2018届高考一轮复习人教版化学与资源开发利用学案 16页

第二讲　化学与资源的开发利用 ‎[2017高考导航]‎ 考纲要求 真题统计 命题趋势 ‎1.了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用。‎ ‎2．了解化学在水处理中的应用。‎ ‎3．了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。‎ ‎2015，卷Ⅰ 36T；‎ ‎2015，卷Ⅱ 36T；‎ ‎2014，卷Ⅰ 36T；‎ ‎2014，卷Ⅱ 36T；‎ ‎2013，卷Ⅰ 36T ‎　　本部分内容的考查主要有三方面：(1)天然水净化、污水处理的方法，从海水中提取溴和镁的工艺流程；(2)氯碱工业的生产原理及工艺流程；(3)石油的裂化、裂解的比较，分馏产品及煤的综合利用等。预计2017年高考将会着重考查海水综合利用特别是溴和镁的提取工艺流程，氯碱工业的应用主要以综合流程题的形式出现。化石燃料的综合利用可能以选择题的形式出现。另外新型有机物的制备工艺流程题是近几年的一个新方向需加以重视。‎ 考点一　硬水的软化与污水处理[学生用书P280]‎ 一、硬水软化的化学方法和原理 ‎1．加热法 该方法主要软化钙、镁离子的碳酸氢盐所引起的硬度，其原理如下：‎ ‎(1)Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，‎ ‎(2)Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O，‎ 继续煮沸时，MgCO3可转化为更难溶的Mg(OH)2：‎ MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。‎ 水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。‎ ‎2．药剂法(石灰纯碱法)‎ 反应原理：‎ ‎(1)Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O，‎ Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2O，MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4。‎ ‎(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓。‎ ‎3．离子交换法 利用离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂，其软化硬水和再生的过程如图所示：‎ 二、污水处理 ‎1．基本流程 ‎2．污水处理的常用方法 污水处理方法 原理 方法 物理法 利用物理原理和机械作用对废水进行处理 沉淀、均衡调节、过滤、离心分离 化学法 使用化学试剂或其他化学手段处理废水 ‎(1)中和法：处理酸性废水和碱性废水 ‎(2)沉淀法：处理含有重金属离子的废水 ‎(3)氧化还原法：除去油类、氮化物、硫化物等物质 生物法 利用微生物的作用除去废水中的溶胶物质及有机物 活性污泥法、生物滤池法、厌气处理法 ‎　(教材改编)水处理技术在生产、生活中应用广泛。‎ ‎(1)含有较多________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________。‎ ‎(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的________________。‎ 解析：(1)含有较多Ca2＋、Mg2＋的水称为硬水；加热硬水时可发生反应：Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O、Mg2＋＋2HCO△,MgCO3↓＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(2)软化硬水时，应先使硬水通过RH型离子交换树脂；若让水先通过ROH型离子交换树脂会产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果。‎ ‎(3)通过压力使水分子通过半透膜而获得纯净水的方法称为反渗透法。‎ ‎(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。‎ 答案：(1)Ca2＋、Mg2＋　Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O)‎ ‎(2)RH　若先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果 ‎(3)反渗透法 ‎(4)电导率(或电阻率)‎ 名师点拨 ‎(1)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，而不是CaCO3和MgCO3，原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，加热煮沸和石灰纯碱法除去Mg2＋时都转化为更难溶的Mg(OH)2。‎ ‎(2)石灰纯碱法软化后的硬水，仍然会有一定的硬度，原因是生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度。‎ ‎(3)鉴别硬水和软水可利用肥皂水，加肥皂水硬水会产生较多的沉淀，软水会产生较多的泡沫。‎ ‎(4)离子交换树脂不只有阳离子交换树脂，也有阴离子交换树脂。‎ ‎　(2016·哈尔滨高三模拟)自来水生产的流程示意图如下：‎ ―→―→―→―→ ‎(1)混凝剂除去悬浮物质的过程________(填写序号)。‎ ‎①只是物理变化　②只是化学变化 ‎③是物理和化学变化 FeSO4·7H2O是常用的混凝剂，它在水中最终生成________________沉淀。