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)(提高版)(家教、补习、复习用)

化工生产过程中的基本问题【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3催化剂33．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。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-40e-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氧化硫的转化率。实验时，装置D锥形瓶中溶液产生白色沉淀。装置E中溶液褪色。（2）在实验过程中，当V2O5表面红热后，应将酒精灯移开一会儿后再继续加热，其原因是_______。（3）反应停止后，要通过装置D锥形瓶中产生的白色沉淀的量测定已被氧化的二氧化硫的量时，在滤出沉淀前必须进行的一步实验操作是（简述过程）_______________。（4）若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为Wg，要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时需要测定的数所求得二氧化硫的转化率为_______。【思路点拨】本题考查的是工业制备硫酸时，接触室内的反应，明确反应的装置。其中，工业制备时的净化2混合均匀③便于通过观察气泡的速率，控制O2和SO2的（2）该反应是放热的可逆反应，温度过高平衡逆向移动，不利于SO3的生成，且影响催化剂的活性。（3）向锥形瓶中滴加BaCl2溶液，直至沉淀量不再增加（或静置后向上层清液中滴入BaCl2溶液，若产生）；W（2）二氧化硫的催化氧化反应是放热反应，温度过高，平衡向逆反应方向移动，不利于SO3的生成。（3）D中锥形瓶盛放的溶液应能够与SO3生成白色沉淀，所以不能选用小苏打溶液，由于澄清石灰水浓度较小，不宜选用，而硝酸钡溶液能够氧化二氧化硫，所以也不能选用。在滤出沉淀之前，应检验溶液中的SO42-（4）要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数据是多余的SO2的质量，多余的SO2被吸【总结升华】本题是工业制备硫酸的缩略模型，所用到的原理及知识仍然是教材上的内容。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，横向总结，纵向对比。【变式1】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。压强不同条件下A的转化率T1/℃T2/℃（1）T1_______T2（填“<”“>”或“=”)。（2）工业上合成C，应选用的温度是_______，其理由是_______________。应选用的压强是_______，移，根据勒夏特列原理，降低温度，平衡向右移，所以T1℃<T2℃。（2）T1℃时的A的转化率大于T2时A的转化率，所以温度选择T1℃；根据表中数据，加压对提高A的转化率并不明显，所以无需加压。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()类型三：硫酸工业厂址的选择（1）A城市郊区有丰富的黄铁矿资源，水源、能源充足，交通方便。（2）A城市需使用硫酸的工业不多，而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。（3）A城市是一个风光秀丽的旅游城市，对环境保护的要求甚高，而且土地价格较贵，土地供应紧张。【答案】在B城市建硫酸厂，再运输少量硫酸到A城市供应生产的需要，这样资源配置比较合理。【解析】第一个条件有利于在A城市建硫酸厂；第二个条件从市场需求和运输成本考虑，在A城市建厂不如在B城市建厂合算；第三相条件从根本上否定了在A城市建厂的设想。因为一个风光秀丽的旅游城市，对环保的要求一定很高。而且该地的土地价格也较贵。如果在该地建污染比较严重的硫酸厂，必然会破坏旅游资源，得不一、选择题11．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明操作的主要原因都正确的是()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。2．有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的是()A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，到达地面时达到安全浓度C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体烧渣、废酸和废水等D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益3．工业制硫酸的尾气中成分是()23(g)是在恒温条件下的密闭容器中进行的，能够充分说明此反应已达到平衡的标志是()D．容器中压强不随时间的改变而改变3(g)；ΔH=―196.6kJ·mol―1，达到平衡时，在恒温时扩大容积，若用v来表示反应速率，则()8．在密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；ΔH=―196.6kJ·mol―1，各组反应率由快到慢的顺序是()温度/℃A．①②③④B．④②③①105C．②①④③205D．③④①②③55④59．接触法制硫酸工业中，将硫铁矿煅烧，当转移11mol电子时，消耗O2的体积（标准状况）为()10．工业制硫酸时，接触室中装有热交换器，以下叙述与热交换器作用有关的是()A．加快反应速率，提高原料利用率B．充分利用热量，降低生产成本二、填空题11）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_______。