高考化學(xué)課時基礎(chǔ)知識點復(fù)習(xí)教學(xué)案34 專題二十八 化學(xué)與技術(shù) 考點二 化學(xué)與資源開發(fā)

eq\a\vs4\al(考點二化學(xué)與資源開發(fā))1獲取潔凈的水(1)水的凈化①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。②明礬凈水原理KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，Al3＋＋3H2OAl(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①硬水和軟水②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③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菌。(4)高鐵酸鈉(Na2FeO4)或高鐵酸鉀(K2FeO4)具有強氧化性，是一種新型凈水劑，能發(fā)生反應(yīng)FeOeq\o\al(2－,4)＋8H＋＋3e－=Fe3＋＋4H2O，其還原產(chǎn)物Fe3＋可以水解生成Fe(OH)3膠體，能吸附雜質(zhì)而達到凈水的目的：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋。2海水的綜合利用(1)海水制鹽①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。②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)①工藝流程：粗鹽水eq\o(→,\s\up17(沉淀劑))過濾eq\o(→,\s\up17(加適量稀鹽酸))離子交換樹脂→精鹽水②反應(yīng)原理：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。③產(chǎn)品應(yīng)用a．Cl2：有機合成、制農(nóng)藥等；b．NaOH：造紙、制玻璃、肥皂；c．H2：有機合成、金屬冶煉。(3)海水提溴①工藝流程②反應(yīng)原理Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2a．3Br2＋3Na2CO3=5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2Ob．Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO42HBr＋Cl2=Br2＋2HCl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)濟效益低且對環(huán)境污染嚴重。(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③、④、⑤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③中，溴元素化合價從－1升高到0，被氧化，步驟④中，溴元素化合價從0降低到－1，被還原，步驟⑤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＋、Mg2＋Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up17(△))CaCO3↓＋H2O＋CO2↑(或Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up17(△))MgCO3↓＋H2O＋CO2↑)(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。[考法綜述]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SOeq\o\al(2－,4)，可選擇下列溶液中的________(填字母序號)。a．Ba(OH)2b．Ba(NO3)2c．BaCl(4)在實際生產(chǎn)中也可以用BaCO3除去SOeq\o\al(2－,4)(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)：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，與正極相連的為陽極，生成氯氣，該電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，與電源負極相連的為陰極，生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，氫氣的電子式為Heq\o\al(·,·)H。(2)Mg2＋和NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，離子方程式為Mg2＋＋2OH－=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，SOeq\o\al(2－,4)促使BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(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2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，該反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。[答案](1)(2)Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓(3)ac(4)由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SOeq\o\al(2－,4)促使BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)平衡正向移動，生成更難溶的BaSO4沉淀(5)結(jié)晶過濾(6)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑【解題法】氯堿工業(yè)涉及知識點總結(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：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))總反應(yīng)：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(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，補充飽和食鹽水流出淡鹽水。陰極室產(chǎn)品：氫氣和NaOH，補充純水(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。eq\x(廢水Ⅰ)eq\o(→,\s\up17(中和法))eq\x(pH近于7)eq\x(廢水Ⅱ)eq\o(→,\s\up17(懸凝法))eq\x(除懸浮物)eq\x(廢水Ⅲ)eq\o(→,\s\up17(沉淀法))eq\x(除Cu2＋、Hg2＋)eq\x(廢水Ⅳ)eq\o(→,\s\up17(氧化還原法))eq\x(除CN－)①廢水Ⅰ若采用CO2處理，離子方程式是______________。②廢水Ⅱ常用明礬處理。實踐中發(fā)現(xiàn)廢水中的c(HCOeq\o\al(－,3))越大，凈水效果越好，這是因為____________________。③廢水Ⅲ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＋＋________=CH3Hg＋＋H＋。我國規(guī)定，Hg2＋的排放標(biāo)準(zhǔn)不能超過0.05mg/L。若某工廠排放的廢水1L中含Hg2＋3×10－7mol，是否達到了排放標(biāo)準(zhǔn)________(填“是”或“否”)。④廢水Ⅳ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5∶2，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行________處理。把進行過離子交換的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＋、SOeq\o\al(2－,4)等，電極為惰性電極。請回答：①陽離子交換膜是指________(填“A”或“B”)。②寫出通電后陽極區(qū)的電極反應(yīng)式：______________________。[解析](2)①廢水Ⅰ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OH－＋CO2=HCOeq\o\al(－,3)。②廢水Ⅱ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(HCOeq\o\al(－,3))越大，凈水效果越好，這是因為HCOeq\o\al(－,3)會促進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。③根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得缺少的物質(zhì)應(yīng)該為CH4。在1L的廢水中含有的Hg2＋的質(zhì)量為3×10－7mol×201g/mol＝6.03×10－5g＝6.03×10－2mg>0.05mg，因此不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。④廢水Ⅳ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5∶2，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5Cl2＋2CN－＋4H2O=10Cl－＋2CO2＋N2＋8H＋。(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行軟化處理，以降低Ca2＋、Mg2＋的含量。把進行過離子交換的CaR2(或MgR2)型樹脂置于NaCl溶液中浸泡，發(fā)生反應(yīng)：CaR2＋2NaCl=2NaR＋CaCl2(或MgR2＋2NaCl=2NaR＋MgCl2)，一段時間后便得到了NaR，又能重復(fù)使用，即獲得了再生。(4)①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。②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2Cl－－2e－=Cl2↑。[答案](1)離子交換法膜分離法(2)①OH－＋CO2=HCOeq\o\al(－,3)②HCOeq\o\al(－,3)會促進Al3＋的水解，凈水效果增強③CH4否④5Cl2＋2CN－＋4H2O=10Cl－＋2CO2＋N2＋8H＋(3)軟化食鹽水(4)①B②2Cl－－2e－=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①加熱法(只能軟化具有暫時硬度的水)其原理為Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg(HCO3)2eq\o(=,\s\up17(△))MgCO3↓＋CO2↑＋H2O，繼續(xù)煮沸時，MgCO3可轉(zhuǎn)化為更難溶的Mg(OH)2：MgCO3＋H2Oeq\o(=,\s\up17(△))Mg(OH)2↓＋CO2↑。②藥劑法(石灰純堿法)反應(yīng)原理：a．Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2=2CaCO3↓＋2H2OMg(HCO3)2＋2Ca(OH)2=2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2OMgSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4b．Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓③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械作用對廢水進行處理沉淀、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①中和法：處理酸性廢水和堿性廢水②沉淀法：處理含有重金屬離子的廢水③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℃(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)充分進行，其化學(xué)原理為_______________(請結(jié)合反應(yīng)器中進行的反應(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＋、SOeq\o\al(2－,4)、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100～110℃，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