1、第13课时 单元复习小结学案【知识建构】【专题突破】1.天然水的净化，海水淡化，污水处理，煤、石油、天然气的综合利用等知识的学习，以查阅资料、与同学交流探讨为主，同时结合实地参观考察，理论联系实际。2.学习电解原理及其应用，以实验探索、独立思考、牢记规律为主，同时要做一定量的练习题以巩固知识。3.加强知识间的联系与对比，以新技术的学习与掌握为主体，复习巩固已经学过的基础知识。专题一：化学工业生成与环境保护【教师点拨】电解是指电流通过溶液时在阴、阳两极发生化学反应的过程，这一内容在高考试题中出现的几率很高。此类题主要分析阴、阳两极反应，理清溶液中的离子在电极上的放电顺序，阳极：金属S2IBrCl
2、OHSO42、NO3、CO32(含氧酸根一般不放电)，阴极：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K。利用电子守恒法去求解有关计算题。电化学常常涉及到物理学中的串联电路、并联电路以及相关物理量，如电流强度、电压、电阻、时间、电量等，无疑有关电化学知识是物理学和化学的交汇点，这将会成为理科综合测试的热点。有关电解计算的方法与规律：通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解决此类题的方法有两种：一种是根据电解方程式或电极反比例式求解；另一种是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解，以电电子守恒较为简便，注意运用。
3、一般计算电极产物时用电极反应，采用电子守恒法，计算电解后溶液的pH时用电解方程式，列比例求解。规律方法有关电化学涉及的计算题，可依据电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”之桥，寻找关系式进行计算。友情提示：通过4 mol e为桥可构建如下关系式：4e2Cl2(Br2、I2)O24H 阳极产物4OH2H22Cu4AgM阴极产物说明：M为金属，n为其化合价。当然，也可根据电池总反应式列比例式求解。【例1】按下图装置进行电解(均是惰性电极)，已知A烧杯中装有500 mL20 的NaOH溶液，B烧杯中装有500 mL pH为6的1 molL-1CuSO4溶液。通电一段时间后，在b电极上收集到28mL
4、气体(标准状况)，则B烧杯中溶液(溶液体积变化忽略不计)pH变为（ ）A. 4 B. 3 C. 2 D. 1 【解析】在A池中b阳极是，表面生成气体为氧气OH- - 4e- = 2H2O + O2 4 1 0.005 0.00125电路中共转移了0.005mol 电子。2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 4e- 2 4 0.0025 0.005B烧杯中c(H+)=0.002520.5=0.01B池的pH=-lgc(H+)=-lg0.01=2【答案】C【即学即练1】两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时，(设电解过
5、程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)电极上析出银的质量最大为()A.27 mg B.54 mg C.106 mg D.216 mg1.B【解析】首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH4e=O22H2O；阴极Age=Ag，电解的总反应式为：4AgNO32H2O4AgO24HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(H)n(HNO3)n(Ag)(103 mol/L106 mol/L)0.5 L5104 mol，m(Ag)5104 mol108 g/mol0.054 g54 mg。专题二：化工工艺流程废水处理【教师点拨】无机工艺流程题考虑的问题主要有以下
6、几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产品的产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。方法技巧：“瞻前顾后”分析法有些化工生产为了充分利用原料，变废为宝，设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外，同时还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这种类型题用“瞻前顾后”分析法。瞻前顾后分析法，指分析工艺生产流程时，主要考虑原料转化为的产品(瞻前)，同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。用“瞻前顾后”分析法分析循环工艺生产流程题，关键是如何找到循环生产
