优化方案全国通用版高考化学二轮复习 上篇 专题突破方略 专题七 化学与技术学案.docx

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优化方案全国通用版高考化学二轮复习上篇专题突破方略专题七化学与技术学案

专题七化学与技术

　2016高考导航——适用于全国卷Ⅱ

最新考纲

高频考点

高考印证

命题趋势

1.化学与资源的开发利用

（1）了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。

（2）了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。

（3）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。

（4）了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。

2.化学与材料的制造和应用

（1）了解社会发展和科技进步对材料的要求。

了解化学对材料科学发展的促进作用。

（2）了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。

（3）了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。

（4）了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。

了解新材料的发展方向。

3.化学与工农业生产

（1）了解化学在水处理中的应用。

（2）了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。

（3）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。

（4）了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。

化学与资源的开发利用

2014·T36

2013·T36

本专题在高考中一般选取某一考点进行考查，以化学知识和新材料、新能源、工农业生产及钢铁炼制等联系起来考查，预计在2016年高考中这一特点仍将延续。

化学与材料的制造和应用

化学与工农业生产

2015·T36

2013·T36

考点一　化学与资源的开发利用

1．获取洁净水的主要方法

主要方法

相关原理

水的净化

混凝法

加入混凝剂（如明矾）沉淀水中悬浮杂质

硬水软化

加热法、药剂法、离子交换法

降低水中钙、镁离子的含量

污水处理

中和法、沉淀法

中和废水、将其中的重金属离子转化为沉淀

海水淡化

蒸馏法、电渗析法

通过蒸馏浓缩、离子交换膜的选择透过性淡化海水

2.海水资源的综合利用

海水制盐

以蒸发法（盐田法）为主，即在太阳照射后，海水受热，水分逐渐蒸发，当各种盐分别达到其饱和浓度时，依次以固态形式析出，此时得到的盐为粗盐

氯碱工业

用电解饱和食盐水的方法得到NaOH、Cl2和H2。

工业上电解饱和食盐水的设备为离子交换膜电解槽

海水提溴

常用的一种海水提溴技术叫吹出法，即用氯气氧化海水中的Br－，使其变成Br2，然后用空气或水蒸气吹出

海水提镁

工业上从海水中提镁的一种方法是将海水抽入反应槽中，加入石灰乳（或用海洋中的牡蛎壳烧成石灰粉末），使海水中的镁转变成Mg（OH）2沉淀；加盐酸转化成MgCl2溶液，蒸发结晶、过滤、烘干，然后电解熔融MgCl2得到镁和氯气；氯气可用来制盐酸，再循环使用

3.石油的三种加工炼制方法

炼制方法

变化

主要原料

主要产品

分馏

常压

物理变化

原油

石油气、汽油、煤油、柴油等

减压

重油

石蜡、沥青等

续　表

炼制方法

变化

主要原料

主要产品

裂化

化学变化

重油、石蜡等

汽油、煤油、柴油等轻质油

裂解

化学变化

石油分馏产物

主要是乙烯、丙烯、丁烯等

4.煤的三种化学加工方法

原理

主要产品

干馏

将煤隔绝空气加强热使其分解

焦炭、煤焦油、焦炉气

气化

把煤中的有机物转化为可燃性气体

CO、H2、CH4

液

化

直接液化

高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料

优质汽油、柴油、芳香烃和副产物燃料气、液化石油气等

间接液化

先把煤气化成CO和H2，再经催化合成烃类燃料、醇类燃料（如CH3OH）等

合成汽油、甲醇等

　　　　资源的开发利用

1．（资源的开发利用应用类）（2014·高考全国卷Ⅱ，T36,15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1molBr2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________，1L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：

________________________________________________________________________。

[破题关键]　

