ⅠB模块《化学与技术》阅读提纲Word格式.docx
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能耗大
b.电渗析法原理:
在外加直流电场作用下,处于中间海水槽里的阴离子、阳离子分别透过阴离子交换膜、阳离子交换膜迁移到阳极区、阴极区,中间水槽里的水含盐量就降低了。
特点:
消耗的电能大,但其成本只有蒸馏法的1/4。
c.反渗透法的原理:
如果在含盐浓度较大的溶液一侧施加一定的压力,可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透,使浓溶液浓度增大,得到淡水。
特点:
可以大量、快速地生产淡水,寻找 更理想的渗透膜 ,是目前努力的方向。
d.冷冻法原理:
把冷海水喷入真空室,部分海水蒸发吸热使其余海水冷却形成冰晶。
固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。
将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、熔化就得到淡水。
由于水的比热、汽化热大,这种海水淡化技术要消耗 大量的能源 。
3.了解合成氨的主要原理、原料,重要设备、流程和意义,了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
(1)氮的固定:
把大气中的氮气转化为氮的化合物。
(2)合成氨原料气的制备。
N2:
①燃烧C除氧气②冷凝蒸发法得氮气;
H2:
①由水蒸气制得C与水蒸气反应得氢气②由天然气制得CH4+H2O=CO+3H2。
(3)合成氨原理:
氮气和氢气在高温高压催化剂作用下生成氨气,合适条件:
温度450℃压强20-50Mp催化剂铁触媒
(4)合成氨主体设备:
合成塔
4.了解电解食盐水的基本原理,了解氯碱工业产品的主要用途。
了解食盐水电解工艺和主要设备——石棉隔膜电解槽。
(1)食盐水电解原理:
阳极:
2Cl--2e-=Cl2↑阴极:
2H+-2e-=H2↑
(2)食盐水电解工艺——石棉隔膜电解槽
石棉隔膜的作用:
阻止气体通过,防止氯气与阴极氢气、氢氧化钠接触反应。
精制食盐水的目的:
防止隔膜堵塞,提高产品的纯度。
(3)添加原料:
阳极室:
精制食盐水 ;
阴极室:
添加纯水(加一定量的 NaOH 溶液)
(4)离子交换膜的作用:
阻止阴极室产生的气体氢气、氢氧化钠与在阳极室氯气混合反应
(5)精制食盐水:
粗盐含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-,所用试剂只有过量才能除净这些杂质,试设计一个合理的顺序逐一除杂。
过滤→过量NaOH溶液→过量BaCl2溶液(前两步可互换)→纯碱溶液→过滤
5.了解接触法制硫酸的生产工艺、了解各阶段反应的主要设备;
了解硫酸工业中“三废”的治理和综合利用。
(1)生产工艺:
(2)适宜条件的选择:
温度450℃压强常压催化剂V2O5
(3)硫酸工业的“三废”治理:
①废渣处理:
黄铁矿矿渣可用炼铁(要注意除硫),制硫酸铁、铁红颜料(氧化铁)等。
②污水处理:
硫酸工业中的污水,含有硫酸、氟化物、铁、铅离子等杂质,用石灰乳中和硫酸,离子方程式为Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O,产生氢氧化铁絮状沉淀并吸附其他重金属离子。
③尾气吸收:
尾气中的少量SO2用氨水吸收,方程式:
SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3
④厂址选择:
靠近 消费中心 中心的地区,避开人口稠密居民区和环保要求高地区。
6.了解从海水中提取镁的过程和原理,了解从铝土矿中提取铝的过程和原理及铝制品在生活中的广泛应用。
(1)海水中提取镁的流程及涉及的化学方程式
①CaCO3=CaO+CO2②CaO+H2O===Ca(OH)2
③
MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2
④Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
⑤MgCl2·
6H2O===MgCl2+6H2O
⑥MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑
(2)从铝土矿中提取铝
①Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
②AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
④2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
⑤电解熔融Al2O3制备Al
冰晶石Na3AlF6做熔剂
阳极(C):
2O2-—-4e-=O2↑
阴极(C):
Al3++3e-=Al
▲典型题目
1、离子膜法制烧碱示意图如右图所示,有关说法正确的是()
A、a口进水B、b口进精制饱和食盐水
C、c口出的是Cl—是由b口进入的D、d口出的是H2
2、利用电渗析法淡化海水时,得到淡水的部分()
A、阴极区 B、阳极区 C、中间区 D、各区均得到
3、为了进一步提高合成氨的生产效率,科研中最具有开发价值的是()
A.寻找N2的新来源B.研制低温下活性较大的催化剂
C.研制500℃左右时活性较大的催化剂D.研制耐高温、高压的材料,用于建造氨合成塔
4、我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求:
pH
6.5~6.8
Ca2+、Mg2+总浓度
<
0.0045mol/L
细菌总数
100个/L
以下是源水处理成自来水的工艺流程示意图:
源水→曝气池一级沉降池二级沉降池过滤池→自来水
(1)源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等,加入石灰后生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应,写出其中一个离子方程式。
(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程(填写编号,多选倒扣分)
①只是物理过程②只是化学过程③是物理和化学过程
FeSO4.7H2O是常用的凝聚剂,它在水中最终生成沉淀。
(3)通入二氧化碳的目的是和。
(4)气体A的作用是。
这种作用是基于气体A和水反应的产物具有性.
