1、专题七化学与技术（选修2）一、化学与资源的开发利用1水的净化与污水处理2海水的综合利用(1)海水中盐的开发和利用海水制盐海水制盐仍以蒸发法为主，其原理简单，得到的盐为粗盐。氯碱工业氯碱工业就是在离子交换膜电解槽中电解饱和食盐水得到NaOH、Cl2和H2。反应方程式为：2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2(2)海水提溴(3)海水提镁沉淀：将海水抽入反应槽中，加入石灰乳，使海水中的镁离子转变成Mg(OH)2沉淀；转化：加盐酸，Mg(OH)2转化成MgCl2溶液，浓缩、结晶、过滤、烘干；电解：电解熔融MgCl2得到镁和氯气。氯气可用来制盐酸，再循环使用。(2)煤的气化：把煤中的有机物转化成可燃性
2、气体的过程。(3)煤的液化：把煤转化成液体燃料的过程。煤的液化分直接液化和间接液化，产品有液化石油气、汽油、煤油、柴油等。4.石油加工及其应用特别提醒(1)氯碱工业中常用阳离子交换膜，它具有选择性，只允许钠离子透过，而氯离子、氢氧根离子和气体不能透过。(2)海水提镁时将氢氧化镁转化成氯化镁晶体烘干脱水时要在氯化氢气流中进行，防止镁离子水解。(3)水的净化是除去水中的悬浮物，而硬水软化是为了除去水中的钙、镁离子，消毒是为了除去水中的细菌。(4)石油裂化的目的是为了提高轻质燃料(汽油、煤油和柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量；裂解是采用更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃。(5)
3、直馏汽油和裂化汽油不同，可通过溴水或酸性KMnO4溶液进行鉴别，前者是烷烃的混合物，后者含不饱和烃，因而现象不同。(6)煤的干馏、液化和气化都属于化学变化。(2)化学原理在硫酸工业生产中的应用加快反应速率的措施a升高温度；b.使用催化剂；c.在沸腾炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。提高SO2转化率，提高生产效率的措施a采用逆流原理；b.采用热交换原理；c.采用循环利用原理。(3)尾气的处理石灰水吸收法SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O。氨水吸收法SO22NH3H2O=(NH4)2SO3，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2
4、SO4SO2H2O。特别提醒(1)在生产中常用过量空气是为了增大O2的浓度，提高SO2的转化率。(2)常用浓H2SO4而不用水吸收SO3，是由于水与SO3反应易形成酸雾，吸收速度慢，腐蚀设备。(3)尾气中的SO2必须回收是为了防止大气污染。4纯碱工业(1)索尔维制碱法(氨碱法)原料：食盐、氨和CO2(石灰石经煅烧生成)生产过程a食盐水精制：饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去Ca2、Mg2。b食盐水氨化：将氨气通入精制饱和食盐水中，制得氨盐水。c氨盐水碳酸化：氨盐水吸收CO2，生成NaHCO3(溶解度较小)和NH4Cl。NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cld过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯
5、碱，同时回收二氧化碳再利用：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。e向氯化铵溶液中加入生石灰，回收利用氨：CaOH2O=Ca(OH)22NH4ClCa(OH)2 CaCl22H2O2NH3(2)侯氏制碱法(联合制碱法)反应原理将合成氨工业和制碱工业联合起来。以煤为原料制得碳酸氢铵，碳酸氢铵再与氯化钠进行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵。根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在278283 K(510)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出。有关反应的化学方程式：NH3CO2H2O=NH4HCO3NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl2Na
6、HCO3Na2CO3H2OCO2优点使食盐的利用率提高到了96%以上；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，消除了CaCO3制CO2这一工序。特别提醒(1)氨的工业合成常采用循环操作以降低工业成本。(2)纯碱工业中在向食盐中通入气体时先通入氨气是因为氨气的溶解度大，而二氧化碳的溶解度小。三、化学与材料的生产和应用1无机非金属材料的生产特别提醒水泥厂的主要污染物有粉尘、二氧化硫、氮氧化物和氟化物。应该有的设施是除尘器，生产性粉尘中含有二氧化硅，容易产生矽肺病。2金属材料的冶炼(1)炼铁和炼钢(2)电解法炼铝主要原料：铝土矿反应原理a由铝土矿精制Al2O3Al2O
7、32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO32Al(OH)3 Al2O33H2Ob电解Al2O32Al2O34Al3O2特别提醒 金属铝冶炼时不能电解熔融态的氯化铝，因为氯化铝属于共价化合物，在熔融状态下不导电。3有机高分子材料材料名称功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上材料组成的新型材料，由基体和增强体构成性能不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质一般具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优异性能实例离子交换树脂、高分子药物、液晶材料、高吸水性树脂等玻璃钢、陶瓷塑料、复合地板、汽车轮胎等特别