2．我国某地经探明有一座大型磁铁矿，该铁矿附近有炼焦用烟煤矿、石灰石矿，附近山岗上盛产黏土，见下图。煤矿煤矿铁矿石灰石矿黏土矿（2）根据上述资源和矿产，你认为当地工业应选择下列哪项工业为“龙头”()（3）为充分利用资源并与龙头工业联系密切，有方案拟在该地区建立如下四个工厂，你认为设置正确的厂是()（4）从环境保护和各厂对资源相互利用等方面阐述你所选择的正确建厂方案的理由。（5）用化学方程式表示该炼铁厂以当地出产的品位较高的磁铁矿冶炼生铁的过程。3．硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。（1）若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在__________的郊区（填标号A．有丰富黄铁矿资源的城市B．风光秀丽的旅游城市C．消耗硫酸甚多的工业城市D．人口稠密的文化、商业中心城市__________。（3）在硫酸工业制法中，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．黄铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中燃烧B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率），中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化（见下表）660℃时不会分解，请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因__________。【参考答案与解析】一、选择题【解析】根据守恒法解题（正）无法说明v（逆则不行；C项达到平衡各物质的含量并不一定等于化学计量数之比【解析】扩大容积即为减小压强【解析】反应体系温度越高，反应速率越快；反应物的浓度越大，反应速率越快，故②>①>④>③【解析】热交换器的主要目的是充分利用热能二、填空题11）取一小块样品，在火上煅烧，若有刺激性气味气体产生，则21）图中四个工厂名称从上到下依次为：火力发电厂、炼焦厂、炼铁炼钢厂、水泥厂（4）炼铁、炼钢厂的产品可作为重型机械厂的原料副产品、炉渣、钢渣可作为水泥厂制造水泥的原料，炼焦厂回收焦炉煤气中氨可作为化肥厂生产氮肥的原料，因附近无黄铁矿，故不适宜硫酸厂2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】；ΔH=―92.4kJ·mol―1；特点：这是一个放热的、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、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】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、碳酸钠和碳酸氢钠的比较小苏打细小白色晶体易溶于水不易分解易失水、风化不反应化学式俗名色态溶解性热稳定性与H+反应与石灰水反应纯碱、苏打——无色晶体较易溶于水（溶解度较Na2CO3小）△不反应发酵剂、灭火器，医疗上用于治胃酸过多用途用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；洗涤剂22要点诠释：2、碳酸氢盐的不稳定性△要点诠释：3、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【思路点拨】本题考查工业合成氨中综合条件的选择。在分析时，需要综合考虑外界条件对速率的影响以及【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。【总结升华】根据所学知识，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。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】同温同压下，当反应生成的产物增加8％时，总体积也减少8％的是()【答案】A【解析】题目的着眼点在于分析不同反应的反应特征，在反应特征的分析中，又侧重于分析在反应前后物质的量的变化，合成氨反应的重要特征是反应生成氨的物质的量等于应后总物质的量的减少，即生成2molNH3的同时反应混合物的总物质的量也减少2mol；B反应前后总物质的量不变；C生成2molN2O5时，总物质的量减少3mol；D生成2molNO2【总结升华】合成氨反应中的生成NH3的物质的量等于反时混合物的总物质的量的减少这是合成氨反应重要特征之一。），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利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：依据上述流程，完成下列填空：（3）K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是()（5）整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2【思路点拨】这是一道利用工业流程考查知识及化学平衡移动原理的综合题，解题的关键是首先要看懂工业流程，分析其中发生的主要化学反应，结合相关知识进行回答。（4）生产纯碱（或作制冷剂等）HHNNH（2）根据一次转化后的反应产物，可得出的化学反应为：CH4+H2O—→CO+3H2，则产生H2的物质的量是缩小的反应，根据勒夏特列原理，增大压强有利于KHCO3的生成。（5）合成氨中，从合成塔中出来的气体分离出氨后，还原大量的N2、H2未参加反应，生产中需重新回到合成塔中，再进行合成氨反应。提高另一种价格高的原料利用率。【变式1】有关合成氨工业的说法中，正确的是()A．