1、-1-本章整合-2-本章整合 知识网络 专题归纳-3-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 专题 1 海水资源的开发利用1.海水淡化海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久,技术和工艺也比较完善,是目前海水淡化的主要方法。海水蒸馏原理示意图-4-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 2.海水中镁、钾、溴、碘等化工产品的提取海水中含有的各种元素的特点:种类多,总储量大,富集程度低。因此,从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。例如:(1)海水中溴的提取流程:用蒸馏法将海水浓缩,用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质:2N
2、aBr+Cl2Br2+2NaCl。向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气,将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气:2HBr+Cl22HCl+Br2。用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。-5-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三(2)海带中碘的提取原理:海带中的碘元素主要以 I-的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成 I2,再萃取出来。如用 H2O2 作氧化剂,反应的离子方程式是 2I-+H2O2+2H+I2+2H2O。实验时先将干海带灼烧去除有机物,剩余物用 H2O2、H2SO4 处
3、理,使得I-被氧化成 I2。3.海水资源的综合利用(1)从海水中提取淡水海水淡化。(2)直接利用海水进行循环冷却。(3)海水制盐。(4)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品。(5)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料。(6)从海水中获取其他物质和能量。-6-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三【例题 1】目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。海水提镁的主要流程如下:请回答下列问题:(1)从离子反应的角度思考,在海水中加入石灰乳的作用是 ,写出在沉淀池中发生反应的离子方程式 。(2)石灰乳是生石灰与水形成的化合物,从充分利用海洋化学资源,提高经济效益的角度,生产生石灰的主要原料来源于
4、海洋中的 。(3)操作 A 是 ,操作 B 是 。-7-本章整合 专题归纳 知识网络(4)加入的足量试剂 a 是 (填化学式)。(5)无水 MgCl2在熔融状态下,通电后会产生 Mg 和 Cl2,该反应的化学方程式为 。从考虑成本和废物循环利用的角度,副产物氯气可以用于 。(6)海水提镁的过程,为什么要将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁,再转变为氯化镁?。解析:(1)由框图我们可以看出加入石灰乳后生成了 Mg(OH)2,很明显作用就是为了将 Mg2+沉淀;(2)CaCO3CaO+CO2,海洋中贝壳含有丰富的CaCO3;(3)由框图可知操作 A 是过滤,操作 B 是蒸发结晶;(4)从框图中可以看出由
5、 Mg(OH)2 到 MgCl2 需加盐酸;(5)电解生成的 Cl2 可与 H2 反应生成HCl,循环使用;(6)海水中尽管含镁丰富,但浓度较小,之所以将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁,再转变为氯化镁就是为了把镁富集,且成本比较低。一 二 三-8-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 答案:(1)沉淀 Mg2+或使 Mg2+形成 Mg(OH)2 沉淀 Mg2+2OH-Mg(OH)2(2)贝壳(或牡蛎壳等)(3)过滤 蒸发结晶(或加热浓缩)(4)HCl(5)MgCl2(熔融)Mg+Cl2 制盐酸,循环使用(6)海水中氯化镁的含量很大,但镁离子浓度很低,该过程可以使镁离子富集,浓度增大且成本低-
6、9-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 专题 2 环境保护与绿色化学1.当今社会全球环境面临三大热点问题:酸雨、臭氧层的破坏和温室效应,现列表比较如下:酸雨臭氧层的破坏温室效应危害破坏作物、森林、草原;使湖泊酸化、鱼类死亡;加速建筑物的腐蚀使皮肤发生癌变两极冰川融化,海平面升高,陆地减少,地表气温升高,气候干旱,土地沙漠化,农业减产成因含硫燃料的大量燃烧产生 SO2H2SO3H2SO4SO2SO3H2SO4汽车尾气、氟氯烃气体的大量排放大量 CO2 气体的排放,导致大气中 CO2 浓度不断上升,CO2能阻碍由地面反射回高空的红外辐射,使地表气温升高防治减少 SO2 的排放,燃料脱硫停止氟
7、氯烃的生产和使用减少矿物燃料的使用;开发利用新能源;大力植树造林-10-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 2.绿色化学在高考中的渗透与考查(1)高考试题中渗透了绿色化学的概念。近几年的高考试题中所出现的酸雨的防治、三废的利用、温室效应的控制、防止臭氧层空洞的形成等环境问题是与绿色化学概念相一致的。(2)减量Reduction,绿色化学又一内涵在高考试题中的渗透。绿色化学中的减量是指从节约资源、减少污染物的基础出发,力图不用或少用有毒、具有腐蚀性的化工原料,尽可能提高原料的转化率,以较少的原料生产较多的产品。-11-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三(3)高考试题体现绿色化学原理。