‎ ‎(2)若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加时先加__________后加__________，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)下列物质中，________可以作为氯气的代用品(填写序号)。‎ ‎①臭氧　②NH3(液)　③K2FeO4　④SO2‎ ‎[解析]　(3)臭氧和K2FeO4具有强氧化性，可用作饮用水的消毒剂。‎ ‎[答案]　(1)③　Fe(OH)3‎ ‎(2)石灰　纯碱　过量的钙离子可通过纯碱沉淀下来 ‎(3)①③‎ 题组一　硬水及其软化 ‎1．水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：‎ ‎(1)天然水中溶解的气体主要有________、________。‎ ‎(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是__________________________(填两种)，其净水作用的原理是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)硬度为1° 的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2＋)＝1.2×10－3 mol·L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4 mol·L－1，则此水的硬度为________。‎ ‎(4)若(3)中的天然水还含有c(HCO)＝8×10－4 mol·L－1，现要软化‎10 m3‎这种天然水，则需先加入Ca(OH)2________g，然后加入Na2CO3________g。‎ 解析：(1)天然水中溶解的气体主要是空气，空气由N2、O2、CO2、水蒸气等气体组成。‎ ‎(2)混凝剂的作用是净化水，即除去水中悬浮的杂质，能作混凝剂的物质为铁盐或铝盐，其净水原理是应用Al3＋(或Fe3＋)的水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，由于生成的胶体中胶粒有较大的比表面积，可以吸附水中的悬浮物，并且金属氢氧化物形成的胶粒吸附阳离子后带正电荷，破坏天然水中其他带异电胶粒的胶体，使其聚沉达到净水的目的。‎ ‎(3)取‎1 L该硬水，其中n(Ca2＋)＝1.2×10－3 mol，m(CaO)＝1.2×10－3 mol×‎56 g·mol－1‎ ‎＝6.72×10－‎2 g，则由CaO引起的硬度为＝6.72°，该硬水中n(Mg2＋)＝6×10－4 mol，m(MgO)＝6×10－4 mol×‎40 g·mol－1＝2.4×10－‎2 g，则由MgO引起的硬度为 ≈3.38°，则此水的硬度为6.72°＋3.38°＝10.1°，约为10°。‎ ‎(4)‎10 m3‎天然水中，n(Ca2＋)＝1.2×10－3 mol·L－1×‎10 m3‎×1 ‎000 L·m－3＝12 mol，n(Mg2＋)＝6×10－4 mol·L－1×‎10 m3‎×1 ‎000 L·m－3＝6 mol，n(HCO)＝8×10－4 mol·L－1×‎10 m3‎×1 ‎000 L·m－3＝8 mol，应用石灰纯碱法软化硬水生成的沉淀为Mg(OH)2和 CaCO3，其中发生的离子反应方程式为HCO＋OH－===CO＋H2O，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Ca2＋＋CO===CaCO3↓，设加入Ca(OH)2的物质的量为x，Na2CO3的物质的量为y，则反应体系中n(Ca2＋)＝12 mol＋x，n(OH－)＝2x，n(CO)＝8 mol＋y，可得如下方程组：‎ 求得x＝10 mol，y＝14 mol，所以m[Ca(OH)2]＝10 mol×‎74 g·mol－1＝‎740 g，m(Na2CO3)＝14 mol×‎106 g·mol－1＝1 ‎484 g。‎ 答案：(1)O2　CO2(或N2)‎ ‎(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(任填两种)　铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电胶粒的胶体，使其聚沉，达到净化目的 ‎(3)10°‎ ‎(4)740　1 484‎ 题组二　污水的处理 ‎2．水处理主要包括水的净化、污水处理、硬水软化和海水淡化等。‎ ‎(1)水处理技术的核心是减少或除去水中的各种杂质离子。目前，________和________是主要的去离子方法。‎ ‎(2)根据废水中所含有害物质的不同，工业上有多种废水的处理方法。‎ ‎①废水Ⅰ若采用CO2处理，离子方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎②废水Ⅱ常用明矾处理。实践中发现废水中的c(HCO)越大，净水效果越好，这是因为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③废水Ⅲ中的汞元素存在如下转化(在空格上填相应的化学式)：Hg2＋＋________===CH3Hg＋＋H＋。我国规定，Hg2＋的排放标准不能超过0.05 mg/L。若某工厂排放的废水‎1 L中含Hg2＋3×10－7 mol，是否达到了排放标准________(填“是”或“否”)。‎ ‎④废水Ⅳ常用Cl2氧化CN－成CO2和N2。若参加反应的Cl2与CN－的物质的量之比为5∶2，则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ 解析：(2)①废水Ⅰ的处理方法是中和法，由于CO2水溶液显酸性，所以该方法是去除OH－，离子方程式为OH－＋CO2===HCO。②废水Ⅱ的处理方法是混凝法，目的是使悬浮的固体小颗粒沉降。常用明矾作净水剂。