《化学与技术》第二章化学与资源开发利用

1、第二章化学与资源开发利用第二章化学与资源开发利用选修二选修二化学与技术化学与技术一天然水的净化一天然水的净化1 1、混凝法、混凝法:3:3个步骤个步骤（见（见P24P24）混凝沉淀；混凝沉淀；常用混凝剂有明矾、绿矾（常用混凝剂有明矾、绿矾（FeSOFeSO4 4.7H.7H2 2O O）、）、FeFe2 2(SO(SO4)34)3等；等；过滤；过滤；杀菌：常用杀菌消毒剂有杀菌：常用杀菌消毒剂有ClCl2 2、ClOClO2 2、O O3 3、漂白粉等、漂白粉等Al3+混凝剂的作用原理为：Al33H2OAl(OH)33H，生成的胶体Al(OH)3具有较强的吸附性，可使水中的悬浮颗粒沉降下来，从而

2、起到净水作用。混凝法混凝法2、化学软化法（硬水的软化）、化学软化法（硬水的软化）3法法（见P25-26）概念：什么叫硬水？什么叫软水？ 暂时硬度？永久硬度？硬水的危害？加热法具有暂时硬度的水；药剂法具有永久硬度的水。常用的化学药剂有：纯碱、生石灰等离子交换法具有永久硬度的水。硬水的软化：软水硬水含含Ca2+、Mg2+较多的水较多的水含含Ca2+、Mg2+较少的水较少的水水的硬度是由水的硬度是由Ca(HCO3)2 、 Mg(HCO3)2引起的引起的水的硬度是由水的硬度是由CaCO3、MgCO3、CaSO4等引起的等引起的Ca(HCO3)2 CaCO3Mg(HCO3)2 MgCO3软化原理（1 1

3、）加热法）加热法适用暂时硬度的水（2）药剂法：先加Ca(OH)2，再加Na2CO3。Ca(OH)2可消除水的暂时硬度，还可将Mg2引起的永久硬度转化为由Ca2形成的硬度，其作用原理如下：Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2OMg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OMgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4加入纯碱的作用是将过量Ca2沉淀出来，Ca2CO=CaCO3。硬水软水NaR【例例1】(2010年新课标全国理综年新课标全国理综)水是一种重要的自然资源，是人类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。

4、请回答下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：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_(填其填其中任何两种中任何两种)，其净水作用的原理是，其净水作用的原理是_。(3)水的净化与软化的区别是水的净化与软化的区别是_。(4)硬度为硬度为1的水是指每升水含的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质或与之相当的物质(如如7.1 mg MgO)。若某天然水中。若某天然水中c(Ca2)1.2103 molL1，c(Mg2)6104 molL1，则此水的

5、硬度为，则此水的硬度为_。(5)若若(4)中的天然水还含有中的天然水还含有c(HCO)8104 molL1，现要软化，现要软化10 m3这种天然水，则需先加入这种天然水，则需先加入Ca(OH)2_g，后加入，后加入Na2CO3 g。高考热点示例高考热点示例O2 CO2(或或N2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁水的净化是通过混凝剂水的净化是通过混凝剂(如明矾等如明矾等)将水中的胶体及悬浮物除去，将水中的胶体及悬浮物除去，而水的软化是使水中的而水的软化是使水中的Ca2、Mg2浓度减小浓度减小水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附水中悬浮物并破坏水解生成相应的氢氧化物胶体

6、，它可吸附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，达到净化目的天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉，达到净化目的107401484 (5)综合(4)已知10 m3天然水中则mCa(OH)210 mol74 gmol1740 g，m(Na2CO3)14 mol106 gmol11 484 g。2011山东卷山东卷 【化学化学与技术化学化学与技术】水处理技术在生产、生活中应用广泛。水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多含有较多_离子的水称为硬水。硬水加热后产离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为生碳酸盐沉淀的离子方程式为_(写出一个即可写出一个即可)(2)

