化学与资源开发利用

12一、获取洁净的水1．水的净化(1)基本流程3常用的混凝剂有：明矾、Al2(SO4)3、FeSO4、聚合铝等.常用的消毒剂有：漂白粉、液氯、ClO2、高铁酸盐等.(2)明矾净水原理KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO、Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋，带正电荷的Al(OH)3胶粒破坏天然水中胶体杂质的稳定性，并吸附悬浮物而沉降.42.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5(3)硬水软化的方法①加热法(只能软化具有暂时硬度的水)673．污水处理(1)基本流程8大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点9(2)污水处理常用的化学方法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Hg2＋＋S2－===HgS↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓.4．海水淡化常用方法为蒸馏法、电渗析法等．10二、海水的综合利用1.氯碱工业离子交换膜法电解食盐水(1)设备离子交换膜电解槽.离子交换膜只允许阳离子通过.(2)原理11121314(5)产品①阳极室产品：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水．②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．152．从海水中提取溴单质(1)工艺流程16173．从海水中提取镁单质(1)工艺流程1819(3)生产中应用的平衡原理①沉淀溶解平衡原理向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH－)增大Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，则最大程度地将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀．②水解平衡原理在MgCl2·6H2O脱水变为MgCl2时，由于MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl水解平衡的存在，在HCl气体环境中增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成．20三、煤、石油和天然气的综合利用1．煤的综合利用21222．石油的炼制23243．煤化工和天然气化工的发展——一碳化学一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物(如一氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学．25使用不同的催化剂，可以从合成气制成不同的产物的化学称合成气化学；由甲烷直接合成的称甲烷化学；由甲醇为原料合成一系列下游产品的为甲醇化学．2627[例1]

2009年11月16日，我国规模最大反渗透膜项目工程在北京开工．下列说法中，不正确的是(

)A．海水淡化目前已有多种方法，主要有蒸馏法、膜法等B．电渗析是指利用阴、阳离子的选择透过性，在外加电场作用下，将水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的的方法C．在进行水处理时，只需用阳离子交换树脂或阴离子交换树脂中的一种就能将水中的阴离子、阳离子都除去D．反渗透分离法是膜分离技术在纯水制造中的又一应用.28[名师精析]在水处理工艺中，阳离子交换树脂只能除去某些阳离子；阴离子交换树脂只能除去某些阴离子，在使用时一般将两种离子树脂配合使用，故C错误．[答案]

C291．水可以造福人类，但水被污染后却会给人类造成灾难，为了防止水污染，下面①～⑤的措施中可以采用的是

(

)①禁止使用农药和化肥②不任意排放工业废水③抑制水中植物的生长④生活污水经过净化处理再排放⑤减少空气中硫的氧化物和氮的氧化物的含量A．②③④

B．②④⑤C．①④⑤D．①②④30答案：

B解析：目前污染水的因素主要有三方面：工业生产(废水、废气、废渣)、农业生产(农药、化肥)、生活污水(污水、垃圾)．防治水污染的方法应科学、切实可行，①③做法是消极绝对的，不可取．3132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．33[例2]海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取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：3435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MgCl2·6H2O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36(3)利用MgCl2·6H2O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________．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：Cl2＋2e－===2Cl－37(5)母液中常含有MgCl2、NaCl、MgSO4、KCl等(其溶解度与温度的关系如图所示)，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．38[名师精析]

(1)除Ca2＋用Na2CO3沉淀，除Mg2＋用NaOH沉淀，除SO用BaCl2沉淀，同时过量的Ba2＋也用Na2CO3沉淀，因此Na2CO3的加入应在BaCl2之后，而加入BaCl2和NaOH顺序可颠倒，最后加盐酸消耗过量的Na2CO3.(2)Mg(OH)2溶于盐酸后得MgCl2溶液，浓缩，冷却结晶析出MgCl2·6H2O晶体，过滤后得到MgCl2·6H2O.(3)为防止加热时MgCl2水解而混入杂质，因此制取无水MgCl2时需在HCl气氛中．(4)用离子交换膜法电解饱和食盐水时，精制NaCl溶液进入阳极室，纯水进入阴极室，在阴极：2H＋＋2e－===H2↑，所得产39物为NaOH和H2，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑.(5)根据溶解度与温度的关系图可知加热升温到60℃以上时，随着水分的蒸发，MgSO4、NaCl会结晶析出，再将滤液降温到30℃以下，会析出KCl晶体．[答案]

(1)bdca或cbda

(2)d、e、c(3)在HCl气流中脱水，防止MgCl2水解(4)d(5)MgSO4、NaCl

KCl403．(2009·广东高考)广东正在建设海洋强省．下列说法不正确的是(

)A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产

品的长途运输C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域

的富营养化而造成的D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、

Au、Mg、B等金属.41解析：D选项中，B不是金属．答案：D424．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是(

)A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到

钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能43解析：海水中钾元素以K＋形式存在，生成钾单质必然发生化学反应，A错误．蒸发海水制盐发生的是物理变化，B错误．潮汐发电是将动能转化为电能，D错误．答案：C44[例3]以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：45请填写下列空白：(1)已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃，pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收了akJ的热量．该反应的热化学方程式是：________________________________.(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气．请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_______________________________________________________________.46(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60×107L甲烷为原料能够合成__________________L氨气．(假设体积均在标准状况下测定)(4)已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：①________________________________________________；②________________________________________________.474849(1)煤和木炭、焦炭组成不同煤是以碳元素为主的复杂有机物和无机物的混合物，而木炭、焦炭的成分就是碳单质，所以木炭、焦炭易于燃烧，而煤不易燃烧．(2)天然气和焦炉气不同①天然气是一种化石燃料，它蕴藏在地层内，是可以从气井上开采的可燃性气体，其成分是CH4、C2H6、C3H8等小分子烷烃，主要是CH4，它既是一种重要能源，又是一种重要的工业资源．50②焦炉气是煤干馏所得产物之一，其主要成分是H2、CH4、CO、C2H4等，它也是重要的气体燃料和化工原料．515．从石油分馏得到的固体石蜡，用氯气漂白后，燃烧时会产生含氯元素的气体，这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过(

)A．加成反应B．取代反应C．聚合反应

D．催化裂化反应52解析：固体石蜡的主要成分为含碳数较多的烷烃，在用氯气漂白时