优化探究高考化学二轮复习 第1部分 7 化学与技术 选修2.ppt

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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 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 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

2、转化成可燃性气体的过程 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

3、5 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SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 氨水吸收法SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 NH4 2SO3 H2S

4、O4 NH4 2SO4 SO2 H2O 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 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH

5、4Cld 过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱 同时回收二氧化碳再利用 2NaHCO3Na2CO3 H2O CO2 e 向氯化铵溶液中加入生石灰 回收利用氨 CaO H2O Ca OH 22NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2H2O 2NH3 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278 283K 5 10 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 NH3 CO2 H2O NH4HCO3

6、NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl2NaHCO3Na2CO3 H2O CO2 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

7、 电解法炼铝 主要原料 铝土矿 反应原理a 由铝土矿精制Al2O3Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2ONaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO32Al OH 3Al2O3 3H2Ob 电解Al2O32Al2O34Al 3O2 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 特别提醒 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

8、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

9、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 4 检验蒸馏水的纯度时 最简单易行的方法是测定水的 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 Mg2 C 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

10、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 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

11、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 NaCl H2SO4 浓 NaHSO4 HCl NaCl NaHSO4Na2SO

12、4 HCl 或2NaCl H2SO4 浓 Na2SO4 2HCl 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 Na2SO4 CaCO3 4CCaS Na2CO3 4CO 2 由工艺流程图可知 NH4Cl应与Ca OH 2反应生成CaCl2并产生NH3 NH3通入NaCl溶液中 D为NH3 乙中发生反应为NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 答案 A 1 NaCl H2SO4 浓 NaHSO4 HCl NaCl NaHSO4Na2SO4 HCl 或2NaCl H2SO4 浓 Na2SO4 2HCl Na

13、2SO4 CaCO3 4CCaS Na2CO3 4CO 2 Ca OH 2NH3 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl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 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

14、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

15、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

16、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Al 3e 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 2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 4 阳极铝生成氧化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 Al 3e Al3 D 3 2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 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 BD 3 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 反应有大量热放出 为防止温度过高 应向已有苯酚的反