7、将将RH型阳离子交换树脂和型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过串接来软化天然硬水，应先使硬水通过_(填填“RH”或或“ROH”)型离子交换树脂，原因是型离子交换树脂，原因是_。(3)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的水的_。电导率电导率(或电阻率或电阻率) RH 先通过阴离子交换树脂可能产生先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等等沉淀而影响树脂交换效果沉淀而影响树脂交换效果 二污水处理（P2829）(1)污水处理方法比较表：(2)(2)处理工业废水还有其他方法，如氧化还原法等。处理

8、工业废水还有其他方法，如氧化还原法等。在实际处理工业废水时，根据污染物组成和回收在实际处理工业废水时，根据污染物组成和回收用水水质要求的不同，经常需要采用多种技术分用水水质要求的不同，经常需要采用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用指标。步处理，才能达到排放标准或复用指标。用用NaNa2 2S S除去除去HgHg2 2的同时，也能将水中所含的的同时，也能将水中所含的PbPb2 2、CuCu2 2等重金属离子除去的原因是：生成物等重金属离子除去的原因是：生成物PbSPbS、CuSCuS为难溶物质。离子方程式为：为难溶物质。离子方程式为： Pb Pb2 2S S2 2=PbSPbS、CuCu2

9、 2S S2 2=CuSCuS。三、海水的综合利用三、海水的综合利用（P32P32）提取重水提取重水三、海水的综合利用三、海水的综合利用1海水的淡化从海水中获得淡水资源（P2831）(1)基本方法蒸馏法、电渗析法、离子交换法。淡化方淡化方法法原理原理蒸馏法蒸馏法将海水加热至将海水加热至105 蒸发汽化，然后蒸气冷凝而蒸发汽化，然后蒸气冷凝而得到蒸馏水得到蒸馏水电渗析电渗析法法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的分离子转移到另一

10、部分水中而达到除盐目的离子交离子交换法换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法的阴、阳离子得到去离子水的方法离子交换法原理离子交换法原理HR离子交换树脂离子交换树脂阳离子型阳离子型HR阴离子型阴离子型R(OH)(AB)HR+Na+=NaR+H+ROH+Cl-=RCl+OH-?ROH含Ca2+ Mg2+电渗析法原理电渗析法原理阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过选择性选择性交换膜交换膜（AB）Na+Cl-?阳膜阳膜阴膜阴膜(2011年西

11、安八校联考年西安八校联考)南海某小岛上，解放军战士为了寻南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为示水的硬度为28(属于硬水属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：(1)该泉水属于该泉水属于_硬水硬水(填写填写“暂时暂时”或或“永久永久”)。(2)若要除去若要除去Ca2、Mg2可以往水中加入石灰和纯碱，试可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加时先加剂添加时先加_后加后加_，原因是，原因是_。(3)目前常用阳离子

12、交换树脂如目前常用阳离子交换树脂如NaR、HR来进行水的软化，来进行水的软化，若使用若使用HR作为阳离子交换树脂，则水中的作为阳离子交换树脂，则水中的Ca2、Mg2与交换树脂的与交换树脂的_起离子交换作用。若使用起离子交换作用。若使用NaR作为作为阳离子交换树脂，失效后可放入阳离子交换树脂，失效后可放入5%8%_溶液中溶液中再生。再生。永久永久石灰石灰纯碱纯碱过量的钙离子可通过纯碱沉淀下来过量的钙离子可通过纯碱沉淀下来H+NaCl (4)岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含用电渗析法获得淡水的原理图，已

13、知海水中含Na、Cl、Ca2、Mg2、SO42-等离子，电极为惰性电极。等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：请分析下列问题：阳离子交换膜是指阳离子交换膜是指_(填填A或或B)。写出通电后阳极区的电极反应式：写出通电后阳极区的电极反应式：_；阴极区的现象是：阴极区的现象是：_。B2Cl2e=Cl2电极上产生无色气体，溶液中出电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀现少量白色沉淀2从海水中获得化学资源（见从海水中获得化学资源（见P32） (1)海水制盐：蒸发法、电渗析法和冷冻法海水制盐：蒸发法、电渗析法和冷冻法海水制盐的方法仍以蒸发法海水制盐的方法仍以蒸发法(盐田法盐田法)为主。盐田一般为主

