高考化学二轮优化课件:第1部分专题7化学与技术选修.ppt
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1、专题七专题七 化学与技术(选修化学与技术(选修2)一、化学与资源的开发利用一、化学与资源的开发利用1水的净化与污水处理水的净化与污水处理2海水的综合利用海水的综合利用(1)海水中海水中盐盐的开的开发发和利用和利用海水制海水制盐盐海水制海水制盐盐仍以蒸仍以蒸发发法法为为主,其原理主,其原理简单简单,得到的,得到的盐为盐为粗粗盐盐。氯氯碱工碱工业业氯氯碱工碱工业业就是在离子交就是在离子交换换膜膜电电解槽中解槽中电电解解饱饱和食和食盐盐水得到水得到NaOH、Cl2和和H2。反。反应应方程式方程式为为:2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2(2)海水提溴海水提溴(3)海水提海水提镁镁沉淀:将海水抽入
2、反沉淀:将海水抽入反应应槽中,加入石灰乳,使海水中的槽中,加入石灰乳,使海水中的镁镁离子离子转变转变成成Mg(OH)2沉淀;沉淀;转转化:加化:加盐盐酸,酸,Mg(OH)2转转化成化成MgCl2溶液,溶液,浓缩浓缩、结结晶、晶、过滤过滤、烘干;烘干;电电解:解:电电解熔融解熔融MgCl2得到得到镁镁和和氯氯气。气。氯氯气可用来制气可用来制盐盐酸,再循酸,再循环环使用。使用。(2)煤的气化:把煤中的有机物煤的气化:把煤中的有机物转转化成可燃性气体的化成可燃性气体的过过程。程。(3)煤的液化:把煤煤的液化:把煤转转化成液体燃料的化成液体燃料的过过程。煤的液化分直接液化程。煤的液化分直接液化和和间间
3、接液化,接液化,产产品有液化石油气、汽油、煤油、柴油等。品有液化石油气、汽油、煤油、柴油等。4.石油加工及其应用石油加工及其应用特别提醒特别提醒(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。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。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水的净化是除去水中的悬浮
4、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。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石油裂化的目的是为了提高轻质燃料(汽油、煤油和柴油等汽油、煤油和柴油等)的产的产量,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。链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃。(5)直馏汽油和裂化汽油不同,可通过溴水或酸性直馏汽油和裂化汽油不同,可通过溴水或酸性KMnO4溶液进行溶液进行鉴别,前者是烷烃的混合物,后者含不饱和烃,因而现象不同。鉴别,前者是烷烃的混合物,后
5、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。煤的干馏、液化和气化都属于化学变化。(2)化学原理在硫酸工化学原理在硫酸工业业生生产产中的中的应应用用加快反加快反应应速率的措施速率的措施a升高温度;升高温度;b.使用催化使用催化剂剂;c.在沸在沸腾腾炉中燃料燃炉中燃料燃烧时烧时,将原料,将原料粉碎,增大与空气的接触面粉碎,增大与空气的接触面积积。提高提高SO2转转化率,提高生化率,提高生产产效率的措施效率的措施a采用逆流原理;采用逆流原理;b.采用采用热热交交换换原理;原理;c.采用循采用循环环利用原理。利用原理。(3)尾气的尾气的处处理理石灰水吸收法石灰水吸收法SO2C
6、a(OH)2=CaSO3H2O,CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O。氨水吸收法氨水吸收法SO22NH3H2O=(NH4)2SO3,(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O。特别提醒特别提醒(1)在生产中常用过量空气是为了增大在生产中常用过量空气是为了增大O2的浓度,提高的浓度,提高SO2的转化的转化率。率。(2)常用浓常用浓H2SO4而不用水吸收而不用水吸收SO3,是由于水与,是由于水与SO3反应易形成反应易形成酸雾,吸收速度慢,腐蚀设备。酸雾,吸收速度慢,腐蚀设备。(3)尾气中的尾气中的SO2必须回收是为了防止大气污染。必须回收是为了防止大气污染。4纯碱工业纯碱
7、工业(1)索索尔尔维维制碱法制碱法(氨碱法氨碱法)原料:食原料:食盐盐、氨和、氨和CO2(石灰石石灰石经经煅煅烧烧生成生成)生生产过产过程程a食食盐盐水精制:水精制:饱饱和食和食盐盐水中加入熟石灰和水中加入熟石灰和纯纯碱,除去碱,除去Ca2、Mg2。b食食盐盐水氨化:将氨气通入精制水氨化:将氨气通入精制饱饱和食和食盐盐水中,制得氨水中,制得氨盐盐水。水。c氨氨盐盐水碳酸化:氨水碳酸化:氨盐盐水吸收水吸收CO2,生成,生成NaHCO3(溶解度溶解度较较小小)和和NH4Cl。NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cld过滤过滤出碳酸出碳酸氢钠氢钠后煅后煅烧烧得得纯纯碱,同碱,同时时回收二氧
