选修二 第二节 化学与资源开发利用幻灯片.ppt

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1、选修二 第二节 化学与资源开发利用第1页，共55页，编辑于2022年，星期三考纲定标考纲定标1.了解煤、石油和天然气等了解煤、石油和天然气等综综合利用的意合利用的意义义。2.了解我国无机化工的生了解我国无机化工的生产资产资源和源和产产品的主要种品的主要种类类。3.了解海水的了解海水的综综合利用。了解化学科学合利用。了解化学科学发发展展对对自然自然资资源利源利 用的作用。用的作用。4.了解化学了解化学对废对废旧物旧物资资再生与再生与综综合利用的作用。合利用的作用。第2页，共55页，编辑于2022年，星期三热点定位热点定位1.石油的分石油的分馏馏原理、分原理、分馏产馏产品以及煤的品以及煤的综综合利

2、用。合利用。2.氯氯碱工碱工业业、海水提溴、提、海水提溴、提镁镁的原理、工的原理、工艺艺流程及流程及产产品的品的 应应用。用。3.硫酸工硫酸工业业中的反中的反应应原理、原料、主要原理、原料、主要设备设备、工、工艺艺流程及流程及 尾气尾气处处理。理。第3页，共55页，编辑于2022年，星期三选修2第二节析考点提能力第4页，共55页，编辑于2022年，星期三第5页，共55页，编辑于2022年，星期三1 1石油的石油的炼炼制制炼炼制方法制方法原理原理变变化化 主要原料主要原料主要主要产产品品分分馏馏常常压压利用利用烃烃的不同的不同沸点，将其分沸点，将其分离成沸点不同离成沸点不同的的产产物物物理物理变

3、变化化原油原油石油气、汽油、石油气、汽油、煤油、柴油、重煤油、柴油、重油等油等减减压压重油重油柴油、燃料油等柴油、燃料油等第6页，共55页，编辑于2022年，星期三炼炼制方法制方法原理原理变变化化主要原料主要原料主要主要产产品品裂化裂化在一定条件下，在一定条件下，使使长链烃长链烃断裂断裂为为短短链烃链烃化学化学变变化化重油、石重油、石蜡等蜡等汽油、煤油、汽油、煤油、柴油等柴油等轻质轻质油油裂解裂解深度裂化深度裂化(更高更高温度下的裂化温度下的裂化)化学化学变变化化石油分石油分馏馏产产物物(包括包括石油气石油气)主要是乙主要是乙烯烯、丙丙烯烯、丁、丁烯烯、甲甲烷烷等等第7页，共55页，编辑于20

4、22年，星期三2煤的煤的综综合利用合利用第8页，共55页，编辑于2022年，星期三第9页，共55页，编辑于2022年，星期三4 4煤化工和天然气化工的煤化工和天然气化工的发发展展一碳化学一碳化学一一碳碳化化学学是是指指以以分分子子中中只只含含一一个个碳碳原原子子的的化化合合物物(如如一一氧氧化化碳碳、甲甲烷烷、甲醇等、甲醇等)为为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。第10页，共55页，编辑于2022年，星期三例例1已知煤的近似结构模型为：已知煤的近似结构模型为：第11页，共55页，编辑于2022年，星期三(1)从煤的从煤的结结构模型来看，煤是工构模型来看

5、，煤是工业业上上获获得得_烃烃的重要来；的重要来；(2)我国大我国大约约70%的煤是直接用于燃的煤是直接用于燃烧烧的，从煤的的，从煤的结结构模型来构模型来看，在提供看，在提供热热量的同量的同时产时产生大量的生大量的_、_等气体物等气体物质质，造成，造成严严重的大气重的大气污污染；染；(3)“型煤型煤”技技术术的原理是利用固硫的原理是利用固硫剂剂在燃在燃烧过烧过程中生成程中生成稳稳定定的硫酸的硫酸盐盐，下列物，下列物质质中适宜于作固硫中适宜于作固硫剂剂的是的是_；A氯氯化化钙钙B氧化氧化钙钙C硫酸硫酸钙钙 D氢氢氧化氧化钙钙第12页，共55页，编辑于2022年，星期三(4)某某“型煤型煤”生生产

