【教学】第2讲 化学与资源的开发利用

1、选考部分 选修2 化学与技术第第2讲化学与资源的开发利用讲化学与资源的开发利用选考部分 选修2 化学与技术考纲展示考纲展示热点定位热点定位1.了解化学在水处理中的了解化学在水处理中的作用。作用。2.了解海水的综合利用，了解海水的综合利用，了解科学发展对自然资源了解科学发展对自然资源利用的作用。利用的作用。3.了解煤、石油和天然气了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。等综合利用的意义。4.了解化学对废旧物资再了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。生与综合利用的作用。1.天然水净化、污水处天然水净化、污水处理的方法。理的方法。2.海水中提取溴、镁的海水中提取溴、镁的工艺流程。工艺流程。3.氯碱工

2、业的生产原理氯碱工业的生产原理及工艺流程。及工艺流程。4.石油裂化、裂解的比石油裂化、裂解的比较，分馏产品及煤的较，分馏产品及煤的综合利用。综合利用。选考部分 选修2 化学与技术一、获取洁净水一、获取洁净水1水的净化水的净化(1)基本流程基本流程常用的混凝剂有：明矾、常用的混凝剂有：明矾、Al2(SO4)3、FeSO4、聚、聚合铝等。合铝等。常用的消毒剂有：漂白粉、液氯、常用的消毒剂有：漂白粉、液氯、ClO2、高铁酸、高铁酸盐等。盐等。选考部分 选修2 化学与技术(2)明矾净水原理明矾净水原理KAl(SO4)2=KAl32SO、Al33H2O Al(OH)3(胶体胶体)3H，带正电荷的，带正电

3、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。浮物而沉降。选考部分 选修2 化学与技术2硬水的软化硬水的软化(1)硬水和软水硬水和软水选考部分 选修2 化学与技术(2)硬水的类型硬水的类型暂时硬度暂时硬度由钙、镁的碳酸氢盐引起的硬度由钙、镁的碳酸氢盐引起的硬度永久硬度永久硬度由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度硬度(3)硬水软化的方法硬水软化的方法加热法加热法(只能软化具有暂时硬度的水只能软化具有暂时硬度的水)选考部分 选修2 化学与技术选考部分 选修2 化学与技术药剂法药剂法(石灰纯碱法石灰纯碱法

4、)选考部分 选修2 化学与技术反应原理：反应原理：aCa(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2OMg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OMgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4bCa2CO=CaCO3选考部分 选修2 化学与技术离子交换法离子交换法利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂。用离子交换树脂作离子交换剂。表示方法：表示方法：nHRMnMRnnH，mROHYmRmYmOH。树脂再生：交换完成后的树脂用酸或碱处理可重树脂再生：交换完成后的树脂用酸或碱处理可重新恢复交换

5、能力。新恢复交换能力。选考部分 选修2 化学与技术3污水处理污水处理(1)基本流程基本流程选考部分 选修2 化学与技术(2)污水处理常用的化学方法污水处理常用的化学方法中和法中和法酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或或CO2中和。中和。沉淀法沉淀法Hg2、Pb2、Cu2等重金属离子可用等重金属离子可用Na2S除除去，反应的离子方程式为去，反应的离子方程式为Hg2S2=HgS，Pb2S2=PbS，Cu2S2=CuS。选考部分 选修2 化学与技术4海水淡化海水淡化 常用方法为蒸馏法、电渗析法等。常用方法为蒸馏法、电渗析法等。 (2010课标全国课标全

6、国)水是一种重要的自然资源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，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：接影响人体健康。请回答下列问题：(1)天然水中溶解的气体主要有天然水中溶解的气体主要有_、_。(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(填其中任何两种填其中任何两种)，其，其净水作用的原理是净水作用的原理是_选考部分 选修2 化学与技术 (3)水的净化与软化的区别是水的净化与软化的区别是_。选考部分 选修2 化学与技术解析：解析：(4)将将Mg2形成的硬度转化为形成的硬度转化为Ca2形

7、成形成的硬度时，将每摩尔的硬度时，将每摩尔Mg2看做是等物质的量的看做是等物质的量的Ca2即可，则此天然水中钙离子的总浓度为即可，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，每升水中相当于含CaO的质的质量为：量为：1.8103 molL11 L56 gmol10.1 g，所以该天然水的硬度为，所以该天然水的硬度为10。选考部分 选修2 化学与技术选考部分 选修2 化学与技术答案：答案：(1)O2CO2(或氮气或氮气)(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁铝盐或铁明矾、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，它可盐在水中发生水解生成相应氢

