高三人教版化学一轮复习课件21.46化学及资源开发利用101张

1、第二十一章第二十一章 化学与资源开发利用化学与资源开发利用学案学案46 化学与资源开发利用化学与资源开发利用轻松学教材轻松学教材一一 从水资源中获取洁净水的主要方法和原理从水资源中获取洁净水的主要方法和原理1.天然水净化天然水净化(1)混凝法混凝法一般过程一般过程:混凝沉淀混凝沉淀 过滤过滤 杀菌杀菌 常用的混凝剂常用的混凝剂:明矾明矾 绿矾绿矾 聚合铝聚合铝 硫酸铁等硫酸铁等 明矾净水反应原理明矾净水反应原理:离子方程式为离子方程式为();() ()23244323KAl SOKAl2SOAl3H OAl OH3H胶体 (2)化学软化法化学软化法具有暂时硬度的水具有暂时硬度的水:水的硬度是由

2、水的硬度是由Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2所引起的所引起的 常用软化方法为加热法常用软化方法为加热法,反应原理为反应原理为(),(), 32322323223222Ca HCOCaCOH OCOMg HCOMgCOH OCOMgCOH O Mg OHCO具有永久硬度的水具有永久硬度的水:水的硬度是由钙水的硬度是由钙 镁的硫酸盐或氯化镁的硫酸盐或氯化物所引起的物所引起的,常用软化方法为药剂法和离子交换法常用软化方法为药剂法和离子交换法 a.药剂法药剂法:把纯碱把纯碱 生石灰等试剂加入到硬水中生石灰等试剂加入到硬水中,与与Ca2+ Mg2+反应形成沉淀反应形成沉淀,分离分离 b.离子交换

3、法离子交换法:用离子交换剂除去硬水中的用离子交换剂除去硬水中的Ca2+ Mg2+ 如如用离子交换树脂软化水的过程为用离子交换树脂软化水的过程为2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+,2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+ 而离子交换树脂的再生而离子交换树脂的再生(用离子方程式表示用离子方程式表示)为为CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+ 2.污水处理污水处理(1)酸碱中和法酸碱中和法酸性废水常用熟石灰中和酸性废水常用熟石灰中和,碱性废水常用碱性废水常用H2SO4或或CO2中和中和 (2)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除去除去,反应的离子反应的

4、离子方程式为方程式为Hg2+S2-=HgS,Pb2+S2-=PbS,Cu2+S2-=CuS 3.海水淡化海水淡化常用方法为蒸馏法常用方法为蒸馏法 电渗析法等电渗析法等 二二 海水中盐的开发和利用海水中盐的开发和利用1.海水制盐海水制盐(1)利用蒸发法利用蒸发法,从海水中主要获得氯化钠及氯化镁从海水中主要获得氯化钠及氯化镁 氯化钾氯化钾等副产品等副产品 (2)电渗析法电渗析法 冷冻法不仅能制得盐冷冻法不仅能制得盐,同时还可得到淡水同时还可得到淡水 2.氯碱工业氯碱工业食盐资源的利用食盐资源的利用离子交换膜法电解食盐水离子交换膜法电解食盐水:(1)设备设备:离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽 离子交

5、换膜只允许离子交换膜只允许Na+通过通过 (2)原理原理:化学方程式为化学方程式为 2222NaCl2H O2NaOHHCl通电(3)工艺流程工艺流程在进入电解槽前需通过离子交换树脂进一步除去在进入电解槽前需通过离子交换树脂进一步除去Ca2+ Mg2+等离子等离子,以防破坏离子交换膜以防破坏离子交换膜 (4)产品产品阳极室产品阳极室产品:氯气氯气,补充饱和食盐水流出淡盐水补充饱和食盐水流出淡盐水 阴极室产品阴极室产品:氢气和氢气和NaOH,补充纯水补充纯水(加入一定加入一定NaOH溶液溶液)流流出出NaOH溶液溶液 沉淀剂加适量稀盐酸粗盐水过滤离子交换树脂精盐水3.粗盐的精制粗盐的精制(1)目

6、的目的:除去泥沙除去泥沙,使使Ca2+ Mg2+ Fe3+ 等离子的含量等离子的含量达到要求达到要求 (2)原因原因:Ca2+ Mg2+等会在碱溶液中形成沉淀等会在碱溶液中形成沉淀,破坏离子交换破坏离子交换膜膜,泥沙及泥沙及 会引起杂质会引起杂质 (3)试剂试剂:BaCl2 Ca(OH)2 Na2CO3 稀盐酸稀盐酸 用用BaCl2除去除去 ,用用Ca(OH)2除去除去Mg2+ Fe3+,用用Na2CO3除除去去Ba2+及及Ca2+,所加沉淀剂需过量所加沉淀剂需过量 试剂的加入顺序试剂的加入顺序:纯碱须加在钡试剂后纯碱须加在钡试剂后,稀盐酸加在过滤后稀盐酸加在过滤后 24SO24SO24SO

7、(4)有关反应方程式有关反应方程式:43322243232222322BaSOBaSO,Mg2OHMg OH,Fe3OHFe OH,CaCO FYCaCO,BaCOH OCO三三 海水提取溴的原理探究海水提取溴的原理探究1.工艺流程工艺流程2.主要反应原理主要反应原理:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-3.溴的吸收富集溴的吸收富集(1)纯碱吸收法纯碱吸收法:海水中的溴离子被氧化为溴单质后海水中的溴离子被氧化为溴单质后,用热空气用热空气或水蒸气吹出或水蒸气吹出,通过通过Na2CO3溶液使溴富集后溶液使溴富集后,再将得到的溶再将得到的溶液用稀硫酸酸化液用稀硫酸酸化,用有机溶剂萃取溴单质用有机溶剂萃