7、点，即在什么情况下，什么生产阶段实施循环生产。判断循环生产点的方法：一是看反应是否为可逆反应，如果是可逆反应，要考虑原料的循环利用。如合成氨反应是可逆反应，分离氨后的尾气中含有大量原料气N2和H2，千万不能随便放掉，必须送入合成塔，实施循环生产。二是看副产品的分子组成与某种原料的组成中有无相同的元素，如果有，而且该副产品又容易转化为某种原料，就可以考虑循环生产工艺。【例2】利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO的离子方程式为_。(二
8、)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3，其次是Fe3、Fe2、Al3、Ca2、Mg2)：常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：阳离子Fe3Fe2Mg2Al3Cu2Cr3开始沉淀时的pH1.97.04.7沉淀完全时的pH3.29.011.186.79(9溶解)(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是_(至少写一条)。(2)调pH8是为了除去_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(3)钠离子交换树脂的原理为MnnNaRMRnnNa，被交换的杂质离子是_(填Fe3、Al3、Ca2、Mg2)。(4)试配平氧化还原反应方程式：Na2C
9、r2O7SO2H2O=Cr(OH)(H2O)5SO4Na2SO4；每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为_。(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2、Fe3和Fe2的浓度均为0.10 mol/L，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3 和Fe2的实验步骤：_；_；过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。【解析】本题以污水处理为中心，考查了化学反应方程式的书写、工艺流程分析、除杂、计算等，最后要求考生根据题意设计一个除杂实验的实验步骤。(一)在碱性条件下用铝粉还原NO，根据题
10、意知NO被还原的产物为NH3H2O，铝元素被氧化成AlO，然后进行书写和配平。(三)欲除去CuCl2溶液中的Fe3和Fe2，必须先将Fe2氧化成Fe3，然后再通过调节pH至3.24.7，可以将Fe3转化成Fe(OH)3沉淀而除去。为了不引入新的杂质，氧化时用氯气，调节pH用CuO。【答案】(一)2AlOHNO2H2O=2AlONH3H2O(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)(2)Fe3、Al3(3)Mg2、Ca2(4)1311211.5 mol(三)通入足量氯气将Fe2氧化成Fe3加入CuO调节溶液的pH至
11、3.24.7【即学即练2】某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3H2O的形式存在，该废水的处理流程如下：(1)过程:加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至 30,通空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：_。用化学平衡原理解释通空气的目的：_。(2)过程：在微生物作用的条件下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。两步反应的能量变化示意图如下：第一步反应是_反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是_。1mol NH4+(aq)全部氧化成NO3(aq)的热化学方程式是_。(3)过程：一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗 32 gCH3
12、OH转移6 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_。 2.(1)3NH4+OHNH3H2O废水中的NH3被空气带走，NH3H2ONH3+H2O的平衡向正反应方向移动，利于除氨(2)放热 H=-273kJ/mol0.016时，辛烷过量，则辛烷不能充分燃烧，尾气中会增加CO。(3)若a0.016时，O2过量，即空气过量，由于放电条件下空气中的N2被氧化成NO，进而生成NO2，故NO2气体增多。反应方程式：N2O22NO,2NOO2=2NO2。练案A组（课堂反馈 满分50分）一、选择题（每小题5分，共35分）1.化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是()A.利用太阳能等清洁能
