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1、第2讲 化学与资源的开发利用,一、获取洁净水 1水的净化 (1)基本流程 常用的混凝剂有:明矾、Al2(SO4)3、FeSO4、聚合铝等。 常用的消毒剂有:漂白粉、液氯、ClO2、高铁酸盐等。,(2)明矾净水原理 KAl(SO4)2=KAl32SO、Al33H2O Al(OH)3(胶体)3H,带正电荷的Al(OH)3胶粒破坏天然水中胶体杂质的稳定性,并吸附悬浮物而沉降。,2硬水的软化 (1)硬水和软水,(2)硬水的类型 暂时硬度由钙、镁的碳酸氢盐引起的硬度 永久硬度由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度 (3)硬水软化的方法 加热法(只能软化具有暂时硬度的水),药剂法(石灰纯碱法),反应原理: a
2、Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O Mg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2O MgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4 bCa2CO=CaCO3,离子交换法 利用了离子交换反应原理,软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂。 表示方法:nHRMnMRnnH, mROHYmRmYmOH。 树脂再生:交换完成后的树脂用酸或碱处理可重新恢复交换能力。,3污水处理 (1)基本流程,(2)污水处理常用的化学方法 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。 沉淀法 Hg2、Pb2、Cu2等重金属离子可用Na2S除 去
3、,反应的离子方程式为Hg2S2=HgS, Pb2S2=PbS,Cu2S2=CuS。,4海水淡化 常用方法为蒸馏法、电渗析法等。 (2010课标全国)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_(填其中任何两种),其净水作用的原理是_,(3)水的净化与软化的区别是_。,解析: (4)将Mg2形成的硬度转化为Ca2形成的硬度时,将每摩尔Mg2看做是等物质的量的Ca2即可,则此天然水中钙离子的总浓度为1.8103 molL1,每升水中相当于含CaO的质量为:1
4、.8103 molL11 L56 gmol10.1 g,所以该天然水的硬度为10。,答案:(1)O2 CO2(或氮气) (2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁 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的胶体,使其聚沉,达到净化目的 (3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来,而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子 (4)10 (5)740 1 484,【名师提醒】 (1)水垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2。 (2)天然水饮用水应包括水的净化和软化两个过程。水的净化又包括除去悬浮物、脱色脱臭和杀菌消毒三个环节。,二、海
5、水的综合利用 1氯碱工业 (1)原料:精制饱和NaCl溶液。,2从海水中提取溴单质 (1)工艺流程,(2)反应原理 Cl22NaBr=2NaClBr2 3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2 5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O,3从海水中提取镁单质 (1)工艺流程,(3)生产中应用的平衡原理 沉淀溶解平衡原理 向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2,由于c(OH)增 大,Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2,则最大 程度地将Mg2转化为Mg(OH)2沉淀。,水解平衡原理 在MgCl26H2O脱水变为MgCl2时,由于MgCl22H2OMg(OH)2
6、2HCl水解平衡的存在,在HCl气体环境中,增大c(HCl),抑制了MgCl2的水解,避免了Mg(OH)2的生成。,(2009天津高考改编)海水是巨大的资源宝库, 在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国 前列。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的产品有H2、_、_或H2、_。 (3)步骤中已获得Br2,步骤中又将Br2还原为Br,其目的为_。,(4)步骤用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_ _。,答案
7、:(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种 (2)Cl2 NaOH NaClO (3)富集溴元素 (4)Br2SO22H2O= 4HSO2Br 强酸对设备的严重腐蚀,【名师提醒】 (1)粗盐精制 粗盐精制中必须注意加入试剂的顺序,为了使离子沉淀完全,使加入的过量的试剂也被除去,纯碱须加在钡试剂后,稀盐酸加在过滤后的滤液中。 加入试剂后的盐水中仍有少量Ca2、Mg2等,还需再进入阳离子交换塔进一步除去。,(2)海水提溴: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)海水提镁 电解熔融MgCl2生成的Cl2可用
8、于制盐酸,循环使用,节省成本。 所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去,以保证MgCl2的纯度。,(4)海水的综合利用网络图,三、石油、煤、天然气的综合利用 1石油的炼制,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。,利用天然气合成氨的工艺流程图如下:,依据上述流程,完成下列填空: (1)天然气脱硫时的化学方程式是_。 (2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol,产生H2_ mol(用含n的代数式表示)。,(3)K2CO3(aq)和
9、CO2的反应在加压下进行,加压的理论依据是_。 a相似相溶原理 b勒夏特列原理 c酸碱中和原理 (4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_ (写出CO2的一种重要用途)。,(5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。,解析: (1)流程图中已给出反应物是H2S和Fe(OH)3,生成物是Fe2S3和H2O,CH4没有参与反应,写出化学方程式再配平即可。 (2)写出此反应的方程式:CH4H2OCO3H2,就很容易地看出产生H2应为30.9n mol2.7n mol。 (3)CO2为气体,加压有利于平衡右移,利用的是勒夏特列原理。 (4)此题考查了学生对CO2用途的记忆,写任一种用途即可。 (5)合成氨反应是一可逆反应,H2和N2的转化率低,必须循环利用。,答案: (1)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O (2)2.7n (3)b (4)生产纯碱(或作制冷剂等其他合理答案均可),【名师提醒】 (1)石油的综合利用,(2)煤的综合利用,练规范、练技能、练速度,
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