8、提醒复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维，碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、金属丝和硬质细粒等。四、绿色化学与可持续发展1含义：原料中所有的原子全部转化为产品中的原子，实现零排放。2原则原料：无毒、无害、可再生；过程：实现零排放。3工艺“四化”：原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化。4绿色化学产品特征(1)使用时：不影响健康，不污染环境和不破坏生态平衡。(2)用完后：可循环利用或可降解成无害物质。易错警示1发烟硫酸并不发烟，而是形成的酸雾。(SO3吸收水形成的小
9、液滴)2不锈钢不是绝对不生锈，它也能因盐酸等强酸腐蚀而“生锈”。3酚醛树脂不是酯，而是由苯酚跟甲醛发生缩聚反应生成的高分子化合物(一种俗称电木的塑料)。水资源的净化处理例1(2011年高考山东理综)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多_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_(写出一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过_(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是_。(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为_。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是_
10、。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的_。解析(1)含有较多Ca2、Mg2的水称为硬水；加热硬水时可发生反应：Ca22HCO3=CaCO3CO2H2O。(2)软化硬水时，应先使硬水通过RH型离子交换树脂；若让水先通过ROH型交换树脂会产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换结果。(3)通过压力使水分子通过半透膜而获得纯净水的方法称为反渗透法，电渗析法的推动力是电压。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。答案(1)Ca2、Mg2 Ca22HCO3=CaCO3CO2H2O(或Mg22HCO3=MgCO3CO2H2O)(2)RH 先通过阴离子交换树脂可
11、能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果(3)反渗透法 电势差(或电场力)(4)电导率(或电阻率)1(2009年高考海南化学)下列有关硬水及其软化的说法中错误的是()A离子交换法可以软化硬水B硬水中含有较多的Ca2、Mg2C生产、生活使用的天然水必须经软化D加热可使暂时硬水中的Ca2生成CaCO3沉淀解析：选项C中生活使用的天然水不是“必须”经软化使用。答案：C化学与工农业生产例2(2011年高考海南化学).下列叙述正确的是()A“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段的反应原理为B海水提镁的主要步骤为C普通水泥的主要成分是硅酸钙D黏土的主要成分是三氧化二铝.工业上可用食盐和石灰石为主要原料
12、，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：(1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱。食盐和浓硫酸反应的化学方程式为_；硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_(已知产物之一为CaS)；(2)氨碱法的工艺如下图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。图中的中间产物C是_，D是_(写化学式)；装置乙中发生反应的化学方程式为_；(3)联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是_；(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线，分析说明是否可行？_。解析.B项CaCO3分解制
13、取CaO，海水中加入Ca(OH)2或CaO制取Mg(OH)2固体，且电解MgCl2溶液得不到Mg；C项普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙；D项黏土的主要成分是硅酸盐。.(1)食盐和浓硫酸反应可制取挥发性HCl：NaClH2SO4(浓)NaHSO4HCl、NaClNaHSO4Na2SO4HCl或2NaClH2SO4(浓)Na2SO42HCl。Na2SO4、CaCO3和C在高温下反应，其中一种产物为CaS，说明该反应为氧化还原反应，反应的产物中应有CO气体：Na2SO4CaCO34C CaSNa2CO34CO。(2)由工艺流程图可知，NH4Cl应与Ca(OH)2反应生成CaCl2并产