在实践中发现废水中的c(HCO)越大，净水效果越好，这是因为HCO会促进Al3＋水解，水解的程度越大，产生的Al(OH)3就越多，吸附效果就越好，因而净水效果增强。③根据质量守恒定律可得缺少的物质应该为CH4。在‎1 L的废水中含有的Hg2＋的质量为3×10－7 mol×‎201 g/mol＝6.02×10－‎5 g＝6.02×10－2 mg＞0.05‎ ‎ mg，因此不符合排放标准。④废水Ⅳ常用Cl2氧化CN－成CO2和N2，若参加反应的Cl2与CN－的物质的量之比为5∶2，根据质量守恒定律及电荷守恒可得该反应的离子方程式为5Cl2＋2CN－＋4H2O===10Cl－＋2CO2＋N2＋8H＋。‎ 答案：(1)离子交换法　膜分离法 ‎(2)①OH－＋CO2===HCO　②HCO会促进Al3＋的水解，净水效果增强　③CH4　否　④5Cl2＋2CN－＋4H2O===10Cl－＋2CO2＋N2＋8H＋‎ 考点二　海水的综合利用 一、氯碱工业(离子交换膜法电解食盐水)‎ ‎1．设备 离子交换膜电解槽。离子交换膜只允许阳离子通过。‎ ‎2．原理 ‎2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎3．工艺流程 粗盐水过滤离子交换树脂―→精盐水―→阳极室。‎ ‎4．粗盐的精制 ‎(1)目的：除去泥沙，使Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等离子的含量达到要求。‎ ‎(2)原因：Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等会在碱溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，泥沙及SO会引入杂质。‎ ‎(3)试剂：BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀盐酸 用BaCl2除去SO，用Ca(OH)2除去Mg2＋、Fe3＋，用Na2CO3除去Ba2＋及Ca2＋，为保证将杂质离子除尽，所加试剂总是略有过量，过量的试剂需依靠后续试剂除去。因此试剂的加入要有一定的顺序。例如：纯碱须加在氯化钡试剂后，过滤后才能在溶液中加入稀盐酸。‎ ‎5．产品 ‎(1)阳极室产品：氯气，补充饱和食盐水，流出淡盐水。‎ ‎(2)阴极室产品：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定量的NaOH)，流出NaOH溶液。‎ 二、海水提溴 ‎1．生产流程 ‎2．反应原理 Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，‎ ‎3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑，‎ ‎5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O，‎ Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，‎ ‎2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。‎ 三、海水提镁 ‎1．生产流程及反应原理 ‎2．平衡原理在海水提镁中的应用 ‎(1)沉淀溶解平衡原理 海水(Mg2＋)Mg(OH)2↓[Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2]‎ ‎(2)水解平衡原理 MgCl2·6H2OMgCl2(HCl气氛抑制 MgCl2水解)‎ ‎　(教材改编)海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：‎ ‎(1)请列举海水淡化的两种方法：________、________。‎ ‎(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到产品有H2、____________或H2、____________。‎ ‎(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为________________________________________________________________________。‎ ‎(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为________________________________________________________________________，‎ 由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是________________________________________________________________________。‎ 解析：本题包含海水淡化、海水提溴等知识。其中海水提溴涉及到的反应为第一步：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2；第二步：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；第三步：Cl2＋2HBr===2HCl＋Br2。‎ ‎(1)海水淡化的方法有：蒸馏法、离子交换法、电渗析法等。‎ ‎(2)根据2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑以及Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O可得到答案。‎ ‎(3)根据框图可知先前得到的溴浓度较低，这样做是使溴富集。‎ ‎(4)由Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－，可知反应产生大量的酸，会腐蚀设备。