化学与技术专题123回顾

1、平阳中学平阳中学 项孟凌项孟凌 化学与技术专题化学与技术专题123123回顾回顾 水的净化与污水处水的净化与污水处 理理 专题专题1 1 多样化的水处理技术多样化的水处理技术 硬水的软化硬水的软化 海水的淡化海水的淡化 明矾净水主要处理水中哪些微粒？原理是什么？明矾净水主要处理水中哪些微粒？原理是什么？ 无机胶体无机胶体(SiO2 nH2O)胶粒带负电胶粒带负电 1、混凝法、混凝法 A、混凝剂、混凝剂化学沉降剂，除去水中的化学沉降剂，除去水中的悬浮物质悬浮物质 B、常见的混凝剂：、常见的混凝剂：铝盐铝盐明矾明矾KAl(SO4)212H2O、 Al2(SO4)3、碱式氯化铝、碱式氯化铝AlCln

2、(OH)3-n；铁盐（；铁盐（FeCl3 ）等）等 C、铝盐的净水原理、铝盐的净水原理(盐类的水解盐类的水解) Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+ 二、生活用水的净化二、生活用水的净化 胶粒带正电胶粒带正电 思考：天然水中含有细菌，主要成分为蛋白质。请天然水中含有细菌，主要成分为蛋白质。请 你举出几种杀死水中细菌的简单方法。你举出几种杀死水中细菌的简单方法。 2 2、消毒、杀菌、消毒、杀菌 A A、少量的水常用、少量的水常用加热煮沸法加热煮沸法使细菌蛋白质变性杀菌消使细菌蛋白质变性杀菌消 毒毒 B B、大量的水采用强氧化剂、大量的水采用强氧化剂（杀菌消毒剂）（杀菌消毒剂） 常用常

3、用杀菌消毒剂：杀菌消毒剂：氯气、漂白粉、臭氧、二氧化氯氯气、漂白粉、臭氧、二氧化氯 3、沉降、消毒二合一：、沉降、消毒二合一： Na2FeO4 4、除臭剂：活性炭、除臭剂：活性炭 三、水污染的检测项目三、水污染的检测项目 1、水的理化性质、水的理化性质色度、浊度、色度、浊度、PH等等 2、无机物、无机物溶解氧（溶解氧（DO）、某些金属离子、氯离）、某些金属离子、氯离 子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等 3、有机物、有机物通常测定生化需氧量（通常测定生化需氧量（BOD） 资料卡 水的水的DO与与BOD DO水中的溶解氧量水中的溶解氧量（单位：（单位：mg/L） BO

4、D水中有机物经微生物分解所需的氧气量水中有机物经微生物分解所需的氧气量（单位：（单位：mg/L） 污水中有机物的含量越大，BOD越高，水的富营养化程度越高。 1.1.在净水过程中用到混凝剂，其中可以作为混凝剂使在净水过程中用到混凝剂，其中可以作为混凝剂使 用的是用的是 A A、偏铝酸钠、偏铝酸钠 B B、氧化铝、氧化铝 C C、氯化铝、氯化铝 D D、明矾、明矾 2.2.下列广告用语在科学上没有错误的是下列广告用语在科学上没有错误的是 A.A.这种饮料中不含任何化学物质这种饮料中不含任何化学物质 B.B.这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子 C.C.这种口服

5、液含丰富的氮、磷、锌等微量元素这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素 D.D.没有水就没有生命没有水就没有生命 CD D 练一练：练一练： 简单鉴别：简单鉴别：肥皂反应肥皂反应 软水软水中产生泡沫多中产生泡沫多； 硬水硬水中形成较多白色垢状物中形成较多白色垢状物。 软水与硬水的简单鉴别 水的总硬度试纸水的总硬度试纸 三、硬水软化 暂时硬度暂时硬度永久硬度永久硬度 2、药剂软化法、药剂软化法 常用的药剂有常用的药剂有石灰、纯碱石灰、纯碱等等 Ca(HCO3)2 CaCO3 Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 MgCl2 Mg(OH)2 CaCl2 CaCO3 Ca(OH)2 CaCO3 Ca(O

