋于完全，所以MgCO3沉淀转化为Mg(OH)2沉淀。（2）药剂软化法（石灰纯碱法）在这种方法中，暂时硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3－都被转化成CO32－。而镁的永久硬度在石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，最后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳①原理：离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2+、Mg2+发生离子交换作用，使水得到软化。②离子交换剂：现在常用作离子交换剂的离子交换树脂是一类不溶于水但能与溶液中同电性离子进行交换的③离子交换树脂的再生离子交换树脂使用一段时间后就失去了软化硬水的能力。常用58％NaCl溶液浸泡，CaR2和MgR2跟④离子交换法的优点离子交换法比药剂软化法质量高，设备简单，占用面积小，操作方便。由此可见，石灰水可以消除暂时硬度。加入石灰水可使永久硬水中的Mg2+形成的硬度转化成Ca2+所形成的硬度；再加入纯碱则可除去Ca2+，从而用石灰纯碱法软化水的操作次序不能颠倒，如果颠倒，则Ca2+所形成的硬度不能除去。要点三、污水处理要点【化学与资源开发利用#污水处理】废水排放是引起水污染的一个重要方面，目前采用的污水处理基本方法：废水处理是用物理、化学或生物方法，或几种方法配合使用以去除废水中的有害物质，按照水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度，废水处理一般可分为一级、二级和三级处理。一级处理通常采用物理方法，即用格栅间、筛网、沉沙池、沉淀池、隔油池等构筑物，去除废水中的固体悬%~40。故通常为预处理阶段，以减轻后续处理工序的负荷和提高处理效果。二级处理是采用生物方法及某些化学方法，除废水中的可降解有机物和部分胶体污染物。经过二级处理后，标准和废水排放标准，故二级处理是废水处理的主体。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。2．污水处理的化学方法（1）中和法：对于酸性废水和碱性废水，可以用中和法进行处理。如用熟石灰来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水；用硫酸或二氧化碳中和造纸厂等产生的碱性废水等。（2）沉淀法：对于含有重金属离子的工业废水，可以利用化学物质作为沉淀剂，与金属离子反应生成沉淀2－==PbS↓。要点四、海水淡化海水淡化的方法，基本上分为两大类：（1）从海水中取淡水，有蒸馏法、反渗透法、冷冻法。（2）除去海水中的盐分，有电渗析法、离子交换法。蒸馏法是一种使海水通过加热生成水蒸气，水蒸气再凝结成可饮用的淡水。蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5～1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为阳离子交换膜（阳膜）与阴离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱净压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、熔化，就得到了淡水。要点五、海水中盐的开发和利用【化学与资源开发利用#海水资源的开发和利用】（一）海水制盐——蒸发法（盐田法）1．原理：在太阳照射后，海水受热使水分蒸发，当各种盐分别达到其饱和浓度时，依次以固态形式析出。2．作为盐田的条件：有平坦空旷的海滩，且潮汐落差大；气候干燥、多风、少雨；远离江河人海口，避免3．盐田的构成：盐田一般分贮水池、蒸发池和结晶池三部分。4．过程：晒盐时，利用涨潮把海水引入贮水池，待海水澄清后，使它顺序流经蒸发池各区，经过风吹、日晒，海水逐渐蒸发浓缩，达到一定浓度后，引入结晶池继续浓缩，直至达到饱和析出食盐晶体；分离食盐晶体后所得到的母液叫苦卤，可以综合利用，获得一系列副产品。（二）食盐资源的利用——氯碱工业在NaCl溶液中存在的离子有Na+、H+、此时Cl－比OH－容易失电子，在阳极Cl－被极移动，由于H+比Na+容易得到电子，在阴极H+被还原生成H2，电极反应：2H++2e－==H2电解饱和食盐水的总反应式为：2NaCl+2H2O电解2．