‎ 答案：(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法等(任意两种即可)‎ ‎(2)Cl2、NaOH　NaClO　(3)富集溴元素 ‎(4)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－　强酸对设备的严重腐蚀 名师点拨 (1)海水提溴通氯气前要将海水酸化，pH为3.5时，氯气的氧化效果最好。‎ (2)用空气或H2O(g)将溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。‎ (3)电解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制盐酸，循环使用，节省成本。‎ ‎　(2016·泉州高三模拟)海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：‎ 请回答：‎ ‎(1)Mg(OH)2中加入盐酸后，要获得MgCl2·6H2O晶体，需要进行的实验操作依次为________。‎ A．蒸馏　　　　　　　　 B．灼烧 C．过滤 D．蒸发 E．冷却结晶 ‎(2)利用MgCl2·6H2O可制得无水氯化镁，应采取的措施是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)目前工业上主要采用隔膜法电解饱和食盐水，下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是________。‎ A．隔膜的作用，防止氯气和氢氧化钠、氯气和氢气接触而发生反应 B．电解之前应除去Ca2＋、Mg2＋，以防止电解时生成Ca(OH)2、Mg(OH)2堵塞隔膜 C．阴极产物为氢氧化钠和氢气 D．电解槽的阳极用金属铁网制成 ‎[解析]　(1)由溶液中提纯易溶于水的晶体，常用蒸发、冷却结晶、过滤的方法。(2)如果直接加热MgCl2·6H2O不能得到无水MgCl2，应将MgCl2·6H2O在干燥的HCl气流中加热得无水MgCl2。(3)隔膜电解槽的阳极用碳棒制成，阴极为铁网，所以D错误。‎ ‎[答案]　(1)DEC　(2)在HCl气流中脱水，防止MgCl2水解　(3)D 题组　海水的综合利用 ‎(2014·高考全国卷Ⅱ，36,15分)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是________(填序号)。‎ ‎①用混凝法获取淡水　　‎ ‎②提高部分产品的质量 ‎ ‎③优化提取产品的品种　‎ ‎④改进钾、溴、镁等的提取工艺 ‎(2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2＋Na2CO3＋H2O―→ NaBr＋NaBrO3＋NaHCO3，吸收1 mol Br2时，转移的电子为________mol。‎ ‎(3)海水提镁的一段工艺流程如下图：‎ 浓海水的主要成分如下：‎ ‎ 离子 Na＋‎ Mg2＋‎ Cl－‎ SO 浓度/(g·L－1)‎ ‎63.7‎ ‎28.8‎ ‎144.6‎ ‎46.4‎ 该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为________________________________________________________________________‎ ‎____________________，产品2的化学式为________，‎1 L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。‎ ‎(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________；‎ 电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)将海水经过处理得到淡水和浓海水，这是综合利用海水的重要途径之一，从而可以提高部分产品的质量，优化提取产品的品种，改进钾、溴、镁等的提取工艺。‎ ‎(2)根据反应原理，将方程式配平：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。每3 mol Br2被吸收时转移5 mol e－，则吸收1 mol Br2转移 mol e－。‎ ‎(3)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋，故产品2为Mg(OH)2；‎1 L浓海水中Mg2＋为‎28.8 g，故可得到产品2即Mg(OH)2的质量为×‎58 g·mol－1＝‎69.6 g。‎ ‎(4)电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2Mg＋Cl2↑。因为Mg会与H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。‎ 答案：(1)②③④　(2)　(3)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6　(4)MgCl2Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑‎ 海水中溴的提取流程 ‎(1)用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。‎ ‎(2)向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。‎ ‎2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl ‎(3)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＋2H2O===2HBr＋H2SO4‎ ‎(4)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。