从合成氨塔出来的混合气体，其中NH3只占15％，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率较高C．合成氨工业的反应温度控制在500℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动D．合成氨厂采用的压强是20～50MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大【答案】B【解析】合成氨中，将氨液化分离后，原料气N2、H2在生产中是循环使用，虽然每次从合成塔中出来的混的高温，是为了提高反应速率并且在此温度时，催化剂铁触媒的活性最大；高压有利于提高反应速率和产率，它与催化剂的活性无关。类型三：纯碱的生产出小苏打的母液中加入生石灰，NH3循环使用。1940年，我国著名化工专家侯德榜先生，冲破了“索尔维”法的技术封锁，并加以改进，用NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和氯化铵。这便是举世闻名的“侯氏制碱法”。试回答：（3）析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是_______________。（4）“侯氏制碱法”与“索尔维法”相比其优点是_______________。【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。所得到的少量OH―和前一反应中的H+结合生成极弱的电解质H2O，从而使得两个反应都向右进行，可以使溶液中HCO3―的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较成NH3和CaCl2，改用NaCl，利用NH4Cl溶解度小的原理可析出NH4Cl作肥料，析出NH4Cl的母液循环使用，原料充分利用，NH3循环使用，不生成CaCl2。【总结升华】此题考查了索尔维制碱法与侯氏制碱法的原理。例4根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35℃,搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，—①— ——（1）反应温度控制在30～35℃,是因为若干于35℃,则_______，若低于30℃,则_______，为控制此温度范围，采取的加热方法为_______。（2）加料完毕后，继续保温30min，目的是_______。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是_______。用（3）过滤所得的母液中含有_______（以化学式表示需加入_______，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1~反应的终点所用HCl溶液的体积为V1mL，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HC反应：NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl，为了使反应速率加快，必须加热，但加热温度不能超过35℃,因为根据题给信息，若温度高于35℃,NH4HCO3会发生分解。由于加热温度低于100℃,为了能够均匀受热且易控制温度，宜采用水浴加热。保温30min，是为了使该反应能够充分进行，过滤出NaHCO3晶体，滤液中的物质分离即可使NaCl溶液循环使用和回收NH4Cl。二步和第一步消耗盐酸的体积差量即为(V二步和第一步消耗盐酸的体积差量即为(V―V)mL―VmL=(V―2V)mL，此部分盐酸即用于与NaHCO3反应，【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，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△△2525℃溶解度／g【解析】本题应紧紧抓住溶解度的概念进行剖析，要在溶液中制取33g的NaHCO3，不能用加热蒸干溶液【巩固练习】一、选择题件不变时，再充入1molNH3，待建立新平衡时，又测得NH3的转化率为b%。则a和b的正确关系是()工业生产中，欲提高CO的转化率，所采取的下列措施中正确的是()①降低温度；②增大压强；③使用催化剂；④增大CO浓度；⑤增大H2O(g)浓度。A．①⑤B．②③C．②④⑤D．③⑤3．有一种具有还原作用的有机物B，可以通过A氧化制得，反应中常用醋酸作催化剂，其反应可表示为（未配在某次合成实验中，A的用量为0.10mol，O2过量，但反应结果仅制得B0.01mol。已知反应速率是快的，反应也达到了平衡状态。则导致产率低的原因可能是()A．使用了过量氧化剂B．没有用乙酸作催化剂C．反应的温度过高D．反应时间还不够充分8.0molH2充入体积为VL的密闭容器中，在一定条件下反应，经1.6min达到平衡状态，测得平衡混合物中有2.0molNH3。则下列叙述中不正确的是()A．平衡时容器内的压强与起始时容器内压强之比为4∶5D．平衡时混合气体的平均相对分子质量为9.05．在合成氨反应时，在一定条件下于密闭容器中加入xmolN2，ymolH2，达到平衡时，生成zmolNH3，则N2的转化率为()EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(z),50)6．加热纯碱和小苏打的混合物20g，至质量不再变化时，冷却后称量其固体质量是13.8g，则原混合物中纯碱的质量分数是()7．在甲、乙两坩埚中分别盛有等质量的NaHCO3固体，将甲坩埚充分加热后冷却，再加入足量的盐酸，乙不经加热也加入足量盐酸，反应完全后，甲、乙两坩埚中实际参加反应的盐酸的质量之比为()8．以下各组物质的性质比较中，正确的是()D．还原性：Rb＜K＜Na＜Li9．有两种钠盐的混合物分别放置在两支干燥的试管中，对其中一支加热时，有二氧化碳气体产生；往另一支试管中加入少许水立即产生二氧化碳气体，则这两种钠盐可能是()4体总质量相等。