6、H)Ca(OH)2 2 NaNa2 2COCO3 3 反应过程中，反应过程中，镁镁都是以都是以氢氧化镁氢氧化镁的形式沉淀，的形式沉淀， 而而钙钙都是以都是以碳酸钙碳酸钙的形式沉淀。的形式沉淀。 思考：加入的次序，同时还是先后？思考：加入的次序，同时还是先后？ 3 3、离子交换法、离子交换法 （1 1）磺化煤法）磺化煤法 2NaR + 2NaR + CaCa2+ 2+ = CaR = CaR2 2 + 2 + 2NaNa+ + 2NaR + 2NaR + MgMg2+ 2+ = MgR = MgR2 2 + 2 + 2NaNa+ + 1 1、能消除、能消除暂时硬度、永久硬度暂时硬度、永久硬度 2

7、 2、磺化煤可以再生利用、磺化煤可以再生利用( (如何进行呢？如何进行呢？) ) NaClNaCl 3、离子交换法、离子交换法 （2）离子交换树脂）离子交换树脂 思考：思考：(1)(1)先后次序有关系吗？先后次序有关系吗？ （2 2）优点有哪些？）优点有哪些？ 6.6.要使同时含有要使同时含有CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+离子的永久硬 离子的永久硬 水软化，正确的方法是水软化，正确的方法是 A: A: 只需加纯碱只需加纯碱 B: B: 先加石灰，后加纯碱先加石灰，后加纯碱 C: C: 先加纯碱，后加石灰先加纯碱，后加石灰 D: D: 将适量的纯碱和石灰混合后加入水中将适量的纯碱和石

8、灰混合后加入水中 B 7.7.下列方法：下列方法：(1)(1)蒸馏、蒸馏、(2)(2)煮沸、煮沸、(3)(3)加加 石灰、石灰、(4)(4)加纯碱、加纯碱、(5)(5)加磷酸钠、加磷酸钠、(6)(6)离离 子交换，能同时除去硬水中的暂时硬度和子交换，能同时除去硬水中的暂时硬度和 永久硬度的是永久硬度的是 A: (1)A: (1)、(5)(5)、(6) (6) B: (2)B: (2)、(4)(4)、(6)(6) C: (5)C: (5)、(6) (6) D: (1)D: (1)、(2)(2)、(3)(3)、(4)(4)、(5)(5)、(6)(6) A 海水淡化方法 1、原理：利用液体沸点不同加

9、热液体，使不同组、原理：利用液体沸点不同加热液体，使不同组 分在不同温度沸腾汽化，再将蒸汽冷凝收集在容器分在不同温度沸腾汽化，再将蒸汽冷凝收集在容器 中。中。 2、减压蒸馏的原理：利用压强降低，液体的沸点、减压蒸馏的原理：利用压强降低，液体的沸点 也也降低降低 3、蒸馏法的优点：、蒸馏法的优点：设备相对简单、技术比较成熟设备相对简单、技术比较成熟 缺点：缺点：能耗大能耗大 一、一、蒸馏法蒸馏法 1、原理：在外加直流电场的作用下，处于中间位置、原理：在外加直流电场的作用下，处于中间位置 海水槽里的阴离子、阳离子分别透过阴离子交换膜、海水槽里的阴离子、阳离子分别透过阴离子交换膜、 阳离子交换膜迁移

10、到阳极区、阴极区，中间水槽里的阳离子交换膜迁移到阳极区、阴极区，中间水槽里的 水含盐量就水含盐量就降低降低了。了。 2、特点：消耗的、特点：消耗的电能电能大，但其成本只有蒸馏法的大，但其成本只有蒸馏法的1/4。 3、离子交换膜：用离子交换树脂制成的薄膜，也称、离子交换膜：用离子交换树脂制成的薄膜，也称 电渗析膜。有阴、阳离子交换膜之分，阴离子只能通电渗析膜。有阴、阳离子交换膜之分，阴离子只能通 过阴离子交换膜，阳离子只能通过阳离子交换膜。过阴离子交换膜，阳离子只能通过阳离子交换膜。 海水淡化方法 二、电渗析二、电渗析法法 海水淡化方法 三、三、反渗透法反渗透法 1、渗透压：浓度较小的溶液中的水

11、分会通过半透膜、渗透压：浓度较小的溶液中的水分会通过半透膜 渗透到浓度较大的溶液中，使原来浓度较大的一侧溶渗透到浓度较大的溶液中，使原来浓度较大的一侧溶 液液面升高，当液面升高产生的压力达到一定数值时液液面升高，当液面升高产生的压力达到一定数值时 能阻止水的继续渗透，这个压力称为渗透压。能阻止水的继续渗透，这个压力称为渗透压。 2、反渗透法的原理：如果在、反渗透法的原理：如果在含盐浓度较大含盐浓度较大的溶液一的溶液一 侧施加一定的压力，可以迫使侧施加一定的压力，可以迫使 水从水从浓溶液浓溶液一侧向一侧向稀溶液稀溶液一侧渗透，使浓溶液浓度一侧渗透，使浓溶液浓度增增 大大，得到淡水。，得到淡水。