8、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，达到净化目的电的胶体，使其聚沉，达到净化目的(3)水的净化是用混凝剂水的净化是用混凝剂(如明矾等如明矾等)将水中胶体及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子和镁离子(4)10(5)7401 484选考部分 选修2 化学与技术【名师提醒名师提醒】(1)水垢的主要成分为水垢的主要成分为CaCO3和和Mg(OH)2。(2)天然水天然水饮用水应包括水的净化和软化两个过饮用水应包括水的净化和软化两个过程。水的净化又包

9、括除去悬浮物、脱色脱臭和杀程。水的净化又包括除去悬浮物、脱色脱臭和杀菌消毒三个环节。菌消毒三个环节。选考部分 选修2 化学与技术二、海水的综合利用二、海水的综合利用1氯碱工业氯碱工业(1)原料：精制饱和原料：精制饱和NaCl溶液。溶液。选考部分 选修2 化学与技术选考部分 选修2 化学与技术2从海水中提取溴单质从海水中提取溴单质(1)工艺流程工艺流程选考部分 选修2 化学与技术(2)反应原理反应原理Cl22NaBr=2NaClBr23Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O选考部分 选修2 化学与技术3从海水中提取镁

10、单质从海水中提取镁单质(1)工艺流程工艺流程选考部分 选修2 化学与技术选考部分 选修2 化学与技术(3)生产中应用的平衡原理生产中应用的平衡原理沉淀溶解平衡原理沉淀溶解平衡原理向海水中加入沉淀剂向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于，由于c(OH)增增大，大，Mg(OH)2的溶解度小于的溶解度小于Ca(OH)2，则最大，则最大程度地将程度地将Mg2转化为转化为Mg(OH)2沉淀。沉淀。选考部分 选修2 化学与技术水解平衡原理水解平衡原理在在MgCl26H2O脱水变为脱水变为MgCl2时，由于时，由于MgCl22H2OMg(OH)22HCl水解平衡的存在，在水解平衡的存在，在HCl气体环境中，

11、增大气体环境中，增大c(HCl)，抑制了，抑制了MgCl2的水的水解，避免了解，避免了Mg(OH)2的生成。的生成。选考部分 选修2 化学与技术 (2009天津高考改编天津高考改编)海水是巨大的资源宝库，海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：选考部分 选修2 化学与技术(1)请列举海水淡化的两种方法：请列举海水淡化的两种方法：_、_。(2)将将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有的产品有H2、_、_或或H2、

12、_。(3)步骤步骤中已获得中已获得Br2，步骤，步骤中又将中又将Br2还原为还原为Br，其目的为，其目的为_。选考部分 选修2 化学与技术(4)步骤步骤用用SO2水溶液吸收水溶液吸收Br2，吸收率可达，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为有关反应的离子方程式为_，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是决的主要问题是_。选考部分 选修2 化学与技术选考部分 选修2 化学与技术答案：答案：(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种合理答案中的任意两种(2)Cl2NaOHNaClO

13、(3)富集溴元素富集溴元素(4)Br2SO22H2O= 4HSO2Br强酸对设备的严重腐蚀强酸对设备的严重腐蚀选考部分 选修2 化学与技术【名师提醒名师提醒】(1)粗盐精制粗盐精制粗盐精制中必须注意加入试剂的顺序，为了使粗盐精制中必须注意加入试剂的顺序，为了使离子沉淀完全，使加入的过量的试剂也被除去，离子沉淀完全，使加入的过量的试剂也被除去，纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后的滤液纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后的滤液中。中。加入试剂后的盐水中仍有少量加入试剂后的盐水中仍有少量Ca2、Mg2等等，还需再进入阳离子交换塔进一步除去。，还需再进入阳离子交换塔进一步除去。选考部分 选修2 化学

14、与技术(2)海水提溴：用空气或海水提溴：用空气或H2O(g)将溴吹出，而不用将溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。效益低且对环境污染严重。(3)海水提镁海水提镁电解熔融电解熔融MgCl2生成的生成的Cl2可用于制盐酸，循环可用于制盐酸，循环使用，节省成本。使用，节省成本。所得所得Mg(OH)2沉淀中含有的沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐杂质在加盐酸前应除去，以保证酸前应除去，以保证MgCl2的纯度。的纯度。选考部分 选修2 化学与技术(4)海水的综合利用网络图海水的综合利用网络图选考部分 选修2 化学与技术三