8、化碳再利用:回收二氧化碳再利用:2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2。e向向氯氯化化铵铵溶液中加入生石灰,回收利用氨:溶液中加入生石灰,回收利用氨:CaOH2O=Ca(OH)22NH4ClCa(OH)2 CaCl22H2O2NH3(2)侯氏制碱法侯氏制碱法(联联合制碱法合制碱法)反反应应原理原理将合成氨工将合成氨工业业和制碱工和制碱工业联业联合起来。以煤合起来。以煤为为原料制得碳酸原料制得碳酸氢铵氢铵,碳酸碳酸氢铵氢铵再与再与氯氯化化钠进钠进行复分解反行复分解反应应,生成碳酸,生成碳酸氢钠氢钠和和氯氯化化铵铵。根。根据据氯氯化化铵铵在常温在常温时时的溶解度比的溶解度比氯氯化化钠钠大,而在低
9、温大,而在低温时时却比却比氯氯化化钠钠溶溶解度小的原理,在解度小的原理,在278283 K(510)时时,向母液中加入磨,向母液中加入磨细细的食的食盐盐粉末,使粉末,使氯氯化化铵单铵单独析出。独析出。有关反有关反应应的化学方程式:的化学方程式:NH3CO2H2O=NH4HCO3NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2优优点点使食使食盐盐的利用率提高到了的利用率提高到了96%以上;以上;NH4Cl可作氮肥;可与合成可作氮肥;可与合成氨厂氨厂联联合,使合成氨的原料气合,使合成氨的原料气CO转转化成化成CO2,消除了,消除了CaCO3制制CO2这这一工序
10、。一工序。特别提醒特别提醒(1)氨的工业合成常采用循环操作以降低工业成本。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。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三、化学与材料的生产和应用1无机非金属材料的生产无机非金属材料的生产特别提醒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。有的设施是除尘器,生产性
11、粉尘中含有二氧化硅,容易产生矽肺病。2金属材料的冶炼金属材料的冶炼(1)炼铁炼铁和和炼钢炼钢(2)电电解法解法炼铝炼铝主要原料:主要原料:铝铝土土矿矿反反应应原理原理a由由铝铝土土矿矿精制精制Al2O3Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO32Al(OH)3 Al2O33H2Ob电电解解Al2O32Al2O3 4Al3O2特特别别提醒提醒金属金属铝铝冶冶炼时炼时不能不能电电解熔融解熔融态态的的氯氯化化铝铝,因,因为氯为氯化化铝铝属于共价化合物,在熔融状属于共价化合物,在熔融状态态下不下不导电导电。3有机高分子材料有机高分子材料 材料名称材
12、料名称功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料概念概念既具有既具有传统传统高分子材料的机械高分子材料的机械性能,又具有某些特殊功能的性能,又具有某些特殊功能的高分子材料高分子材料两种或两种以上材料两种或两种以上材料组组成的新成的新型材料,由基体和增型材料,由基体和增强强体构成体构成性能性能不同的功能高分子材料,具有不同的功能高分子材料,具有不同的特征性不同的特征性质质一般具有一般具有强强度高、度高、质质量量轻轻、耐、耐腐腐蚀蚀等等优优异性能异性能实实例例离子交离子交换树换树脂、高分子脂、高分子药药物、物、液晶材料、高吸水性液晶材料、高吸水性树树脂等脂等玻璃玻璃钢钢、陶瓷塑料、复合地板、陶瓷
13、塑料、复合地板、汽汽车轮车轮胎等胎等特别提醒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、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、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。碳化硅纤维、石棉纤维、金属丝和硬质细粒等。四、绿色化学与可持续发展四、绿色化学与可持续发展1含义: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。原料中
14、所有的原子全部转化为产品中的原子,实现零排放。2原则原则原料:无毒、无害、可再生;原料:无毒、无害、可再生;过过程:程:实现实现零排放。零排放。3工艺工艺“四化四化”:原料原料绿绿色化、催化色化、催化剂绿剂绿色化、溶色化、溶剂绿剂绿色化、色化、产产品品绿绿色化。色化。4绿色化学产品特征绿色化学产品特征(1)使用使用时时:不影响健康,不:不影响健康,不污污染染环环境和不破坏生境和不破坏生态态平衡。平衡。(2)用完后:可循用完后:可循环环利用或可降解成无害物利用或可降解成无害物质质。易易错错警示警示1发烟硫酸并不发烟,而是形成的酸雾。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吸收
