1、第2课时 化学与资源的开发与利用 一、获取纯净的水1.天然水的净化(1)混凝法天然水中含有的杂质主要有悬浮物质、胶体物质和可溶物质等。饮用水(自来水)的处理工序：原水过滤吸附杀菌。常见的混凝剂：铝盐和铁盐等,其净水原理：铝离子或铁离子水解生成的胶体具有净水功能。用于自来水消毒杀菌的消毒剂有：漂白粉精、氯气、二氧化氯和臭氧等。常用吸附剂：活性炭(表面积大、吸附能力强,可除去水中异味)。(2)化学软化法软水与硬水区别：含有较多的 Ca2、Mg2的水叫作硬水；含有少量或不含 Ca2、Mg2的水叫作软水。简单鉴别：取少量两种水,加入适量的肥皂水,产生沉淀者为硬水,不产生沉淀者为软水。硬水软化a.加热煮
2、沸法：只能消除暂时硬度,不能消除永久硬度。b.药剂软化法：常用的化学药剂有生石灰、纯碱等。反应过程中,镁以氢氧化镁的形式沉淀,钙以碳酸钙的形式沉淀,加入的次序是先生石灰后纯碱。c.阴、阳离子交换树脂法：先后次序是：先通过阳离子交换树脂,后通过阴离子交换树脂。优点是：质量轻、设备简单、占地面积小、操作方便。2.污水处理水污染的检测项目a.水的理化性质色度、浊度、pH 等。b.无机物溶解氧(DO)、某些金属离子、氯离子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等。c.有机物通常测定生化需氧量(BOD)。处理污水的主要方法a.中和法：酸性废水用熟石灰中和,碱性废水用H2SO4 或 CO2 中和。b.沉淀法：含 H
3、g2、Pb2、Cu2的废水用 Na2S 中和。3.海水淡化海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法和离子交换法。减压蒸馏法：压强降低,液体的沸点也降低。优点：设备相对简单,技术成熟；缺点：能耗大。电渗析法：在外加直流电场作用下,处于中间海水槽里的阴离子、阳离子分别透过阴离子交换膜、阳离子交换膜迁移到阳极区、阴极区,中间水槽里的水含盐量就降低了。特点：消耗的电能大,但其成本只有蒸馏法的 1/4。反渗透法：如果在含盐浓度较大的溶液一侧施加一定的压力,可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透,使浓溶液浓度增大,稀溶液一侧得到淡水。特点：可以大量、快速地生产淡水,寻找更理想的渗透膜,是目前努力
4、的方向。冷冻法：把冷海水喷入真空室,部分海水蒸发吸热使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、融化就得到淡水。特点：由于水的比热、气化热大,这种海水淡化技术要消耗大量的能量。二、海水的综合利用1.海水制盐蒸发法(盐田法)：太阳照射,海水中的水分蒸发,盐析出。盐田条件：地点(海滩、远离江河入海口)、气候。盐田划分：贮水池、蒸发池、结晶池。苦卤：分离出食盐的母液。2.食盐资源的利用食盐水电解原理：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2食盐水电解工艺石棉隔膜电解槽石棉隔膜的作用：阻止气体通过,防止氯气与阴极的氢气、氢氧化钠接触反应。精制食盐水的目
5、的：防止隔膜堵塞,提高产品的纯度。添加原料：阳极室：精制食盐水；阴极室：添加纯水(加一定量的 NaOH 溶液)。离子交换膜的作用：阻止阴极室产生的氢气、氢氧化钠与在阳极室的氯气混合反应。精制食盐水：粗盐中含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO24,所用试剂只有过量才能除净这些杂质,将杂质逐一除去的合理顺序为：过滤过量 NaOH 溶液过量 BaCl2 溶液(前两步可互换)纯碱溶液过滤。3.海水提溴氧化：Cl22Br=2ClBr2。吹出：空气(或水蒸气)吹出 Br2。吸收：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4,再用氯气氧化氢溴酸。4.海水中提取镁CaCO3=高温 CaOCO2CaOH2O=Ca
6、(OH)2MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl26H2O=MgCl26H2OMgCl2(熔融)=电解 MgCl25.海水提重水氢有三种同位素原子,即核素：H、D、T,由重氢和氧原子形成的水叫重水。海水中含有约 2.01014t 的重水。提取重水的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等。三、石油、煤和天然气的综合利用1.石油和天然气石油的炼制和石油化工a.分馏定义：把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物的过程叫分馏。类型：常压分馏和减压分馏。目的：得到汽油(C5C11)、煤油(C11C16)、柴油(C15C18)等轻质油,但产量较低。