对甲、乙两坩埚充分加热，使NaHCO3全部分解，冷却后称量，发现两坩埚内固体质量不相等，其中解释合理的是()A．甲中还有部分未分解11．有两瓶溶液，已知一瓶是饱和碳酸钠溶液，另一瓶是稀盐酸，若外界不提供任何试剂，只利用它们之间的相互反应就能够判定何种是Na2CO3，何种是稀盐酸，其依据是()A．可将一种溶液逐滴滴入另一种溶液，观察是否发生反应B．可将一种溶液逐滴滴入另一种溶液，观察产生气泡的过程C．将两种溶液同时混合，观察发生的现象D．将一种溶液一次性与另一种溶液混合，观察发生的现象二、填空题1．合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收2．以体积比为1∶3的氮氢混合气体，通入密闭容器中，在一定条件下发生反应，达到化学平衡时，混合气体中3．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异，以食盐、氨气为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。下面是在实验室中模拟“侯氏制碱第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出。……（1）装置的连接顺序是a）接接b）接()（2）A中常选用的固体反应物为_______；D中应选用的液体为_______；B中发生反应的化学方程式为_______________。（3）第二步骤中必须先让_______装置先发生反应。（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是_______________，C中广口瓶内产和NaHCO3（约占58请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是NH4Cl。简要写出操作和现4．加热3.24g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物至质量不再变化，剩余固体的质量为2.51g。计算原混合物中碳酸钠【参考答案与解析】一、选择题【解析】设1molNH3充入1L容器中，达到平衡时，NH3的转化率为a%；在相同条件下，再将2molNH3充入2L容器中，达平衡后，NH3的转化率仍为a%。若将2L容器压缩成1率降低，因此a＞b。【解析】由于（2）反应的正反应放热，所以降低温度（2）反应向右移动，CO转化率提高，备选项中无①不可【解析】O2越多，A物质的转化率越高，备选项A不正确。使用催化剂只能改变达到平衡用的时间，不能提高A物质的转化率，B选项不正确。由于正反应放热，所以温度过高可使A的转化率降低，备选项C是可能的原因。反应已达平衡，D选项不正确。率为：B不正确。由于不知道体积VL的具体数值，所以不知道H2的浓度和化学反应速率的具体数值，C错误。平衡时混合气体的平均相对分子质量为正确。设原混合物中纯碱的质量为x↑Δm△△Li→Cs，熔点逐渐减小，还原性逐渐增强。越高，质量减少越大。转变为NaHCO3，此时无气泡产生，后继续滴入至过量，则产生大量气泡。另一种情况是盐酸过量，Na2CO3不二、填空题11）防止催化剂中毒（2）高压、低温（3）低压、高温【解析】少量的杂质气体会使催化剂中毒失去作用，因为吸收反应为体积缩小的放热反应，应采取高压、低温，而醋酸铜氨溶液的再生，即是吸收的化学平衡向逆反应方向进行，与前生产条件相反。（1）平衡时NH3的体积分数为：1―3a%―a%=1―4a%。（2）设反应达到平衡后，混合气体共有100mol，则氨为（100―4a）mol。又氨的物质的量等于反应减少的物质的量。所以，反应前气体共有200―4a）mol。根据压强比等于物质的量之比可求得平衡时压强是反应（5）过滤取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口又有较多的固体凝结【解析】加热混合物时，由于碳酸氢钠分解，产生的二氧化碳和水蒸气从体系中排出，使反应混合物质量减设混合物中碳酸氢钠的质量为x，则：△ 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。通过该反应，含氯的软水中的氯味可能全部消除。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。净化水水消除悬浮物净化水水活性炭沉降槽、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（1）电解饱和食盐水的实验中，用石墨碳棒作阳极，用铁棒作阴极，由于阴极不参加电解反应，所以阴极材料与电解反应无关，所以本实验即是用惰性电极电解饱和食盐水。（3）电解饱和食盐水的实验现象：两个电极都有气体放出，阳极放出的气体有刺激性气味，并且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，滴加酚酞试液后，阴极附近变红。（4）阴极附近变红的原因：H+是由水的电离生成的，由于H+不断从阴极获得电子被还原成H原子，并结合成H2从阴极放出，破坏了阴极附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OHH+又不断得到电子变成H2，结果阴极区溶液里OH－浓度相对地增大，使酚酞试液变红。（6）该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K2S、MgBr2等。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。MgCl·6HOHClMgCl+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4·7H2O是常用的混凝剂，它在水中最终生成_______沉淀。（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。