14、生NH3，NH3通入NaCl溶液中，D为NH3。乙中发生反应为NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl。答案.A.(1)NaClH2SO4(浓)NaHSO4HCl、NaClNaHSO4Na2SO4HCl(或2NaClH2SO4(浓)Na2SO42HCl)Na2SO4CaCO34C CaSNa2CO34CO(2)Ca(OH)2 NH3NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl联合制碱法保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点(3)使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序(4)不可行，由溶解度(
15、S)随温度变化曲线可知，NaHCO3的溶解度较小且受温度的影响不大；KHCO3的溶解度较大且受温度的影响较大，并且KHCO3的溶解度与NH4Cl相差不大，故不能用氨碱法制碳酸钾2(2011年济南模拟)下列有关工业生产的叙述正确的是()A合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率B硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量C电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室D电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小解析：将NH3液化分离，可提高N2和H2的转化率，但会降低反应速率，A错；安
16、装热交换器是为利用SO2转化为SO3时放出的热量、提高原料气的温度，B错；Cl2应该在阳极室产生，C错；应选D。答案：D例3(2011年浙江自选模块化学)铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题：(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：加入冰晶石的作用：_。(2)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为_，下列可作阴极材料的是_。A铝材 B石墨C铅板D纯铝化学与材料的制造和应用(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，阳极铝发生的电极反
17、应式为_。(4)在阳极铝氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是_。(5)下列说法正确的是_。A阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术B阳极铝的氧化可增强铝表面的绝缘性能C阳极铝的氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降D阳极铝的氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色解析(1)由于Al2O3熔点很高，加入冰晶石可以降低Al2O3的熔点，作助熔剂。(2)在电解池中阳极发生氧化反应，金属失去电子，电极反应式为Al3e=Al3，电解精炼铝应以纯铝作阴极材料。(3)根据阳极发生氧化反应可以得到电极反应式为：2Al3H2O6e=Al2O36H。(4)阳极铝生成氧化
18、物薄膜后会使电阻增大，为了保持稳定的电流，需要随电阻增大而不断增大电压。(5)阳极氧化应用的是电解原理，A项错误；由于氧化物的生成可以增强铝表面的绝缘性，B项正确；铝的阳极氧化可以提高铝及铝合金的耐腐蚀性，但耐磨性不下降，C项错误；氧化铝具有不同的晶型，其中的Al2O3具有多孔性、强吸附性和催化活性，可做吸附剂和催化剂，D项正确。答案(1)主要是降低熔化温度(2)Al3e=Al3 D(3)2Al3H2O6e=Al2O36H(4)阳极铝表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压(5)BD3玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放
19、出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛，且反应釜应装有_装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、_和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。玻璃钢具有_等优异性能(写出两点即可)(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。a深埋b粉碎后用作树脂填料c用作燃料d用有机溶剂将其溶解，回收树脂解析：(1)为防止反应温度过高，应向已有苯酚的反应釜中缓慢加入甲醛，且反应釜应装有冷却装置。(2)普通玻璃是由石英砂、纯碱和石灰石高温熔融而成，主要反应的化学方程式为SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，SiO2CaCO3
20、CaSiO3CO2。(3)玻璃钢属于复合材料，玻璃纤维的作用是增强体，酚醛树脂是基体，玻璃钢具有强度高、耐腐蚀等优异性能。(4)热固性酚醛塑料不易燃烧，不能被有机溶剂溶解，处理时应粉碎后用作树脂填料。答案：(1)缓慢 冷却(2)纯碱 SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，SiO2CaCO3CaSiO3CO2(3)增强作用(或骨架作用)密度小、抗冲击、绝缘性好、强度高、耐腐蚀(答对两条即可)(4)b工业上可以利用氟硅酸、碳酸氢铵制备冰晶石(Na3AlF3)，其工艺如下：请回答：(1)反应中生成的无色气体A是_，滤液的溶质是_。(2)经测定NH4HCO3溶液呈中性，请分析原因(用离子方程式和文