7、b.裂化目的：获得更多的轻质油,特别是提高汽油的产量。原理：一定条件下,将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃。c.裂解目的：获得有机化工的基本原料。原理：采用比裂化更高的温度,将石油分馏产品进一步裂解,使长链烃断裂为乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等。2.煤的综合利用煤的干馏定义：将煤隔绝空气加热,使之分解的过程叫煤的干馏。产品：焦炉气、煤焦油、焦炭等。煤的气化和液化定义：设法将煤转化为清洁燃料的过程叫煤的气化和液化。原理：气化：把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。液化：把煤转化为液体燃料的过程。1.广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是()A.从海带中提取碘单质的过
8、程涉及氧化还原反应B.往淡水中加入 NaCl 等配成人造海水,可用于海产品的长途运输C.赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的D.海洋经济专属区的资源开发可获得 Fe、Co、K、Au、Mg、B 等金属D【解析】A.海带中碘元素以 KI 形式存在。因此从海带中提取碘单质,就要使碘元素被氧化,变为碘单质,该过程涉及氧化还原反应,正确。B.往淡水中加入 NaCl等配成人造海水,使海产品可处以原来的生活环境,适应性强,故可使海产品保鲜,用于海产品的长途运输,正确。C.赤潮主要是由工农业生产和生活废水含有农作物生长需要的氮、磷营养元素,使农作物疯狂生长,引起赤潮,正确。D.海洋经
9、济专属区的资源开发可获得 Fe、Co、K、Au、Mg 等金属,B 是非金属元素,错误。2.如何实现化石燃料的综合利用,减少化石燃料燃烧所造成的环境污染,是人类面临的重大挑战。下列关于化石燃料的说法不正确的是()A.天然气除可用作清洁能源外,也可用于合成氨和生产甲醇等B.煤的气化是指将固态煤粉碎成气态煤,以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧C.石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油的成分和化学性质不相同D.化石燃料也是重要的化工原料,乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料【解析】煤的气化是指将煤转化为可燃性气体的过程,是化学变化,选项 C 不正确,其余都是正确的。B3.海洋是一座巨大
10、的化学资源宝库,如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图,则下列说法正确的是()A.除去粗盐中的 SO24、Ca2、Mg2、Fe3等杂质,中加入试剂的顺序为 Na2CO3 溶液NaOH 溶液BaCl2 溶液过滤后加盐酸B.中包含制取 MgCl2 溶液、无水 MgCl2 及电解熔融状态的 MgCl2 几个阶段C.中溴元素均被氧化D.蒸馏法是技术最成熟也是最具发展前景的海水淡化方法B【解析】A 项中的加入顺序会导致 Ba2无法除尽,A错误；单质镁是通过电解熔融 MgCl2 的方法制取的,B正确；流程图中的第步中溴元素被还原,C 错误；蒸馏法会消耗大量的能源,不是最具有发展前景的方法,D 错误。【例
11、 1】海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。(1)海水中盐的开发利用：海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和_池。目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用_(写一点即可)。(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图 1 所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题：海 水 不 能 直 接 通 入 到 阴 极 室
12、 中,理 由 是_。A 口排出的是_(填“淡水”或“浓水”)。(3)用苦卤(含 Na、K、Mg2、Cl、Br等离子)可提取溴,其生产流程如下：若吸收塔中的溶液含 BrO3,则吸收塔中反应的离子方程式为_。通过氯化已获得含 Br2 的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含 Br2 的溶液_。向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在 90 左右进行蒸馏的原因是_。【解析】(1)海水晒盐需要通过蒸发、结晶过程,因此所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池。在氯碱工业中由于阳离子交换膜只能允许阳离子通过,而阴离子和气体均不能通过。因此用石墨作电极电解饱和氯化钠时,阳极上氯离子放电生成氯气,氯气不能通过阳