例2生活污水中含有大量的有机和无机含氮化合物，这些过量的含氮化合物会造成水体污染，危害水生生物生存和人类的健康。脱氮是污水处理的重要内容之一。下图是生物脱氮工艺流程示意图。（1）2级反应池中，发生“生物硝化过程”，如果不考虑过程中硝化细菌的增殖，其净反应如下式所示：①配平上面化学方程式，将化学计量数填入方框中。（2）3级反应池中发生的“生物反硝化过程”，通常需要外加甲醇，净反应如下所示：配平上面化学方程式，将化学计量数填入方框中。 （2）根据N元素化合价变化：+5→0，变化5价；C元素化合价变化：―2→+4，变化6价，配平得：【总结升华】氧化还原方程式的配平，首先标出价态发生变化的元素的化合价，并计算出变化值，其二根据最小公倍数确定氧化剂和还原剂以及还原产物和氧化产物的化学计量数，第三用观察法配平其他物质的化学计量数，最后检查原子是否守恒（对离子方程式还应检查电荷是否守恒）。【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。⑤O3；⑥明矾溶液；⑦Fe(OH)xCl(3―x)。能用来使水消毒的是________；能用（2）①②③⑤⑥⑦【变式2】工业上常用氯气给自来水消毒。某学生用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质的是()【答案】AHCl+AgNO3==AgCl↓+HNO3反应而使药品变质。类型二：硬水及其软化【思路点拨】本题考查硬水的软化。实质根据化学方程式进行化学计算，注意运算时单位的统一。―3molm[Ca(OH)2]2+【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，所有单位可以液，生成白色沉淀，经过干燥称得质量为30mg，试计算该天然水的硬度是多少？此水是硬水还是软水？【思路点拨】本题考查硬水的软化。实质根据化学方程式进行化学计算，注意题给信息的应用。则天然水的硬度为为硬水。【总结升华】根据元素守恒解题，解题思路清晰而快速。3―类型三：氯碱工业的原理及相关计算（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为_______________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH_______（填“不变”“升高”或“下降”）。（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为___________，___________。2（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_______、冷却、_______除去NaCl（填写（6）该氯碱厂在电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，可以有效地防止Cl2与NaOH反应；若电_______________。（7）从该氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程看，该厂的生产工艺_______目前世界上先进的离【思路点拨】本题通过信息题的形式考查工业电解饱和食盐水的流程。注意分析电解池中各电极的反应、粗盐精制过程中需要注意的问题。移动，由于H+比Na+容易得到电子，在阴极H+被还原生成H2，促进水的电离，即随着电解的进行，阴极区OH―的量不断增加，故pH升高。（3）添加钡试剂的目的是除去SO42从生产工艺的终产物看，除去SO42－时引入难以除去的NO2－是不合理的，Cl－是食盐水中本来就大量存在的，引入显然没关系，电解食盐水目的是产生OH因此引入OH－自然也（5）NaOH和NaCl在溶解度上的差异是：食盐的溶解度随温度的变化影响不大。（7）离子膜电解食盐水，Cl－不能穿透阳离子膜进入阴极室，故阴极室能得到很纯净的NaOH溶液，而不是NaOH和NaCl的混合液。故该厂的制碱生产工艺还不是目前世界先进的离子交换膜法。【总结升华】除杂时为了确保杂质的去除，一般加入的试剂需适当过量，氯碱工业供电解用的食盐水需要精制，所以过量试剂中的某些成分在后期必须根据↑+Cl2↑可求出n【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6海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘（1）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：①_______，②_______。（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是()A．苯、酒精B．四氯化碳、苯C．汽油、乙酸D．汽油、酒精（3）为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是_______。（4）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂，还需经过蒸馏，指出下列实验装置中的错误之处：（5）进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因是_______________，最后晶态碘在_______里聚集。【思路点拨】本题考查海水中碘的提取，注意元素提取的实质及其中发生的化学反应。【答案】（1）过滤萃取（2）B（3）分液漏斗、锥形漏斗（4）①缺少石棉网②温度计插到了液体中③冷凝管进出水的方向颠倒（5）使蒸馏烧瓶均匀受热、控制加热温度不会过高蒸馏烧瓶【解析】（1）从流程图中提示可知操作①是过滤；③是萃取；②中的反应是Cl2将I氧化成I2的反应。（2）根据萃取的原理，要从含碘的水溶液中萃取碘，所选择的萃取剂一定要和水互不相溶或很难相溶，而选项中，酒精、乙酸、甘油皆与水互溶，因此B是正确选项。（3）按照流程图考虑每一步骤需要的仪