12、3、特点：可以大量、快速地生产淡水。寻找、特点：可以大量、快速地生产淡水。寻找更理想更理想 的渗透膜的渗透膜，是目前努力的方向。，是目前努力的方向。 海水淡化方法海水淡化方法 四、四、冷冻法冷冻法 1、原理：把冷海水喷入真空室，部分海水、原理：把冷海水喷入真空室，部分海水蒸发吸蒸发吸 热热使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要 比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋 洗、熔化，就得到淡水。洗、熔化，就得到淡水。 2、特点：由于水的比热、汽化热大，这种海水淡、特点：由于水的比热、汽化热大，这种海水淡

13、化技术要化技术要消耗大量的能量消耗大量的能量。 一、氮的固定 1 1、定义：、定义：把大气中的把大气中的游离态的氮游离态的氮转化为转化为氮的化合物氮的化合物 2 2、类别：、类别： 天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生NONO气体；气体； 人工固定：合成氨等。人工固定：合成氨等。 合成氨反应合成氨反应 使氨生成的快使氨生成的快 (从化学反应速率分析从化学反应速率分析) 使氨生成的多使氨生成的多 (从化学平衡分析从化学平衡分析) 压压 强强 温温 度度 是是 否否 要要 用用 催催 化化 剂剂 N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2N

14、H(g) 2NH3 3(g) +92.4kJ(g) +92.4kJ 分析分析 角度角度 反应要求反应要求 外界条件外界条件 高高 温温 高高 压压高高 压压 低低 温温 使使 用用 不不 影影 响响 问题问题2：请同学们分析下表（请同学们分析下表（49页表页表25）。分别从化）。分别从化 学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。 填填 表表 问题问题4：工业上合成氨的合适条件到底怎样？工业上合成氨的合适条件到底怎样？ 使用催化剂：使用催化剂：铁触媒（以铁触媒（以Fe为主体为主体 的多成分催化剂）的多成分催化剂）这样可以大大加这样可以大

15、大加 快化学反应速率，提高生产效率，也快化学反应速率，提高生产效率，也 提高了经济效益；提高了经济效益； 选择合适的温度：选择合适的温度：450左右左右，该温，该温 度是为合成氨催化剂的活性温度；度是为合成氨催化剂的活性温度； 选择合适的压强：选择合适的压强：20MPa50MPa，该，该 压强下进行生产，对动力、材料、设压强下进行生产，对动力、材料、设 备等来说正合适。备等来说正合适。 3、合成氨的适宜条件 N N2 2 + 3H + 3H2 2 2NH 2NH3 3 铁触媒铁触媒 450450 202050MPa50MPa 氯碱工业氯碱工业:通过电解饱和食盐水来生通过电解饱和食盐水来生 产烧

16、碱、氯气和氢气，并以它们为原料产烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料 生产一系列化工产品的工业生产一系列化工产品的工业 一、氯碱生产的核心技术一、氯碱生产的核心技术电解电解 使电流通过电解质溶液或熔融态的电解使电流通过电解质溶液或熔融态的电解 质，在阴、阳两极分别发生还原反应和氧化质，在阴、阳两极分别发生还原反应和氧化 反应的过程叫做反应的过程叫做电解电解(electrolysis)。 对电解槽结构进行优化设计，合理选用对电解槽结构进行优化设计，合理选用 电极和隔膜材料，是电解生产的核心。电极和隔膜材料，是电解生产的核心。 石棉隔膜电解槽石棉隔膜电解槽 离子膜电解槽离子膜电解槽 二、食盐水电解工艺

17、二、食盐水电解工艺阳离子交换膜法电解阳离子交换膜法电解 1 1、生产的主体设备、生产的主体设备：离子膜电解槽离子膜电解槽 简单构造：阳极：金属钛网简单构造：阳极：金属钛网( (涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物) ) 阴极：碳钢网阴极：碳钢网( (有镍涂层有镍涂层) ) 阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳离子阳离子通过，通过， 把电解槽隔成阴极室和阳极室。把电解槽隔成阴极室和阳极室。 2 2、添加原料、添加原料 阳极室：阳极室：精制精制的的饱和食盐水饱和食盐水 阴极室：添加纯水（阴极室：添加纯水（加一定量的加一定量的NaOH溶液溶液） 3 3、离子交换膜的作用：、离子交换膜的作用： (1)防止防

