1、考纲展示 考点关注(1)了解海水的综合利用，了解科学发展对自然资源利用的作用(2)了解化学在水处理中的应用(3)了解煤、石油和天然气等综合利用的意义(4)了解化学对废旧物资的再生和综合利用的作用(1)水的净化与处理(2)氯碱工业，镁的提取(3)化石能源的综合利用(4)废旧物资的再生和利用 1水的净化(1)基本流程：(2)明矾净水原理：KAl(SO4)2=KAl32SO24、Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，带正电荷的 Al(OH)3胶粒破坏天然水中胶体杂质的稳定性，并吸附悬浮物而沉降。2硬水的软化(1)硬水和软水：硬水：含Ca2、Mg2较多的水。软水：含少量或不含Ca2、Mg2的水。(
2、2)硬水的类型：暂时硬度由钙、镁的碳酸氢盐引起的硬度。永久硬度由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。(3)硬水软化的方法：加热法(只能软化具有暂时硬度的水)：其原理为：Ca(HCO3)2=CaCO3CO2H2O，Mg(HCO3)2=MgCO3CO2H2O，继续煮沸时，MgCO3 可转化为更难溶的 Mg(OH)2，即MgCO3H2O=Mg(OH)2CO2。药剂法(石灰纯碱法)：反应原理：aCa(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O，Mg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2O，MgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4；bCa2CO23=CaCO3。离
3、子交换法：利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂，其软化硬水和再生的过程如图所示：3污水处理(1)基本流程：(2)污水处理的常用方法：污水处理方法 原理 方法 物理法 利用物理原理和机械作用对废水进行处理 沉淀、均衡调节、过滤、离心分离 污水处理方法 原理 方法 化学法 使用化学试剂或其他化学手段处理废水 中和法：处理酸性废水和碱性废水 沉淀法：处理含有重金属离子的废水 氧化还原法：除去油类、氮化物、硫化物等物质 生物法 利用微生物的作用除去废水中溶胶物质及有机物 活性污泥法、生物滤池法、厌气处理法 例1(2011山东高考)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)
4、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_。(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)通常按水中 Ca2、Mg2的多少，把天然水分为硬水和软水。含有较多 Ca2、Mg2的水叫做硬水；如果水的硬度是由 Ca(HCO3)2 或 Mg(HCO3)2 所引起的，这
5、种硬度叫做暂时硬度。具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化，方程式为 Ca22HCO3=CaCO3CO2H2O、Mg22HCO3=MgCO3CO2H2O。(2)如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。具有永久硬度的水可以采用离子交换法进行软化。离子交换剂中阳离子与水中的Ca2、Mg2发生离子交换作用，使水得到净化。如果硬水先通过ROH型阴离子交换树脂时可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响交换效果，所以先通过RH型阳离子交换树脂。(3)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法。在外加电场的作用下，水溶液中阴、阳离子会分别向两极移动，如果在中间加上一种交换膜，就
6、可能达到分离浓缩的目的。所以电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是电势差或电场力。(4)因为水的电离程度极小，所以纯水是几乎不导电的，因此要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、Mg2Ca22HCO3=CaCO3CO2H2O(或 Mg22HCO3=MgCO3CO2H2O)(2)RH 先通过阴离子交换树脂时可能产生 Mg(OH)2 等沉淀而影响交换效果(3)反渗透法 电势差或电场力(4)电导率或电阻率11.海水约占地球现有总水量的97%，海水淡化问题成为科学家的主要研究方向。下列淡化海水的方法不可行的是()A加化学试剂，使海水中的盐分沉淀B利用太阳
7、能，将海水蒸馏而去掉盐分C将海水通过离子交换树脂而除去盐分D利用半透膜，采用反渗透法而除掉盐分答案：A解析：海水中Na等离子不能通过加化学试剂而沉淀，A项错误；B项为蒸馏法淡化海水；C项为电渗析法淡化海水；D项为反渗透法淡化海水。12.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沉淀答案：C解析：A、B、D是一些常识，C中生活使用的硬水不是“必须”经软化使用。13.第17个“世界水日”的主题为“跨界水共享的水、共享的机遇。”下列有关活动不符合这一主题的是()A加强工业用