6、产厂利用石灰石作固硫厂利用石灰石作固硫剂剂，试试用化学方程式用化学方程式表示其表示其“固硫固硫”过过程：程：_，_。(5)除上述的除上述的“型煤型煤”技技术术外，外，为为了解决煤燃了解决煤燃烧烧所造成的所造成的污污染染 问题问题和提高煤的利用价和提高煤的利用价值值，煤，煤资资源的源的综综合利用方法合利用方法还还有有_等。等。第13页，共55页，编辑于2022年，星期三解解析析(1)煤煤结结构构中中含含有有较较多多的的苯苯环环，隔隔绝绝空空气气给给煤煤加加强强热热可可以以使它分解，从而使它分解，从而获获得芳香得芳香烃烃。(2)煤煤结结构构中中含含有有S和和N，所所以以直直接接燃燃煤煤能能产产生生

7、SO2和和氮氮氧氧化化物物，污污染染环环境。境。(3)煤煤燃燃烧烧产产生生SO2，固固硫硫过过程程是是使使其其生生成成稳稳定定的的硫硫酸酸盐盐，所所以以固硫固硫剂剂可可选选用氧化用氧化钙钙或或氢氢氧化氧化钙钙。固硫反。固硫反应应分分别为别为：第14页，共55页，编辑于2022年，星期三第15页，共55页，编辑于2022年，星期三第16页，共55页，编辑于2022年，星期三1下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A石油石油炼炼制和加工的主要目的制和加工的主要目的仅仅仅仅是得到汽油和柴油是得到汽油和柴油B石油加工石油加工过过程中采用催化裂化的目的是程中采用催化裂化的目的是获获得大量的芳得大量的芳

8、 香香烃烃C煤的干煤的干馏过馏过程属于化学程属于化学变变化化D煤中含有苯、二甲苯等物煤中含有苯、二甲苯等物质质第17页，共55页，编辑于2022年，星期三解析：解析：石油炼制的目的是为了更充分的利用能源，催化裂化的石油炼制的目的是为了更充分的利用能源，催化裂化的目的是为了得到轻质液体燃料，煤中不含苯、二甲苯。目的是为了得到轻质液体燃料，煤中不含苯、二甲苯。答案：答案：C C第18页，共55页，编辑于2022年，星期三2利用天然气或煤与水蒸气生利用天然气或煤与水蒸气生产产出的合成气出的合成气(H2、CO)生生产产汽油、甲醇和氨等已汽油、甲醇和氨等已经实现经实现了工了工业业化，合成气也可化，合成气

9、也可转转化成化成醛醛、酸、酸、酯酯等多种等多种产产物，下列表述正确的是物，下列表述正确的是()以天然气生以天然气生产产合成气的反合成气的反应为应为置置换换反反应应以合成气以合成气为为原料的反原料的反应应都是化合反都是化合反应应改改变变合成气中合成气中CO与与H2的体的体积积比，可以得到不同比，可以得到不同产产物物第19页，共55页，编辑于2022年，星期三合成气的合成气的转转化反化反应应需在适当的温度和需在适当的温度和压压强强下通下通过过催化完成催化完成从合成气出从合成气出发发生成液生成液态烃态烃或醇或醇类类有机物是有机物是实现实现“煤煤变变油油”的有效途径的有效途径以合成气以合成气为为原料的

10、反原料的反应产应产物中不可能有物中不可能有烯烃烯烃或水或水A BC D第20页，共55页，编辑于2022年，星期三解析：解析：以天然气生以天然气生产产合成气的反合成气的反应应不是置不是置换换反反应应；以合成气；以合成气为为原料的反原料的反应应不都是化合反不都是化合反应应；以合成气；以合成气为为原料的反原料的反应产应产物物中可能有中可能有烯烃烯烃或水，如合成气制油，得到某些或水，如合成气制油，得到某些烯烃烯烃的同的同时还时还生成水。生成水。答案：答案：D第21页，共55页，编辑于2022年，星期三1海水淡化海水淡化 常用方法有蒸常用方法有蒸馏馏法、法、电电渗析法等。渗析法等。2海水中海水中盐盐的

11、开的开发发和利用和利用第22页，共55页，编辑于2022年，星期三第23页，共55页，编辑于2022年，星期三3海水提溴海水提溴第24页，共55页，编辑于2022年，星期三反反应应原理原理Cl22NaBr=2NaClBr23Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O4 4海水提海水提镁镁(1)生生产产流程及反流程及反应应原理：原理：第25页，共55页，编辑于2022年，星期三第26页，共55页，编辑于2022年，星期三第27页，共55页，编辑于2022年，星期三例例2(2011济南模拟济南模拟)海洋是化学海洋是化学资资