‎ ‎2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2‎ ‎(5)用蒸馏法蒸出溴蒸气，然后凝结器中冷凝得到液溴。 ‎ 考点三　化石燃料的综合利用 ‎1．石油的炼制 炼制方法 原理 变化 主要原料 主要产品 分馏 常压 利用烃的不同沸点，将其分离成沸点不同的产物 物理变化 原油 石油气、汽油、煤油、柴油、重油等 减压 重油 柴油、燃料油等 裂化 在一定条件下，使长链烃断裂为短链烃 化学变化 重油、石蜡等 汽油、煤油、柴油等轻质油 裂解 深度裂化(更高温度下的裂化)‎ 化学变化 石油分馏产物(包括石油气)‎ 主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等 ‎2.煤的综合利用 ‎3．煤化工和天然气化工的发展——一碳化学 一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物(如一氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料，合成一系列化工原料和燃料的化学。‎ 煤被誉为工业的粮食，下列关于煤的说法正确的是(　　)‎ A．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烃 B．煤的液化是高温时将固体煤熔化为液体煤 C．煤的气化技术在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用 D．向煤中加入适量CaSO4，可大大减少燃烧产物中SO2的量 解析：选C。煤干馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烃，但煤本身不含这些芳香烃，A错；煤的液化是煤在高温高压的条件下与H2反应直接转化为液体燃料，或先把煤转化成CO和H2，再催化合成液体燃料，B错；向煤中加入适量CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可大大减少燃烧产物中SO2的量，D错。‎ 名师点拨 (1)汽油指含有5～11个碳原子的烃，裂化汽油与直馏汽油不同，裂化汽油中含不饱和烃，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直馏汽油不能。‎ (2)石油裂解气中主要含乙烯、丙烯、丁烯等短链气态烃，而液化石油气是石油常压分馏的产物，主要含有丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等。‎ ‎　(2016·陕西五校一模)煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识，解答下列问题：‎ ‎(1)煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。煤的液化技术又分为____________和____________。‎ ‎(2)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下所示：‎ FeS2Fe2＋＋SOFe3＋‎ 这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为________________________________________________________________________；‎ 第二步反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、________、________等。‎ ‎(4)湿式石灰石石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是烟气经锅炉预热器出来，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过一个专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触，通入空气后生成石膏，经脱硫的烟气，应用循环气体加热器进行再加热，进入烟囱，排入大气。‎ ‎①写出湿式石灰石石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②用石灰石浆液作SO2吸收剂而不用熟石灰吸收SO2的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎③上述过程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值，则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)煤的液化分为直接液化和间接液化。(2)第一步反应中反应物有FeS2、O2和H2O，生成物有Fe2＋和SO，反应的离子方程式为2FeS2＋7O2＋2H2O===4H＋＋2Fe2＋＋4SO；第二步反应中反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉气、煤焦油等。(4)①二氧化硫与碳酸钙反应生成亚硫酸钙与二氧化碳，反应方程式为SO2＋CaCO3===CaSO3＋CO2，亚硫酸钙在水存在的条件下被氧气氧化生成CaSO4·2H2O，反应方程式为2CaSO3＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)；③硫酸钙微溶于水，氯化物易溶于水，故可用水洗涤。‎ ‎[答案]　(1)直接液化技术　间接液化技术 ‎(2)2FeS2＋7O2＋2H2O===4H＋＋2Fe2＋＋4SO　4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O ‎(3)焦炉气　煤焦油 ‎(4)①SO2＋CaCO3===CaSO3＋CO2、2CaSO3＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)‎ ‎②用石灰石浆液的成本较低　③用水洗涤 题组一　石油的综合利用 ‎1．