高考化学总复习讲义 第一单元 化学与水资源的综合利用 苏教版选修2

1、2015金版新学案高中化学总复习讲义：选修2第一单元化学与水资源的综合利用考点一水的净化、硬水软化和污水处理1水的净化(1)基本流程常用的混凝剂有：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)明矾的净水原理：明矾在水溶液中发生电离：KAl(SO4)2=KAl32SO，Al3发生水解：Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3H，氢氧化铝胶粒破坏天然水中的胶体杂质的稳定性，吸附悬浮物而沉降。2硬水的软化(1)硬水和软水：天然水(2)硬度的类型：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

2、方法3污水处理(1)基本流程(2)污水处理常用的化学方法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。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：Hg2S2=HgS、Pb2S2=PbS、Cu2S2=CuS。氧化还原法除去油类、氮化物、硫化物等。天然水到饮用水主要包括以下三种净化途径：天然水清洁水软化水饮用水。1自来水加工处理流程如下，下列有关说法不正确的是()A若用FeSO4作混凝剂，最终铁将以Fe(OH)2形式进入反应沉淀池B投药时常加入适量的石灰，是为了除去水中Mg2、HCO等C自来水生产中，前面加氯起消毒杀菌作用，后面加氯是保持水中有

3、效氯的含量，防止自来水二次污染D用ClO2消毒自来水，消毒效率是等质量氯气的2.63倍解析：A项中Fe2具有较强的还原性，能被氯气氧化为Fe3，最终将以Fe(OH)3的形式进入反应沉淀池，A项错误；B项中加入石灰，是因反应Mg22OH=Mg(OH)2，Ca2OHHCO=CaCO3H2O，使水的硬度降低，B项正确；多次处理自来水过程中易造成二次污染，再次加氯，可消除这一影响，C项正确；D项中消毒过程中氯元素的化合价发生变化：ClO2Cl，1 mol ClO2得5 mol e；Cl22Cl，等质量的Cl2得21.9 mol e，两者消毒效率之比为51.92.63，D项正确。答案：A2(金版新学案原

4、创)以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关问题：(1)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，还可将废水中少量的S2、NO和CN等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN氧化成无毒气体的离子方程式_，并说明该方法的优点_。(2)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图：活性炭的作用是_；O3消毒的优点是_。A、B中放置的物质名称分别是：A_；B_。(3)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：天然水在净化处理过程中

5、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_；水的净化与软化的区别是_；硬度为1的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2)1.2103 molL1，c(Mg2)6104 molL1，则此水的硬度为_。解析：(1)根据电荷守恒、电子守恒、元素守恒可配平。(2)活性炭能吸附水中某些有毒或有异味的分子，O3消毒不引入新杂质，A、B应为离子交换树脂，其中阴离子交换树脂不能在前，因为离子交换过程中产生的OH与Ca2、Mg2离子形成不溶性物质而造成堵塞。(3)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

6、量的Ca2即可，则此天然水中钙离子的总浓度为1.8103 molL1，每升水中相当于含CaO的质量为：1.8103 molL11 L56 gmol10.1 g，所以该天然水的硬度为10。答案：(1)2ClO22CN=2CO2N22Cl产生了无毒的CO2、N2(2)吸附水中的有机物(或去除水中的异味)反应产物无毒无害阳离子交换树脂阴离子交换树脂(3)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1

7、0硬水软化的化学方法和原理1加热法该方法主要软化钙、镁离子的碳酸氢盐所引起的硬度，其原理如下：(1)Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O(2)Mg(HCO3)2MgCO3CO2H2O，继续煮沸时，MgCO3可转化为更难溶的Mg(OH)2：MgCO3H2OMg(OH)2CO2。水垢的主要成分是：CaCO3和Mg(OH)2。2药剂法(石灰纯碱法)反应原理：(1)Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2OMg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OMgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4(2)Ca2CO=CaCO33离子交换法利用了离子交换反应原理

8、，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：(1)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，不是CaCO3和MgCO3，原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，加热煮沸和石灰纯碱法除去Mg2时都转化为更难溶的Mg(OH)2。(2)石灰纯碱法软化后的硬水，仍然会有一定的硬度，原因是生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度。(3)鉴别硬水和软水可利用肥皂水，加肥皂水时硬水会产生较多的沉淀，软水会产生较多的泡沫。(4)离子交换树脂不只有阳离子交换树脂，也有阴离子交换树脂。考点二海水的综合利用1海水淡化常用方法为蒸馏、电渗析、离子交换法等。2海水中食盐的开发

9、利用(1)海水制盐以蒸发法为主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。另外还有电渗析法和冷冻法。(2)氯碱工业反应原理：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。工艺流程粗盐水过滤离子交换树脂精盐水设备：离子交换膜电解槽。(阳)离子交换膜只允许Na通过。产品：阳极室：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。3从海水中提取溴单质(1)工艺流程(2)反应原理(完成流程图中带标号的化学方程式)Cl22NaBr=2NaClBr23Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO4=3Br

10、23Na2SO43H2OSO2Br22H2O=H2SO42HBr4从海水中提取镁单质(1)工艺流程(2)主要化学反应制备石灰乳：CaCO3CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2沉淀Mg2：Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2制备MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O电解MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2(3)化学原理在化工生产中的应用沉淀溶解平衡原理海水(Mg2)Mg(OH)2Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2水解平衡原理MgCl26H2OMgCl2HCl气体环境抑制MgCl2水解(1)海水中NaCl的开发和利用(2)粗盐的精制目的：除去泥沙，使Ca2、Mg2