8、水系统的环保改造，提高水的重复利用率B加强城市生活污水处理，坚持达标排放C加快产业结构调整，建立水资源节约型、环保型的国民经济体系D推广使用纯净水代替自来水做生活用水，以保障用水安全答案：D.1氯碱工业离子交换膜法电解食盐水。(1)设备：离子交换膜电解槽，离子交换膜只允许阳离子通过。(2)原理：2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl2。(3)工艺流程：粗盐水 沉淀剂 过滤加适量稀盐酸 离子交换树脂精盐水。在进入电解槽前需通过阳离子交换塔进一步除去 Ca2、Mg2等离子，以防破坏离子交换膜。(4)粗盐的精制：目的：除去泥沙，使 Ca2、Mg2、Fe3、SO24 等离子的含量达到要求。原因：
9、Ca2、Mg2等会在碱溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，泥沙及 SO24 会引起杂质。试剂：BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀盐酸。用 BaCl2 除去 SO24，用 Ca(OH)2 除去 Mg2、Fe3，用 Na2CO3除去 Ba2及 Ca2，所加沉淀剂需稍过量。试剂的加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。有关反应离子方程式：Ba2SO24=BaSO4，Mg22OH=Mg(OH)2，Fe33OH=Fe(OH)3，Ca2CO23=CaCO3，Ba2CO23=BaCO3，CO23 2H=H2OCO2。(5)产品：阳极室产品：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室产品：氢气和Na
10、OH，补充纯水(加入一定量的NaOH)流出NaOH溶液。2从海水中提取溴单质(1)工艺流程：(2)反应原理：Cl22NaBr=2NaClBr2。3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2，5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O。Br2SO22H2O=2HBrH2SO4，2HBrCl2=Br22HCl。3从海水中提取镁单质(1)工艺流程：(2)主要化学反应：制备石灰乳：CaCO3=高温 CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2。沉淀 Mg2：Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2。制备 MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。电解 M
11、gCl2：MgCl2(熔融)=通电 MgCl2。(3)生产中应用的平衡原理：沉淀溶解平衡原理：向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH)增大Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，则最大程度地将Mg2转化为Mg(OH)2沉淀。水解平衡原理：在MgCl26H2O脱水变为MgCl2时，由于MgCl22H2OMg(OH)22HCl水解平衡的存在，在HCl气体环境中增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。例2 工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示。(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_。电解槽中的阳极
12、材料为_。(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？_(填“是”或“否”)。原因是_。(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是_。解析(1)电解饱和食盐水用的是阳离子交换膜，而在食盐水中的阳离子只有H和Na，电解时，H在阴极上生成氢气，Na在外加电场作用下向阴极运动，所以通过离子膜和隔膜的是Na。由于阳极上发生氧化反应，是溶液中Cl放电生成Cl2，所以必须用惰性电极，工业上一般用钛，也可以用石墨电极。(2)在该流程开始时向苦卤中加入硫酸，因CaS
13、O4微溶于水，先形成CaSO4沉淀而将Ca2除去。若先制取Mg(OH)2，加入的石灰水会有部分与硫酸反应生成CaSO4而使制得的Mg(OH)2不纯净。(3)CCl4是一种有毒液体，且萃取所需设备复杂，所以此流程中不用CCl4萃取的方法，而是利用溴的挥发性，向得到的含溴水的海水中吹入热空气，使溴挥发出来，与萃取相比，该方法简单、实用、经济、无污染。答案(1)阳离子(或Na)钛(或石墨)(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4固体，产品不纯(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低；环境污染严重21.精制食盐水时下列物质中，不必用到的有()NaOH溶液 盐酸 K2C
