高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二十八 化學(xué)與技術(shù) 考點(diǎn)二 化學(xué)與資源開發(fā)教學(xué)案

1獲取潔凈的水(1)水的凈化基本流程工業(yè)生產(chǎn)中常用的混凝劑：明礬、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵等。常用的消毒劑：漂白粉、液氯、ClO2、高鐵酸鹽等。明礬凈水原理KAl(SO4)2=KAl32SO，Al33H2OAl(OH)3(膠體)3H。Al(OH)3在水中以絮狀的膠體形式存在，由于水中的膠體雜質(zhì)一般帶負(fù)電荷，而Al(OH)3膠體粒子帶正電荷，從而使膠體雜質(zhì)聚沉，同時Al(OH)3還能吸附一些懸浮物。(2)硬水的軟化硬水和軟水暫時硬度和永久硬度暫時硬度由鈣、鎂的碳酸氫鹽引起的硬度永久硬度由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的硬度硬水的軟化方法硬水軟化的常用方法有加熱法、藥劑法和離子交換法等。(3)污水的處理學(xué)霸巧學(xué)卡對處理水的方法的深度探究(1)向硬水中加入適量的熟石灰目的是使鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀；加入適量純堿的目的是使鈣離子生成碳酸鈣沉淀；過濾棄去沉淀，即得軟水。(2)硫酸亞鐵可用作混凝劑的原理和條件：調(diào)節(jié)溶液pH在9左右，亞鐵離子水解生成氫氧化亞鐵，并被空氣中氧氣氧化為氫氧化鐵，起到更好的混凝作用。(3)水的凈化是除去水中的懸浮物，而硬水軟化是為了除去水中的鈣、鎂離子，消毒是為了除去水中的細(xì)菌。(4)高鐵酸鈉(Na2FeO4)或高鐵酸鉀(K2FeO4)具有強(qiáng)氧化性，是一種新型凈水劑，能發(fā)生反應(yīng)FeO8H3e=Fe34H2O，其還原產(chǎn)物Fe3可以水解生成Fe(OH)3膠體，能吸附雜質(zhì)而達(dá)到凈水的目的：Fe33H2OFe(OH)3(膠體)3H。2海水的綜合利用(1)海水制鹽目前，由海水制鹽的方法仍以蒸發(fā)法(鹽田法)為主，其原理很簡單，即將海水引入海灘上的鹽田里，利用日光和風(fēng)力逐漸使水蒸發(fā)，慢慢濃縮，使食鹽結(jié)晶析出。鹽田一般分為貯水池、蒸發(fā)池和結(jié)晶池三部分。(2)氯堿工業(yè)工藝流程：粗鹽水過濾離子交換樹脂精鹽水反應(yīng)原理：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。產(chǎn)品應(yīng)用aCl2：有機(jī)合成、制農(nóng)藥等；bNaOH：造紙、制玻璃、肥皂；cH2：有機(jī)合成、金屬冶煉。(3)海水提溴工藝流程反應(yīng)原理Cl22NaBr=2NaClBr2a3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2ObBr2SO22H2O=2HBrH2SO42HBrCl2=Br22HCl學(xué)霸巧學(xué)卡海水提溴注意事項(1)通氯氣前要先將海水酸化，使其pH約為3.5，此時氯氣的氧化效果最好。(2)用空氣或水蒸氣將溴吹出，而不用四氯化碳萃取，原因是后者工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)效益低且對環(huán)境污染嚴(yán)重。(4)海水提鎂3煤化工和天然氣化工的發(fā)展一碳化學(xué)一碳化學(xué)是以分子中只含一個碳原子的化合物(如CO、CH4、CH3OH等)為原料，合成一系列化工原料和燃料的化學(xué)。1.海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源，如圖為海水資源開發(fā)利用的部分過程。下列有關(guān)說法正確的是()A用澄清石灰水可鑒別NaHCO3和Na2CO3B制取NaHCO3的反應(yīng)是利用其溶解度小于NaCl的溶解度C在步驟、中，溴元素均被氧化D工業(yè)上通過電解飽和MgCl2溶液制取金屬鎂答案B解析A項，Na2CO3、NaHCO3和Ca(OH)2均能發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，所以用澄清石灰水不可鑒別NaHCO3和Na2CO3，錯誤；B項，向飽和食鹽水中通入NH3和CO2，溶解度較小的NaHCO3會先析出，正確；C項，步驟中，溴元素化合價從1升高到0，被氧化，步驟中，溴元素化合價從0降低到1，被還原，步驟中，溴元素化合價從1升高到0，被氧化，錯誤；D項，工業(yè)上通過電解熔融的氯化鎂來制取金屬鎂，電解飽和MgCl2溶液得到的是氫氧化鎂，錯誤。2水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(1)含有較多_的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為_(寫出一個即可)。