离子交换膜法制烧碱（1）离子交换膜电解槽的构成离子交换膜电解槽主要有阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒构成。每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。阳离子交换膜只允许Na+通过而Cl－、OH－和气体则不能通过，其作用两个：（3）电解精制的饱和食盐水如上图，精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，放出阴极产物之一湿氢气，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循阴极室生成NaOH溶液，但在电解开始时，为增强溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一离子交换膜法电解制碱的主要生产流程阴极室中进入的是纯水，但要加入少量的NaOH，其目的是增强导电性。（4）以氯碱工业为基础的化工生产烧碱是基本化工原料之一，主要用于制造有机化学品、造纸、肥皂、玻璃、纺织印染等。氯气的用途非常广泛，主要有液氯、盐酸及漂粉精、次氯酸钠等漂白消毒系列产品，大量用于制造有机氯农药，在有机合成方面有更广泛、更大的用途。氢气除用于制盐酸和聚氯乙烯外，另一重大用途是植物油加氢生产硬化油，此外，用于金属的冶炼。这样得到的盐水仍含有少量Ca2+、Mg2+等金属离子，还需要通过阳离子交换树脂进一步除去。注意事项：①Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液后加入，不然Ba2+不能除去；②盐酸一定要在Na2CO3溶液后加入，不然CO32－不能除去；③在加盐酸之前，一定要过滤。否则，沉淀又会转化为杂质离子。要点六、海水提溴（1）氯化：用氯水将海水中的Br―氧化，使其变成Br2。离子方程式为：Cl2+2Br―=2Cl―+Br2（2）吹出：当海水中的Br―被氧化成Br2以后，用空气将其吹出。（3）吸收：用空气吹出的溴和空气混合在一起，不容易分离。可用SO2作还原剂，使Br2转化为氢溴酸，再用氯气将其氧化得到溴产品。有关化学方程式为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2Br―=2Cl―+Br2特别提示海带浸泡氧化过滤提纯碘单质主要化学原理：Cl主要化学原理：Cl+2KI==2KCl+I。要点七、海水提镁从海水中提取镁，最基本的方法就是往海水里加碱，得到氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来后，再加入盐酸把它变成氯化镁，经过干燥、电解即可得到金属镁。EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up12(HC),△)特别提示（1）海水和海边的贝壳等原料价格低廉且取之不竭。（2）电解产生的氯气用于制盐酸，循环使用。要点八、从海水中提取重水EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up3(2),1)水可作原子反应堆的中子减速剂和传热介质。2．从海水中提取重水：提取重水的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等。较为常见的是化学法，共中的一种是硫化氢——水双温交换法。反应为：【典型例题】类型一：水的净化处理细菌总数<100个／mL以下是源水处理成自来水的工艺流程示意图：源水曝气池加入石灰一级沉降池加入混凝剂二级沉降池加入气体A过滤池自来水①只是物理过程；②只是化学过程；③是物理和化学过程（3）通入二氧化碳的目的是_______和_______。（4）气体A的作用是_______，这种作用是基于气体A和水反应的产物具有_______性。（5）下列物质中，_______可以作为【思路点拨】本题考查水的净化及其初步处理方法。需要明确水中的杂质及其处理步骤，反应的原理及其对应的化学方程式，将所学的知识综合运用，同时考查学生对教材延伸知识点的掌握。