13、离子交换膜而进入阴极。相反如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸,同时也容易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯。(2)由于海水中含有较多的镁离子和钙离子,电解时阴极产生的氢氧根离子会和金属阳离子结合生成氢氧化物沉淀从而堵塞阳离子交换膜,导致电渗析法失败,所以海水不能直接通入到阴极室中。根据电渗析法淡化海水示意图可知,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,导致室离子浓度变小,室离子浓度变大,离子浓度大的为浓水,所以淡水在 A 处排出；(3)若吸收塔中的溶液含 BrO3,这说明碳酸钠与溴水反应,则吸收塔中反应的离子方程式为 3CO 23 3Br2=5BrBrO3 3CO2；由于
14、从出来的溶液中单质溴的含量不高,如果直接蒸馏,造成产品成本高,所以需要进一步浓缩溴,以提高溴的浓度；如果温度过高,超过 100,则水蒸气也会被蒸出,导致溴中含有水分；如果温度过低溴又不能能完全蒸出,导致产率低,所以向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在 90 左右进行蒸馏。【答案】(1)结晶 阻止氢气与氯气反应,或阻止氯气与氢氧化钠反应使烧碱不纯(2)海水中含有较多的镁离子和钙离子,会产生氢氧化物沉淀从而堵塞阳离子交换膜 淡水(3)3CO23 3Br2=5BrBrO3 3CO2 由于从出来的溶液中单质溴的含量不高,如果直接蒸馏,造成产品成本高,所以需要进一步浓缩溴,以提高溴的浓度 顺利将溴蒸出,
15、同时防止水馏出二、天然水的净化方法原理天然水的净化混凝法混凝剂：明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等Al33H2O 3HAl(OH)3(胶体)絮状胶体(吸附悬浮物)，带正电(使胶体杂质聚沉)生活用水净化过程：混凝沉淀过滤杀菌化学软化法硬水：含有较多的 Ca2、Mg2的水；较少或不含 Ca2、Mg2的为软水；硬水不利于洗涤，易形成锅垢，降低导热性，局部过热、使锅炉爆炸暂时硬度：Ca(HCO3)2 或Mg(HCO3)2 引起的硬度永久硬度：钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度1.加热法2.药剂法：纯碱、生石灰、磷酸盐3.离子交换法：离子交换树脂，不溶于水但能与同电性离子交换：2NaRCa2=
16、CaR22Na，再生：CaR22Na=2NaRCa2方法原理物理法一级处理：用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物理预处理(微)生物法二级处理：除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物污水处化学法三级处理：中和法酸性废水(熟石灰)，碱性废水(硫酸、CO2)，沉淀法含重金属离子的工业废水(沉淀剂，如含 S2的物质)，氧化还原法实验：电浮选凝聚法【例 2】(1)天然水中含有细菌,其主要成分是蛋白质,写出两 种 家 庭 中 能 杀 灭 水 中 细 菌 的 简 单 方 法 _、_。(2)现有一杯具有永久硬度的水,其中主要含有 MgCl2、CaCl2。利用下列试剂中的一部分或全部,设计软化该水的实验方
17、案。试剂：Ca(OH)2 溶液 NaOH 溶液 饱和 Na2CO3溶液 肥皂水实验方案：(填写下表)实验步骤现象离子方程式 向硬水中加入 Ca(OH)2 溶液,直到_为止。_ _继续向溶液中加入_溶液,直到不再产生沉淀为止。_ _ 将上述混合物_(填操作名称)。(3)利用海水得到淡水的方法有蒸馏法、电渗析法等。电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图所示。a 接电源的_极,口排出的是_(填“淡水”或“海水”)。(4)在(3)中某口排出的浓海水中溴元素的质量分数为 a%,现用氯气将其中的溴离子氧化为溴单质,则处理 1000 t 该浓海水需标准状况下的氯气的体积为_m3。【解析
18、】(1)天然水中含有细菌,其主要成分是蛋白质,利用加热、加消毒试剂如“84”消毒液或加醋等等方法都可以杀灭水中细菌；(2)将一杯具有永久硬度的水转化为软水的方法是：向 硬 水 中 加 入 Ca(OH)2 溶 液,发 生 反 应：MgCl2 Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2,直到不再产生白色沉淀为止,反应的离子方程式是：Mg22OH=Mg(OH)2；再继续向溶液中加入饱和 Na2CO3 溶液,发生反应：Na2CO3CaCl2=CaCO32NaCl；反应的离子方程式是：Ca2CO23=CaCO3,产生白色 CaCO3 沉淀,然后过滤,就得到不含有 Ca2、Mg2的软水。(3)由于 a 电极