(2)將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水，應(yīng)先使硬水通過_(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹脂，原因是_。(3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，從而獲得純凈水的方法稱為_。電滲析法凈化水時，使離子通過半透膜的推動力是_。(4)檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的_。答案(1)Ca2、Mg2Ca22HCOCaCO3H2OCO2(或Mg22HCOMgCO3H2OCO2)(2)RH先通過陰離子交換樹脂可能產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響樹脂交換效果(3)反滲透法電勢差(或電場力)(4)電導(dǎo)率(或電阻率)解析本題主要考查化學(xué)技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用，離子交換法凈水用的RH型陽離子交換樹脂可以將水中的陽離子用H交換出來，ROH型陰離子交換樹脂可以將水中的陰離子用OH交換出來。明白此原理第(2)問即可解答出來?？挤ňC述化學(xué)與資源的綜合開發(fā)利用是“化學(xué)與技術(shù)”模塊的重要內(nèi)容，也是絕大多數(shù)省份高考選考的組成部分。涉及的內(nèi)容有化石燃料、海水與礦石等資源的綜合利用，在高考試題中常結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對資源的開發(fā)利用進(jìn)行綜合考查。命題法1氯堿工業(yè)典例1氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：依據(jù)上圖完成下列問題：(1)在電解過程中，陰極上生成氣體的電子式為_。(2)精制過程中除去陽離子中的Ca2、Mg2等雜質(zhì)，除去Mg2的離子方程式為_。(3)精制過程要除去SO，可選擇下列溶液中的_(填字母序號)。aBa(OH)2bBa(NO3)2cBaCl2(4)在實際生產(chǎn)中也可以用BaCO3除去SO(已知溶解度BaSO4<BaCO3)，試用平衡移動原理加以解釋：_。(5)脫鹽工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過蒸發(fā)、冷卻、_、_(填操作名稱)而制得50%的NaOH溶液。(6)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式_。解析(1)電解飽和食鹽水的反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，與正極相連的為陽極，生成氯氣，該電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，與電源負(fù)極相連的為陰極，生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，氫氣的電子式為HH。(2)Mg2和NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，離子方程式為Mg22OH=Mg(OH)2。(3)除雜的基本原則是除雜而不能引入新的雜質(zhì)。對于該混合物而言，氫氧根離子和氯離子都不是雜質(zhì)，而硝酸根離子卻是雜質(zhì)，所以可以選用氫氧化鋇，也可以選用氯化鋇，但是不能選用硝酸鋇。(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SO促使BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)平衡正向移動，生成更難溶的BaSO4沉淀。(5)氫氧化鈉的溶解度隨溫度的升高而增大，但是氯化鈉的溶解度受溫度的影響不大，所以氫氧化鈉和氯化鈉分離的方法是通過加熱蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾除去NaCl。(6)電解飽和食鹽水反應(yīng)為2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，該反應(yīng)的離子方程式為2Cl2H2O2OHH2Cl2。答案(1) (2)Mg22OH=Mg(OH)2(3)ac(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SO促使BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)平衡正向移動，生成更難溶的BaSO4沉淀(5)結(jié)晶過濾(6)2Cl2H2O2OHH2Cl2【解題法】氯堿工業(yè)涉及知識點(diǎn)總結(jié)(1)粗鹽的精制注意：粗鹽精制的過程中必須注意加入試劑的順序，為了使離子沉淀完全，通常加入的試劑是過量的，在后續(xù)操作中應(yīng)把加入的過量試劑除去；Na2CO3須在鋇鹽試劑后加入，稀鹽酸須加在過濾后的濾液中。