高考化学复习知识点深度剖析 专题十 第二章 化学与资源开发利用教案 新人教版.docx

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高考化学复习知识点深度剖析专题十第二章化学与资源开发利用教案新人教版

2019-2020年高考化学复习知识点深度剖析专题十第二章化学与资源开发利用教案新人教版

考纲解读

考纲内容

要求

名师解读

了解化学在水处理中的应用

Ⅰ

1．本部分知识常以流程图的方式、结合能源与环保问题考查海水的淡化、氯碱工业原理以及海水的综合应用等。

2．试题的考查点主要是化学反应、物质的分离与提纯、检验、反应条件的控制、盐类水解以及离子反应等。

3.化石燃料的成分、深加工方法、加工过程中涉及的化学反应原理以及相关的简单计算都是高考的关注点。

4．能源与环保已成为世界性问题，也是高考的热点问题。

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

Ⅱ

了解煤、石油和天然气等综合利用的意义

Ⅱ

了解化学科学发展对自然资源利用的作用

Ⅰ

了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用

Ⅰ

了解社会发展和科技进步对材料的要求

Ⅰ

基础巩固

一、获取洁净的水

1、天然水的净化

（1）混凝法

①定义：

加入，使和聚集成较大的颗粒而沉淀，然后除去的方法。

②工业生产中常用的混凝剂有：

、、、等。

③明矾净水原理

明矾在水中发生电离：

。

Al3＋与水发生水解反应生成Al（OH）3：

。

④混凝剂难以清除溶解于水中的、和。

作为生活用水，经过混凝法净水后，还必须进行杀菌消毒。

（2）化学软化法

①天然水与、和等长期接触，溶解了许多杂质，如、以及等。

②天然水可分为硬水和软水

硬水：

含有的水。

软水：

含有或的水。

③水的硬度可分为暂时硬度和永久硬度

暂时硬度：

水的硬度是由引起的。

永久硬度：

水的硬度是由等引起的。

天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。

④硬水软化的方法通常有、和等。

2、污水处理

（1）污水处理方法有、和等。

（2）处理工业废水常用的化学方法：

、、。

3、海水淡化——电渗析法

（1）电渗析法是一种利用进行海水淡化的方法。

（2）离子交换膜是一种膜，应具有良好的和。

（3）原理：

在外加直流电场的作用下，海水中的分别透过阴膜和阳膜，可达到和的目的。

二、海水的综合利用

1、海水中盐的开发和利用

（1）海水制盐

①海水制盐的方法有三种，即、和。

②目前，海水制盐的方法仍以（盐田法）为主。

海水，达到饱和析出，分离后所得到的母液叫。

（2）食盐资源的利用

①电解饱和食盐水反应原理

阴极：

阳极：

总反应：

②生产设备名称：

电解槽

2、海水提溴

（1）氯化：

工业上从海水中提取溴时，首先通氯气，在pH为3.5左右氯气氧化溴离子，离子方程式：

。

（2）吹出：

当海水中的Br－被氧化成Br2以后，用空气将其吹出。

另外，也可以用水蒸气，使溴和水蒸气一起蒸出。

（3）吸收：

用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品：

化学方程式：

、。

3、海水提镁

海水提镁的基本反应原理可表示如下：

（1）所加试剂：

①，③。

所用操作方法：

②，④，⑤。

（2）用离子方程式或化学方程式表示海水提镁的过程：

①

③

⑤

工业提取镁的流程图：

4、从海水中提取重水

（1）提取重水（D2O）的方法有：

、、和等。

（2）常用的方法是，其中的一种是硫化氢——水双温交换法。

三、煤的综合利用

煤是由和组成的复杂的混合物，主要含元素，还含有少量的、、、等元素以及。

（1）煤的干馏

①定义：

。

②主要产品：

、、、和等。

（2）煤的气化和液化

①气化：

把煤中的转化为的过程。

主要化学反应方程式：

②液化：

煤的液化是将转化为的过程。

煤的液化分和。

直接液化：

把煤与适当的溶剂混合后，在高温、高压和有催化剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。

间接液化：

先把煤转化成一氧化碳和氢气（合成气），然后再经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。

四、煤化工和天然气化工的发展——一碳化学

一碳化学是以分子中只含的化合物（如、、、等）为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。