13、源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境B.凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用C.为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术D.提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染1. B【解析】A项化石燃料是不可再生能源，且这些燃料可产生大量的污染大气的气体，太阳能代替化石燃料，能节约能源，保护环境；B项食品添加剂，如苯甲酸钠等均可适量食用；C项废电池综合利用是防止重金属离子污染的重要课题，故正确；D项白色污染主要是指难降解的塑料的污染。2.由海水淡化生产饮用水，下列方法从原理上分析完全不可行的是()A.利用太阳能将海水蒸馏淡化B.将海水通过离子交换树脂，以除
14、去所含离子C.加明矾使海水的盐分沉淀而淡化D.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水2.C【解析】海水淡化，要么蒸馏为水蒸气再加以收集，要么除掉海水中的盐分。由于海水中的盐分的浓度很小，从理论上讲，盐分是不可能沉淀析出的，所以C不正确。3.以下方法不属于污水处理方法的是()A.物理沉淀法 B.微生物降解法C.酸碱中和法 D.电渗析法3.D【解析】A项属于物理方法，B项属生物法，C项是化学方法的一种，D项是海水的淡化方法，故符合题意。4.2009年11月，国务院常务会议决定，到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%45%，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划。将C
15、O2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：6CO26H2OC6H12O66O2CO23H2CH3OHH2OCO2CH4CH3COOH2CO26H2CH2=CH24H2O对以上反应的叙述，正确的是()A.最节能的是反应B.因为CH3OH有毒，故反应无应用价值C.反应中的两种反应物都是可再生的天然物质D.反应是工业生产乙烯的一种主要方法4.A【解析】本题考查有关反应的价值取向问题，有新意，较易。对于反应，利用的是太阳能，故是最节能的，A项正确；对于反应，有毒的物质并不是没有应用价值，故B项错误；对于反应，CH4不是可再生的天然资源，故C错误；工业上主要通过石油裂解的方法制
16、备乙烯，故D项错误。5.为了降低锅炉用水或化工用水的硬度，许多单位都应用离子交换柱。在此之前曾经普遍应用过“药剂法”，如石灰纯碱法等，使Ca2、Mg2转化成沉淀物从水中除去，达到软化硬水的目的。与之相比，离子交换法软化水的优点很多。下列各项中，不符合事实的是()A.操作简便，设备简单，占地面积小B.离子交换剂(离子交换树脂或磺化煤)可再生，反复使用C.能除去水中的所有离子D.废水容易处理，不产生污染物5.C【解析】离子交换剂只能使Ca2、Mg2浓度降低到合理水平，不能除去水中的所有离子。6.二氧化氯、铁酸钠以及臭氧是饮用水的“三净客”，用铁酸钠(Na2FeO4)处理来自河流湖泊的水，以作为人们
17、生活饮用水，是一项较新的技术。以下叙述中正确的是()二氧化氯对水具有消毒、净化双效功能臭氧可消除水洗物中残留的农药残留，杀灭水中的细菌病毒臭氧、明矾净水原理相同用Na2FeO4净水具消毒和净化双效功能A. B.C. D.6.A【解析】二氧化氯、臭氧只具有氧化消毒作用，无净化功能，Na2FeO4中Fe显6价具强氧化性，能杀菌消毒，反应后产生的Fe3水解后得到Fe(OH)3胶体，可吸附水中的悬浮物和土壤胶体颗粒，具净化功能。7.下列说法中正确的是()A.煤油是石油加工所得的主要产品之一，对煤的加工不能得到煤油B.利用“氢化法”可将煤加工成燃油，其过程中发生了化学变化C.利用“气化液化法”可将煤加工
18、成燃油，其过程中只发生物理变化D.用煤生成的燃油的化学式可表示为(CH2)n，它是一种高分子化合物7.B【解析】将煤进行低温(约500600 )干馏所得到的煤焦油，再进行分馏，分馏产品中有煤油。利用“气化液化法”可将煤加工成燃油，其过程可大概表示为：首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体，然后在催化剂的作用下，其中的一氧化碳和氢气转化为燃油。在该过程中发生了许多化学反应。(CH2)n是燃油的组成成分，属于烃，通常呈液态，液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。二、填空题（共15分）8.(6分)下图是石蜡(碳原子数约为1830的烃类混合物)进行催化裂化和检验裂化产物的装置，根据图示回答：(1)试管中
19、盛的是_。(2)试管至上部导管的作用是_。(3)试管中盛的是_，现象是_。8.蜡和氧化铝(或石蜡和催化剂)(2)导气和冷凝(3)酸性高锰酸钾溶液(或溴水)溶液颜色逐渐褪去【解析】石蜡催化裂化的产物中有烯烃，烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色或使溴水褪色。9.(9分) 2010年7月5日到6日，中共中央、国务院在北京召开西部大开发工作会议。能源资源的优化利用、环境生态补偿机制和公共服务均等化成为西部大开发下一个十年的关键词。国家已规划建设从新疆至上海的天然气管道干线，实施“西气东输”。(1)天然气的主要成分是_，它是由动、植物残体在隔绝空气的情况下，经_形成的。(2)天然气既是高效能源，也可作基本化工