（4）杀菌消毒强氧化（5）①③），（4）除去水中的悬浮物后，就必须对水进行消毒。所以通入气体A的作用定为杀菌消毒（如可通入氯气显然是利用气体A跟水反应的产物具有强氧化性。（5）根据（4）的分析，作为气体A的代用品必须具有强氧化性，对照选项，可得答案为①③。能用好知识、用活知识。本题能把学科知识与社会、生产、生活情景相互沟通，使学生体会到学有所获、学有所用。试题还要求学生在解题过程中善于调用已形成的知识网络，把水的净化知识综合后迁移到本题中来，这对学生调用知识块的效率和速度提出了高要求。【变式1】（1）自来水厂用绿矾和氯水一起净水，试用离子方程式和简要的文字叙述原理。（2）①②③⑤⑥⑦【变式2】下列关于漂白粉的叙述不正确的是()B．漂白粉在空气中久置后能变质C．漂白粉是由Cl2与石灰乳制得D．在使用漂白粉时应用浓盐酸【答案】D【解析】对于漂白粉，要掌握有关它的制法、性质、用途、用法、注意事项、漂白原理等内容。制法：Cl2气通入石灰乳；有效成分：Ca(ClO)2；用途：漂白剂、消毒；漂白原理：在水中或与酸作用生成HClO，HClO有中使用浓盐酸，效果反而不好，因为Ca(ClO)2的强氧化性，会将氯离子氧化：Ca(ClO)2+4HCl(浓)==类型二：硬水及其软化例2三个瓶中分别盛有蒸馏水、暂时硬水和永久硬水，请自选试剂设计一个简单的实验，将其区别开来。【思路点拨】本题考查硬水、软水及硬水中的暂时硬水和永久硬水等概念问题。需要明确引起硬水中的硬度的因素，再根据必修中学习的元素化合物的知识，鉴别其中的离子。【答案】取三种水少许分别装于三支试管中，加热，产生沉淀的为暂时硬水。再向剩余二支试管中加肥皂水或Na2CO3溶液，产生白色沉淀的是永久硬度的水。无现象的是蒸馏水。【解析】暂时硬水中含有较多的Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2，加热即有沉淀生成现象；而永久硬水中含有较多4等，加热不会出现沉淀，只有加入肥皂水或Na2CO3等才会有沉淀。例3用下列方法除去含Ca2+、Mg2+、Cl―、HCO3―的硬水，所得的水中含离子浓度最小的是()【思路点拨】本题考查硬水的软化。实质仍然是离子反应、离子共存问题。【答案】A【解析】蒸馏可得到非常纯的蒸馏水，几乎不含任何杂质离子，所以A是正确的。加热煮沸可降低Ca2+、、Mg2+的浓度，但又不可能完全除去，并【总结升华】必须掌握各种硬水软化方法的本质，明晰硬水软化的过程。【答案】将天然水煮沸，有白色沉淀生成，说明有暂时硬度。过滤，向滤液中加入Na2CO3溶液（注意：若类型三：氯碱工业的原理及相关计算例4在20℃时氯化钠的溶解度为36.0g。现取一定量该温度下的饱和氯化钠溶液，用惰性电极电解。当阳（1）电解时所取饱和氯化钠溶液的质量。（2）电解后溶液中氢氧化钠的物质的量浓度。【思路点拨】本题考查电解饱和食盐水的原理及其简单计算。需要熟练掌握有关的化学方程式，计算时进行【解析】阳极析出气体的物质的量所以所取饱和食盐水的质量为。电解结束后溶液的体积为电解后溶液中氢氧化钠的物质的量浓度为【总结升华】根据化学方程式的计算必须找出相关量之间的量的关系，要注意上下单位一致，所有单位可以【变式1】实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：的H2SO4的物质的量至少是()【答案】C4并转移2mol电子。电解时，电源的正极连电解槽的阳极。电解饱和食盐水时，阳极放出Cl2，而【变式2】离子膜法制烧碱示意图如下所示，下列有关说法正确的是()【答案】D的应是阴极生成的H2。类型四：海水中元素的提取例5工业上从海水中提取溴可采用如下方法：（1）向海水中通入Cl2，将海水中的溴化物（设为NaBr）氧化，其化学方程式为_______________。（2）向上述混合液中吹入热空气，将生成的溴吹出后用纯碱溶液吸收，其化学方程式为_____________。（4）这样得到的溴中还混有少量Cl2，怎样除去这些Cl2？【思路点拨】本题考查海水中溴的提取，注意元素提取的实质及其中发生的化学反应。（4）在所得溴中加适量可溶溴化物（如KBr充分反应后蒸发，再收集溴蒸气。CO3溶液显碱性，Br2与碱发生歧化反应生成溴化物，另外生成的是次溴酸盐还是更高价态的溴酸盐呢？