(5)下列物质中,可以作为气体A的代用品。
(填写编号,多选倒扣分)
①Ca(ClO)2②NH3(液)③K2FeO4④SO2
【答案】1、BD2、C3、B
4、
(1)Mg2++OH-=Mg(OH)2↓
(2)③Fe(OH)3(3)将Ca2+除去,同时调整溶液中的pH达到饮用水质量标准(4)消毒杀菌强氧化性(5)①和③
5、图中表示的是生产硫酸的工业流程。
(1)写出上图过程
的名称____________________。
(2)为上述过程中制备二氧化硫设计两种方法__________、___________。
(3)现在工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段,其中发生氧化还原反应的阶段有______个,在催化反应室采取的下列措施中,可用勒夏特列原理解释的是_________(填序号)。
A.采用常压而不采用高压B.采用400-500℃的温度而不采用常温
C.用V2O5作催化剂D.在接解室内装有热交换器
(4)制得的硫酸的质量分数和密度分别为98.0%和1.8g·
cm-3。
计算该硫酸的物质的量浓度______。
(5)举出硫酸的两个用途_______________________________________________。
答案:
(1)SO2的催化氧化(1分)
(2)硫磺制二氧化硫、煅炼硫铁矿制二氧化硫(碳高温还原硫酸钙等)(2分)
(3)2D(2分)(4)18mol/L(2分)
(5)有色金属冶炼、化肥(金属表面除锈、石油炼制、制磷酸等)(2分)
6、空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一。
其工艺流程如下:
(1)步骤
中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,为什么?
。
(2)步骤
的离子方程式:
________________________________________。
(3)步骤
中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。
分离仪器的名称是_____________,分离时液溴从分离器的_____(填“上口”或“下口”)排出。
(4)为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴,而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”:
答案
(1)酸化可防止Cl2、Br2与水反应(2分)
(2)Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-(2分)
(3)分液漏斗下口2分)
(4)氯化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏原料,产品成本高。
(1分)
“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个Br2的富集过程
(二)化学与材料的制造、应用
1.了解有机合成对人类生活的重要意义,了解阿司匹林、洗涤剂等的合成过程及其相应的反应类型;
了解纤维素和橡胶的加工工艺及结构特点。
(1)以氯苯为原料合成阿司匹林课本45页
有机物制备的一般过程:
①通过结构分析确定有机物的分子结构;
②依据分子结构研究化学合成路线;
③探索每一个中间物的生成条件,以求用最经济的手段制备出产物。
(2)十二烷基苯磺酸钠的合成
洗衣粉的主要成份之一是烷基苯磺酸钠,常用的有十二烷基苯磺酸钠,其合成路线如下:
表面活性剂的结构特点:
由亲水基团和疏水基团两部分构成。
(3)纤维素:
①植物纤维由纤维素和木质素(一种含苯环的芳香族化合物,非纤维素)构成。
植物纤维在一定的压强与亚硫酸钠作用下,木质素溶解。
纤维素制成纸浆;
木质素加入适量固化剂后喷洒在沙丘表面有固沙保水的功能,且易降解。
②纤维素酯的制造:
纤维素高分子长链由许多葡萄糖单元构成,每个葡萄糖单元中含有3个羟基,能与硝酸或醋酸酐发生酯化反应,生成纤维素硝酸酯或纤维醋酸酯。
了解硝酸纤维(火棉、胶棉)、醋酸纤维、粘胶纤维(人造丝、人造棉)、铜氨纤维的制造和简单用途。
(4)天然橡胶与合成橡胶:
天然橡胶是由许多蜷曲的线型高分子(聚异戊二烯分子)组成的,二烯烃的性质与乙烯相似,异戊二烯分子加聚时能发生1、4加聚。
(5)高分子链的结构与性质:
几何形状
线型
支链型
体型
溶解性
溶解在适当的有机溶剂里,但溶解速率比小分子缓慢
不易溶解,只有一定程度的胀大
受热
热塑性
热固性
结构性质
透气性较好
链接中的结构片段决定了聚合物的水溶性、吸水性等性质
结构形成
1、不同几何形状的高分子的形成取决于单体的结构;
2、酚醛树脂的制备因催化剂不同,形成的几何形状就不同;
3、对橡胶硫化实现将线型结构变成体型结构。
2.了解铝的阳极氧化,电镀等金属表面处理的方法。
了解氢氟酸蚀刻玻璃、用氯化铁制作电子线路板的化学原理。
(1)铝的阳极氧化:
能使铝及铝的合金表面生成致密的氧化膜。
铝片做阳极,在稀硫酸中电解生成疏松的氧化铝。
后在沸水中,内层铝继续与沸水反应,进而变得透明的阳极氧化膜。
(2)发蓝处理:
铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中,一定温度下经一定时间后,反应生成亚铁酸钠(Na2FeO2)和铁酸钠(Na2Fe2O4),亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成四氧化三铁氧化膜。
其反应方程式为:
3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O=4Na2Fe2O4+3NH3↑
Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH
(3)电镀:
运用电解的原理,在金属器件表面形成一薄层有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜的过程。
结合镀锌实验,电镀实验需要:
电镀液的制备(一般将镀层离子制成络合物)、镀件(抛光、水洗、碱洗、酸洗、强氧化剂浸泡)、一定电压直流电电镀操作。
(4)HF蚀刻玻璃的工艺原理:
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(5)氯化铁腐蚀敷铜板制作印刷电路板的原理:
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
3.了解改变材料组成、提高材料纯度方法。
了解粗硅提纯和光纤的制造,了解纳米材料。
(1)改变材料的组成
①合金:
分为金属固溶体、金属化合物和机械混合物等三类。
②硅酸盐材料和特种陶瓷。
(2)粗硅提纯
原理:
SiO2+2C
Si(粗硅)+2CO↑Si(粗硅)+2Cl2
SiCl4SiCl4+2H2
Si+4HCl
(3)结合草酸亚铁分解制得黑色可自然的粉末的实验,了解高纯度纳米颗粒的制备和性质。
4.了解复合材料的组成、性能特点及其应用。
复合材料由两种或两种以上性质不同的材料组合而成,通常有基体材料和分散于其中的增强材料两部分组成。
复合材料
基体材料
增强材料
钢筋混泥土
混泥土
钢筋
石棉瓦
水泥
石棉
玻璃钢
合成树脂
玻璃纤维
钙塑板
聚乙烯塑料
轻质碳酸钙
碳纤维增强塑料
树脂
碳纤维
碳纤维增强铝
金属铝
碳纤维增强陶瓷
新型陶瓷
防热陶瓷瓦
陶瓷
氧化硅纤维、硼化硅纤维
1、晶体硅是一种重要的非金属材料。
制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:
Si+3HCl SiHCl3+H2
③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题:
⑴第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。
⑵粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为:
。
⑶用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置B中的试剂是 ,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是:
。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式为 。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是
a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液
【答案】
(1)SiO2+2C
Si(粗硅)+2CO↑⑵分馏(或蒸馏)
⑶①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3气化
②有固体物质生成在反应温度下,普通玻璃会软化
③排尽装置中的空气④bd
2、科学家把药物连在高分子载体E上可制成缓释长效药剂.阿司匹林
( )可连接在某高分子聚合物上,形成缓释长效药剂,其中一种结构简式
为:
试回答:
①缓释长效阿司匹林的载体的结构简式:
_______________________________________。
②服药后,在人体内通过水解作用,可以缓慢地放出阿司匹林,写出这个水解反应的化学方程式:
____________________________________________。
这种高分子载体是由单体发生聚合反应而制得的,写出单体的结构简式:
_______________。
3、如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。
为研究铁锈蚀的影响因素,某同学做了如下探究实验:
序号
内容
实验现象
1
常温下将铁丝放在干燥空气中一个月
干燥的铁丝表面依然光亮
2
常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时
铁丝表面依然光亮
3
常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月
铁丝表面已变得灰暗
4
将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时
铁丝表面略显灰暗
5
将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
6
将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时
铁丝表面灰暗程度比实验5严重
回答以下问题:
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号);
在电化学腐蚀中,负极反应是;
正极反应是。
(2)由该实验可知,可以影响铁锈蚀速率的因素是。
(3)为防止铁的锈蚀,工业上普遍采用的方法是(答两种方法)。
(1)3、4、5、6Fe-2e-=Fe2+(或2Fe-4e-=2Fe2+)O2+4e-+2H2O=4OH-
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在
(3)①外加保护层如:
涂漆、搪瓷、电镀、表面钝化、油脂等。
②改变钢铁的内部结构,冶炼不锈钢。