19、在阴极室,所以该电极接电源的负极；口连接的区域都是阴极室,水中含有的金属阳离子都通过阳膜进入了阳极室,所以所以排出的是淡水；(4)氯气与海水中的溴发生反应：Cl22Br=2ClBr2。n(Br)(1000 t106 gt 1a%)80 gmol 11.25a105 mol,则根据方程式可知,反应消耗 Cl2 的物质的量是 n(Cl2)1.25a105 mol26.25a104 mol,则反应消耗标准状况下的氯气的体积是 V(Cl2)6.25a104 mol22.4 Lmol11.4a106 L1400a m3。【答案】(1)加热 加消毒剂(2)实验步骤现象离子方程式 不再产生沉淀 白色沉淀Mg
20、22OH=Mg(OH)2 饱和 Na2CO3 白色沉淀 Ca2CO23=CaCO3 过滤(3)负 淡水(4)1400a三、石油、煤和天然气的综合利用化工定义及目的分馏(常压、减压)物理把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，得到汽油(C5C11)、煤油(C11C16)、柴油(C15C18)等轻质油，但产量较低裂化(化学)获得更多轻质油，特别是汽油石油裂解(化学)获得重要有机化工原料：乙烯、丙烯、丁烯等化工定义及目的关注问题提高煤燃烧的热效率，解决燃煤引起的污染，分离提取煤中的化学原料干馏隔绝空气加热得焦炉气(H2、CH4、乙烯、CO 等燃料)、煤焦油(进一步提取，苯等芳香族化合物)、焦炭(金属冶炼)
21、等气化利用空气或氧气将煤中的有机物转化为可燃性气体煤液化把煤转化为液体燃料的过程直接液化：与溶剂混合，在高温、高压、催化剂条件下，与氢气作用，得到汽油、柴油、芳香烃等煤制油(内蒙古)间接液化：先转变为 CO 和氢气，再催化合成为烃类、醇类燃料一碳化学以分子中只含一个碳原子的化合物(甲烷、甲醇等)为原料合成一系列化工原料和燃料的化学CO：煤 CH4：天然气【例 3】煤是重要的能源,也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识,解答下列问题：(1)煤的转化技术通常包括煤的气化技术和液化技术。其中煤的液化技术又可以分为_和_；(2)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：这种脱硫
22、技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为：_；第二步反应的离子方程式为：_。(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、_、_等。(4)湿式石灰石石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是：烟气经锅炉预热器出来,进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘,再经过一个专门的热交换器,然后进入吸收塔,烟气中的 SO2 与含有石灰石的浆液进行气液接触,通入空气后生成石膏,经脱硫的烟气,应用循环气体加热器进行再加热,进入烟囱,排入大气。写出湿法石灰石-石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式：_；用石灰石浆液作 SO2 吸收剂而不用熟石灰吸收SO2 的原因是：_；上述过程中得到的石膏,如果含氯化
23、合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值,则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是_；(5)某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO4xH2O)即测定 x 值,做如下实验：将石膏加热使之脱水,加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。数据表明当固体的质量为 2.72 g 后不再改变。石膏的化学式为_；图像中 AB 段残留固体的化学式为：_。【解析】(1)煤的液化技术又可以分为直接液化法和间接液化法；(2)根据转化图可判断,反应物是 FeS2、O2、H2O,生成物是硫酸和硫酸亚铁,则该技术的第一步反应的离子方程式为 2FeS27O22H2O=4H2Fe24SO24；亚铁
24、离子易被氧化为铁离子,第二步反应的离子方程式为 4Fe2O24H=4Fe32H2O。(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉气、粗氨水(煤焦油)等。(4)在高温下石灰石吸收 SO2 生成亚硫酸钙和 CO2,生成的亚硫酸钙在空气中被氧化为硫酸钙,则湿法石灰石-石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式分别为 CaCO3SO2=CaSO3CO2、2CaSO3O2=2CaSO4；由于用石灰浆液的成本较低,因此用石灰石浆液作 SO2 吸收剂而不用熟石灰吸收 SO2；石膏在水中的溶解度小,而氯化物一般易溶于水,则工业上消除可溶性氯化物的方法是用水洗涤；(5)由题意知固体为 2.72 g 时,无结晶水,则n(CaSO