由（3）的叙述可知生成的是溴酸盐，CO32―则转化为CO23）Br―、BrH2O4）要除去液溴中少量Cl2，应加适量KBr固体，使Cl2被转化成难挥发的KCl，再通过蒸发使溴挥发即【总结升华】（1）不能根据卤素与碱的作用推出溴与纯碱溶液作用是发生歧化反应。（2）未注意信息的整体性，在溴歧化的产物上判断不出产物为BrO3―。（3）忽略溴的挥发性，简单地认为加热可除溴中的Cl2，或错误地认为只要将Cl2还原即可达到除杂要求，在溴中加入了KBr溶液，并且未进行加热蒸发。例6海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可以按照如下步骤：①把贝壳制成石灰④将所得产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是()A．此法的优点之一是原料来源丰富B．进行①②③步操作的目的是从海水中提取氯化镁C．第④步电解会产生氯气D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应【思路点拨】本题考查海水中镁元素的提取。注意生产的原理及步骤。【答案】D为复分解反应，③步用于制备氯化镁，也是复分解反应，④步为电解熔融氯化镁得到镁，为分解反应。【总结升华】海水的综合利用一直是研究的重要课题，其中提取镁的有关工业流程已经趋于成熟。涉及的化学反应都是化学中的基本反应。过滤，洗涤；③将沉淀物与盐酸反应，结晶，过滤，得到含结晶水的晶体；④将所得晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁；⑤电解无水氯化镁．得到金属镁。（1）请写出步骤①、⑤中发生反应的化学方程式：（2）在以上提取镁的过程中，没有涉及的化学反应类型是()A．分解反应B．化合反应C．复―9t【变式2】海水中溴元素以Br形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程，如下图：（3）Br的原子序数是_______，在周期表中位于_______周期_______族。（5）为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”,而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏，得到液溴？_______。（4）温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴气中水增加，温度过低，溴不能完全蒸出，收率低（5）“溴水化合物Ⅰ”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高；经过一系列步骤实际上是将溴水浓缩了【巩固练习】一、选择题1．氯气可用于杀菌和消毒，这是因为()A．氯气有毒，可毒死病菌B．氯气具有漂白作用C．氯气与水反应生成具有强氧化性的HClOD．氯气与水反应生成的盐酸是强酸2．检验水是否为硬水的简便方法是()A．加入BaCl2溶液，看是否有沉淀生成B．将水加热煮沸，看是否有沉淀生成C．加入NaOH溶液，看是否有沉淀生成D．加入少量肥皂水，看是否有沉淀生成3．两个瓶里分别盛有蒸馏水和永久硬水，可用下列哪个方法加以鉴别()A．观察澄清程度B．加热煮沸C．加入明矾D．加入饱和碳酸钠溶液4．用石灰纯碱法软化硬水时，加入石灰的作用是()A．只能降低水的永久硬度B．能同时除去水的永久硬度和暂时硬度C．可把部分Ca2+所形成的硬度转化为Mg2+形成的硬度D．可把部分Mg2+所形成的硬度转化为Ca2+形成的硬度5．目前从海水中提取食盐的方法主要是利用海水晒盐，它所利用的物质分离方法是()6．用惰性电极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在U型管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是()7．用U型管作电解槽，用惰性电极，电解Na2CO3溶液，阳极和阴极所收集气体的体积比为（气体经干燥，并8．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，溶液的pH升高，在电解池底部出现白色沉淀的是()9．做碘升华实验的烧杯，洗涤时可选用()10．为了保存液溴，可以在试剂瓶中加一些()11．