15、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不锈钢不是绝对不生锈,它也能因盐酸等强酸腐蚀而“生锈生锈”。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物(一种俗称电木的塑料一种俗称电木的塑料)。水水资资源的源的净净化化处处理理 例例1(2011年高考山东理综年高考山东理综)水水处处理技理技术术在生在生产产、生活中、生活中应应用广用广泛。泛。(1)含有含有较较多多_离子的水称离子的水称为为硬水。硬水加硬水。硬水加热热后后产产生碳酸生碳酸盐盐沉淀的离子方程式沉淀的离子方程式为为_(写出一个即可写出一个
16、即可)。(2)将将RH型阳离子交型阳离子交换树换树脂和脂和ROH型阴离子交型阴离子交换树换树脂串接来脂串接来软软化化天然硬水,天然硬水,应应先使硬水通先使硬水通过过_(填填“RH”或或“ROH”)型离子交型离子交换树换树脂,原因是脂,原因是_。(3)通通过过施加一定施加一定压压力使水分子通力使水分子通过过半透膜而将大分子或离子截留,半透膜而将大分子或离子截留,从而从而获获得得纯净纯净水的方法称水的方法称为为_。电电渗析法渗析法净净化水化水时时,使离子,使离子通通过过半透膜的推半透膜的推动动力是力是_。(4)检验检验蒸蒸馏馏水的水的纯纯度度时时,最,最简单简单易行的方法是易行的方法是测测定水的定
17、水的_。1(2009年高考海南化学年高考海南化学)下列有关硬水及其下列有关硬水及其软软化的化的说说法中法中错误错误的的是是()A离子交离子交换换法可以法可以软软化硬水化硬水B硬水中含有硬水中含有较较多的多的Ca2、Mg2C生生产产、生活使用的天然水必、生活使用的天然水必须经软须经软化化D加加热热可使可使暂时暂时硬水中的硬水中的Ca2生成生成CaCO3沉淀沉淀解析:解析:选项选项C中生活使用的天然水不是中生活使用的天然水不是“必须必须”经软化使用。经软化使用。答案:答案:C化学与工化学与工农业农业生生产产 例例2(2011年高考海南化学年高考海南化学).下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A“接
18、触法接触法”制制H2SO4时时,催化氧化,催化氧化阶阶段的反段的反应应原理原理为为B海水提海水提镁镁的主要步的主要步骤为骤为C普通水泥的主要成分是硅酸普通水泥的主要成分是硅酸钙钙D黏土的主要成分是三氧化二黏土的主要成分是三氧化二铝铝.工工业业上可用食上可用食盐盐和石灰石和石灰石为为主要原料,主要原料,经经不同的方法生不同的方法生产纯产纯碱。碱。请请回答下列回答下列问题问题:(1)路布路布兰兰法是以食法是以食盐盐、石灰石、石灰石、浓浓硫酸、焦炭硫酸、焦炭为为原料,在高温下原料,在高温下进进行煅行煅烧烧,再浸取、,再浸取、结结晶而制得晶而制得纯纯碱。碱。食食盐盐和和浓浓硫酸反硫酸反应应的化学方程式
19、的化学方程式为为_;硫酸硫酸钠钠和焦炭、石灰石反和焦炭、石灰石反应应的化学方程式的化学方程式为为_(已知已知产产物之一物之一为为CaS);(2)氨碱法的工氨碱法的工艺艺如下如下图图所示,得到的碳酸所示,得到的碳酸氢钠经氢钠经煅煅烧烧生成生成纯纯碱。碱。图图中的中中的中间产间产物物C是是_,D是是_(写化学式写化学式);装置乙中装置乙中发发生反生反应应的化学方程式的化学方程式为为_;(3)联联合制碱法是合制碱法是对对氨碱法的改氨碱法的改进进,其,其优优点是点是_;(4)有人有人认为认为碳酸碳酸氢钾氢钾与碳酸与碳酸氢钠氢钠的化学性的化学性质质相似,故也可用氨碱相似,故也可用氨碱法以法以氯氯化化钾钾
20、和石灰石等和石灰石等为为原料制碳酸原料制碳酸钾钾。请结请结合下合下图图的溶解度的溶解度(S)随随温度温度变变化曲化曲线线,分析,分析说说明是否可行?明是否可行?_。解析解析.B项项CaCO3分解制取分解制取CaO,海水中加入,海水中加入Ca(OH)2或或CaO制取制取Mg(OH)2固体,且电解固体,且电解MgCl2溶液得不到溶液得不到Mg;C项普通水泥的主要成分是项普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙;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。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食盐和浓硫酸反应可制取挥发性HCl:NaClH2SO4(浓浓)
21、NaHSO4HCl、NaClNaHSO4 Na2SO4HCl或或2NaClH2SO4(浓浓)Na2SO42HCl。Na2SO4、CaCO3和和C在高在高温下反应,其中一种产物为温下反应,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,说明该反应为氧化还原反应,反应的产物中应有中应有CO气体:气体:Na2SO4CaCO34C CaSNa2CO34CO。(2)由工艺流程图可知,由工艺流程图可知,NH4Cl应与应与Ca(OH)2反应生成反应生成CaCl2并产生并产生NH3,NH3通入通入NaCl溶液中,溶液中,D为为NH3。乙中发生反应为。乙中发生反应为NH3CO2NaClH2O=NaH
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