25、4xH2O)n(CaSO4)2.72136 mol0.02 mol,故 M 石膏3.440.02 gmol1172 gmol1,则 x2；石膏中含有结晶水是 0.04 mol。在 A 点失去结晶水的物质的量是3.44 g2.90 g18 gmol1 0.03 mol,即 0.02 mol 硫酸钙含有 0.01 mol 结晶水,因此图像中 AB 段残留固体的化学式为 2CaSO4H2O。【答案】(1)直接液化法 间接液化法(2)2FeS27O22H2O=4H2Fe24SO24 4Fe2O24H=4Fe32H2O(3)焦炉气、粗氨水(或其它合理答案)(4)CaCO3 SO2=CaSO3 CO2、2
26、CaSO3 O2=2CaSO4 用 石 灰 浆 液 的 成 本 较 低 用 水 洗 涤(5)CaSO42H2O 2CaSO4H2O1.海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法错误的是()A.海水中含有溴元素,需经过化学变化才可以得到溴单质B.无论是海水波浪发电还是潮汐发电,都是将化学能转化为电能C.从海水中可以得到 NaCl,电解熔融 NaCl 可制备金属钠D.从海水中提取镁可以采用下列方法：海水石灰乳Mg(OH)2 HClMgCl2 溶 液 MgCl2 MgCl2(熔融)电解 MgB【解析】A.海水中含有溴元素,需经过化学变化才可以得到溴单质,A 正确；B.无论是海水波浪发电还
27、是潮汐发电,都是物理变化,不可能将化学能转化为电能,B 错误；C.从海水中可以得到 NaCl,电解熔融 NaCl 可制备金属钠,C 正确；D.海水中的镁离子与氢氧根结合生成氢氧化镁沉淀,盐酸溶解生成氯化镁,电解熔融的氯化镁得到金属镁,D 正确。2.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,下图为海水利用的部分过程。下列有关说法正确的是()A.制取 NaHCO3 的反应是利用其溶解度小于 NaClB.用澄清的石灰水可鉴别 NaHCO3 和 Na2CO3C.经过、步骤处理后,Br 元素的质量增加D.工业上通过电解饱和 MgCl2 溶液制取金属镁A【解析】A.用精盐与氨气、二氧化碳、水反应制取
28、碳酸氢钠,利用了碳酸氢钠的溶解度小于氯化钠,正确；B.碳酸氢钠和碳酸钠均与澄清石灰水反应产生白色沉淀,不能鉴别,错误；C.在第、步骤后,溴元素质量不变,溶液中的 Br2 含量增加,第步骤中,溴元素被还原,错误；D.电解饱和氯化镁溶液不能得到 Mg 单质,而是得氢氧化镁沉淀,错误,答案选 A。3.下列关于化石燃料的说法正确的是()A.石油分馏可获得石油气、汽油、苯及其同系物等B.石油催化裂化主要得到乙烯、乙炔等C.煤含有苯和甲苯,可干馏后获得苯和甲苯D.煤的液化、气化属于均属于化学变化【解析】A.石油分馏的产物仍是混合物,主要得到汽油、煤油、柴油、石蜡等,不可能得到苯纯净物,错误；B.石油催化裂
29、化可得到轻质汽油,而裂解可得到乙烯、乙炔等,错误；C.煤干馏发生化学变化可得到苯和甲苯,本身不含苯,错误；D.煤的气化是指将煤在高温下与水接触转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料气 CO和氢气,液化是指把煤转化成液体燃料的过程,都是化学变化,正确。D4.下列说法不正确的是()A.工业上冶炼 Fe 用热还原方法B.海水淡化的方法主要有蒸馏法,电渗析法,离子交换法等C.工业上通过煤的干馏可获得芳香烃D.单质硅是将太阳能转变为电能的材料,二氧化硅可以做半导体材料【解析】A.工业上冶炼 Fe 就是用 CO、Al 等还原剂在加热或高温条件下还原其氧化物,正确；B.除去海水中的盐,使之转化为淡水的方
30、法就是海水淡化法,主要有蒸馏法,电渗析法,离子交换法等。正确；C.工业上通过煤的干馏可获得煤焦油,在煤焦油中含有芳香烃,正确；D.单质硅是将太阳能转变为电能的材料,硅可以做半导体材料,错误。D5.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法,工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A.阳极可发生电极反应：2Cl2e=Cl2B.阴极附近溶液的 pH 减小C.a 膜为阴离子交换膜,b 膜为阳离子交换膜D.、分别是淡水、浓海水出口B【解析】A.阳极是溶液中的阴离子反应,即氯离子反应生成氯气,正确,不选 A；B.阴极是溶液中的阳离子反应,即氢离子反应生成氢气,溶液的 pH 增大,错误,选 B；C.