有W、X、Y三种气体是Cl2、HCl、HBr，但不知分别是哪种；已知W、X混合后无反应，则正确的判断是A．Y肯定不是HClB．W、X不能确定12．从海水中提取镁，正确的方法是()二、填空题1．化学需氧量（COD）是水体质量的控制项目化剂（我国采用K2Cr2O7）处理一定量水样时所消耗的氧化剂的量，并换算成以O2作为氧化剂时，1L水样所消（3）在锻造、机械、印染、造纸、电镀、蓄电池等工厂所排放的污水中，COD特别高的是_______。2．在一个U型管里盛有氯化铜溶液，并插入两块锌片作电极，如下图。（1）如果把电键K接A，那么A是_______装置，Zn①极是_______极，电极附近的现象_______，电极反应式是_______________；Zn②极是_______极，电极（2）上述反应进行5min后，转换电键K到C，这一装置形成_______，Zn①极是_______极，电极反应式是_______________；Zn②极是_______极，电极反应式是_______________，电流的方向是从_______极流向_______极。（3）上述装置进行2min后，再转换电键K到B，在Zn②极发生的化学反应是3．已知MgCl2·6H2O晶体在空气中加热时，释放部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl（碱式氯化镁）或生成MgO。加热蒸干Mg(OH)2灼烧MgO（耐火材料）加热蒸干Mg(OH)2MgCl2MgMgMgCl2（1）在上图中的括号内填写适当的反应条件。4．某光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）样品中含有不跟NaOH溶液、盐酸的可溶性杂质。某校化学课外活动研究小组欲测定此样品中含KCl·MgCl2·6H2O的质量分数。现进行了如下表所示的实验。请回答下列问题：实验操作实验操作称取ag样品，放入锥形瓶中，加适量水溶解过滤并冲洗沉淀2～3次，收集滤液及洗液于另一锥形瓶向锥形瓶中滴加2滴酚酞溶液用cmol·L-1的HCl溶液滴定过量的NaOH至终点，消耗HCl溶液V2mL序号①②③④⑤（3）样品中含KCl·MgCl2·6H2O（相对分子质量为277.5）的质量分数表达式：_______。【参考答案与解析】一、选择题【解析】Cl2用于杀菌消毒是因为Cl2与H2O反应生成HClO，HClO具有强氧化性，故C正确 【解析】蒸馏水和永久硬水在外观上都是澄清透明的，所以A不正确。加热煮沸的方法只能使暂时硬水出现沉淀，不能使永久硬水出现沉淀，所以B也错误。向蒸馏水和永久硬水中分别加明矾，都不会有沉淀出现，C错误。D正确，因为永久硬水中含有钙、镁离子，加入饱和碳酸钠溶液后有沉淀生成【解析】Mg2++2OH－==Mg(OH)2↓,所以加入石灰水的作用是除去Mg2+，但是在加入石灰时，同时也引入了2+，所以水的硬度没有降低【解析】阴极生成的NaOH与溶液中的Mg2+生成了Mg(OH)2沉淀【解析】电解Na2CO3溶液相当于电解水，电解水阳极但要注意，电解池为U型管，阳极上OH―离子放电后导致阳极区H+的增多，会与CO32―产生一些CO2气体，所以答案应为C【解析】电解CuSO4，阳极上水电离产生的OH―放电，阴极上Cu2+得电子，电解一段时间后，溶液的pH降低，A错误。电解Al2(SO4)3，相当于电解水，不会出现沉淀，B错误。电解MgCl2，阳极上Cl―失电子，阴极上水电离产生的H+得电子，这样水电离产生的OH―就和Mg2+结合生成白色沉淀，原来MgCl2水解显酸性，随着电解的进行，MgCl2消耗，溶液的pH升高，C正确。电解NaCl溶液，不会出现白色沉淀，D错误【解析】碘与烧碱溶液易发生反应生成易溶于水的碘化物等，故可用烧碱溶液洗涤。碘易溶于四氯化碳，故可用四氯化碳洗涤。碘在水中溶解度不大，与盐酸不发生反应，故很难用水或盐酸洗净【解析】不可加入有机溶剂，因为Br2在有机溶剂中溶解度大，对Br2的挥发不起封盖作用，况且CCl4密度【解析】只有Cl2和HBr混合会反应。W、X不能同时为Cl2和HBr【解析】海水中的Mg2+用廉价的石灰乳富集成为Mg(OH)2，再用盐酸使其转化为MgCl2，电解熔融的MgCl2即可得到Mg。要注意MgO熔点很高，电解熔融的MgO不现实二、填空题（2）根据得失电子数相等进行换算【解析】（1）由题意：MgCl2+H2OMg(OH)Cl