（1）混凝法主要是通过离子反应得到沉淀，很难实现海水淡化，故①不正确。

（2）首先将反应配平得方程式：

3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。

（3）制取产品2时加入的石灰乳在沉降过滤后的滤液中含有大量Ca2＋，故脱硫反应实质为Ca2＋与SO

的沉淀反应，浓海水中与Ca（OH）2产生沉淀的离子必为Mg2＋，故产品2为Mg（OH）2。

（4）Mg作为活泼金属，在熔融状态下与水反应，从而导致产品镁的消耗。

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3molBr2被吸收时转移5mole－，则吸收1molBr2转移

mole－。

（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；1L浓海水中Mg2＋为28.8g，故可得到产品2即Mg（OH）2的质量为

×58g·mol－1＝69.6g。

（4）电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2（熔融）

Mg＋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＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑。

答案：

（1）②③④　

（2）

　（3）Ca2＋＋SO

===CaSO4↓　Mg（OH）2　69.6　（4）MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

[互动拓展]

电解MgCl2溶液能制取镁吗？

为什么不用电解法制取铝一样电解熔融的MgO?

答案：

水溶液中Mg2＋放电顺序在H＋之后，电解MgCl2溶液得不到金属镁；MgO熔点较高，熔融能耗大，故不采用。

　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________________________________________________________________________

________________（写两种），其净水作用的原理是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

（3）水的净化与软化的区别是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

（4）硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质（如7.1mgMgO）。

若某天然水中c（Ca2＋）＝1.2×10－3mol·L－1，c（Mg2＋）＝6×10－4mol·L－1，则此水的硬度为________；

（5）若（4）中的天然水还含有c（HCO

）＝8×10－4mol·L－1，现要软化10m3这种天然水，则需先加入Ca（OH）2________g，后加入Na2CO3________g。

解析：

（4）将Mg2＋形成的硬度转化为Ca2＋形成的硬度时，将Mg2＋看作是等物质的量的Ca2＋即可，则此天然水中钙离子的总浓度为1.8×10－3mol·L－1，每升水中相当于含CaO的质量为1.8×10－3mol·L－1×1L×56g·mol－1≈0.1g，所以该天然水的硬度为10°。

（5）含有暂时硬度的硬水在软化时需先将Mg2＋形成的硬度转化为Ca2＋形成的硬度。

10m3天然水中含有Mg2＋的物质的量为104L×6×10－4mol·L－1＝6mol，将其转化为Mg（OH）2沉淀时需OH－12mol。

此天然水中含有的HCO

也会和OH－发生反应，将8molHCO

转化为CO

时需OH－8mol，所需OH－总量为20mol，即需Ca（OH）210mol，其质量为740g。

天然水中含有Ca2＋12mol，所加Ca（OH）2中含Ca2＋10mol，此时共有Ca2＋22mol，其中由HCO

转化的CO

沉淀出Ca2＋8mol，将其余Ca2＋沉淀下来还需外加CO

14mol，即需要加入Na2CO31484g。

答案：

（1）O2　CO2（或N2）

（2）明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁（任写两种）　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胶粒带异电的胶体，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　1484

2．（2015·高考江苏卷）软锰矿（主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等）的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为MnO2＋SO2===MnSO4。

（1）质量为17.40g纯净MnO2最多能氧化________L（标准状况）SO2。

（2）已知：

Ksp[Al（OH）3]＝1×10－33，Ksp[Fe（OH）3]＝3×10－39，pH＝7.1时Mn（OH）2开始沉淀。

室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋（使其浓度均小于1×10－6mol·L－1），需调节溶液pH范围为________________________________________________________________________。

（3）下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________________。

（4）准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c（Fe2＋）＝0.0500mol·L－1的标准溶液滴定至终点（滴定过程中Mn3＋被还原为Mn2＋），消耗Fe2＋溶液20.00mL。

计算MnSO4·H2O样品的纯度（请给出计算过程）。

解析：

（1）n（MnO2）＝

＝0.2mol，由化学方程式MnO2＋SO2===MnSO4知，n（SO2）＝n（MnO2）＝0.2mol，标准状况下V（SO2）＝22.4L·mol－1×0.2mol＝4.48L。