下列关于石油及其利用的说法正确的是(　　)‎ A．石油作为重要的可再生能源应该被尽量地利用 B．石油经过分馏得到的汽油、煤油等馏分都是纯净物 C．石油裂解的主要目的是提高汽油等轻质油的产量 D．石油在催化剂的作用下加热，可以使链状烃转化为环状烃(如苯、甲苯)‎ 解析：选D。石油为化石燃料，属于不可再生能源，A错；石油经过分馏得到的汽油、煤油等馏分都是混合物，B错；石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量，裂解的主要目的是获得短链烃，C错。‎ ‎2．如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。‎ 资料1：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。‎ 资料2：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。‎ 某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。‎ ‎(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为__________________________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________________，装置中较长导管的作用是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了________________________________________________________________________。‎ ‎(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了________________________________________________________________________。‎ ‎(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)石油裂化的重要意义是________________________________________________________________________。‎ 解析：仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左往右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：‎ a．C20H42C10H20＋C10H22‎ b．C10H22C5H12＋C5H10‎ c．C5H12C2H4＋C3H8‎ d．C5H12CH4＋C4H8‎ 试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了5个碳原子数以上(包括5个碳原子)的烃，因为常温常压下，5个碳原子数以上的烃大都呈液体，试管Ⅲ中KMnO4溶液褪色说明生成了常温常压下呈气态的小于5个碳原子数的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取溴单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要意义是可提高轻质燃油特别是汽油的产量和质量。‎ 答案：(1)从下往上，从左往右　检验装置的气密性　导气、冷凝气体 ‎(2)石蜡裂化生成了5个碳原子数以上(包括5个碳原子)的烃 ‎(3)石蜡裂化生成了碳原子数小于5的烯烃 ‎(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应 ‎(5)C20H42C10H22＋C10H20‎ ‎(6)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量 题组二　煤的综合利用 ‎3．(2016·泰安高三质检)煤是重要的能源，也是化工生产的重要原料。‎ ‎(1)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中，可能导致的环境污染问题是____________________。‎ ‎(2)下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图。‎ ‎①废气脱硫过程中，主要反应的化学方程式为________________________、______________________________。‎ ‎②在煤中直接添加一种物质，可有效减少煤燃烧产生的 SO2，则该物质是________。‎ ‎③石膏的用途是__________________(写出一种即可)。‎ ‎(3)煤经过__________(填加工方法，下同)可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭。煤焦油经过______可得到芳香族化合物。‎ 解析：(1)煤燃烧产生的废气中含有SO2，会导致酸雨形成；产生的固体小颗粒会导致粉尘污染。(2)①废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO3与O2的反应。②煤燃烧时加入CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可以减少SO2的产生。③石膏可以用于医疗、建筑、制作模型等。(3)煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭；煤焦油分馏可得到芳香族化合物。