8、取溴单质 发生的反应发生的反应:3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO25NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O(2)SO2吸收法吸收法:用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起,不不易分离易分离,用还原剂用还原剂SO2吸收后吸收后,再用氯气氧化再用氯气氧化HBr即得到溴即得到溴单质单质 特别提醒特别提醒:通氯气前要将海水酸化通氯气前要将海水酸化,pH为为3.5时时,氯气的氧化氯气的氧化效果最好效果最好 用空气或用空气或H2O(g)将溴吹出将溴吹出,而不用而不用CCl4萃取萃取,因后者工艺复因后者工艺复杂杂,

9、设备投资大设备投资大,经济效益低且对环境污染严重经济效益低且对环境污染严重 四四 海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用1.生产步骤生产步骤(1)加熟石灰加熟石灰;(2)过滤过滤;(3)加盐酸加盐酸;(4)浓缩结晶脱水干燥浓缩结晶脱水干燥;(5)熔熔融电解融电解 2.工艺流程工艺流程3.主要化学反应主要化学反应(1)制备石灰乳制备石灰乳 ()( )()()( )()4() 3222222222222222CaCOCaOCOCaOH OCa OH2MgMgCa OHMg OHCa3MgClMg OH2HClMgCl2H OMgClMgClMgCl高温沉淀制备

10、电解熔融 通电4.工业生产中平衡原理的应用工业生产中平衡原理的应用(1)沉淀溶解平衡原理的应用沉淀溶解平衡原理的应用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-)增大增大,Mg(OH)2的的溶解度小于溶解度小于Ca(OH)2,可最大程度地将可最大程度地将Mg2+转化为转化为Mg(OH)2沉淀沉淀 向向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸沉淀中加入盐酸,使沉淀溶解平衡右移使沉淀溶解平衡右移 (2)水解平衡原理的应用水解平衡原理的应用在在MgCl26H2O脱水变为脱水变为MgCl2时时,由于由于MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl水解平衡的存在水解平衡的存在,在在HCl

11、气体环境中气体环境中,增大增大c(OH-),抑制了抑制了MgCl2的水解的水解,避免了避免了Mg(OH)2的生成的生成 特别提醒特别提醒:为提高反应中为提高反应中Mg2+的浓度的浓度,将海水浓缩或用提取将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤食盐后的盐卤 电解熔融电解熔融MgCl2生成的生成的Cl2可用于制盐酸可用于制盐酸,循环使用循环使用,节省成节省成本本 所得所得Mg(OH)2沉淀中含有的沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去杂质在加盐酸前应除去,以保证以保证MgCl2的纯度的纯度 五五 石油石油 煤煤 天然气的综合利用天然气的综合利用1.石油和天然气石油和天然气(1)石油的综合利用石油的综合利

12、用石油的分馏石油的分馏,分为常压分馏和减压分馏分为常压分馏和减压分馏 石油的催化裂化石油的催化裂化:如十六烷裂化如十六烷裂化 石油的裂解石油的裂解:如己烷裂解如己烷裂解 1634818816C HC HC H 61442232C HCHCHCHCH CHCH (2)天然气的综合利用天然气的综合利用除了直接用作燃料外除了直接用作燃料外,还可以制造合成氨原料气还可以制造合成氨原料气(H2),合成甲合成甲醇及其他化工原料醇及其他化工原料 例如例如:天然气重整的方程式天然气重整的方程式 422CHH OCO3H高温2.裂化裂化 裂解的对比裂解的对比(催化催化)裂化裂化裂解裂解含义含义通过催化剂通过催化

13、剂 高温高温,使含碳原子数多使含碳原子数多 沸点低的大分子碳沸点低的大分子碳链断裂链断裂,生成小分子生成小分子碳链烃的过程碳链烃的过程链烃断裂成短链链烃断裂成短链 不饱和烃的过程不饱和烃的过程目的目的提高轻质油提高轻质油,特别是特别是汽油的产量和质量汽油的产量和质量获得有机化工原料获得有机化工原料,特别是提高乙烯的特别是提高乙烯的产量产量原料原料减压分馏后的重油减压分馏后的重油 石蜡等石蜡等石油分馏的馏分石油分馏的馏分3.煤的综合利用煤的综合利用(1)煤的干馏煤的干馏:将煤隔绝空气加强热将煤隔绝空气加强热,使之分解的过程使之分解的过程,得到的固得到的固体物质焦炭体物质焦炭 液态物质煤焦油液态物

14、质煤焦油 粗氨水粗氨水,气态物质焦炉气气态物质焦炉气,成分为成分为H2 CH4 CO CO2 N2等等 (2)煤的气化煤的气化:是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程 222222:2C sO2CO g ,C sH OCO gHg ,COH O gC OH主要反应点燃高温高温 (3)煤的液化煤的液化直接液化直接液化:煤与氢气作用生成液体燃料煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化间接液化:先把煤转化成先把煤转化成CO和和H2,再催化合成烃类燃料再催化合成烃类燃料 醇醇燃料及化学品等燃料及化学品等 体验热身体验热身1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( )海水中含

15、有大量的海水中含有大量的Br-,所以从海水中提取溴一般要经历浓所以从海水中提取溴一般要经历浓缩和提取两个步骤缩和提取两个步骤铝是一种比较活泼的金属铝是一种比较活泼的金属,所以铝合金制品易被腐蚀所以铝合金制品易被腐蚀在煤中加入适量的生石灰在煤中加入适量的生石灰,可以减少煤燃烧时二氧化硫的排可以减少煤燃烧时二氧化硫的排放放制造玻璃的主要原料是纯碱制造玻璃的主要原料是纯碱 石灰石和石英石灰石和石英A. B.C.D.答案答案:D解析解析:海水中提取海水中提取Br2要经历富集要经历富集 氧化氧化 萃取等萃取等,错错;铝在铝在常温下易形成一层致密的氧化膜常温下易形成一层致密的氧化膜,不易被腐蚀不易被腐蚀,