（2）Fe3＋全部转化为Fe（OH）3时，c（OH－）＝

＝

mol·L－1＝

×10－11mol·L－1；Al3＋全部转化为Al（OH）3时，c（OH－）＝

＝

mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，故Al3＋、Fe3＋完全沉淀时，溶液中OH－的最小浓度应为1×10－9mol·L－1，即pH最小应为5.0，因为Mn（OH）2沉淀时的最小pH为7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，应调节溶液至5.0＜pH＜7.1。

（3）由图可知，60℃时，MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等，随着温度的不断升高，MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大，而MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小，因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O，需控制温度在60℃以上。

（4）Fe2＋的氧化产物为Fe3＋，由质量守恒定律和电子守恒可得：

Mn2＋～Mn3＋～Fe2＋。

因此，n（Mn2＋）＝n（Fe2＋）＝0.0500mol·L－1×0.020L＝1.00×10－3mol，则m（MnSO4·H2O）＝1.00×10－3mol×169g·mol－1＝0.169g，故MnSO4·H2O样品的纯度为

×100%≈98.8%。

答案：

（1）4.48　

（2）5.0

（4）n（Fe2＋）＝0.0500mol·L－1×

＝1.00×10－3mol，

n（Mn2＋）＝n（Fe2＋）＝1.00×10－3mol，

m（MnSO4·H2O）＝1.00×10－3mol×169g·mol－1＝0.169g，

MnSO4·H2O样品的纯度为

×100%≈98.8%。

3．石油和煤都是重要的能源和化工原料，下图是煤化工产业链的一部分。

试用所学知识，解决下列问题：

（1）柴油是由石油加工得到的重要产品，它在燃烧时往往冒黑烟，可能的原因是________________________________________________________________________。

（2）煤经过干馏可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭等。

煤焦油经过________（填加工方法）可得到芳香族化合物。

（3）煤的直接液化是煤和适当溶剂混合在高温和________________________________________________________________________

存在下与________作用生成液态燃料的过程。

（4）煤和石油等化石燃料燃烧排放的大量二氧化碳会引起全球气候变暖。

一种新的处理方法是将二氧化碳气体通入含有长石（地壳中最常见的矿石，含量高达60%）成分的水溶液里，其中一种反应的化学方程式：

KAlSi3O8＋CO2＋2H2O===KHCO3＋X↓＋3SiO2↓，则X的化学式为________。

（5）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图所示：

FeS2

Fe2＋＋SO

Fe3＋

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________________________________________________________________________。

（6）工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨空气混合气体中氧氨比的关系。

其中直线表示反应的理论值，曲线表示实际生产情况。

当氨氧化率达到100%，理论上γ[n（O2）/n（NH3）]＝____________，实际生产将γ值维持在1.7～2.2之间，原因是________________________________________________________________________。

解析：

（1）柴油燃烧时冒黑烟是因为燃烧不充分。

（2）分离沸点不同的混合物可以用蒸馏（或分馏）的方法。

（4）根据反应前后原子的种类和数目不变，推出X为Al（OH）3。

（5）根据题给反应物和生成物，再结合化合价升降法配平，可得：

2FeS2＋7O2＋2H2O微生物,4H＋＋2Fe2＋＋4SO

，4H＋＋4Fe2＋＋O2

4Fe3＋＋2H2O。

（6）根据氨的催化氧化方程式可知，若氨氧化率达到100%，根据4NH3＋5O2

4NO＋6H2O，则理论上γ[n（O2）/n（NH3）]＝5∶4＝1.25，但反应中氧气浓度太小时不利于NH3的转化，且在γ[n（O2）/n（NH3）]＝2.2时，氨氧化率已接近100%，所以实际生产将γ值维持在1.7～2.2之间。

答案：

（1）燃烧不充分　

（2）蒸馏（或分馏）

（3）催化剂　H2　（4）Al（OH）3

（5）2FeS2＋7O2＋2H2O微生物,4H＋＋2Fe2＋＋4SO

4H＋＋4Fe2＋＋O2

4Fe3＋＋2H2O

（6）1.25　氧气太少，不利于氨气的转化；γ值为2.2时，NH3的转化率已近100%

归纳总结

化工生产常涉及的问题

绿色化学

绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学。

是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。

理想的化工方式是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现“零排放”