12、源宝源宝库库，海洋，海洋资资源的源的综综合利用具有广合利用具有广阔阔的前景。回答下列的前景。回答下列问题问题：(1)蒸蒸馏馏法是人法是人类类最早使用的淡化海水的方法，技最早使用的淡化海水的方法，技术术和工和工艺艺比比较较完完备备，但常，但常规规蒸蒸馏馏法也存在法也存在较较大缺陷，大缺陷，请说请说明常明常规规蒸蒸馏馏法淡化海水的最大缺陷。法淡化海水的最大缺陷。_。(2)离子交离子交换换法也是常用的水法也是常用的水处处理技理技术术。聚丙。聚丙烯烯酸酸钠钠是一种是一种离子交离子交换树换树脂，写出聚丙脂，写出聚丙烯烯酸酸钠单钠单体的体的结结构构简简式式_。第28页，共55页，编辑于2022年，星期三(

13、3)目前从海水中提取溴的常用流程如下目前从海水中提取溴的常用流程如下(苦苦卤卤，海水蒸，海水蒸发结发结晶分离出食晶分离出食盐盐的母液的母液)：第29页，共55页，编辑于2022年，星期三从反从反应应后的溶液中分离出后的溶液中分离出单质单质溴的方法是溴的方法是_。(4)海水提海水提镁过镁过程与石灰窑和程与石灰窑和盐盐酸厂有着酸厂有着紧紧密的密的联联系，系，试说试说明海水提明海水提镁镁与与盐盐酸厂之酸厂之间间的必然的必然联联系：系：_。第30页，共55页，编辑于2022年，星期三解析解析(1)常常规规蒸蒸馏馏法淡化海水的最大缺陷是需要使用大量法淡化海水的最大缺陷是需要使用大量燃煤，因此能耗多、排燃

14、煤，因此能耗多、排污污量大。量大。(2)聚丙聚丙烯烯酸酸钠钠的的单单体体为为丙丙烯烯酸酸钠钠，其，其结结构构简简式式为为CH2=CHCOONa。(3)由流程可知，从反由流程可知，从反应应后的溶液中分离出后的溶液中分离出单质单质溴的方法是溴的方法是蒸蒸馏馏。(4)海水提海水提镁过镁过程与石灰窑和程与石灰窑和盐盐酸厂有着酸厂有着紧紧密的密的联联系，系，盐盐酸厂酸厂为为溶解溶解氢氢氧化氧化镁镁提供提供盐盐酸，而在酸，而在电电解解氯氯化化镁镁制制镁镁的的过过程中，程中，可可为盐为盐酸厂提供酸厂提供氯氯气作原料。气作原料。第31页，共55页，编辑于2022年，星期三答案答案(1)需要使用大量燃煤，因此能

15、耗多、排需要使用大量燃煤，因此能耗多、排污污量大量大(2)CH2=CHCOONa(3)蒸蒸馏馏(4)盐盐酸厂酸厂为为溶解溶解氢氢氧化氧化镁镁提供提供盐盐酸，在酸，在电电解解氯氯化化镁镁制制镁镁的的过过程中，可程中，可为盐为盐酸厂提供酸厂提供氯氯气作原料气作原料第32页，共55页，编辑于2022年，星期三3(2011浙江模拟浙江模拟)21世世纪纪是海洋世是海洋世纪纪，海洋，海洋经济专经济专属区属区 的开的开发发受到广泛重受到广泛重视视，下列有关，下列有关说说法正确的是法正确的是()A海水含海水含镁镁，将金属，将金属钠钠放入海水中可以制取金属放入海水中可以制取金属镁镁B利用潮汐能利用潮汐能发电发电

16、是将化学能是将化学能转转化化为电为电能能C从海水中提取溴的从海水中提取溴的过过程涉及氧化程涉及氧化还还原反原反应应D海底多金属海底多金属结结核核矿矿含有含有Fe、Mn、Co、B等金属等金属第33页，共55页，编辑于2022年，星期三解析：解析：Na与水反与水反应应，A错误错误；潮汐；潮汐发电发电是是动动能能转转化化为电为电能，能，B错误错误；B(硼硼)是非金属元素，是非金属元素，D错误错误。答案：答案：C第34页，共55页，编辑于2022年，星期三4(2011温州质检温州质检)如如图为图为阳离子交阳离子交换换膜法膜法电电解解饱饱和食和食盐盐水水 原理示意原理示意图图。下列。下列说说法不正确的是