20、原料，生产乙炔、氢气、氯甲烷、甲醇、甲醛等化工产品，请写出天然气的主要成分经隔绝空气、高温反应生成乙炔和炭黑的化学方程式：_。(3)到2005年，我国许多地区都将用“西气东输”的天然气，家用燃具的喷嘴都需要改造。试通过计算说明，同样燃烧1 m3的水煤气(主要成分是CO和H2)和天然气，所需的氧气哪个多？9.（1）甲烷(或CH4) 高温发酵后分解（2）CH4 C+2H2；2CH4C2H2+3H2（3）天然气所需的氧气多【解析】天然气的主要成分是甲烷，它是由动、植物残体在隔绝空气的情况下，经高温发酵后分解所得的。甲烷隔绝空气后，反应物是唯一的，产物也告诉了我们，那么将方程配平后即得化学方程式。水煤
21、气(CO和H2)每1 mol消耗的氧气是0.5 mol，而1 mol甲烷则需消耗2 mol氧气，所以进气口需要扩大。B组（课后拓展）1.某化工厂排放的污水中含有Al3、Hg2、Fe3、Cu2四种离子，甲、乙、丙三位同学设计从污水中回收铜的方案如下：(1)以上实验方法能否得到铜 (填“能”或“不能”)。甲_，乙_，丙_。(2)在制得铜的方案中会导致环境污染的一步操作是：_，其原因是_。(3)在可制得铜的方案中，主要反应的离子方程式为：_。1.( 1)不能能不能(2)加热时生成的汞蒸气会污染环境(应装一个“冷凝液化”回收装置)(3)Fe2Fe3=3Fe2 FeCu2=Fe2Cu FeHg2=HgF
22、e2 Fe2H=Fe2H2【解析】(1)甲同学的方案中，加入NaOH所得沉淀至少含Hg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2三种沉淀，加热得到HgO、Fe2O3、CuO等，故通氢后不可能得纯铜。乙同学的方案，步骤所得滤渣有Hg、Fe、Cu三种物质，中除去Fe，中加热可除去Hg，同时得CuO，最后可得Cu。丙同学的操作所得滤渣为Fe、Cu、Hg，虽加热时可除去Hg，但Fe没除去，最后不可能得到纯铜。(2)由对乙同学的方案的分析知，在步骤加热得CuO的同时，可生成汞蒸气会污染环境，可连接一个冷凝液化装置回收汞。(3)步骤发生的反应为Fe2Fe3=3Fe2；FeCu2=Fe2Cu；FeHg2=H
23、gFe2。步骤中的反应为Fe2H=Fe2H2.2.在我国实施的“南水北调”工程是为了解决北方地区长期缺水的状况。在调水工程中，沿途工业污水的任意排放是造成水质恶化的最大隐患。检测某工厂废液中含有大量Mg2、A13、Cu2、Ag。试分析回答下列问题：(1)该废液中可能大量存在的一种阴离子是_(填序号)；A.SO42 B.NO3C.Cl D.CO32(2)为检测废液中铝元素的含量需将其从废水样品中分离出来，所用的试剂是_，铝元素发生变化的离子方程式是_；(3)为了回收废液中的金属银，某同学设计了如下方案：若该方案获得Ag 108 g，为保证不污染环境和Cl2的循环利用，理论上应提供标准状况下的H2
24、的体积是_L。2. (1)B(2)NaOHAl34OH=AlO2+2H2O(3)11.2【解析】(1)根据离子共存的要求只有NO3能与废液中的四种离子大量共存。(2)要分离铝元素，可通过沉淀Al3来实现，但沉淀Al3时其他阳离子也易沉淀，故应反其道而行，可通过沉淀其他三种阳离子，等分离后再单独沉淀铝。(3)由AgClAgHClH2 108 g mol 108 g mol即需标准状况下的H2为11.2 L。3.自然环境提供的能够为人类利用的淡水资源并不丰富，而且淡水资源缺乏的形势日益严峻。地球的海水总量约为1.3109亿吨，是人类最大的水资源库。电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其
25、原理如下图所示：回答下列问题：(1)大海中的海水_(填“能”或“不能”)直接通入到装置中，理由是_ _。(2)a是电源的_极，b是电源的_极。(3)是_室(填“淡水”或“浓水”)，口排出的是_(填“淡水”或“浓水”)。(4)电渗析法的主要原理是_ _。(5)该装置产生的浓水_(填“能”或“不能”)直接排放，理由为_ _。3.(1)不能海水中往往有一些悬浮杂质，需要把海水经过沉降、过滤后才能通入该装置中(2)负正(3)淡水浓水(4)在电场作用下，海水中的阳离子趋向阴极，阴离子趋向于阳极，但在阴膜和阳膜的选择性透过作用下，使有的间隔内离子浓度变小，从而使海水淡化(5)不能产生的浓水中含大量盐分，直接排放可能会改变水质、导致土壤盐碱化【解析】海水中有些悬浮杂质不能用离子交换除去，必须经过沉降、过滤后才能进入淡化装置；从电源连接电极名称可判断电源电极名称，阴极接电源负极，阳极接电源正极；利用电场作用，使海水中阴、阳离子分别向阳、阴极定向移动，但在阳膜和阴膜的离子选择性透过作用下，使有的间隔内离子浓度变大(如间隔)，有的间隔内离子浓度变小(如间隔)，这样就可以分别得到浓水和淡水；排出的浓水中含大量盐分，直接排放会改变水质，排到土壤中会导致土壤盐碱化，故不能直接排放。