31、因为阳极是阴离子反应消耗,所以 a 为阴离子交换膜,阴极是阳离子反应,所以 b 为阳离子交换膜,正确,不选C；D.通过离子交换膜,阴离子和阳离子分别到,所以为淡水,为浓海水,正确。6.下列有关生活中常见有机物的说法正确的是()A.甲烷和氯气光照条件下发生取代反应,产物是气体与液体的混合物B.液化石油气和天然气的主要成分都是甲烷C.苯和乙烯都能使溴水层变为无色,二者都是发生加成反应D.煤干馏可得煤油,甲烷、乙烯和苯都能从石油中分馏得到【解析】甲烷与 Cl2 取代反应生成气体 CH3Cl、HCl和液体 CH2Cl2、CHCl3、CCl4；液化石油气主要是 C1C4 的烃类,而天然气的主要成分是甲烷
32、；苯使溴水层变为无色是因苯萃取了溴的缘故而非加成反应。煤干馏可得煤焦油,而不是煤油,乙烯不能从石油中分馏得到。A7.过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下：已知：CaO28H2O 是一种白色固体,微溶于水,加热至 350 左右开始分解放出氧气。(1)完成用上述方法制取 CaO28H2O 的化学方程式是：CaCl2H2O22NH38H2O=CaO28H2O_；(2)检验“水洗”是否合格的操作方法是_；(3)沉淀时常用冰水控制温度在 0 左右,其可能原因是(写出两种)：_；_。(4)测定产品中 CaO2 的含量的实验步骤：
33、(已知：I22S2O23=2IS4O26)第一步：准确称取 a g 产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的 b g KI 晶体,再滴入少量 2 molL1 的H2SO4 溶液,充分反应。第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。第三步：逐滴加入浓度为 c molL1 的 Na2S2O3 溶液至反应完全,消耗 Na2S2O3 溶液 V mL。CaO2 的质量分数为_(用字母表示)；某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的 CaO2 的质量分数可能_(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是_。【解析】(1)根据质量守恒定律可得制取 CaO28H2O的 化 学 方 程
34、式 是：CaCl2 H2O2 2NH3 8H2O=CaO28H2O2NH4Cl；(2)如果洗涤干净,则洗涤溶液中不含Cl,所以检验“水洗”是否合格的操作方法是可取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀；(3)沉淀时常用冰水控制温度在 0 左右,其可能原因是过氧化氢不稳定,受热容易分解。温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率；物质的溶解度随温度的升高而增大,温度低有利于晶体的析出；(4)根据氧化还原反应中电子转移的数目相等可得关系式：CaO2I22S2O23。n(S2O23)c molL1V103 LcV103mol,则 n(CaO2)5cV104
35、 mol；所以 CaO2 的质量分数为(5cV104 mol72 gmol1)a g100%0.036 cVa100%；某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,则 S2O23(或 I)在滴定过程中被氧气氧化,使消耗的 S2O23 的体积偏大,根据其体积计算的 CaO2 的质量分数就会偏高。【答案】(1)2NH4Cl(2)可取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀(3)温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率 温度低有利于晶体的析出(4)0.036cVa100%偏高 滴速太慢,S2O23(或 I)在滴定过程中被氧气氧化8.以天然气为原料合