16、错错;根据钙根据钙基固硫基固硫,加入适量加入适量CaO可吸收可吸收SO2,减少污染减少污染,故选故选,D项项正确正确 2.某工厂排放的酸性废水中含有较多的某工厂排放的酸性废水中含有较多的Cu 2+,对农作物和人对农作物和人畜都有害畜都有害,欲采用化学法除去有害成分欲采用化学法除去有害成分,最好是加入下列物最好是加入下列物质中的质中的( )A.食盐食盐 硫酸硫酸B.胆矾胆矾 石灰水石灰水C.铁粉铁粉 生石灰生石灰D.苏打苏打 盐酸盐酸答案答案:C解析解析:铁粉能除去铁粉能除去Cu2+,生石灰能中和生石灰能中和H+且能沉淀且能沉淀Fe3+ A项项中增加废水的酸性中增加废水的酸性,且不能除去且不能除

17、去Cu2+,B项中增加废水中的项中增加废水中的Cu2+,D项中增加废水的酸性项中增加废水的酸性 3.我国实施的我国实施的“南水北调南水北调”工程是为了解决北方地区长期缺工程是为了解决北方地区长期缺水的状况水的状况,在这项工程完成之前北方的许多地区使用的是在这项工程完成之前北方的许多地区使用的是地下水地下水,而地下水中含有较大量的而地下水中含有较大量的Ca 2+ Mg2+等等 科学上科学上把含有较多把含有较多Ca2+ Mg2+的水称为硬水的水称为硬水 (1)将硬水中所含将硬水中所含Ca2+ Mg2+ 等除去的方法是加入生石等除去的方法是加入生石灰生成灰生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应进

18、而发生若干复分解反应,在沉降池中所在沉降池中所得沉淀的主要成分为得沉淀的主要成分为_和和_(填化学填化学式式) (2)FeSO47H2O是常用的凝聚剂是常用的凝聚剂,它在水中最终生成它在水中最终生成Fe(OH)3胶体沉淀胶体沉淀 凝聚剂除去悬浮固体颗粒起到净水作用的过程凝聚剂除去悬浮固体颗粒起到净水作用的过程中中_(填编号填编号) 发生水解发生水解 发生氧化还原反应发生氧化还原反应 发生胶体的聚沉发生胶体的聚沉 3HCOMg(OH)2 CaCO3 (3)净化后的水要进一步消毒净化后的水要进一步消毒,常用的消毒剂是常用的消毒剂是Cl2 Cl2消毒的消毒的实质是实质是Cl2和水反应生成了和水反应生

19、成了_(填化学式填化学式),Cl2与与水反应的离子方程式为水反应的离子方程式为_ (4)由于由于Cl2与水中的有机物作用会产生对人体不利的物质与水中的有机物作用会产生对人体不利的物质,所所以世界卫生组织要求停止用以世界卫生组织要求停止用Cl2对自来水进行消毒对自来水进行消毒,而用其而用其他的代用品他的代用品,我国已经开始使用我国已经开始使用ClO2代替代替Cl2对自来水进行对自来水进行消毒消毒,ClO2和和Cl2的消毒效率之比为的消毒效率之比为_ (5)从氧化还原反应角度看从氧化还原反应角度看,下列物质中下列物质中_(填编号填编号)可以作为可以作为Cl2的代用品的代用品 Ca(ClO)2 NH

20、2Cl(氯氨氯氨) K2FeO4 SO2 Al2(SO4)3HClO Cl2+H2O=H+HClO+Cl- 2.63 1 解析解析:水是重要的资源水是重要的资源,所以有关水的题目也很多所以有关水的题目也很多 (1)从溶解度角度可以得出沉淀是从溶解度角度可以得出沉淀是Mg(OH)2 CaCO3;(2)FeSO47H2O是常用的凝聚剂是常用的凝聚剂,其净水的过程发生了水解其净水的过程发生了水解 氧化还原反应氧化还原反应 胶体的聚沉等胶体的聚沉等;(3)消毒剂消毒剂Cl2的消毒作用主的消毒作用主要 是 因 为要 是 因 为 C l2与 水 反 应 的 产 物 中 有与 水 反 应 的 产 物 中 有

21、HClO,Cl2+H2O=HCl+HClO;(4)使用使用ClO2代替代替Cl2对自来对自来水进行消毒水进行消毒,ClO2和和Cl2的消毒效率之比为的消毒效率之比为;(5)一般具有强氧化性一般具有强氧化性 与水反应的产物对人体等没有影响与水反应的产物对人体等没有影响的试剂都可以作水的消毒剂的试剂都可以作水的消毒剂,如选项中的如选项中的 . 111 g 51 g22 63167 5 g mol71 gmol4.气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径 煤的气化的煤的气化的重要反应是重要反应是: 和和H2的混合的混合气体是合成多种有机物的原料气气体是合成多种有机

22、物的原料气 下图是合成某些物质的下图是合成某些物质的路线路线: ,22CH O gCOH CO高温其中其中,D易溶于水易溶于水,且与且与CH3COOH互为同分异构体互为同分异构体,F分子中的分子中的碳原子数是碳原子数是D中的中的3倍倍,H经催化氧化可得到经催化氧化可得到G 请回答下列请回答下列问题问题:(1)写出下列物质的结构简式写出下列物质的结构简式:A_,H_;指出指出A和和H的关系的关系:_ CH3OH CH3CH2CH2CH2OH 同系物同系物 (2)利用合成气利用合成气(H2+CO)生产汽油生产汽油 甲醇和氨等已经实现了甲醇和氨等已经实现了工业化工业化,合成气也可合成醛合成气也可合成

23、醛 酸酸 酯等多种产物酯等多种产物,下列表述下列表述正确的是正确的是_ 以合成气为原料的反应都是化合反应以合成气为原料的反应都是化合反应改变合成气中改变合成气中CO与与H2的体积比的体积比,可得到不同的产物可得到不同的产物合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成从合成气出发生成气态烃或醇类有机物是实现从合成气出发生成气态烃或醇类有机物是实现“煤变油煤变油”的有效途径的有效途径以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水A. B. C. D.B (3)写出下列反应的化学方程式写出下列反应的化学方程