17、法不正确的是().第35页，共55页，编辑于2022年，星期三第36页，共55页，编辑于2022年，星期三答案：答案：D第37页，共55页，编辑于2022年，星期三1生产流程及原理生产流程及原理第38页，共55页，编辑于2022年，星期三2 2化学原理在硫酸生化学原理在硫酸生产产中的中的应应用用(1)增大反增大反应应速率的措施：速率的措施：升高温度；升高温度；使用催化使用催化剂剂；在沸在沸腾腾炉中燃炉中燃烧烧燃料燃料时时，将原料粉碎，增大与空气的接触面将原料粉碎，增大与空气的接触面积积。(2)逆流原理的逆流原理的应应用：用：沸沸腾腾炉中原料从炉炉中原料从炉顶顶落下，落下，热热空气从炉底吹入，使

18、原料与助燃空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反气体充分接触，反应应充分充分进进行；吸收塔中使用大量耐酸瓷行；吸收塔中使用大量耐酸瓷环环(片片)，98.3%浓浓硫酸从塔硫酸从塔顶喷顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。吸收程度。第39页，共55页，编辑于2022年，星期三(3)热热交交换换原理的原理的应应用：用：由于由于2SO2O2 2SO3是放是放热热反反应应，在接触，在接触 室内使用室内使用热热交交换换器，使反器，使反应应后的气体后的气体预热预热接触室的原接触室的原 料气，达到料气，达到节约节约能源，降低生能源，降低生产产成本的目的。成本的目的

19、。(4)循循环环操作原理的操作原理的应应用：用：由于由于2SO2O2 2SO3是可逆反是可逆反应应，尾气中，尾气中 还还有一定量的有一定量的SO2和和O2，再通，再通过过一定措施将一定措施将这这部分气部分气 体送回接触室，提高原料利用率，同体送回接触室，提高原料利用率，同时时减少减少废废气气 排放。排放。第40页，共55页，编辑于2022年，星期三第41页，共55页，编辑于2022年，星期三(2)能量的充分利用：能量的充分利用：硫酸生硫酸生产产中的反中的反应热应热可用于可用于预热预热反反应应物物满满足自身能量的需要，足自身能量的需要，还还可以由硫酸厂向外界可以由硫酸厂向外界输输出大量能量出大量

20、能量(供供热发电热发电)。第42页，共55页，编辑于2022年，星期三 例例33以黄以黄铁矿为铁矿为原料，采用接触法生原料，采用接触法生产产硫酸的流程可硫酸的流程可简简示如下：示如下：第43页，共55页，编辑于2022年，星期三请请回答下列回答下列问题问题：(1)在炉气制造中，生成在炉气制造中，生成SO2的化学方程式的化学方程式为为_；(2)炉气精制的作用是将含炉气精制的作用是将含SO2的炉气的炉气_、_及及干燥，如果炉气不干燥，如果炉气不经过经过精制，精制，对对SO2催化氧化的影响是催化氧化的影响是 _；第44页，共55页，编辑于2022年，星期三(3)精制炉气精制炉气(含含SO2体体积积分

21、数分数为为7%、O2为为11%、N2为为82%)中中SO2平衡平衡转转化率与温度化率与温度及及压压强强关系如下关系如下图图所示在所示在实际实际生生产产中，中，SO2催化氧化反催化氧化反应应的条件的条件选择选择常常压压、450左右左右(对应图对应图中中A点点)，而没有，而没有选择选择SO2转转化率更高的化率更高的B或或C点点对对应应的反的反应应条件，其原因分条件，其原因分别别是是_、_；(4)在在SO2催化氧化催化氧化设备设备中中设设置置热热交交换换器的目的是器的目的是_、_，从而充分利用能源。，从而充分利用能源。第45页，共55页，编辑于2022年，星期三第46页，共55页，编辑于2022年，

22、星期三第47页，共55页，编辑于2022年，星期三5(2011福州模拟福州模拟)CO2、SO2、NOx是是对环对环境影响境影响较较大的气体，大的气体，控制和治理控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效是解决温室效应应、减少酸雨和、减少酸雨和光化学烟光化学烟雾雾的有效途径。的有效途径。(1)下列措施中，有利于降低大气中的下列措施中，有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓浓度度的有的有_(填字母填字母)。a减少化石燃料的使用，开减少化石燃料的使用，开发发新能源新能源b使用无氟冰箱，减少氟利昂排放使用无氟冰箱，减少氟利昂排放c多步行或乘公交多步行或乘公交车车，少用，少用专车专车或私家或私家车