36、成氨是当下主流合成氨方式,其过程简示如下：(1)甲烷脱硫的主要目的是_。(2)甲烷一次转化发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206.0 kJmol1。在 20 L 的密闭容器中充入 CH4(g)、H2O(g)各 1 mol,CH4 的平衡转化率与温度、压强的关系如图。压强 P1_P2(选填“”、“”或“”)；若 3 min 后在 150、压强为 P2 时达到平衡,平均反应速率 v(H2)_。(3)传统的化学脱碳法是用热碳酸钾溶液洗气,用什么方法可以使洗气后的碳酸钾溶液再生以循环使用？_。铜洗能较彻底脱碳脱硫。醋酸亚铜溶于过量氨水形成的铜洗液,可吸收 H2S、O2、CO、
37、CO2 等,该铜洗液吸收 CO2 的化学方程式：_。(4)n(N2)n(H2)13原料气进入合成塔,除控制反应条件之外还可采取什么措施提高原料气利用率？_。(5)NaCl、NaBr、NaI 混合溶液中滴入 AgNO3 溶液至 c(Ag)0.07 molL1,溶液中浓度比c(Cl)c(Br)c(I)_1。AgClAgBrAgI Ksp210105101311016【解析】(1)甲烷脱硫的目的是除杂以避免催化剂中毒；(2)温度和压强对该平衡转化率影响方向相反,从图上看出平衡转化率相同时,曲线 P1 各点温度较高,故压强 P1也应较高；若 3 min 后在 150、压强为 P2 时达到平衡,此时甲烷
38、的转化率为 0.6,确定反应的甲烷的物质的量为0.6 mol,从而确定 c0.6 mol/20 L0.03 molL1,则平均反应速率 v(CH4)0.01 molL1min1,所以 v(H2)0.03 molL1min1；(3)加热使 KHCO3 分解成 K2CO3可以继续用于洗气；铜洗液吸收 CO2 利用氨水的碱性,方程式为：2NH3H2OCO2=(NH4)2CO3H2O；(4)循环使用剩余的氮气和氢气,可提高原料气的利用率；(5)同一溶液 c(Ag)相同,故三种卤离子浓度之比等于相应的卤化银溶度积之比：210105101311016210651031。【答案】(1)避免合成氨使用的催化剂
39、中毒(2)0.03 molL1min1(3)加热使 KHCO3 分解成 K2CO3 2NH3H2OCO2=(NH4)2CO3H2O(4)循环使用分离氨气后剩余的氮气、氢气(5)2106 51039.海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)将 NaCl 溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有 H2、_、_或 H2、_。(2)步骤中已获得 Br2,步骤中又将 Br2 还原为 Br,其目的为_。(3)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2 的沸点为 59。微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过
40、程后,作了如下装置简图：请你参与分析讨论：图中仪器 B 的名称：_。整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是_。实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件：_。C 中液体颜色为_。为除去该产物中仍残留的少量 Cl2,可向其中加入 NaBr 溶液,充分反应后,再进行的分离操作是_。【解析】(1)将 NaCl 溶液进行电解,由于放电能力：ClOH,HNa,所以阳极电极反应式是：2Cl2e=Cl2,阴极的电极反应式是：2H2eH2,电解的总反应方程式是：2NaCl2H2O=通电 Cl2H22NaOH。在电解槽中可直接得到的产品有 H2、Cl2、NaOH,其中 Cl2
41、 有可能与 NaOH 反应生成 NaClO,因此可能还含有 NaClO；(2)步骤中已获得Br2,但步骤中的 Br2的浓度很小,用SO2多次反复吸收,最终用 Cl2 处理,则可获得大量的工业溴。故步骤中又将 Br2 还原为 Br,其目的为富集溴元素；(3)图中仪器 B 的名称是冷凝管；溴具有腐蚀性,可以腐蚀橡胶。整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管。实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,应控制温度计 b 的温度,并收集 59 的馏分；用冰水降温,溴蒸气会变为液溴,物质呈深红棕色；为除去该产物中仍残留的少量 Cl2,可向其中加入 NaBr 溶液,充分反应后,利用 Br2 易溶于有机物而