（1）煤气化的主要反应有：

、、。

（2）天然气重整的反应方程式：

。

使用不同的催化剂，从合成气制出不同的产物，叫做。

由CH4通过催化反应直接生成新的化合物，叫做。

由CH3OH通过催化反应直接生成新的化合物，叫做。

实验探究

拓展实验：

二氧化氯（ClO2）的制备和应用

二氧化氯（ClO2）作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织（WHO）列为AI级安全消毒剂。

常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高或水溶液中ClO2的质量分数高于30％等均有可能引起爆炸，易与碱液反应生成盐和水。

（1）某研究小组设计如图所示实验制备ClO2溶液，其反应的化学方程式为

。

①在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间。

控制温度的目的是___，图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是______________________。

②装置A用于溶解产生的二氧化氯气体，其中最好盛放_______（填字母）。

a．20mL60℃的温水b．100mL冰水

c．100mL饱和食盐水d．100mL沸水

③在烧瓶中加入12.25gKClO3和9g草酸（H2C2O4），然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热，反应后生成ClO2的质量为______________________

（2）用ClO2处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子（）。

饮用水中ClO2、的含量可用连续碘量法进行测定，实验步骤如下：

步骤1：

准确量取一定体积的水样加入锥形瓶中；

步骤2：

调节水样的pH至7.0～8.0；

步骤3：

加入足量的KI晶体；

步骤4：

加入少量指示剂，用一定浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点；

步骤5：

再调节溶液的pH≤2.0；

步骤6：

继续用相同浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点。

①步骤1中若要量取20.00mL水样，则应选用的仪器是____________________________。

②步骤1～4的目的是测定水样中ClO2的含量，其反应的化学方程式为:

，则步骤4中加入的指示剂为_________，滴定达到终点时溶液的颜色变化为___________________________。

③步骤5的目的是使将溶液中的还原为以测定其含量，该反应的离子方程式为______________________________。

11．答案：

（1）①①保证反应所需温度；②防止温度过高发生爆炸，温度计。

②b

③6.75g

（2）①25mL酸式滴定管（或移液管）。

②淀粉溶液，蓝色褪去。

③4I-+ClO2-+4H+=2I2+Cl-+2H2O

迷你实验：

海带提取碘

【原理】海带含有丰富的碘，可以从海带中提取碘。

【准备】干海带、KI溶液、MnO2、稀硫酸、三角架、坩埚、泥三角、干燥器

【操作】

（1）将一段干海带放在坩埚里，坩埚放在泥三角上，用酒精灯加热，且要用玻璃棒搅拌，使其充分反应灼烧成海带灰。

（2）将得到的还带灰浸泡片刻形成海带灰的悬浊液。

（3）过滤。

（4）在上述的滤液中加入MnO2和稀硫酸溶液。

（5）在得到的溶液中可以用苯进行萃取得到碘单质。

练一练：

（1）步骤（4）的离子方程式是什么？

（2）操作（5）中有一操作是“萃取”，请说说萃取的必要条件（结合本实验说明）。

（3）步骤（5）的目的是从含碘苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是什么？

说说这样操作的理由。

（4）如何检验实验中的碘单质是否提取完全？

重点突破

一.直击考点：

考点一获取洁净的水

污水处理时，污水中的悬浮物可用混凝法除去；对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用有针对性的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。

对于酸性废水和碱性废水，可以用中和法进行处理。

如用熟石灰来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废水；用H2SO4或CO2中和造纸厂等产生的碱性废水等。