‎ 答案：(1)酸雨、粉尘污染 ‎(2)①SO2＋CaCO3CaSO3＋CO2　2CaSO3＋O2===2CaSO4　②CaCO3[或CaO或Ca(OH)2]　③用于医疗(或制作建筑材料、制作模型等其他合理答案)‎ ‎(3)干馏　分馏 名称 天然气 焦炉气 裂解气 液化 石油气 来源 地层深处 煤干馏 石油产品的 深度裂化 石油分 馏产物 主要 成分 CH4及 少量C2H6‎ 和C3H8‎ H2、CH4、‎ CO、C2H4‎ C2H4、C3H6、‎ CH2===CH—C2H5‎ C3H8、‎ C4H10、‎ C3H6等 主要 用途 燃料、‎ 化工 原料 燃料、‎ 化工 原料 化工原料 燃料、‎ 化工 原料 ‎ ‎ 一、选择题 ‎1．向天然水中加入下列物质的溶液时，无沉淀产生的是(　　)‎ A．肥皂　　　　　　　　　　 B．熟石灰 C．纯碱 D．小苏打 解析：选D。小苏打为NaHCO3，与Ca2＋和Mg2＋不能形成沉淀，肥皂中有效成分与Ca2＋和Mg2＋可以生成硬脂酸钙和硬脂酸镁沉淀。‎ ‎2．(2016·西安高三检测)‎2015年4月22日是第46个世界地球日。我国的主题是“珍惜地球资源，转变发展方式——提高资源利用效益”。为了提高公众认识地球，保障发展的意识，全国各地广泛开展了一系列活动。下列活动中不符合这一宗旨的是(　　)‎ A．加强海底可燃冰的探测与开发研究 B．积极推广风能、水能和太阳能发电 C．在生产、流通、消费等领域中实行“减量化、再利用、资源化”‎ D．将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高农民收入 解析：选D。将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，只不过将污染源转移地点，并没有从根本上治理污染，不能保障地球的科学发展。‎ ‎3．下列关于硬水的叙述错误的是(　　)‎ A．硬水中的Ca2＋、Mg2＋会阻碍肥皂起泡 B．用漂白粉对自来水消毒，会增加水的总硬度 C．向硬水中加入明矾，可以使硬水软化 D．雨水的硬度比海水的硬度小 解析：选C。明矾净水是由于Al3＋水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，将水中的悬浮颗粒沉淀，并不能使硬水软化。‎ ‎4．我国淡水资源非常短缺，所以在生产和生活中应该(　　)‎ A．减少饮水量，以节约用水 B．将生活用水、工厂废水直接排放到湖泊或海洋中 C．既要防止和消除水体污染，又要节约用水 D．水是取之不尽、用之不竭的天然资源 解析：选C。人体需水量不能太少，故不能减少饮水量，A错；直接排放污水会造成水污染，B错；水并不是不会枯竭的，D错。‎ ‎5．下列有关海水综合利用的说法不正确的是(　　)‎ A．可用蒸馏法或离子交换法等淡化海水 B．海水提溴只涉及物理变化 C．利用海水可以制取金属Mg D．开发海洋资源不能以牺牲环境为代价 解析：选B。蒸馏法、离子交换法都可用于淡化海水，A对；海水中溴以Br－的形式存在，海水提溴中一定存在化学变化，B错；海水中含有Mg2＋，可以制取金属镁，C对；开发海洋资源应与环境保护相结合，D对。‎ ‎6．目前，我国城市供水处理技术由混凝、沉淀、过滤和消毒等过程组成。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．传统的无机混凝剂按金属盐可分为铝盐系和铁盐系两大类 B．NCl3可用于水消毒的原因是NCl3跟水反应生成了NH3‎ C．用ClO2代替Cl2作消毒剂可减小水中有害氯代有机物的浓度 D．新型水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4)既是消毒剂又是混凝剂 解析：选B。选项B中由信息“NCl3可用于水消毒”推知，NCl3跟水反应的生成物中有HClO，错误；高铁酸钠(Na2FeO4)中的铁是高价铁有强氧化性，其还原产物是Fe3＋，D项正确。‎ ‎7．如图所示为海水综合利用的部分工艺流程：‎ 母液Mg(OH)2MgCl2·6H2O无水MgCl2NaBrBr2SO2水溶液吸收Br2‎ 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．氯碱工业是指在工业上电解熔融氯化钠制备金属钠与氯气 B．步骤②中结晶出的MgCl2·6H2O应在HCl气氛中分解制无水MgCl2‎ C．步骤③④⑤是对溴元素的富集 D．步骤①中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸 解析：选B。氯碱工业是指在工业上电解饱和氯化钠溶液制备氢氧化钠与氯气、氢气，再进一步生产一系列化工产品，A选项错误；步骤③④是对溴元素的富集，C选项错误；粗盐提纯时要将Na2CO3溶液在BaCl2溶液后面加入，以除去过量的Ba2＋，D选项错误。‎ ‎8．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是(　　)‎ A．提高汽油的燃烧效率 B．降低汽油成本 C．避免铅污染大气 D．铅资源短缺 解析：选C。含铅汽油使用后会污染大气，对人身体健康不利。‎ 二、非选择题 ‎9．在一条鱼虾几乎绝迹的小河边从上游到下游依次有四座工厂，甲、乙、丙、丁四厂排放的废液中含有Na2CO3、FeCl3、Ca(OH)2、HCl中的一种；某中学环保小组对河水检测时发现：甲处河水呈乳白色；乙处河水呈红褐色；丙处河水变浑浊；丁处产生气泡，河水变澄清。试回答：‎ ‎(1)四处河水排放的污染物分别是甲______，乙________，丙________，丁________。‎ ‎(2)在丁处的下游取出的河水中，肯定含有的离子是________________________________________________________________________‎ ‎____________________。