循环操作

利用循环操作能有效地提高原料的利用率，降低生产成本，如合成氨中的循环操作，可提高氮气和氢气的转化率

循环利用

可以充分利用原料、节约资源，同时也是减少排放、实现变废为宝的重要手段，如制碱工业中氯化钠溶液的循环利用可提高氯化钠的利用率

化工生产

中的逆流

原理　　

化工生产中的逆流原理：

热交换器中的冷、热气体（或液体），沸腾炉中的燃料与空气，制硫酸工业吸收塔中气体和吸收液浓硫酸等。

逆流的作用是为了充分接触，此外，在化学实验中的冷凝管也采用了逆流原理

考点二　化学与材料的制造和应用

1．金属的冶炼

（1）炼铁和炼钢

炼铁

炼钢

主要原料

铁矿石、焦炭、石灰石、空气

生铁、氧化剂（空气、纯氧）、脱氧剂

反应原理

C＋O2

CO2

CO2＋C

2CO

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

2C＋O2

2CO

2Fe＋O2

2FeO

FeO＋C

Fe＋CO↑（脱碳）

FeS＋CaO

CaS＋FeO（脱硫）

（2）电解法炼铝

①主要原料：

铝土矿

②反应原理

a．由铝土矿精制Al2O3

Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3

2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O

b．电解Al2O3

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

2．无机非金属材料

3．有机高分子材料

材料名称

功能高分子材料

复合材料

概念

既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料

两种或两种以上材料组成的新型材料，由基体和增强体构成

性能

不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质

一般具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优异性能

实例

离子交换树脂、高分子药物、液晶材料、高吸水性树脂等

玻璃钢、陶瓷塑料、复合地板、汽车轮胎等

　　　　材料的制造和应用

1．（化学与材料应用类）（2015·高考海南卷）铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示。

原料中除铁矿石和焦炭外还有________。

除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为____________________________、______________________；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和________（填化学式）。

（2）已知：

①Fe2O3（s）＋3C（s）===2Fe（s）＋3CO（g）　

ΔH=+494KJ·mol-1

②CO2（g）+

O2（g）===CO2（g）　ΔH=-283KJ·mol-1

③C（s）+

O2（g）===CO（g）ΔH=-110kJ·mol-1

则反应Fe2O3（s）＋3C（s）＋

O2（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）的ΔH_______kJ·mol－1。

理论上反应________（填上述方程式序号，下同）放出的热量足以供给反应________所需的热量。

（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图（b）所示，其中，还原竖炉相当于高炉的________部分，主要反应的化学方程式为____________________；熔融造气炉相当于高炉的________部分。

（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是________________________________________________________________________。

[破题关键]　

（1）除脉石的造渣反应必须使用石灰石，反应为CaCO3

CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2===CaSiO3。

（2）利用盖斯定律计算总反应的焓变。

（3）弄清高炉各部分的主要反应，炉腹的反应为还原剂的生成：

C＋O2

CO2，C＋CO2

2CO，相当于熔融造气炉部分；炉身主要发生还原反应：

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2，则相当于还原竖炉部分。

解析：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的原料中除铁矿石和焦炭外还有石灰石，除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为CaCO3

CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2

CaSiO3；反应过程中一氧化碳可能有剩余，则高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和CO。

（2）已知：

①Fe2O3（s）＋3C（s）===2Fe（s）＋3CO（g）　ΔH===CO2（g）

ΔHCO（g）

ΔH＝－110kJ·mol－1，根据盖斯定律：

①＋②×3得热化学方程式Fe2O3（s）＋3C（s）＋

O2（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）　ΔH高温2Fe＋3CO2；高炉炼铁工艺中还原剂CO的生成在炉腹部分，则熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分。

（4）SO2为酸性氧化物可与碱反应，工业上脱SO2的方法是将高炉气通入石灰乳中[或用碱液