42、不易溶于水的性质,加入有机溶剂,然后分液,最后利用溴单质与有机物的沸点不同的性质进行蒸馏得到纯净的溴单质。【答案】(1)Cl2 NaOH NaClO(2)富集溴元素(3)冷凝管 Br2 腐蚀橡胶 控制温度计 b 的温度,并收集 59 的馏分 深红棕色 萃取再分液再蒸馏10.某 地 煤 矸 石 经 预 处 理 后 含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用煤矸石的工艺流程如下图所示。(1)写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式(任写一个)：_。(2)物质 X 足量时,“转化”过程中发生反应的有关离子方程式为：_。(3)已知 Fe3开始沉淀和沉
43、淀完全的 pH 分别为 2.1和 3.7,Al3开始沉淀和沉淀完全的 pH 分别为 4.1 和 5.4。为了获得 Al(OH)3产品,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3 一 种 试 剂,后 续 的 操 作 过 程 是_,然后再加入 CaCO3,调节 pH 到 5.4,过滤得到 Al(OH)3。(4)以煤矸石为原料还可以开发其他产品,例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后,常温下向 AlCl3 饱和溶液中不断通入 HCl 气体,可析出大量 AlCl36H2O 晶体。结合化 学 平 衡 移 动 原 理 解 释 析 出 晶 体 的 原 因：_。(5)工业上电解冶炼铝的原料用 Al2O3 而不用 Al
44、Cl3其原因是_。电解Al2O3冶炼铝时,阳极材料是_,阳极需要定期更换,其原因是_。【解析】(1)“酸浸”时煤矸石中的金属氧化物与酸发生反应,反应过程中主要反应的离子方程式是 Al2O36H=2Al33H2O(或 Fe2O36H=2Fe33H2O)；(2)得到的溶液中含有 H、Mg2、Fe3；向其中加入 CaCO3,发生反应：CaCO32H=Ca2H2OCO2,由于消耗了溶液的 H,溶液的酸性减弱,Al3、Fe3发生水解反应形成 Al(OH)3、Fe(OH)3 沉淀；向该沉淀中加入过量的NaOH 溶液,由于 Al(OH)3 是两性物质,发生反应：Al(OH)3OH=AlO2 2H2O,变为溶
45、液,把 CO2 通入到 AlO2 的溶液中,物质 CO2 足量时,“转化”过程中发生反 应 的 有 关 离 子 方 程 式 为AlO2 CO2 2H2O=Al(OH)3HCO3 和 OHCO2=HCO3；(3)Fe3开始沉淀和沉淀完全的 pH 分别为 2.1 和 3.7,Al3开始沉淀和沉淀完全的 pH 分别为 4.1 和 5.4。为了获得Al(OH)3 产品,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续的操作过程是加入 CaCO3调节pH到 3.7,过滤除去 Fe(OH)3；然后再加入 CaCO3,调节 pH到 5.4,过滤得到 Al(OH)3。(4)AlCl3 是强酸弱碱盐,在
46、溶液中存在水解平衡,当不断向溶液中通入 HCl 气体,水解平衡逆向移动,从而析出 AlCl36H2O(s)晶体；(5)工业上电解冶炼铝的原料用 Al2O3 而不用 AlCl3,其原因是 AlCl3是共价化合物,熔融时无自由移动的离子,不能导电,电解水溶液,是溶液中的 H放电产生 H2,也不能得到铝。电解熔融 Al2O3,冶炼铝时,以碳或焦炭为阳极,在阴极Al3不断放电产生 Al,而阳极是 O2失去电子变为 O2 逸出,碳和阳极产生的氧气在高温下反应产生 CO2 而消耗,所以要不断补充。【答案】(1)Al2O36H=2Al33H2O(或 Fe2O36H=2Fe33H2O)(2)AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3 和OHCO2=HCO3 (3)加入 CaCO3 调节 pH 到 3.7,过滤除去 Fe(OH)3(4)AlCl3 饱和溶液中存在溶解平衡 AlCl36H2O(s)Al3(aq)3Cl(aq)6H2O(l),通入 HCl 气体使溶液中的 c(Cl)增大,平衡向析出固体的方向移动,从而析出 AlCl36H2O(s)晶体(5)AlCl3 是共价化合物,熔融时不能导电 碳或焦炭 碳和阳极产生的氧气在高温下反应被消耗