11、、Fe3、SO等离子的含量达到要求。工艺流程粗盐水过滤离子交换树脂精盐水。试剂：BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀盐酸用BaCl2除去SO，用Ca(OH)2除去Mg2、Fe3，用Na2CO3除去Ba2及Ca2，用稀盐酸中和过量的OH，除去过量的CO，所加沉淀剂需稍过量。1. 21世纪是海洋世纪，海洋经济专属区的开发受到广泛重视，下列有关说法正确的是 ()A海水含镁，将金属钠放入海水中可以制取金属镁B利用潮汐能发电是将化学能转化为电能C从海水中提取溴的过程涉及氧化还原反应D海底多金属结核矿含有Fe、Mn、Co、B等金属解析：Na与水反应，A错误；潮汐发电是动能转化为电能，B错误；B(硼

12、)是非金属元素，D错误。答案：C2.如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是()A从E口逸出的气体是H2B从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOHD粗盐水中含Ca2、Mg2、Fe2、SO等离子，精制时先加Na2CO3溶液解析：由Na移动方向判断D为阴极，产生NaOH和H2，A正确；显然B正确；由电解总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2得关系式2NaOHCl2，则C正确；D项粗盐水精制过程中Na2CO3加在BaCl2之后。答案：D3海洋是化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有广阔的前景。

13、回答下列问题：(1)蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，但常规蒸馏法也存在较大缺陷，请说明常规蒸馏法淡化海水的最大缺陷。_。(2)离子交换法也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式_。(3)目前从海水中提取溴的常用流程如下(苦卤，海水蒸发结晶分离出食盐的母液)：从反应后的溶液中分离出单质溴的方法是_。(4)海水提镁过程与石灰窑和盐酸厂有着紧密的联系，试说明海水提镁与盐酸厂之间的必然联系：_。解析：(1)常规蒸馏法淡化海水的最大缺陷是需要使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大。(2)聚丙烯酸钠的单体为丙烯酸钠，其结构简式为CH2=CHCO

14、ONa。(3)由流程可知，从反应后的溶液中分离出单质溴的方法是蒸馏。(4)海水提镁过程与石灰窑和盐酸厂有着紧密的联系，盐酸厂为溶解氢氧化镁提供盐酸，而在电解氯化镁制镁的过程中，可为盐酸厂提供氯气作原料。答案：(1)需要使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大(2)CH2=CHCOONa(3)蒸馏(4)盐酸厂为溶解氢氧化镁提供盐酸，在电解氯化镁制镁的过程中可为盐酸厂提供氯气作原料氯碱工业1精制饱和食盐水。(1)精制目的：除去泥沙，使Ca2、Mg2、Fe3、SO等离子的含量达到要求。(2)精制原因：Ca2、Mg2等在碱溶液中形成的沉淀及泥沙等会破坏离子交换膜，而使产品不纯。(3)精制方法：用BaCl2除

15、去SO，用Ca(OH)2除去Mg2、Fe3，用Na2CO3除去Ba2及Ca2，所加沉淀剂需稍过量。最后加盐酸调节盐水的pH。(4)有关离子方程式：Ba2SO=BaSO4Mg22OH=Mg(OH)2Fe33OH=Fe(OH)3Ca2CO=CaCO3Ba2CO=BaCO3CO2H=H2OCO2(5)工艺流程：粗盐水过滤离子交换树脂精盐水。在进入电解槽前需通过离子交换树脂进一步除去Ca2、Mg2等离子，以防破坏离子交换膜。2生产流程(1)除去饱和食盐水中的Ca2、Mg2、SO时，纯碱应在钡试剂之后加入，稀盐酸应在过滤后加入。(2)电解饱和食盐水时要使用惰性电极而不能使用Fe、Cu等活泼电极，否则阳极

16、得不到Cl2。(3)阳离子交换膜既防止了Cl2与NaOH溶液的反应，又防止了Cl2与H2的反应。1(2009海南高考)下列有关硬水及其软化的说法中错误的是()A离子交换法可以软化硬水B硬水中含有较多Ca2、Mg2C生产、生活使用的天然水必须经软化D加热可暂时使硬水中的Ca2生成CaCO3沉淀解析：依据硬水的概念和硬水的软化方法可判断A、B、D项正确。生活使用的硬水不是“必须”经软化使用，如许多农村地区以井水、泉水为饮用水(Ca2、Mg2含量适中会对人体有益)。答案：C2(2012海南化学20)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

17、不能作为沉淀剂的是(双选)()A氨水B硫化氢气体C硫酸钠溶液 D纯碱溶液解析：题目要求就是生成沉淀，后加的试剂均要求过量。加氨水会有络合离子的生成，不能全生成沉淀；硫化氢与重金属离子反应都会有沉淀生成；纯碱加入可调节污水的pH使重金属离子沉淀。答案：AC 3(2011山东理综31)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多_离子的水称为硬水。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

18、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_。解析：(1)暂时硬水中的Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受热分解；(4)注意蒸馏水与自来水的区别，蒸馏水中含的电解质浓度较低，导电能力差。答案：(1)Ca2、Mg2Ca22HCOCaCO3CO2H2O(或Mg22HCOMgCO3CO2H2O)(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)4(2013浙江自选16)电石浆是氯碱工业中的一种废弃物，其大致组成如下表所示：成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaS其他不溶于酸的物质质量分数(%)65663.55.01.53.50.20.80.21.11.01.82326用电石浆可生产无水CaCl2，某化工厂设计了以下工艺流程：已知氯化钙晶体的化学式是：CaCl26H2O；H2S是一种酸性气体，且具有还原性。(1)反应器中加入的酸应选用_。(2)脱色槽中应加入的物质X是_；设备A的作用是_；设备B的名称为_；设备C的作用是_。(3)为了满足环保要求，需将废气H2S