18、止Cl2 2和和H2 2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 ( (2)避免避免Cl2 2与与NaOH反应生成反应生成NaClO，影响，影响NaOH的产量的产量 1用什么方法除去泥沙？用什么方法除去泥沙？ 2用什么试剂除去用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？ 3所用试剂只有过量才能除净这些杂质，试设所用试剂只有过量才能除净这些杂质，试设 计一个合理的顺序逐一除杂。计一个合理的顺序逐一除杂。 思考：思考： 精制食盐水精制食盐水 BaCl2 NaOH Na2CO3 过滤过滤 HCl NaOH BaCl2 Na2CO3 过滤过滤 HCl 思考思考 1、工业制硫酸的原料有哪些？如何选择？、

19、工业制硫酸的原料有哪些？如何选择？ 2、工业制硫酸分几个阶段？、工业制硫酸分几个阶段？ 每个阶段的反应原理是每个阶段的反应原理是 什么？用到什么典型设备？什么？用到什么典型设备？ 3、工业制硫酸生产流程？、工业制硫酸生产流程？ 硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理 生产流程生产流程：造气造气催化氧化催化氧化吸收吸收 空气空气 炉气炉气 思考：思考： 从沸腾炉出从沸腾炉出 来的气体来的气体 SO2是否纯净是否纯净 ？ 矿渣 思考：思考：黄铁黄铁 矿为什么要矿为什么要 粉碎？为什粉碎？为什 么通入强大么通入强大 的空气流？的空气流？ 燃烧黄铁矿燃烧黄铁矿 为什么不要为什么不要 多加燃料？多加燃料？

20、 沸腾炉沸腾炉 思考：适宜条件的选择思考：适宜条件的选择 接接 触触 室室 思考：思考：接触室中热交接触室中热交 换器的作用换器的作用?从接触从接触 室出来的气体成分是室出来的气体成分是 什么？什么？ 催化剂：催化剂：五氧化二矾五氧化二矾 （V2O5） 温度：温度：400至至500摄摄 氏度氏度 压强：压强：常压常压 温度：温度：400500催化剂活性较高催化剂活性较高 压强：设备、成本和能源消耗（增大压强压强：设备、成本和能源消耗（增大压强SO2的转化率提高不大）的转化率提高不大） 吸吸 收收 塔塔 思考：思考：吸收三吸收三 氧化硫为什么不氧化硫为什么不 用水和稀硫酸，用水和稀硫酸， 而用而

21、用98.3%的浓的浓 硫酸？浓硫酸为硫酸？浓硫酸为 什么必须从塔顶什么必须从塔顶 喷下？喷下？ 高高 温温 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 S + O2 SO2 点燃点燃 2SO2 + O2 2SO3 催化剂催化剂 加加 热热 SO3 + H2O H2SO4 (1) SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O (2) SO2+2NH3 +H2O =（NH4）2SO3 （NH4）2SO3 + H2SO4 =（ NH4）2SO4 + SO2+ H2O Ca（OH）2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏制石膏

22、 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。 （1）在沸腾炉旁设置）在沸腾炉旁设置“废热锅炉废热锅炉”，产生蒸汽发电；，产生蒸汽发电； （2）在接触室中设热交换器，预热）在接触室中设热交换器，预热SO2和和O2 。 一、一、“三废三废”处理处理 1、尾气（、尾气（SO2）吸收吸收 2、污水处理、污水处理 3、废渣处理、废渣处理 二、能量充分利用二、能量充分利用 “废热废热”利用：利用： 注：该城市经注：该城市经 常刮西北风。常刮西北风。 丁丁 甲甲 乙乙 丙丙 高速公路高速公路 河流河流 北北 A、B、C、D四地的地理位四地的地理位 置如图，交通均较为便利，置

23、如图，交通均较为便利， 其他地理条件如下：其他地理条件如下：A地是地是 风景旅游城市；风景旅游城市；B地是硫酸地是硫酸 消费中心；消费中心；C地有较为丰富地有较为丰富 的黄铁矿资源；的黄铁矿资源；D地有少量地有少量 的硫酸消费。硫酸厂址应选的硫酸消费。硫酸厂址应选 择在择在 。 三、生产规模：一般要求较大规模三、生产规模：一般要求较大规模 厂址选择厂址选择 ：靠近靠近硫酸消费中心硫酸消费中心的地区，的地区，避开避开人人 口稠密的居民区和环境保护要求高口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。的地区。 3对于接触法制硫酸的生产操作与说明生产操对于接触法制硫酸的生产操作与说明生产操 作的主要理由两者都