8、高考试题中涉及化工生产的题目,合理地渗透了绿色化学的观点:以较少的资源(原料)生产较多的产品,提高原料的转化率;某些原料包括催化剂重复使用(防止催化剂中毒);节约能源,减少环境污染等观点,可概括为绿色化学内涵的另外两个 R重复使用(Reuse)和回收(Recycling)。重复使用,这是降低成本和减少污染的需要,例如化工生产中的催化剂和载体,从一开始就要有重复使用的设计。回收可以实现“省资源、少污染、减少成本”的目的。回收包括未反应的原料、副产物、助熔剂、催化剂、溶剂等。-12-本章整合 专题归纳 知识网络【例题 2】“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,某化学课外小组利用废铜
9、制取硫酸铜,设计了如下制取方案,其中符合“绿色化学”要求的是()A.CuCuSO4B.CuCuSO4C.CuCuOCuSO4D.CuCu(NO3)2Cu(OH)2CuSO4解析:绿色化学是设计尽量不或尽可能少对环境产生副作用,并在技术上、经济上可行。A 项 Cu 与稀硫酸不反应,B 项产生 SO2 污染物,D 项用贵重的 AgNO3 制 CuSO4,且反应步骤多,从经济的角度考虑也不适合,故最佳方案是 C。答案:C一 二 0三 0-13-本章整合 专题归纳 知识网络【例题 3】下列实验或叙述不符合绿色化学理念的是()A.制 CuSO4 时先将 Cu 氧化成 CuO 后再与稀硫酸反应B.采用银作
10、催化剂,乙烯和氧气制取环氧乙烷,原子利用率 100%C.用乙醇代替汽油作汽车燃料D.用稀硝酸和铜制取 Cu(NO3)2解析:A 项 CuCuOCuSO4 中 Cu 利用率 100%且没有有害气体产生,B 亦如此,C 中乙醇为使用价值比较高的洁净能源物质,D 中 Cu 的利用率100%,但是产生 NO 有毒气体,不符合绿色化学理念,而且 N 的利用率低。答案:D一 二 0三 0-14-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 专题 3 金属的冶炼方法1.热分解法一般适用于金属活动性顺序中位于汞及以后的金属。例如:2HgO2Hg+O2,2Ag2O4Ag+O2。2.热还原法一般适用于金属活动性顺序中
11、铝以后汞以前的大多数金属,常用的还原剂有 C、CO、H2、Al 等。(1)焦炭还原法。例如:Fe2O3+3C2Fe+3CO,CuO+CCu+CO。(2)一氧化碳还原法。例如:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,CuO+COCu+CO2。(3)氢气还原法。例如:WO3+3H2W+3H2O,Fe3O4+4H23Fe+4H2O。-15-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三(4)活泼金属还原法。例如:Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,3V2O5+10Al6V+5Al2O3。注:可用热还原法冶炼的金属,其金属性比较强,在金属活动性顺序中居于中间区域。用焦炭还原法冶炼金属,炼得的金属中往往含有少量
12、的炭。又由于用一氧化碳还原法冶炼金属时,一氧化碳一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的:C(焦炭)+O2CO2,CO2+C(焦炭)2CO。所以,用一氧化碳还原法炼得的金属中也会含有少量的炭。用氢气还原法冶炼金属,炼得的金属的纯度相对较高,但成本也较高。用活泼金属还原法冶炼金属,克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题,但成本也较高。由于金属矿石中一般混有多种杂质及在高温下少量还原剂与炼出的金属熔合等问题,用热还原法炼得的金属往往不纯。-16-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三 3.电解法一般适用于金属活动性顺序中铝及铝以前的活动性较强的金属。例如:2Al2O3(熔融)4Al+3O2
13、,MgCl2(熔融)Mg+Cl2,2NaCl(熔融)2Na+Cl2。(1)电解法冶炼金属,解决了很活泼的金属(K、Ca、Na、Mg、Al 等)阳离子难以被还原的问题,或者说电解法一般用于很活泼的金属的冶炼。电解法冶炼金属要消耗大量的电能,成本较高。在工业生产中要注意节能增效。(2)离子化合物在熔融状态下电离,可电解;共价化合物即使熔融也不电离,不能电解。Al2O3、MgCl2、NaCl 都是离子化合物,在熔融状态下电离的离子方程式为:Al2O32Al3+3O2-,MgCl2Mg2+2Cl-,NaClNa+Cl-。(3)有的金属冶炼既可以用热还原法又可以用电解法,在热还原法中,也可以采用不同的还
14、原剂,对于一种金属的冶炼,具体采用什么样的冶炼方法,选用什么样的还原剂,要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。-17-本章整合 专题归纳 知识网络 一 二 三【例题 4】阅读以下内容,回答问题。冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法;水煤气(H2 或 CO)法;活泼金属置换法;电解法。四种方法各有优缺点,在工业上均有应用。(1)一种无色气体 A 与红热的炭反应,得到另一种无色气体 B,B 与灼热的氧化铜反应,又得到 A,则 A、B 分别为 (填序号)。A.O2、CO2B.O2、COC.CO2、COD.CO、CO2(2)钛(Ti)有“未来钢铁”之称。工业上常以 TiCl4+2MgTi+2MgCl2获得海绵状钛。该反应在下列哪种环境中进行 (填序号)。A.稀有气体中B.空气中C.氮气中D.CO2 气体中-18-本章整合 专题归纳 知识网络 解析:(1)CO2+C2CO,CuO+COCu+CO2。(2)空气中的 N2、O2、CO2 气体在加热的条件下均与镁反应,故应在稀有气体中进行。答案:(1)C(2)A一 二 三 0