21、字表述说明理由)_。(3)经反应后，过滤得到的冰晶石(Na3AlF6)固体，该固体上附着有杂质，需要洗涤，请简述如何证明冰晶石固体已经洗涤干净_。(4)温度和NH4HCO3的浓度会影响反应的速率。现设计如下实验方案探究温度和NH4HCO3浓度对反应速率的影响。请在表格空白处填写适当的反应条件。(5)滤液中溶质质量分数随温度变化的曲线图：请分析t2 时滤液溶质质量分数下降的原因_。解析：(1)反应为6NH4HCO3H2SiF6=6NH4F6CO2SiO24H2O。(2)NH4HCO3中NH4 与HCO3 水解程度相同，故呈中性。(3)反应为12NH4FAl2(SO4)33Na2SO4=2Na3A
22、lF66(NH4)2SO4其沉淀表面吸附了(NH4)2SO4，洗涤时检验SO24 即可。(4)固定其他条件不变探究一种条件改变对速率的影响。(5)滤液中的NH4F、NH4HCO3受热可能分解。答案：(1)CO2 NH4F(2)NH4 H2NH3H2OH；HCO3 H2H2CO3OH；NH4 和HCO3 的水解程度相同(3)取洗涤后的溶液，向其中滴加BaCl2溶液，无现象，说明冰晶石固体已经洗涤干净；若有白色沉淀生成，说明冰晶石固体没有洗涤干净(其他方法合理也可)(4)60 c1(5)温度升高NH4F会分解(或答出NH4HCO3会分解也可)1下列关于工业生产的说法中正确的是()A氯碱工业中阳离子
23、交换膜的主要作用是防止氯气和氢气以及氢氧化钠反应B硫酸工业中合成SO3通常采用常压，是因为常压比高压更有利于SO3的生成C电解精炼铜时，纯铜作为阳极，粗铜作为阴极D工业合成氨通常采用500 的高温主要是为了提高氮气的转化率解析：A项，阳离子交换膜只允许阳离子通过，从而阻止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气相混合而引起爆炸，同时也能避免氯气和氢氧化钠反应生成NaClO而影响烧碱的纯度；B项，硫酸工业中合成SO3通常采用常压，是因为常压下SO2的转化率已经很高，考虑到经济效益，所以不采用高压；C项，电解精炼铜时，粗铜在阳极发生氧化反应，铜离子进入溶液，金、银等不活泼金属沉降为阳极泥，锌、铁、镍等发生氧
24、化反应进入溶液，溶液中的铜离子在阴极发生还原反应析出；D项，工业合成氨常采用500 的高温主要是因为该温度下催化剂的活性高，反应速率快。答案：A2下列关于化工生产原理的几种叙述中，均符合目前工业生产实际情况的是()A石油是烃的混合物，石油工业中采用干馏的方法把石油分成不同沸点范围的产物B氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，再用水吸收生成盐酸C二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，再在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸D合成氨工业中，由于氨易液化，N2、H2循环使用，所以总体来说氨的产率很高解析：A中是用分馏的方法把石油分成不同沸点范围的产物。答案：D3下列对工业生产的应用或解释正确的是()A通过提高烟囱
25、的高度可减少污染气体的排放量B电解Al2O3过程中加入冰晶石(Na3AlF6)，可降低Al2O3的熔融温度C接触法制硫酸工业中，常常采用加压来提高SO2的转化率D氯碱工业中，电解池两电极材料必须都要用耐腐蚀的导电材料解析：提高烟囱的高度不能减少污染气体的排放量，A不正确；B正确；SO2转化为SO3的催化氧化反应中，在常压下SO2的转化率已经很高，不需要加压，C不正确；氯碱工业中的电解池，阴极是用碳钢网制成的，D不正确。答案：B4(2011年高考课标全国理综)普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中，常采用纸张表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散。请回答下列问题：(1)人们
26、发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是_；为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为_。(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是_；喷洒Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理_、_。(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾。钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分为FeTiO3)为原料按下
27、列过程进行的，请完成下列化学方程式：解析：(1)明矾中的Al3水解使溶液显酸性，在酸性条件下纤维素水解；碳酸钙可与H反应，从而防止纸张的酸性腐蚀。(2)纸张中的主要成分是纤维素，过量的碱同样可能会导致纤维素发生水解而被腐蚀。根据题给信息的描述，反应方程式为Zn(C2H5)2H2O=ZnO2C2H6，ZnO2H=Zn2H2O。(3)第个方程式用化合价升降法配平，FeTiO3中铁元素化合价为2价，钛元素化合价为4价，2FeTiO36C7Cl2 2TiCl42FeCl36CO；第个方程式通过观察法就可以得出答案，TiCl4O2 TiO22Cl2。答案：(1)明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂 CaCO32H=Ca2CO2H2O(2)过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成书籍污损 Zn(C2H5)2H2O=ZnO2C2H6 ZnO2H=Zn2H2O(3)2 6 7 2 2 6 1 1 1 2本小节结束请按ESC键返回