24、正确的是作的主要理由两者都正确的是 ( ) A硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿 不能燃烧不能燃烧 B三氧化硫的吸收采取逆流的形式，目的是增三氧化硫的吸收采取逆流的形式，目的是增 大其与吸收剂的接触面积大其与吸收剂的接触面积 C二氧化硫氧化成三氧化硫时需使用催化剂，二氧化硫氧化成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这样可以提高二氧化硫的转化率 D三氧化硫用三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防的浓硫酸吸收，目的是防 止形成酸雾，以便使其吸收更加充分止形成酸雾，以便使其吸收更加充分 BD 接触氧化的三个适宜条件：压强用常压；温接触氧

25、化的三个适宜条件：压强用常压；温 度为度为400400500500；催化剂主要为；催化剂主要为V V2 2O O5 5。 硫酸工业总结硫酸工业总结 硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理 镁的工业常见制法镁的工业常见制法电解法电解法 流程：流程： 海水海水 Mg（OH）2 Mg（OH）2 过滤过滤 MgCl2溶液溶液 盐酸盐酸 HCl MgCl26H2O 蒸发蒸发 结晶结晶 MgCl2 干燥干燥 Cl2 Mg 电解电解 贝壳贝壳 CaO 石灰乳石灰乳 水水 煅烧煅烧 请写出上述过程中所涉及到的化学方程式请写出上述过程中所涉及到的化学方程式 2） MgCl26H2O干燥得到无水干燥得到无水MgCl

26、2 过程中要什么条件下进行，过程中要什么条件下进行， 为什么？为什么？ 镁和铝的冶炼镁和铝的冶炼 (1)镁的制备镁的制备 CaCO3=CaO+CO2 Mg2+CaO+H2O=Mg(OH)2+Ca2+ Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O MgCl2+6H2O=MgCl26H2O MgCl26H2O=MgCl2+6H2O(HCl气氛中加热气氛中加热) MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 常温下常温下SiO2与强碱或强酸很难反应与强碱或强酸很难反应 (2)铝的制备铝的制备 铝土矿的提纯铝土矿的提纯 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3

27、+HCO3- 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 电解电解 2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2(冰晶石冰晶石Na3AlF6) 你们能否以苯为原料，合成水杨酸，要求写出你们能否以苯为原料，合成水杨酸，要求写出 合成路线。合成路线。 阅阿司匹林阅阿司匹林 其结构式为其结构式为 ，能否实现由水杨酸，能否实现由水杨酸 到阿司匹林。到阿司匹林。 表面活性剂表面活性剂 1.表面活性剂分子是具有表面活性剂分子是具有亲油亲油和和 亲水基团亲水基团的两亲分子。的两亲分子。 肥皂的去污原理肥皂的去污原理 （1）亲水基亲水基肥皂结构中肥皂结构中 COONa或或COO 是极性基团，极 是极性基团，极 易溶于

28、水，具有亲水性；易溶于水，具有亲水性； （2）憎水基憎水基肥皂结构中的烃基肥皂结构中的烃基 R，不溶于水，但极易溶于有机溶，不溶于水，但极易溶于有机溶 剂，具有亲油性质；剂，具有亲油性质； C17H35COONa 肥皂的制取肥皂的制取 C17H35 C O CH C17H35 C O CH2 C17H35 C O CH2 O O O 3NaOH 3C17H35COONa CH2 OH CH OH CH2 OH 硬脂酸甘油酯（脂肪）硬脂酸甘油酯（脂肪） 硬脂酸钠硬脂酸钠 甘油甘油 （皂化反应）（皂化反应） 糖糖 类类 单糖 二糖 多糖 （葡萄糖葡萄糖 果糖果糖） （蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖） （淀粉淀粉 纤维素纤维素） 具具有醛基有醛基不具不具有醛基有醛基 不具不具有醛基有醛基 具具有醛基有醛基能能水解水解 不能不能水解水解 能能水解水解 (C6H10O5)n淀粉和纤维素的分子式都是淀粉和纤维素的分子式都是 但它们的分子里所包含的单糖单元但它们的分子里所包含的单