14、O3溶液 BaCl2溶液 硫酸 Na2CO3溶液 Ba(NO3)2溶液A BCD答案：B解析：精制食盐水时要除去粗盐水中的 Ca2、Mg2、SO24 分别用到的试剂为 Na2CO3、NaOH、BaCl2，最后再加盐酸除多余的 CO23、OH。22.下列关于离子交换膜电解槽的叙述，错误的是()A精制的饱和食盐水进入阳极室B纯水(加少量NaOH)进入阴极室C阴极产物为NaOH和氢气D电解槽的阳极用金属铁网制成答案：D解析：离子交换膜电解槽产品为阳极Cl2，阴极NaOH和H2，阳极发生氧化反应，2Cl2e=Cl2，若是铁做阳极，则Fe原子失去电子，阳极不会得到Cl2，阴极发生还原反应，2H2e=H2
15、，需补充H2O，Na自阳极室进入阴极室后，与OH形成NaOH。23.以卤水为原料，用下列方法制取镁，其中可行的是()A直接电解卤水在阴极得镁B向卤水里加钠可置换出镁C卤水与石灰水混合，过滤，洗涤，取沉淀煅烧得氧化镁，用氢气还原氧化镁得镁D卤水与石灰水混合，过滤、洗涤，取沉淀加盐酸溶液溶解得MgCl2溶液，将溶液加热蒸发浓缩，再冷却结晶，晶体在氯化氢气氛中加热脱水得无水MgCl2，电解熔融MgCl2得到镁解析：电解卤水，根据离子放电顺序阴极得到H2，A错；Na可与冷水剧烈反应，所以Na不能从卤水中置换出Mg，B错；Mg为活泼金属，在金属活动顺序表中排在H的前面，所以H2不能置换出MgO中的Mg，
16、C错；D为工业上制Mg的过程，D正确。答案：D1煤的综合利用原理 产品 干馏 将煤隔绝空气加强热使其分解 焦炭、煤焦油、焦炉气等 气化 把煤中的有机物转化为可燃性气体 低热值气：CO、H2、相当量的N2 中热值气：CO、H2、少量CH4 高热值气：CH4 原理 产品 液化 直接 液化 高温、高压和有催化剂条件下，与适当溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料 优质汽油、柴油、芳香烃和副产物燃料气、液化石油气等 间接 液化 把煤气化成CO和H2，经催化合成烃类燃料、醇类燃料(如CH3OH)等 合成汽油、甲醇等 2石油的炼制炼制方法 原理 变化 主要原料 主要产品 分馏 常压 利用烃的不同沸点，将其分
17、离成沸点不同的产物 物理 变化 原油 石油气、汽油、煤油、柴油、重油等 减压 重油 柴油、润滑油、燃料油、石蜡、沥青等 炼制方法 原理 变化 主要原料 主要产品 裂化 在一定条件下，使长链烃断裂为短链烃 化学 变化 重油、石蜡等 汽油、煤油、柴油等轻质油 裂解 深度裂化(更高温度下的裂化)化学 变化 石油分馏 产物(包括 石油气)主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等 3煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物(如一氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。(1)煤气化的主要反应：2CO2=高温 2CO，CH2O=高温 COH2，COH2O=高温
18、CO2H2。(2)高温条件，天然气重整：CH4H2O=高温 CO3H2，使用不同的催化剂，可以从合成气制成不同的产物的化学称合成气化学；由甲烷直接合成的称甲烷化学；由甲醇为原料合成一系列下游产品的为甲醇化学。例3 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
19、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？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，经高温发酵后分解形成的。甲烷隔绝空气后，反应物是唯一的，产物也告诉了我们，将方程配平后即得。CO和H2每1 mol消耗的氧气是0.5 mol，而1 mol甲烷则需要2 mol氧气，所以进气口需要扩大。答案(1)甲烷 高温发酵后分解(2)CH4高温 C2H2；2CH4高温 C2H23H2(3)天然气所需的氧气多31.石油裂化的主要目的是为了()A提高轻质液体燃料的产量 B便于分馏C获得短链不饱和气态烃D提高汽油的质量答案：A解析：石油裂化的主要目的是为了提高轻质液体燃料的产量。32.工业上获得大量的乙烯、丙烯、丁二烯的方法是()A石油分馏B高温干馏C石油裂化D石油裂解解析：此题是对石油化工工业中裂解的考查。石油裂解是以获取化工原料(主要是烯烃)为目的的工业生产，与石油裂化有区别(主要目的是获得轻质燃料油)，而石油分馏是对石油的初级加工，将石油分离成沸点不同的产物。高温干馏则是煤综合利用的主要方式。答案：D33.工业上获得苯主要通过()A煤的干馏B石油常压分馏C石油减压分馏D石油催化裂化解析：煤的干馏产品煤焦油是芳香烃和杂环化合物的混合物，从中可提取出苯。答案：A点 击 下 图 进 入