(2)電極反應(yīng)陰極：2H2e=H2(還原反應(yīng))陽極：2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))總反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)主要設(shè)備：離子交換膜電解槽。(4)產(chǎn)品陽極室產(chǎn)品：氯氣，補(bǔ)充飽和食鹽水流出淡鹽水。陰極室產(chǎn)品：氫氣和NaOH，補(bǔ)充純水(加入少量NaOH)流出NaOH溶液。命題法2水的凈化與處理典例2水處理主要包括水的凈化、污水處理、硬水軟化和海水淡化等。(1)水處理技術(shù)的核心是減少或除去水中的各種雜質(zhì)離子。目前，_和_是主要的去離子方法。(2)根據(jù)廢水中所含有害物質(zhì)的不同，工業(yè)上有多種廢水的處理方法。廢水若采用CO2處理，離子方程式是_。廢水常用明礬處理。實踐中發(fā)現(xiàn)廢水中的c(HCO)越大，凈水效果越好，這是因為_。廢水中的汞元素存在如下轉(zhuǎn)化(在空格上填相應(yīng)的化學(xué)式)：Hg2_=CH3HgH。我國規(guī)定，Hg2的排放標(biāo)準(zhǔn)不能超過0.05 mg/L。若某工廠排放的廢水1 L中含Hg23107 mol，是否達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)_(填“是”或“否”)。廢水常用Cl2氧化CN成CO2和N2。若參加反應(yīng)的Cl2與CN的物質(zhì)的量之比為52，則該反應(yīng)的離子方程式為_。(3)地下水往往含有鈣、鎂的碳酸鹽，自來水廠需要對地下水進(jìn)行_處理。把進(jìn)行過離子交換的CaR2(或MgR2)型樹脂置于_中浸泡一段時間后便可再生。(4)海水的淡化是除去海水中所含的鹽分，下圖是利用電滲析法從海水中獲得淡水的原理圖，已知海水中含有Na、Cl、Ca2、Mg2、SO等，電極為惰性電極。請回答：陽離子交換膜是指_(填“A”或“B”)。寫出通電后陽極區(qū)的電極反應(yīng)式：_。解析(2)廢水的處理方法是中和法，由于CO2水溶液顯酸性，所以該方法是去除OH，離子方程式為OHCO2=HCO。廢水的處理方法是懸凝法，目的是使懸浮的固體小顆粒沉降。常用明礬作凈水劑。在實踐中發(fā)現(xiàn)廢水中的c(HCO)越大，凈水效果越好，這是因為HCO會促進(jìn)Al3水解，水解的程度越大，產(chǎn)生的Al(OH)3就越多，吸附效果就越好，因而凈水效果增強(qiáng)。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得缺少的物質(zhì)應(yīng)該為CH4。在1 L的廢水中含有的Hg2的質(zhì)量為3107 mol201 g/mol6.03105 g6.03102 mg>0.05 mg，因此不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水常用Cl2氧化CN成CO2和N2，若參加反應(yīng)的Cl2與CN的物質(zhì)的量之比為52，根據(jù)質(zhì)量守恒定律及電荷守恒可得該反應(yīng)的離子方程式為5Cl22CN4H2O=10Cl2CO2N28H。(3)地下水往往含有鈣、鎂的碳酸鹽，自來水廠需要對地下水進(jìn)行軟化處理，以降低Ca2、Mg2的含量。把進(jìn)行過離子交換的CaR2(或MgR2)型樹脂置于NaCl溶液中浸泡，發(fā)生反應(yīng)：CaR22NaCl=2NaRCaCl2(或MgR22NaCl=2NaRMgCl2)，一段時間后便得到了NaR，又能重復(fù)使用，即獲得了再生。(4)陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，隔膜B在陰極附近，電解池陰極是陽離子放電，所以隔膜B是陽離子交換膜。電解池陽極是溶液中的Cl放電，所以通電后陽極電極反應(yīng)式是2Cl2e=Cl2。答案(1)離子交換法膜分離法(2)OHCO2=HCOHCO會促進(jìn)Al3的水解，凈水效果增強(qiáng)CH4否5Cl22CN4H2O=10Cl2CO2N28H(3)軟化食鹽水(4)B2Cl2e=Cl2【解題法】處理水的方法歸納總結(jié)(1)硬水軟化的常用方法加熱法(只能軟化具有暫時硬度的水)其原理為Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O，Mg(HCO3)2MgCO3CO2H2O，繼續(xù)煮沸時，MgCO3可轉(zhuǎn)化為更難溶的Mg(OH)2：MgCO3H2OMg(OH)2CO2。