24、式: :_;D与新制氢氧化铜加热与新制氢氧化铜加热:_ CH3COOHEF322322322CH COOHHOCH CH OHCH COOCH CH OOCCH2H O 浓硫酸22222HOCH CHO2Cu OHHOCH COOHCu O2H O 解析解析:本题以能源为载体考查烃的衍生物的性质本题以能源为载体考查烃的衍生物的性质,命题着眼点命题着眼点在于煤的气化和液化在于煤的气化和液化,同时它又结合有机化学反应类型同时它又结合有机化学反应类型,要要求整合新信息得出结论求整合新信息得出结论 (1)由题图知由题图知,A经两次催化氧化得到经两次催化氧化得到C,则则A为为CH3OH;B为为HCHO,

25、C为为HCOOH,且且H应为应为CH3CH2CH2CH2OH,G为为CH3CH2CH2CHO,D的分子式为的分子式为C2H4O2,易溶于水易溶于水,说明不说明不是酯是酯,则则D为为HOCH2CHO,E为为HOCH2CH2OH,F为为CH3COOCH2CH2OOCCH3 (2)依题意依题意,CO和和H2可合成汽油可合成汽油,汽油是烃类汽油是烃类,所以必然生成水所以必然生成水,不是化合反应不是化合反应,和和都不正确都不正确 重点探究重点探究平衡移动原理在工业生产中的应用平衡移动原理在工业生产中的应用1.沉淀溶解平衡原理沉淀溶解平衡原理(1)沉淀的转化沉淀的转化加热法转化暂时硬水时所得产物为加热法转

26、化暂时硬水时所得产物为CaCO3和和Mg(OH)2,而而不是不是CaCO3和和MgCO3反应反应: ,但因为但因为Mg(OH)2的溶解度远小于的溶解度远小于MgCO3,因此加热条件下又因此加热条件下又发生反应发生反应 .向海水中加入沉淀剂石灰乳向海水中加入沉淀剂石灰乳,因为因为Mg(OH)2溶解度小于溶解度小于Ca(OH)2,所以所以Ca(OH)2会转化为会转化为Mg(OH)2 () 32322Ca HCOCaCOCOH O() 32322Mg HCOMgCOCOH O()3222MgCOH O Mg OHCO (2)沉淀的溶解沉淀的溶解向向Mg(OH)2中加入盐酸中加入盐酸,使使Mg(OH)

27、2的溶解平衡向溶解的方向的溶解平衡向溶解的方向移动移动 2.水解平衡原理水解平衡原理因因MgCl2溶液浓缩结晶产物为溶液浓缩结晶产物为MgCl26H2O,若直接加热若直接加热,则因则因为促进为促进MgCl2水解水解,MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl,水水解平衡右移解平衡右移,使使MgCl2不纯净不纯净,因此因此,在在HCl气氛中气氛中,增大了增大了c(HCl),抑制了抑制了MgCl2的水解的水解 命题聚焦命题聚焦 聚焦聚焦1 氯碱工业粗盐的精制氯碱工业粗盐的精制【例【例1】 氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流程示意图如下程示意

28、图如下: 依据上图完成下列填空依据上图完成下列填空:(1)与电源正极相连的电极上所发生的反应的化学方程式为与电源正极相连的电极上所发生的反应的化学方程式为_,与电源负极相连的电极附近与电源负极相连的电极附近,溶液的溶液的pH_(填填“不变不变”“”“升高升高”或或“降低降低”) 2Cl-2e-=Cl2 升高升高 (2)工业食盐中含工业食盐中含Ca2+ Mg2+ 等杂质等杂质,为有效除去它为有效除去它们们,加入试剂的合理顺序为加入试剂的合理顺序为_ a.先加先加NaOH,后加后加Na2CO3,再加钡试剂再加钡试剂b.先加先加NaOH,后加钡试剂后加钡试剂,再加再加Na2CO3c.先加钡试剂先加钡

29、试剂,后加后加NaOH,再加再加Na2CO324SObc (3)如果粗盐中如果粗盐中 含量较高含量较高,必须添加钡试剂除去必须添加钡试剂除去 ,该 钡 试 剂 是 否 添 加 过 量 的 判 断 方 法 是该 钡 试 剂 是 否 添 加 过 量 的 判 断 方 法 是_ (4)脱盐工序中利用脱盐工序中利用NaOH和和NaCl在溶解度上的差异在溶解度上的差异,通过蒸通过蒸发发 冷却冷却 _(填写操作名称填写操作名称)除去除去NaCl (5)由图示可知用离子交换膜法电解制碱工艺中由图示可知用离子交换膜法电解制碱工艺中,_产品可循环使用产品可循环使用 (6)已知已知NaCl在在60 时的溶解度为时的

30、溶解度为37.1 g,现电解现电解60 时的粗时的粗制饱和食盐水制饱和食盐水1 371 g,经分析经分析,电解后溶液密度为电解后溶液密度为1.37 gcm-3,其中含有其中含有20 g NaCl,则电解后则电解后NaOH的物质的量浓度为的物质的量浓度为_molL-1 24SO24SO静置后取上层清液静置后取上层清液(或直接向上层清液或直接向上层清液)继续加入钡试剂继续加入钡试剂,若若溶液变浑浊则证明钡试剂不足溶液变浑浊则证明钡试剂不足,若溶液无明显变化则证明钡试剂已经过量若溶液无明显变化则证明钡试剂已经过量过滤过滤 NaCl(或淡盐水或淡盐水) 7.14 解析解析:在电解饱和在电解饱和NaCl