14、。盐田一般分成分成贮水池、蒸发池和结晶池贮水池、蒸发池和结晶池三部分。海水蒸发浓缩，三部分。海水蒸发浓缩，达到饱和析出食盐晶体，分离后所得到的母液叫达到饱和析出食盐晶体，分离后所得到的母液叫苦卤苦卤。（2）电解饱和食盐水（氯碱工业）：制）电解饱和食盐水（氯碱工业）：制H2、Cl2和和NaOH。 (3)海水提溴：海水提溴： (4)海水提镁：海水提镁： (5)从海水中提取重水：从海水中提取重水：以海水中以海水中NaCl为原料的相关化工产品为原料的相关化工产品氯碱工业氯碱工业相关化学反应：相关化学反应：2NaCl2H2O 2NaOHCl2H22NaOHCl2=NaClNaClOH2O2Ca(OH)2

15、2Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2OCl2H2 2HCl阳极室阳极室阴极室阴极室NaOH溶液溶液(5)产品阳极室产品：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。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。高考热点示例高考热点示例(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相结合的新氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相结合的新工艺可以节工艺可以节(电电)能能30%以上。以上。相关物料的传输与转化关系如图所相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。图中图中

16、X、Y分别是分别是_、_(填化学式填化学式)，分析比较图，分析比较图中氢氧化钠质量分数中氢氧化钠质量分数a%与与b%的大小的大小_；分别写出燃料电池分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应中正极、负极上发生的电极反应正极：正极：_；负极：；负极：_；这样设计的主要节这样设计的主要节(电电)能之处在于能之处在于 (写出写出2处处)_、_Cl2 H2b%a%燃料电池可补充电解池消耗的电能；燃料电池可补充电解池消耗的电能；提高产物提高产物NaOH的浓度；降低能耗的浓度；降低能耗2. 海水中提取溴的基本思路海水中提取溴的基本思路有关反应的离子方程式有关反应的离子方程式2I2IClCl2 2=I=

17、I2 22Cl2Cl或或I I- -+2H+2H+ +H+H2 2O O2 2=I=I2 2+2H+2H2 2O O碘的提取实验碘的提取实验或H2O2和H2SO43.3.海水提镁海水提镁 (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)增大，增大，Mg(OH)2的溶解度小于的溶解度小于Ca(OH)2，则最大程度地将，则最大程度地将Mg2转化为转化为Mg(OH)2沉淀。沉淀。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)22

18、HCl水解平衡的存在，在水解平衡的存在，在HCl气体环气体环境中，增大境中，增大c(HCl)，抑制了，抑制了MgCl2的水解，避免了的水解，避免了Mg(OH)2的生成。的生成。【例例2】 (2009年天津理综节选年天津理综节选) 从海水中提取食盐和溴的过程如下：从海水中提取食盐和溴的过程如下：(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的产品有溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、_、_或或H2、_。(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_。(4)

19、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，有关反应的离子方程式为子方程式为_，由此反应可知，除环境保护外，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在工业生产中应解决的主要问题是_。高考热点示例高考热点示例富集溴元素富集溴元素Cl2NaOHNaClO强酸对设备的腐蚀强酸对设备的腐蚀【针对训练】 查阅了有关资料：Br2的沸点为59 ，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。如下装置简图：(1)图中仪器B的名称：_(2)整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为_。(3)实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：

20、_。(4)C中液体产物颜色为_，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_冷凝管冷凝管Br2腐蚀橡胶腐蚀橡胶控制温度计控制温度计b的温度，并收集的温度，并收集59 时的馏分时的馏分深红棕色深红棕色分液分液(或蒸馏或蒸馏)训练题训练题 (2)加入混凝剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是_(填序号)只有物理过程，无化学过程只有化学过程，无物理过程既有化学过程又有物理过程FeSO47H2O是常用的混凝剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种沉淀是_。(3)通入二氧化碳的目的是_和_。(4)气体A的作用是_。(5)下列物质中，_可以作为气体A的代替品。ClO2浓氨水SO2浓硫酸四、石油、煤和天然气的综合利用(P38)1煤的综合利用C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)煤的干馏产品煤的干馏产品 (1) 分馏原理？设备：分馏塔。基本步骤：2.石油的综合利用 (2) )裂化裂化大分子烃分解为含碳