藥劑法(石灰純堿法)反應(yīng)原理：aCa(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2OMg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2OMgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4bCa2CO=CaCO3離子交換法：利用了離子交換反應(yīng)原理，軟化水的質(zhì)量高。常用離子交換樹脂作離子交換劑，其軟化硬水和再生的過程如圖所示：(2)污水處理的常用方法污水處理方法原理方法物理法利用物理原理和機(jī)械作用對廢水進(jìn)行處理沉淀、均衡調(diào)節(jié)、過濾、離心分離化學(xué)法通過化學(xué)反應(yīng)處理廢水中和法：處理酸性廢水和堿性廢水沉淀法：處理含有重金屬離子的廢水氧化還原法：除去油類、氮化物、硫化物等物質(zhì)生物法利用微生物的作用除去廢水中溶膠物質(zhì)及有機(jī)物活性污泥法、生物濾池法、厭氣處理法1(雙選)下列敘述正確的是()A合成氨的“造氣”階段會產(chǎn)生廢氣B電鍍的酸性廢液用堿中和后就可以排放C電解制鋁的過程中，作為陽極材料的無煙煤不會消耗D使用煤炭轉(zhuǎn)化的管道煤氣比直接燃煤可減少環(huán)境污染答案AD解析A項，合成氨中造氣生成H2時，不論是C還是CH4與H2O反應(yīng)，均有CO或CO2廢氣生成，正確；B項，電鍍液中不僅顯酸性，還含有重金屬陽離子、有毒物質(zhì)等，要回收利用，無害化處理，錯誤；C項，陽極生成氧氣，氧氣與碳反應(yīng)，錯誤。2(雙選)污水經(jīng)過一級、二級處理后，還含有少量Cu2、Hg2、Pb2等重金屬離子，可加入沉淀劑使其沉淀。下列物質(zhì)不能作為沉淀劑的是()A氨水 B硫化氫氣體C硫酸鈉溶液 D純堿溶液答案AC解析氨水、Na2SO4溶液均不能使Cu2轉(zhuǎn)化為沉淀，其中氨水與Cu2形成配離子。3某工廠的廢渣中含NaCl、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等，為實現(xiàn)變廢為寶，設(shè)計了以下工藝流程制備七水硫酸鎂。在反應(yīng)器中加入過量的稀硫酸，控制pH為5.0，溫度在52 左右，持續(xù)攪拌。(1)反應(yīng)混合物過濾后，濾渣的主要成分為_。攪拌器的作用是使反應(yīng)充分進(jìn)行，其化學(xué)原理為_ (請結(jié)合反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)解釋)。(2)經(jīng)過分析，過濾所得濾液中含有的離子主要為Na、Mg2、H、SO、Cl，為了除去H，最好加入適量的_(填化學(xué)式)。(3)蒸發(fā)濃縮器的溶液中主要含有氯化鈉和硫酸鎂，通入水蒸氣并控制溫度在100110 ，蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，此時析出的晶體主要是氯化鈉，說明此溫度下硫酸鎂的溶解度比氯化鈉_(“大”或“小”)。結(jié)晶槽中硫酸鎂結(jié)晶的方法為_。(4)結(jié)晶槽中，析出晶體后所得溶液中主要含有的金屬陽離子是_，生產(chǎn)中對該溶液的處理方法是_。(5)工業(yè)上制取金屬鎂，其化學(xué)反應(yīng)方程式為_。氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為_。答案(1)CaSO4和BaSO4攪拌過程中CO2不斷逸出，使平衡CaCO3H2SO4CaSO4H2OCO2不斷向右移動(或?qū)aCO3改為BaCO3)(2)MgO或MgCO3或Mg(OH)2(3)大冷卻結(jié)晶(4)Na、Mg2循環(huán)利用(5)MgCl2(熔融)MgCl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2解析(1)在反應(yīng)器中加入過量的稀硫酸，使Mg(OH)2充分溶解轉(zhuǎn)化為MgSO4，同時BaCO3也轉(zhuǎn)化為BaSO4。CaSO4微溶于水，反應(yīng)器中存在反應(yīng)CaCO3H2SO4CaSO4H2OCO2，CO2在攪拌過程中不斷逸出，平衡右移，導(dǎo)致CaCO3轉(zhuǎn)化成CaSO4。(2)濾液中主要含有Na、Mg2、H、SO、Cl，為了除去H，最終制得七水硫酸鎂，且不引入雜質(zhì)，應(yīng)該加入MgO或MgCO3或Mg(OH)2。(3)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶時析出的晶體主要是氯化鈉，說明此溫度下硫酸鎂的溶解度比氯化鈉大。結(jié)晶槽中使硫酸鎂結(jié)晶的方法為冷卻結(jié)晶。(4)結(jié)晶槽中析出晶體后所得溶液中主要含有的金屬陽離子是Na和Mg2，該溶液應(yīng)循環(huán)利用，以充分利用資源，減少環(huán)境污染。(5)工業(yè)上電解熔融氯化鎂制取鎂；氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水生成NaOH、氫氣和氯氣。