31、溶液时溶液时,电解池阴极附近溶液的电解池阴极附近溶液的pH会升会升高的原因是高的原因是:电解时电解时,Na+ H+在阴极放电在阴极放电:2H+2e-=H2,而而H+在阴极不断放电打破了水的电离平衡在阴极不断放电打破了水的电离平衡,使阴极附近溶使阴极附近溶液中液中c(OH-)增大增大,故电解一段时间后阴极生成故电解一段时间后阴极生成NaOH 离子离子交换膜法电解制碱技术同以前无隔膜法相比交换膜法电解制碱技术同以前无隔膜法相比,避免了因避免了因Cl2进入阴极区与进入阴极区与NaOH溶液接触发生如下发溶液接触发生如下发应应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,影响产品的质量影响产品的质

32、量 方法归纳方法归纳:氯碱工业是传统化工的重要内容氯碱工业是传统化工的重要内容,其主要产品有氯其主要产品有氯气气 氢气氢气 盐酸和烧碱盐酸和烧碱,如今科学的发展赋予氯碱工业新如今科学的发展赋予氯碱工业新的内容的内容 化工生产相关问题的考查点主要还是基本原理化工生产相关问题的考查点主要还是基本原理,复习过程中要注意从工艺流程中提取出相关物质的物理复习过程中要注意从工艺流程中提取出相关物质的物理 化学性质化学性质,尤其是与该生产工艺相关的性质尤其是与该生产工艺相关的性质,如制备如制备 分离分离提纯提纯 尾气处理等所用到的性质尾气处理等所用到的性质 要注重理解生产工艺中要注重理解生产工艺中一些流程一

33、些流程 操作的原理操作的原理 聚焦聚焦2 海水提取镁工艺流程的化学平衡原理海水提取镁工艺流程的化学平衡原理【例【例2】 海水中含有丰富的化学元素海水中含有丰富的化学元素,下面是某化工厂从海下面是某化工厂从海水中提取水中提取NaCl Mg(以以MgCl2形式存在形式存在)和和Br2(以以NaBr的形的形式存在式存在)及综合利用的生产流程简图及综合利用的生产流程简图:请回答请回答:(1)Mg(OH)2中加入盐酸后中加入盐酸后,要获得要获得MgCl26H2O晶体晶体,需要进行需要进行的实验操作依次为的实验操作依次为_ a.蒸馏蒸馏 b.灼烧灼烧 c.过滤过滤 d.蒸发蒸发 e.冷却结晶冷却结晶(2)

34、利用利用MgCl26H2O可制得无水氯化镁可制得无水氯化镁,应采取的措施是应采取的措施是_ ec 在在HCl气流中加热脱水气流中加热脱水 (3)目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水,下列下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是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精制饱和食盐水进入阳极室b.纯水纯水(加一定量加一定量NaOH)进入阴极室进入阴极室c.阴极产物为氢氧化钠和氢气阴极产物为氢氧化钠和氢气d.阳极的电极反应为阳极的电极反应为:Cl2+2e-=2Cl-d (4)母液中常含有母液中常含有MgCl2 NaCl Mg

35、SO4 KCl等等(其溶解度其溶解度与温度的关系如图所示与温度的关系如图所示),可进一步加工制得一些重要的产可进一步加工制得一些重要的产品品 若将母液加热升温到若将母液加热升温到60 以上以上,随着水分的蒸发随着水分的蒸发,会逐会逐渐析出晶体渐析出晶体,此晶体的主要成分是此晶体的主要成分是_;过滤上述晶体过滤上述晶体后后,将滤液降温到将滤液降温到30 以下以下,又逐渐析出晶体又逐渐析出晶体,用一定量的用一定量的冷水洗涤该晶体冷水洗涤该晶体,最后可得到比较纯净的最后可得到比较纯净的_晶体晶体 MgSO4 NaCl KCl 解析解析:(1)Mg(OH)2中加入盐酸后中加入盐酸后,要获得要获得MgC

36、l26H2O晶体晶体,考考虑虑MgCl2水解的因素水解的因素,可以采取降温结晶方法可以采取降温结晶方法 (2)为防止为防止MgCl2水解水解,必须在必须在HCl气流中加热脱水气流中加热脱水 (3)离子交换膜电离子交换膜电解槽的阳极为金属钛网制成的解槽的阳极为金属钛网制成的 (4)由溶解度曲线可由溶解度曲线可知知,MgCl2 KCl随温度升高溶解度增大较多随温度升高溶解度增大较多,而而MgSO4随随温度升高溶解度减小温度升高溶解度减小,NaCl随温度升高溶解度变化不大随温度升高溶解度变化不大 因此在因此在60 以上析出的晶体主要是以上析出的晶体主要是MgSO4 NaCl,30 以下析出的晶体主要

37、是以下析出的晶体主要是MgCl2和和KCl,用冷水洗涤该晶体用冷水洗涤该晶体,由由于于MgCl2的溶解度较大的溶解度较大,最后可得到比较纯净的最后可得到比较纯净的KCl晶体晶体 方法归纳方法归纳:通过图像考查考生的实验分析能力是高考的要求通过图像考查考生的实验分析能力是高考的要求,本题一方面考查对氯碱工业相关实验的熟悉程度本题一方面考查对氯碱工业相关实验的熟悉程度,另一方另一方面还注重考查学生对图像的分析能力面还注重考查学生对图像的分析能力,符合现代高考对考符合现代高考对考生能力的要求生能力的要求 聚焦聚焦3 化石燃料的开发化石燃料的开发 利用利用【例【例3】 (2008年潍坊年潍坊)从原料和

38、环境方面的要求看从原料和环境方面的要求看,绿色化学绿色化学对生产中的化学反应提出了一个高原子利用率的要求对生产中的化学反应提出了一个高原子利用率的要求,即即尽可能不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的原料尽可能不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的原料 现有下列现有下列3种合成苯酚的反应路线种合成苯酚的反应路线:其中符合原子节约要求的生产过程是其中符合原子节约要求的生产过程是( )A.只有只有B.只有只有C.只有只有D.解析解析:只有只有直接氧化直接氧化,一步反应一步反应,产率高产率高,且得到苯酚和另一种且得到苯酚和另一种重要的有机化工原料丙酮重要的有机化工原料丙酮 答案答案:C方法归纳方