‎ ‎(3)小河中鱼虾绝迹的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：本题有两处关键词：“从上游到下游依次”“丁处河水变澄清”。首先能判断出Ca(OH)2悬浊液呈乳白色，甲厂排放Ca(OH)2；顺流而下遇FeCl3生成红褐色Fe(OH)3；再顺流而下，有CaCO3生成，最后遇HCl后会有气泡产生，Fe(OH)3、CaCO3等都会全部溶解，所以河水变澄清。在丁处下游取出的河水中肯定会有较多的Na＋、Fe3＋、Ca2＋、H＋、Cl－，否则就不会澄清。‎ 答案：(1)Ca(OH)2　FeCl3　Na2CO3　HCl ‎(2)Ca2＋、Na＋、Fe3＋、H＋、Cl－‎ ‎(3)酸碱及有害化学物质将水污染 ‎10．我国海水资源丰富。海水中溴含量约为65 mg·L－1，从海水中提取溴的工业流程如下：‎ ‎(1)步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2，利用了溴的________。‎ A．氧化性 B．还原性 C．挥发性 D．腐蚀性 ‎(2)以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填入适当的化学计量数：‎ Br2＋CO===BrO＋Br－＋CO2↑‎ ‎(3)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是________。‎ A．乙醇 B．四氯化碳 C．烧碱溶液 D．苯 ‎(4)氧化剂氯气来自电解饱和食盐水，电解槽使用了隔膜(或离子交换膜)来防止氯气与氢氧化钠溶液反应。‎ ‎①电解时，阳极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎②若采用无隔膜的电解槽，将得到H2和__________。‎ 解析：(1)步骤Ⅱ中用热空气吹出Br2，主要是利用了溴的挥发性。(2)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。(3)乙醇能与水互溶，不能用作萃取剂。(4)①电解饱和食盐水，阳极为Cl－放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。②若采用无隔膜的电解槽，则阴极产生的NaOH与阳极产生的Cl2反应得到NaClO。‎ 答案：(1)C　(2)3　3　1　5　3　(3)BD ‎(4)①2Cl－－2e－===Cl2↑　②NaClO ‎11．工业上为了处理含有Cr2O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)两极发生的电极反应式：‎ 阳极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)写出Cr2O变为Cr3＋的离子方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)铁电极________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：本题除铬思路为Cr2OCr3＋Cr(OH)3↓，而还原剂显然是阳极产生的Fe2＋，该反应为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，该反应消耗H＋，另外阴极上H＋放电，使得溶液碱性增强，从而使Cr3＋、Fe3＋生成沉淀。‎ 答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(2)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ‎(3)H＋不断放电，且Cr2O变为Cr3＋的过程中消耗H＋，使溶液中c(OH－)>c(H＋)‎ ‎(4)不能　用石墨作电极不能提供还原剂，无法使Cr2O变为Cr3＋‎ ‎12．(2016·乐山高三模拟)四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：‎ 请填写下列空白：‎ ‎(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收了a kJ热量。该反应的热化学方程式是________________________________________________________________。‎ ‎(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施有何作用：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60×‎107 L甲烷为原料能够合成________L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)‎ ‎(4)已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：‎ ‎①____________________，②______________________。‎ 解析：(3)由CH4＋H2O(g)CO＋3H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2，N2＋3H22NH3可得关系式：‎ CH4　 ～　 4H2　 ～　 NH3‎ ‎5．60×‎107 L×75%　 1.12×‎‎108 L 即以5.60×‎107 L甲烷为原料能合成1.12×‎108 L氨。‎ 答案：(1)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH(t ℃，p kPa)＝＋‎2a kJ·mol－1‎ ‎(2)增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的浓度都有利于平衡向正反应方向移动 ‎(3)1.12×108‎ ‎(4)①　②NH4N===C===O