③在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属如锌,使活泼金属被氧化,而钢铁被保护。
4、超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料。
(1)实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料,在一定条件下先反应生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3,该沉淀高温分解即得超Al2O3,NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反应方程式。
(2)NH4Al(SO4)2·
12H2O的相对分子质量为453。
欲配制100mlPH约为2浓度约为0.1mol·
L-1的NH4Al(SO4)2溶液,配制过程为:
①用托盘天平称量NH4Al(SO4)2·
12H2O固体g。
②将上述固体置于烧杯中,
(3)在0.1mol·
l-1NH4Al(SO4)2溶液中,铝各形态的浓度(以Al3+计)的对数(lgc)随溶液ph变化的关系见下图:
①用NaOH溶液调节
(2)中溶液pH至7,该过程中发生反应的离子方程式有
②画出0.01mol·
l-1NH4Al(SO4)2溶液中铝各形态的浓度的对数lgc随溶液pH变化的关系图,并进行必要的标注。
(1)2NH4AlO(OH)HCO3
2NH3↑+Al2O3+3H2O↑+2CO2↑
(2)将4.5g固体置于烧杯中,边加蒸馏水溶解边用玻璃棒搅拌,待完全溶解后,用玻璃棒移液至100ml的容量瓶中,用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液转移到容量瓶中,加蒸馏水至刻度线2~3cm处应改用胶头滴管,上下振荡,静置,将配置好的溶液装入试剂瓶中,并贴上标签。
(3)Al3++3OH-===Al(OH)3↓;
NH4++OH-=NH3·
H2O
如上图。
作图要点:
起始与最终数值为-2;
刚开始产生沉淀时PH要增大;
完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样;
氢氧化铝完全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变,所以线要与原图有所区别。
(三)化学与工农业生产
1.了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。
XX查知:
精细化工是指符合小批量,多品种,投资少,见效快这样特征的产品,比如洗涤剂,化妆品,农药,医药,表面活性剂,油田助剂,皮革助剂,生物制品,光信息记录材料,涂料等产品。
它的原料可以是无机的,也可以是有机的,也可以是高分子的,但产量一般要少一些,利润高一些,属于高附加值的产品。
2.了解化学肥料、农药等在生产中的作用。
农作物生长需要多种化学元素,其中对N、P、K三种元素的需要量较大,土壤不能满足植物生长的需要,需要施肥。
农药是具有使农业增产、保产作用的化学物质,有杀虫剂、杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂等。
有机氯农药具有高度的化学、物理和生物学的稳定性,丰衰期长达数年,在自然界极难分解;
有机磷农药化学性质不稳定,在自然界易分解,污染食品后残留时间较短。
3.了解煤的脱硫处理的目的与主要途径。
了解固体废弃物处理的基本思路和方法。
(1)煤的脱硫处理
燃烧技术:
CaCO3→CaO→CaSO3→CaSO4
煤炭燃烧后的烟气净化技术:
将煤燃烧产生的烟气通入吸收塔,用石灰水淋洗。
反应的化学方程式为SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O2CaSO3+O2===2CaSO4
微生物脱硫技术:
利用微生物,使煤里FeS2中的硫元素与空气、水作用,转化为硫酸除去。
(2)固体废弃物处理
基本方法是:
先分类,后处理。
垃圾的资源化处理:
①原物复用。
通过适当的处理,用于其它设备和场所。
②还原重造。
通过分类、分解成原料重新处理使用。
缺点:
能耗大、可能产生新的污染、产品档次不高。
③垃圾焚烧处理。
建垃圾发电厂,热能发电、气体回收、残渣铺路。
如:
有机废弃物可在沼气池里发酵,在一定的温度、湿度、酸碱度下,通过各类厌氧微生物(如沼气菌)的分解代谢作用就能产生沼气。
沼气池生产的沼气用做燃料,残渣(沼渣)是一种非常好的有机肥,发酵残留的液体可抑菌灭虫。
4.了解绿色化学的含义和绿色化学的主要原则。
了解绿色化学工艺的基本特点,了解绿色化学产品的特征。
含义:
原料中所有的原子全转化为产品中的原子,实现零排放。
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。
绿色化学产品特征
使用时:
不影响健康,不污染环境和不危害生态。
用完后:
可循环利用,造新产品,或可降解成无害物。
材料一滴滴涕(DDT)是20世纪60年代前广为应用的一种杀虫剂,它是由三氯乙醛和氯苯通过如下反应制备得到:
1、据统计,由于使用了DDT等化学农药,减少病虫害,挽回了粮食损失总产量的15%。
……此外DDT还能有效地杀害蚊蝇、体虱等传染疾病的害虫,从而大大减少疟疾、伤寒等发病率和死亡人数。
瑞士昆虫学家保罗·
米勒因发现DDT药效,而于1948年荣获诺贝尔生理医学奖。
材料二曾几何时,DDT因其稳定性、脂溶性、药效普适性等特点,而大量生产,普遍使用,以致最终造成环境污染。
1962年美国生物学家卡尔松在《寂静的春天》一书中,对包括DDT在内的农药所造成的公害,作过生动的描写