反应的离子方程式分别为：

2H＋＋Ca（OH）2=Ca2＋＋2H2O，2H＋＋CaO=Ca2＋＋H2O；OH－＋H＋=H2O，2OH－＋CO2=CO32－或OH－＋CO2=HCO3－。

对于高深度的酸、碱废水，应优先考虑回收利用的问题，如可用浓缩法回收其中的酸或碱。

对于含有重金属离子的工业废水，可以利用某些化学物质作为沉淀剂，与金属离子反应生成沉淀而析出，从废水中分离。

例如，对于含有Hg2＋的废水，可向其中加入Na2S，使Hg2＋转化为HgS沉淀而除去：

Hg2＋＋S2－＝HgS↓。

由于HgS在水中的溶解度极小，当S2－过量时，Hg2＋的浓度可降至极低。

用这种处理方法，也能同时将水中所含的Pb2＋、Cu2＋等重金属离子除去，所以，经过处理的水成为不含重金属类污染物的水。

处理工业废水还有其他方法，如氧化还原法等。

在实际处理工业废水时，根据污染物组成和回收用水水质要求的不同，经常需要采用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用指标。

【例1】阳离子交换膜能在直流电场的作用下选择性地透过电解液中的阳离子使向阴极迁移，阴离子交换膜则能在直流电场的作用下选择性地透过电解液中的阴离子使向阳极迁移。

同时在电解槽（称为“电渗析器”）中使用合适型号的这两种膜（简称“阳膜”和“阴膜”），可以在直流电场的作用下进行海水的电渗析脱盐而使海水淡化。

海水中主要离子的含量平均值如下：

Cl－18980mg·L-1，Na+：

10560mg·L-1，：

2560mg·L-1，Mg2+：

1272mg·L-1，Ca2+：

400mg·L-1，K+：

380mg·L-1，HCO3－：

142mg·L-1

海水在电渗析器中部分变成淡水的原理，示意图如图所示电渗析器中由许多对阳、阴膜围成的许多“隔室”的宽度都很窄。

脱盐时，各隔室相间流动着“淡水”和“浓水”；在流动着“极水”的以石墨为电极材料的两极发生电解反应。

根据需要，可将几台电渗析器串联使用。

图中标写的离子符号，提供思考其在电场中的迁移方向。

回答下列问题：

（1）分别写出海水在电渗析器中脱盐时所得主要阳极产物和主要阴极产物的化学式。

用以石棉布为隔膜的一般的惰性阳极电解槽来电解海水，能用以生产H2吗？

为什么？

（2）致力于发展电渗析法、反渗透法等海水淡化新技术的直接社会效益是什么？

（3）已成功地联合应用海水淡化新技术和一般的离子交换树脂净水法，由海水制得纯水。

又知海洋水能源（海洋水能发电）有其巨大的开发前景。

你认为应怎样综合开发海洋能源，促成人类进入氢能时代？

考点二氯碱工业

氯碱工业的步骤中注意点有：

①食盐水的精制：

由于食盐水中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质，必须除去。

先加氯化钡，除去SO42－；再加碳酸钠，除去过量的Ba2＋和Ca2＋以及大部分的Mg2＋、Fe2＋；再加氢氧化钠除去Mg2＋、Fe2＋；最后用盐酸调整溶液的pH。

这样处理的盐水中仍含有少量的Ca2＋、Mg2＋等金属阳离子，必须送入阳离子交换塔进一步进行离子交换。

②电解：

阳极区得到氯气；阴极区生成氢气和氢氧化钠溶液。

③离子交换膜的作用：

防止氯气和氢气混合而引起爆炸、避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。

【例2】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为。

与电源负极相连的电极附近，溶液pH（选填“不变”“升高”或“下降”）。

（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。

精制过程发生反应的离子方程式为。

（3）如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO42-，该钡试剂可以是（选填a,b,c）。

a.Ba（OH）2　　　b.Ba（NO3）2c.BaCl2

（4）为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为（选填a、b、c）。

a.先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂

b.先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3

c.先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过、冷却、（填写操作名称）除去NaCl。

（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为。

（3）ac

（4）bc

（5）蒸发　过滤

（6）NaCl+H2ONaClO+H2↑

考点三海水提取溴和镁

【例3】海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取许多种物质，广泛应用于生活、生产、科技等方面。