39、法归纳:绿色化学是一种始端处理技术绿色化学是一种始端处理技术 简单说就是绿色简单说就是绿色原料原料 绿色工艺绿色工艺 绿色产物绿色产物,总之我们尽可能选择无污染总之我们尽可能选择无污染或少污染的原料或少污染的原料 溶剂溶剂 催化剂及无污染工艺催化剂及无污染工艺,从源头防从源头防止或减少环境污染止或减少环境污染 高效作业高效作业1.目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是( )A.硬水的软化硬水的软化B.电解饱和食盐水制造电解饱和食盐水制造NaOHC.电渗析淡化海水电渗析淡化海水D.海水中提取金属海水中提取金属Mg答案答案:D解析解析:硬水的软化硬

40、水的软化 电解饱和食盐水制电解饱和食盐水制NaOH 电渗析淡化海电渗析淡化海水均使用离子交换技术水均使用离子交换技术;海水提取镁海水提取镁,使其发生反应使其发生反应Ca(OH)2+MgCl2FY=Mg(OH)2+CaCl2,再过滤得再过滤得Mg(OH)2,最终制得最终制得Mg,没有使用离子交换技术没有使用离子交换技术 2.下列各工业生产中下列各工业生产中,石灰石石灰石 生石灰生石灰 熟石灰都不能作为原熟石灰都不能作为原料的是料的是( )炼铁炼铁 用生铁炼钢用生铁炼钢 从海水中提取镁从海水中提取镁 铝的冶炼铝的冶炼 制制水泥水泥 制玻璃制玻璃 制漂白粉制漂白粉 制硫酸制硫酸A.B.C.D.答案答

41、案:A解析解析:炼铁中加石灰石造渣炼铁中加石灰石造渣,炼钢中加生石灰除硅炼钢中加生石灰除硅 锰锰,提取镁用熟石灰沉淀提取镁用熟石灰沉淀Mg2+,制水泥的主要原料是石灰石制水泥的主要原料是石灰石和黏土和黏土,制玻璃的主要原料是碳酸钠制玻璃的主要原料是碳酸钠 石灰石和二氧化石灰石和二氧化硅硅,制漂白粉用熟石灰和制漂白粉用熟石灰和Cl2反应反应 故选故选A 3.工业上获得苯主要通过工业上获得苯主要通过( )A.煤的干馏煤的干馏B.石油常压分馏石油常压分馏C.石油减压分馏石油减压分馏D.石油催化裂化石油催化裂化答案答案:A解析解析:煤通过干馏得到煤焦油煤通过干馏得到煤焦油,在煤焦油中含有多种芳香族化在

42、煤焦油中含有多种芳香族化合物合物,从中可以得到苯从中可以得到苯 石油分馏得到含碳原子数不一的石油分馏得到含碳原子数不一的烷烃混合物烷烃混合物,得不到苯得不到苯 石油催化裂化主要得到含不饱和石油催化裂化主要得到含不饱和烃的汽油烃的汽油 故选故选A 4.下列说法中下列说法中,不正确的是不正确的是( )A.煮沸暂时硬水时煮沸暂时硬水时,水的硬度一定降低水的硬度一定降低B.硬水中加入适量石灰水后硬水中加入适量石灰水后,由于生成由于生成Mg(OH)2 CaCO3沉沉淀淀,水就软化了水就软化了C.永久硬水主要是由含有永久硬水主要是由含有Ca2+ Mg2+的硫酸盐和氯化物形的硫酸盐和氯化物形成的成的,加热煮

43、沸是不能软化的加热煮沸是不能软化的D.如果用如果用HR型离子交换树脂软化硬水型离子交换树脂软化硬水,则发生的交换反应可则发生的交换反应可以表示为以表示为Ca2+2HR=CaR2+2H+答案答案:B解析解析:水的硬度是由水的硬度是由Ca(HCO3)2或或Mg(HCO3)2引起的引起的,称为暂称为暂时硬水时硬水,可通过加热煮沸方法进行软化可通过加热煮沸方法进行软化 水的硬度是由水的硬度是由Ca2+ Mg2+的硫酸盐或氯化物引起的的硫酸盐或氯化物引起的,称为永久硬水称为永久硬水,加加热煮沸不能软化热煮沸不能软化,可通过药剂法可通过药剂法加入加入Na2CO3 Ca(OH)2及离子交换法及离子交换法(如

44、如Ca2+2HR=CaR2+2H+)进行软化进行软化,B项项中加入中加入Ca(OH)2,只能除去只能除去Mg2+,再加入再加入Na2CO3才能除去才能除去Ca2+,故故B项错项错 5.用高铁酸钠用高铁酸钠(Na2FeO4)对来自河湖的淡水消毒是城市饮用对来自河湖的淡水消毒是城市饮用水处理新技术水处理新技术,下列对下列对Na2FeO4用于饮用水消毒和净化处用于饮用水消毒和净化处理的优点分析正确的是理的优点分析正确的是( )A.Na2FeO4在溶液中显强碱性在溶液中显强碱性,能消毒杀菌能消毒杀菌B.Na2FeO4的还原产物是的还原产物是Fe3+,易水解生成易水解生成Fe(OH)3,可使水可使水中悬

45、浮物凝聚沉降中悬浮物凝聚沉降C.Na2FeO4的还原产物是的还原产物是Fe2+,易水解生成易水解生成Fe(OH)2,可使水可使水中悬浮物凝聚沉降中悬浮物凝聚沉降D.Na2FeO4中的中的Fe元素为元素为+6价价,具有强氧化性具有强氧化性,能消毒杀菌能消毒杀菌答案答案:BD解析解析:Na2FeO4中中Fe元素显元素显+6价价,处于最高价具有强氧化性处于最高价具有强氧化性,所所以能杀菌以能杀菌,且还原产物为且还原产物为Fe3+,由于由于Fe3+3H2O Fe(OH)2(胶体胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体具有净水作用胶体具有净水作用 6.如何从石油获取更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题如何从石