23、车d将工将工业废业废气用碱液吸收后再排放气用碱液吸收后再排放第48页，共55页，编辑于2022年，星期三(2)汽汽车车尾气尾气(含有含有烃类烃类、CO、SO2与与NOx等物等物质质)是城市空气是城市空气的的污污染源。治理的方法之一是在汽染源。治理的方法之一是在汽车车的排气管上装一个的排气管上装一个“催化催化转换转换器器”(用用铂铂、钯钯合金作催化合金作催化剂剂)。反。反应应方程式方程式为为：2CO2NO 2CO2N2。它的。它的优优点是点是_。硫酸厂的硫酸厂的SO2尾气用尾气用过过量的氨水吸收，量的氨水吸收，对对SO2可可进进行回收及行回收及重新利用，反重新利用，反应应的化学方程式的化学方程式

24、为为_、_。第49页，共55页，编辑于2022年，星期三新型氨法烟气脱硫技新型氨法烟气脱硫技术术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的化学原理是采用氨水吸收烟气中的的SO2，再用一定量的磷酸与上述吸收，再用一定量的磷酸与上述吸收产产物反物反应应。该该技技术术的的优优点除了能回收利用点除了能回收利用SO2外，外，还还能得到一种复合肥料，能得到一种复合肥料，该该复合肥料可能的化学式复合肥料可能的化学式为为：_(只要求写一种只要求写一种)。第50页，共55页，编辑于2022年，星期三(3)有学者有学者设设想用右想用右图图所示装置，运用所示装置，运用电电化化学原理将学原理将CO2、SO2转转化化为为重要化工

25、原料。重要化工原料。若若A为为CO2，B为为H2，C为为CH3OH，则则正正极极电电极反极反应应式式为为_。若若A为为SO2，B为为O2，C为为H2SO4。科研人。科研人员员希望每分希望每分钟钟从从C处获处获得得100 mL 10 mol/L H2SO4，则则A处处通入烟气通入烟气(SO2的体的体积积分数分数为为1%)的速率的速率为为_L/min(标标准状况准状况)。第51页，共55页，编辑于2022年，星期三解析：解析：(1)氟利昂的排放主要是造成臭氧氟利昂的排放主要是造成臭氧层层的破坏，减少其排的破坏，减少其排放不能降低大气中的放不能降低大气中的CO2、SO2、NOx的的浓浓度。度。(2)

26、分析汽分析汽车车尾气尾气“催化催化转换转换器器”中中发发生反生反应应的化学方程式可的化学方程式可以得出：将尾气中的以得出：将尾气中的CO和和NO转转化成无毒、无化成无毒、无污污染且参与大染且参与大气气环环境循境循环环的的N2和和CO2。SO2尾气用尾气用过过量的氨水吸收，先量的氨水吸收，先发发生反生反应应：SO2H2O2NH3=(NH4)2SO3；后用稀硫酸与；后用稀硫酸与(NH4)2SO3反反应应回收回收SO2：(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O。第52页，共55页，编辑于2022年，星期三新型氨法烟气脱硫技新型氨法烟气脱硫技术术是用磷酸代替稀硫酸，是用磷酸代替稀硫

27、酸，则则得到的得到的复合肥料复合肥料应应是是(NH4)3PO4或或(NH4)2HPO4或或NH4H2PO4。(3)CO2和和H2反反应应生成甲醇，生成甲醇，则则CO2在正极在正极发发生生还还原反原反应应，H2在在负负极极发发生氧化反生氧化反应应。故正极反。故正极反应应式式为为：CO26H6e=CH3OHH2O。若若A为为SO2，B为为O2，SO2通入的一极是通入的一极是负负极，极，O2(助燃性助燃性 气体气体)通入的一极是正极；依据通入的一极是正极；依据S元素守恒，元素守恒，则则SO2H2SO4，由每分由每分钟钟C处获处获得得n(H2SO4)1.0 mol，可，可计计算出算出A处处通入通入烟气烟气(SO2的体的体积积分数分数为为1%)的速率的速率为为2 240 L/min。第53页，共55页，编辑于2022年，星期三答案：答案：(1)a、c、d(2)使使CO与与NO反反应应，生成可参与大气生，生成可参与大气生态环态环境循境循环环的的无毒气体无毒气体SO2H2O2NH3=(NH4)2SO3(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O(NH4)3PO4或或(NH4)2HPO4或或NH4H2PO4(3)CO26H6e=CH3OHH2O2 240第54页，共55页，编辑于2022年，星期三第55页，共55页，编辑于2022年，星期三