1、化学与技术化学与资源开发利用北京四中：王耀1、天然水的净化 实验：在一杯浑浊的河水中撒入一药匙明矾粉末，观察现象。写出有关的离子方程式。 混凝法一般过程：混凝沉淀、过滤、杀菌。常用的混凝剂：明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸铁等。2、化学软化硬水 溶有较多量的钙离子，镁离子的水。 如矿泉水，自来水，以及自然界中的地面水和地下水等。软水 只溶有少量或者不含钙离子，镁离子的水。如雨水，雪水，纯净水等。硬度 硬度是指水能溶解肥皂的程度现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度硬度定义 1升水中含有10mgCaO 或者相当于10mgCaO)称为1度水的暂时硬度和永久硬度的区别 主要区别在于所含的主要阴离子种类的
2、不同，由Mg(HCO3)2或Ca(HCO3)2所引起的水的硬度叫水的暂时硬度，由钙和镁的硫酸盐或氯化物等所引起的水的硬度叫水的永久硬度。天然水的硬度是泛指暂时硬度和永久硬度的总和。煮沸暂时硬水时的反应： 永久硬度 硬水的危害 1 对生活的危害：用硬水洗衣服不易洗净；硬度过高的水或硬度过低的水，若长期饮用，不利于人体健康。 2 对生产的危害：长期烧煮的锅炉，使用硬度太高的水易形成锅垢，不仅浪费燃料，而且会引起爆炸。暂时硬水对锅炉的危害更大。 硬水软化的方法 煮沸法具有暂时硬度的水常用软化方法为加热法，反应原理为： Ca(HCO3)2=CaCO3H2OCO2， Mg(HCO3)2=MgCO3H2O
3、CO2， MgCO3H2O=Mg(OH)2CO2。 石灰纯碱法工业上也用化学药剂来软化硬水。 CaO+H2O=Ca(OH)2 (避免灰尘污染)离子交换法 碳质离子交换剂离子交换树脂 磺化煤（黑色颗粒，不溶于酸碱） 碳质离子交换剂：磺化煤 NaR 烟煤和褐煤用发烟硫或浓硫酸处理后的产物 钠离子可以交换水中的钙镁离子 磺化煤交换交换： 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+ 再生： 用810的食盐水浸泡磺化煤交换剂。 CaR2+2Na=2NaR+Ca2+ MgR2+2Na+2NaR+Mg2+ 水质变化水质变化：原水硬度降低 阴离子基本不变 钠离子数目大大增加3
4、.污水处理 (1)酸碱中和法 酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或CO2中和。 (2)沉淀法 Hg2、Pb2、Cu2等重金属离子可用Na2S除去，反应的离子方程式为Hg2S2=HgS，Pb2S2=PbS，Cu2S2=CuS。 海水淡化常用方法为蒸馏法、电渗析法等。电解饱和食盐水反应原理阴极： 阳极：总反应：海水提溴1、氧化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为3.5左右晒盐后留下苦卤(富含Br-离子)中置换出Br2。Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 2. 吹出 然后用空气把Br2吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得较浓的NaBr和NaBrO3溶液： 3CO32-
5、+ 3Br2 = 5Br- + BrO3- + 3CO2最后，用硫酸将溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来：5Br- + BrO3- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O 3. 吸收 用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品。海水提镁思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可能会面临怎样的困难？海水提取镁的工业流程 氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水
6、”。重水主要赋存于海水中，总量可达250亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。 制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具有商业意义： 水-硫化氢交换法和氨-氢交换法 水-硫化氢交换法是基于在一系列塔内（通过顶部冷和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢
7、气体或水从第一级塔的热段和冷段的接合处排出，并且在下一级塔中重复这一过程。最后一级的产品（氘浓缩至30%的水）送入一个蒸镏单元以制备反应堆级的重水（即99.75%的氧化氘）。石油、煤和天然气的综合利用石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量比较低，仅占石油总产量的25左右。但社会需求量大的正是这些轻质油，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采用裂化的方法从重油中获取轻质油。 裂化就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯： 叫煤的干馏。是一个 过程煤的汽化与
8、液化为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害，近二三十年来，世界各国大力开展了对煤利用新技术的研究，其中主要包括对煤的液化和汽化技术。煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高。（1）汽化 煤的汽化就是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤汽化的主要反应是指碳和水蒸气的反应。 C+H2O = COH2 这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。 CO2 =CO2 碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里
9、的CO和H2用催化剂合成甲烷。 CO3H2 CH4H2O(2)液化 煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程。煤的液化可以分为直接和间接两个途径。 把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合，在高温下经催化剂催化，进行加氢解聚反应，同时脱去硫、氮、氧等原子，生成固-液混合物的油、液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固态物质。经过分离可以得到油，成为低氢、低硫的重质液体燃料。 煤的液化是否能得到发展，决定于石油是否能满足不断增长的需要、煤跟石油的比价以及煤的液化技术的成熟程度。从世界范围来看，由于石油价格的增长，液化技术的日臻成熟，煤液化工业的再度兴起是可能的。对我国来说，目前汽油和煤的比价比国外更有利于发展
10、以合成高级汽油为主要目的的煤的液化。在有煤地区发展煤的液化还是可以探索的。1. 磺化煤(表示式NaR)是一种钠型离子交换剂，它能把硬水中的Ca2、Mg2交换除去而使水软化，现代海水的淡化方法是：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示： (1) 现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟基型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是(填代表符号)：A柱_；B柱_。 (2)说明按上述顺序装柱的理由是_。 2. 海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一,从海水中提镁，可按如下步骤进行：（1）将贝壳制成石灰乳（）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀物（）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（）将产物熔融后电解关于提取镁，下列说法中不正确的是（ ）. 此法的优点之一是原料来源丰富. 进行（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2. 第四步会产生氯气 D. 以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应3. 分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是 （ ） A. C B. MgO C. MgCO3 D. Mg3N2 4.下列哪种方法不能实现海水的淡化 A蒸馏法 B电渗析法 C离子交换法 D电解法
