高中化学新人教必修第二册 第八章　化学与可持续发展总结学案

第八章章末共享微专题解答化学工艺流程题的方法1．问题设置与考查知识点有关无机化工生产试题的考查内容归纳起来主要有六个方面：(1)将原料转化为产品的生产原理：考查复分解反应、氧化还原反应等原理。(2)除去所有杂质并分离提纯产品：考查物质分离提纯的实验操作。(3)提高产量与产率(转化率)：考查化学反应速率和化学平衡。(4)减少污染：考查“绿色化学”生产。(5)原料的来源：考查物质的来源及成本问题。(6)生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。要准确、顺利解答无机化工生产流程题，同学们除了要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂、分离、提纯物质的基本技能外，还要具备分析工艺生产流程的能力。2．无机化工生产流程主线3．基本步骤(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。(2)整体阅读流程图，辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一个步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果；对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。(4)从问题中获取信息，帮助解题。4．解题思路明确整个流程及每一步的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。5．解题模板[微训练]1．“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：请回答下列问题：(1)工艺操作①、②分别为____________________、________。(2)工业合成氨的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)写出生成“产品”的离子方程式：________________________________________________________________________。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是________________________________________________________________________。(5)副产品的化学式为____________。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是____________。 2.地球的表面积为5.1亿平方公里，其中海洋的面积为3.67亿平方公里，占整个地球表面积的70.8%。海洋是一个巨大的化学资源宝库，下面是海水资源综合利用的部分流程图，请根据该图回答下列问题：(1)淡化海水的方法有________________(写一种合理方法即可)。由海水提取的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等离子，为了除去这些离子，需要依次加入稍过量的NaOH、BaCl2、________(填化学式)，之后________(填操作名称)，再加入适量________(填试剂名称)。将所得溶液加热浓缩、冷却结晶，得到精盐。(2)反应④由无水MgCl2制取金属镁的常用工业方法是________。(3)向苦卤中通入Cl2置换出Br2，再用空气吹出溴并用SO2吸收，转化为Br－，反复多次，以达到富集溴的目的。由海水提溴过程中的反应可得出Cl－、SO2、Br－还原性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________。(4)工业上也可以用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2，生成溴化钠和溴酸钠，同时放出CO2。写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________。最后再用H2SO4处理所得溶液重新得到Br2，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________。3．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为____________________________；得到滤渣1的主要成分为________。(2)第②步加H2O2的作用是________________________，使用H2O2的优点是________________________________。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是____________________。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：甲：eq\x(滤渣2)eq\o(→,\s\up15(H2SO4))eq\x(酸浸液)eq\o(→,\s\up15(蒸发、冷却、,结晶、过滤))Al2(SO4)3·18H2O乙：eq\x(滤渣2)eq\o(→,\s\up15(H2SO4))eq\x(酸浸液)eq\o(→,\s\up15(适量Al粉),\s\do14(过滤))eq\x(滤液),蒸发、冷却、结晶、过滤Al2(SO4)3·18H2O丙：eq\x(滤渣2)eq\o(→,\s\up15(NaOH溶液),\s\do14(过滤))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up15(H2SO4))eq\x(溶液),蒸发、冷却、结晶、过滤Al2(SO4)3·18H2O上述三种方案中，________方案不可行，原因是__________________________；从原子利用率角度考虑，________方案更合理。4．Ⅰ.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：(1)排空物质的主要成分为________。(2)进入吸收塔之前加一个缓冲器的目的是________________________________________________________________________。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为________。Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：各室中发生的反应如下：氧化室：NO2(g)＋SO2(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)＋NO(g)ΔH＝akJ·mol－1。清除室：NO(g)＋NO2(g)=N2O3(g)ΔH＝bkJ·mol－1；N2O3(g)＋2H2SO4(l)=2NOHSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝ckJ·mol－1。分解室：4NOHSO4(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4H2SO4(l)＋4NO2(g)ΔH＝dkJ·mol－1。回答下列问题：物质①和②分别为(写化学式)________、________。5．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁储量居世界首位。含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下：(1)步骤①加Fe的目的是______________；步骤②冷却的目的是____________________。(2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入________处理。(3)由TiO2制取单质钛(Ti)的步骤如下：eq\x(TiO2)→eq\x(TiCl4)eq\o(→,\s\up15(Mg),\s\do14(800℃，Ar))eq\x(Ti)反应TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up15(800℃))2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是________________________________________________________________________。eq\x(温馨提示：请完成第八章综合素养测评)微专题·大素养[微训练]1．解析：(1)合成氨的原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙。(4)氨气溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的反应进行检验等。(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为CaO，能够循环使用的物质是CO2。答案：(1)将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气过滤(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up15(高温、高压),\s\do14(催化剂))2NH3(3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3＋2NHeq\o\al(＋,4)＋SOeq\o\al(2－,4)(4)将湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)(5)CaOCO22．解析：(1)海水淡化即是使海水中的金属阳离子浓度降低，可采用蒸馏的方法、电渗析法、沉淀法等；除去粗盐中含有的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等离子，加入氢氧化钠溶液除去Mg2＋和少量的Ca2＋，加入BaCl2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，然后溶液中多余的Ba2＋用碳酸钠溶液除去，所以应再加入Na2CO3溶液，过滤后再加入适量的稀盐酸除去碳酸根离子即可。(2)由无水氯化镁制取镁的方法通常用电解法得到单质镁。(3)根据氧化还原反应中的氧化性、还原性的判断规律可知，Cl2置换出Br2，说明溴离子的还原性大于氯离子，再用空气吹出溴并用SO2吸收，转化为Br－，说明二氧化硫的还原性大于溴离子，所以Cl－、SO2、Br－还原性由强到弱的顺序是SO2>Br－>Cl－。(4)用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2，生成溴化钠和溴酸钠，同时放出CO2，根据题意写出离子方程式为3COeq\o\al(2－,3)＋3Br2=5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋3CO2↑；再用H2SO4处理所得溶液重新得到Br2，在酸性条件下Br－、BrOeq\o\al(－,3)发生氧化还原反应生成溴单质和水，离子方程式为5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋6H＋=3Br2＋3H2O。答案：(1)蒸馏法(合理即可)Na2CO3过滤盐酸(2)电解法(3)SO2>Br－>Cl－(4)3COeq\o\al(2－,3)＋3Br2=5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋3CO2↑5Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋6H＋=3Br2＋3H2O3．解析：(1)Cu与稀H2SO4、浓HNO3的混酸反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up15(△))Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up15(△))3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。Au、Pt不溶于稀H2SO4和浓HNO3的混酸，故滤渣1的主要成分为Au和Pt。(2)H2O2具有氧化性，第②步加H2O2的作用是将滤液1中的Fe2＋氧化为Fe3＋。使用H2O2的优点是不引入杂质，对环境无污染。(3)加热脱水可使CuSO4·5H2O变为CuSO4。(4)甲方案不可行，因为酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的混合液，使所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质。乙方案和丙方案相比，丙方案中加NaOH和制备Al2(SO4)3的原子组成没有关系，造成原料的浪费，故从原子利用率角度考虑，乙方案更合理。答案：(1)Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up15(△))Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up15(△))3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OAu、Pt(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋不引入杂质，对环境无污染(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙4．解析：Ⅰ.(1)排空物质是无污染的气体，主要成分为N2、O2。(2)进入吸收塔之前加一个缓冲器的目的是使氨气和污染的空气充分混合，使氮的氧化物与氨气充分反应，从而转化为无毒的N2。(3)从吸收塔排出的混合液含有铵盐，可以作为氮肥。Ⅱ.根据各室中的反应，物质①、②分别为分解室中NOHSO4与O2、H2O反应生成的NO2、H2SO4。答案：Ⅰ.(1)N2、O2(只填N2也算对)(2)使氨气和污染的空