46、油获取更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题,将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油 资料一资料一:石蜡是含有石蜡是含有2030个碳原子的烷烃的混合物个碳原子的烷烃的混合物,常温下常温下呈固态呈固态 资料二资料二:石油催化裂化中通常使用石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂作催化剂 某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化,装置如图装置如图 实验过程中可观察到烧瓶实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化中固体石蜡先熔化,试管试管中有少量液体凝结中有少量液体凝结,试管试管中酸性高锰酸钾溶液

47、褪色中酸性高锰酸钾溶液褪色,实验实验后闻试管后闻试管中液体气味中液体气味,具有汽油的气味具有汽油的气味 (1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为_,为为保证实验成功保证实验成功,实验前必须进行的操作是实验前必须进行的操作是_,装置装置中较长导管的作用是中较长导管的作用是_ (2)试管试管中少量液体凝结说明了中少量液体凝结说明了_ (3)试管试管中溶液褪色说明了中溶液褪色说明了_ 从下往上从下往上,从左到右从左到右 检验装置的气密性检验装置的气密性 导气导气 冷凝气体冷凝气体 裂化生成了裂化生成了5个碳原子数以上的烃个碳原子数以上的烃裂化生成了碳原子数小于裂化生

48、成了碳原子数小于5的烯烃的烯烃 (4)能 否 用 试 管能 否 用 试 管 中 的 液 体 萃 取 溴 水 中 的 溴中 的 液 体 萃 取 溴 水 中 的 溴 ,理 由 是理 由 是_ ( 5 ) 写 出 二 十 烷 裂 化 得 到 癸 烷 和 癸 烯 的 化 学 方 程写 出 二 十 烷 裂 化 得 到 癸 烷 和 癸 烯 的 化 学 方 程式式:_ (6)石油裂化的重要意义是石油裂化的重要意义是_ 不能不能,因为裂化产物中有烯烃因为裂化产物中有烯烃,易与溴发生加成反应易与溴发生加成反应 23Al O204210221020C HC HC H 可提高石油产品中轻质燃油可提高石油产品中轻质燃

49、油,特别是汽油的产量和质量特别是汽油的产量和质量解析解析:仪器连接的顺序应遵循从下往上仪器连接的顺序应遵循从下往上,从左到右的原则从左到右的原则,装入装入药品之前要检验装置的气密性药品之前要检验装置的气密性 依据石油分馏工业的分馏依据石油分馏工业的分馏塔原理塔原理,设置了长导管设置了长导管,其作用除导气外其作用除导气外,兼起冷凝气体的作兼起冷凝气体的作用用;依据催化裂化原理依据催化裂化原理,下列反应皆有可能发生下列反应皆有可能发生:试管试管中有液体生成中有液体生成,说明生成说明生成5个碳原子数以上的烃个碳原子数以上的烃,因为常因为常温常压下温常压下,5个碳原子数以上的烃大都呈液体个碳原子数以上

50、的烃大都呈液体,试管试管中中KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子个碳原子数以下的烯烃数以下的烯烃;由于裂化产物中有烯烃生成由于裂化产物中有烯烃生成,易与溴发生加易与溴发生加成反应成反应,所以不能用来萃取卤素单质所以不能用来萃取卤素单质;从以上变化可以看出从以上变化可以看出,石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油,特别是特别是汽油的产量和质量汽油的产量和质量 7.从石油和煤中可以得到多种化工资源从石油和煤中可以得到多种化工资源,如用来生产苯酚和丙如用来生产苯酚和丙酮的丙烯和苯酮的丙烯和苯,其生产流程

51、如下其生产流程如下:回答下列问题回答下列问题:(1)石油分馏时可以得到一些丙烯石油分馏时可以得到一些丙烯,但远不能满足生产需要但远不能满足生产需要,把把石油分馏产品中的重油经过石油分馏产品中的重油经过_可得到更多丙烯可得到更多丙烯 (2)从煤焦油中分离得到苯的方法为从煤焦油中分离得到苯的方法为_ (3)生产流程中生产流程中和和的反应类型为的反应类型为_ _ (4)写出反应写出反应和和的化学方程式的化学方程式_ _ 裂解裂解 分馏分馏 加成反应加成反应 氧化反应氧化反应 解析解析:通过裂解可以从重油中得到更多丙烯通过裂解可以从重油中得到更多丙烯 乙烯等产品乙烯等产品;煤煤焦油的主要成分为苯及苯的

52、同系物焦油的主要成分为苯及苯的同系物 稠环芳香烃等稠环芳香烃等 只能只能用分馏方法分离出苯用分馏方法分离出苯;反应反应使丙烯中的不饱和键变为饱使丙烯中的不饱和键变为饱和键和键,故属于加成反应故属于加成反应,反应反应中使有机物加氧中使有机物加氧,属于典型的属于典型的氧化反应氧化反应,可以利用元素守恒写出两个化学方程式可以利用元素守恒写出两个化学方程式 8.我国实施我国实施“南水北调南水北调”工程是为了解决北方地区长期缺水工程是为了解决北方地区长期缺水的状况的状况,在这项工程完成之前北方的许多地区是饮用地下在这项工程完成之前北方的许多地区是饮用地下水水,且地下水中含有较多的且地下水中含有较多的Ca

53、2+ Mg2+等等,科学上把含有较科学上把含有较多多Ca2+ Mg2+的水称为硬水的水称为硬水 (1)把硬水中所含把硬水中所含Ca2+ Mg2+ 等除去的方法等除去的方法,是加入生是加入生石灰后生成石灰后生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应进而发生若干复分解反应,在沉降池在沉降池中所得沉淀的主要成分为中所得沉淀的主要成分为_和和_(填填化学式化学式) 3HCOMg(OH)2 CaCO3 (2)FeSO47H2O是常用的凝聚剂是常用的凝聚剂,它在水中最终生成胶状它在水中最终生成胶状Fe(OH)3沉淀沉淀 该凝聚剂除去悬浮固体颗粒起到净水作用该凝聚剂除去悬浮固体颗粒起到净水作用的过程中依次发