15、、石油、煤、天然气的综合利用三、石油、煤、天然气的综合利用1石油的炼制石油的炼制炼制方法炼制方法原理原理变化变化主要主要原料原料主要产品主要产品分分馏馏常压常压利用烃的利用烃的不同沸点，不同沸点，将其分离将其分离成沸点不成沸点不同的产物同的产物物理物理变化变化原油原油石油气、汽石油气、汽油、煤油、油、煤油、柴油、重油柴油、重油等等减压减压重油重油柴油、润滑柴油、润滑油、燃料油、油、燃料油、石蜡、沥青石蜡、沥青等等选考部分 选修2 化学与技术裂化裂化在一定条件下，在一定条件下，使长链烃断裂使长链烃断裂为短链烃为短链烃化学化学变化变化重油、重油、石蜡等石蜡等汽油、煤汽油、煤油、柴油油、柴油等轻质油

16、等轻质油裂解裂解深度裂化深度裂化(更高更高温度下的裂化温度下的裂化)化学化学变化变化石油分石油分馏产物馏产物(包括石包括石油气油气)主要是乙主要是乙烯、丙烯、烯、丙烯、丁烯、甲丁烯、甲烷等烷等选考部分 选修2 化学与技术2.煤的综合利用煤的综合利用原理原理产品产品干馏干馏将煤隔绝空气加将煤隔绝空气加强热使其分解强热使其分解焦炭、煤焦油、焦炉气、焦炭、煤焦油、焦炉气、出炉煤气出炉煤气气化气化把煤中的有机物把煤中的有机物转化为可燃性气转化为可燃性气体体低热值气低热值气CO、H2、相、相当量的当量的N2中热值气中热值气CO、H2、少、少量量CH4高热值气高热值气CH4选考部分 选修2 化学与技术液化

17、液化直接直接液化液化高温、高压和有高温、高压和有催化剂条件下，催化剂条件下，与溶剂混合，使与溶剂混合，使煤与煤与H2作用生成作用生成液体燃料液体燃料优质汽油、柴优质汽油、柴油、芳香烃和油、芳香烃和副产燃料气、副产燃料气、液化石油气等液化石油气等间接间接液化液化把煤气化成把煤气化成CO和和H2，经催化合成，经催化合成液体燃料、醇类液体燃料、醇类燃料燃料(如如CH3OH)等等合成汽油、甲合成汽油、甲醇等醇等选考部分 选修2 化学与技术3.煤化工和天然气化工的发展煤化工和天然气化工的发展一碳化学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、

18、甲烷、甲醇等如一氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料，合成一系列为原料，合成一系列化工原料和燃料的化学。化工原料和燃料的化学。选考部分 选修2 化学与技术选考部分 选修2 化学与技术利用天然气合成氨的工艺流程图如下：利用天然气合成氨的工艺流程图如下：选考部分 选修2 化学与技术依据上述流程，完成下列填空：依据上述流程，完成下列填空：(1)天然气脱硫时的化学方程式是天然气脱硫时的化学方程式是_。(2)n mol CH4经一次转化后产生经一次转化后产生 mol，产生，产生H2_ mol(用含用含n的代数式表示的代数式表示)。选考部分 选修2 化学与技术(3)K2CO3(aq)和和CO2的反应在加压下进行，

19、加压的反应在加压下进行，加压的理论依据是的理论依据是_。a相似相溶原理相似相溶原理b勒夏特列原理勒夏特列原理c酸碱中和原理酸碱中和原理(4)由由KHCO3分解得到的分解得到的CO2可以用于可以用于_(写出写出CO2的一种重要用途的一种重要用途)。选考部分 选修2 化学与技术(5)整个流程有三处循环，一是整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二循环，二是是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中标出第三循环，请在上述流程图中标出第三处循环处循环(循环方向、循环物质循环方向、循环物质)。选考部分 选修2 化学与技术解析：解析：(1)流程图中已给出反应物是流程图中已给出反应物是H2S和和Fe(OH)3，生成物是，生成物是Fe2S3和和H2O，CH4没有参与没有参与反应，写出化学方程式再配平即可。反应，写出化学方程式再配平