54、生的过程中依次发生_(填写编号填写编号) 水解水解 氧化还原反应氧化还原反应 胶体的聚沉胶体的聚沉(3)经过净化后的水要进一步消毒经过净化后的水要进一步消毒,常用的消毒剂是常用的消毒剂是Cl2,应用应用Cl2消毒的实质是消毒的实质是Cl2和水反应生成了和水反应生成了_(填化学填化学式式),Cl2与水反应的离子方程式与水反应的离子方程式为为:_ HClO Cl2+H2O=H+Cl-+HClO (4)由于由于Cl2与水中的有机物作用产生对人体不利的物质与水中的有机物作用产生对人体不利的物质,所以所以世界卫生组织要求停止用世界卫生组织要求停止用Cl2对自来水进行消毒对自来水进行消毒,而用其他而用其他

55、的代用品的代用品,我国已经开始使用我国已经开始使用ClO2代替代替Cl2对自来水进行消对自来水进行消毒毒,ClO2和和Cl2的消毒效率化的消毒效率化(单位质量转移电子数之比单位质量转移电子数之比)为为_ (5)从氧化还原反应的角度看从氧化还原反应的角度看,下列物质中下列物质中,_可以可以作为作为Cl2的代用品的代用品 (填写编号填写编号)Ca(ClO)2 NH2Cl(氯胺氯胺) K2FeO4 SO2 Al2(SO4)3 2.63 1 解析解析:水是重要的资源水是重要的资源,本题是通过身边的具体物质对水进行本题是通过身边的具体物质对水进行考查考查,内容主要是水的净化内容主要是水的净化 消毒消毒

56、氧化还原反应等氧化还原反应等 (1)从溶解度角度分析可以得出从溶解度角度分析可以得出,沉淀的主要成分是沉淀的主要成分是Mg(OH)2 CaCO3 (2)FeSO47H2O除去水中悬浮固体颗粒时发生除去水中悬浮固体颗粒时发生了氧化还原反应了氧化还原反应 水解水解 胶体的聚沉等胶体的聚沉等 (3)Cl2消毒的实消毒的实质是质是Cl2与水反应生成了与水反应生成了HClO,Cl2+H2O=HCl+HClO (4)ClO2和和Cl2的效毒效率比为的效毒效率比为 =2.63 1 (5)具具有强氧化性有强氧化性 与水反应的产物对人体等没有影响的物质都与水反应的产物对人体等没有影响的物质都可以做水的消毒剂可以

57、做水的消毒剂,可选其中的可选其中的 .5267 571烧碱和氯气都是重要的基本化工原料烧碱和氯气都是重要的基本化工原料，它们大多来自氯它们大多来自氯碱工业碱工业，氯碱工业的工艺流程如图所示氯碱工业的工艺流程如图所示：(1)(1)电解饱和食盐水的电解饱和食盐水的总 反 应 方 程 式 为总 反 应 方 程 式 为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , 阳 极 发阳 极 发生的电极反应式为生的电极反应式为_ (2)(2)工业生产用的食盐水进入电解槽之前需精制工业生产用的食盐水进入

58、电解槽之前需精制, ,请简要请简要说说明需精制的原因明需精制的原因:_:_ (3)(3)目前氯碱工业主要采用的方法有三种目前氯碱工业主要采用的方法有三种, ,它们各有特点它们各有特点( (见表见表):):2222NaCl2H O2NaOHClH 通电-22Cl =Cl2e 因为食盐水中含有因为食盐水中含有Ca2+ Mg2+等杂质等杂质,在电解过程中产生的沉淀在电解过程中产生的沉淀会堵塞离子膜会堵塞离子膜,所以要除去所以要除去（3）比较三种方法可看出电解槽的特点）比较三种方法可看出电解槽的特点,决定了电解槽的革决定了电解槽的革新趋势新趋势 三种方法各有优缺点三种方法各有优缺点:隔膜法中产品纯度较

59、低隔膜法中产品纯度较低 能耗高能耗高,对工对工人健康不利人健康不利;水解电解法在能耗水解电解法在能耗 环境污染两方面有问题环境污染两方面有问题;离子膜法电解液中氢氧化钠含量较低离子膜法电解液中氢氧化钠含量较低,但这种方法取代了但这种方法取代了目前的其他方法目前的其他方法,说明电解液中氢氧化钠含量高不是决定说明电解液中氢氧化钠含量高不是决定因素因素,而产品纯度很高而产品纯度很高 总能耗低总能耗低 无对工人或环境不利无对工人或环境不利的因素成为决定条件的因素成为决定条件 所以所以,促进电解槽革新的主要因素促进电解槽革新的主要因素为为:提高产品中氢氧化钠的纯度提高产品中氢氧化钠的纯度(或降低产品中氯

60、化钠含量或降低产品中氯化钠含量) 降低总能耗降低总能耗 有利于环境或工人的身体健康有利于环境或工人的身体健康 (其他表其他表达合理也可达合理也可)(4)氯碱工业的产品中氯气和氢气为气体氯碱工业的产品中氯气和氢气为气体,运输和贮藏有相当运输和贮藏有相当大的困难大的困难,特别是这两种气体的运输过程中还存在很大的特别是这两种气体的运输过程中还存在很大的安全隐患安全隐患 联合生产能在很大程度上解决这类问题联合生产能在很大程度上解决这类问题,而且而且节约能源节约能源 降低成本降低成本 减少安全风险减少安全风险,是循环经济是循环经济 绿色绿色化学的体现化学的体现 10.某市市郊某硫酸厂周边地区废气某市市郊