下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。

回答下列问题：

（1）流程图中操作a的名称为。

（2）工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯缄，其简要过程如下：

向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱。

①气体A、B是CO2或NH3，则气体A应是（填化学式）。

②滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质，工业上是向滤液D中通入NH3，并加入细小食盐颗粒，冷却析出不含有NaHCO3的副产品NH4Cl晶体，则通入NH3的作用是。

（3）镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。

①若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl，最简单的操作方法是。

②操作b是在氛围中进行，若在空气中加热，则会生成Mg（OH）Cl，写出有关反应的化学方程式：

。

解题思路一般为：

先看问题→再结合问题去流程图中找答案

考点四石油和天然气的综合利用

石油的分馏产品及其主要用途：

【例4】合成气（CO＋H2）是一种重要的化工原料，在化工生产中具有十分广泛的用途。

其制备及运用的一种工艺流程如图所示（其中X与X′的主要成分类似）。

⑴在合成气冶炼金属铁的流程中，向燃烧室中通入甲烷与氧气的目的是_____________，

其最佳体积配比V（CH4）∶V（O2）为__________。

⑵甲醇、二甲醚（CH3OCH3）等物质被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的

性能。

①写出用合成气生产甲醇的化学方程式：

__________________________，

用该方法合成甲醇的最大优点是______________________________________________。

②用合成气为原料生产二甲醚，随着原料配比的不同反应产物不尽相同，但产生的尾气可循环使用，试写出以CO、H2为原料制取二甲醚的两种不同的化学方程式：

__________、_____________。

⑶某化工厂试图使用上图所示流程联合生产甲醇、二甲醚、生铁，你认为是否可行？

若不可行，请说明理由；若可行，联合生产有什么优点？

____________________。

考点五煤的综合利用

煤的综合利用，在工业上有重要的意义，一般会在选择题中出现考查煤的干馏的知识点。

原理

产物

加工目的

干馏

煤隔绝空气加强热使其分解为低级烃

焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等

获得用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等的化工原料

气化

把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程

CO2、H2、CH4等可燃性气体

把煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率

液化

把煤转化成液体燃烧的过程

甲醇、汽油等液体燃料

【例5】CO不仅是家用煤气的主要成分，也是重要的化工原料。

近年来报导了一种低温低压催化工艺，可把某些简单的有机物经“羰化”反应后可合成一类具有优良性能的有机化工产品（如装饰性高分子涂料、粘合剂等）。

如下图所示：

图中G（RCOOR）的一种同分异构体是E的相邻同系物，H的一种同分异构体则是F的相邻同系物；D由CO和H2按物质的量之比为1:

2完全反应而成；H是含有4个碳原子的化合物。

请回答下列问题：

（1）写出化合物H的结构简式___________________________。

（2）反应类型：

X_______________，Y______________。

（3）与G同类别且能发生银镜反应的同分异构体的结构简式__________、___________。

（4）写出下列反应的化学方程式：

①A+CO+H2O催化剂E：

____________________________________。

②Z反应：

____________________________________________。

二.走出误区：

误区一、操作顺序不正确

食盐水的除杂不能带入新的杂质，应该先除SO42—，再除Mg2+。

。

【例1】（西铁一中2011-xx高三十月月考，3分）过滤后的食盐水仍含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质，通过如下几个实验步骤，可制得纯净的食盐水：

①加入稍过量的Na2CO3溶液；②加入稍过量的NaOH溶液；③加入稍过量的BaCl2溶液；④滴入稀盐酸至无气泡产生；⑤过滤。

正确的操作顺序是

A．③②①⑤④B．①②③⑤④C．②③①④⑤D．③⑤②①④

错解：

BC

原因：

不管操作顺序，只是以除杂为目的，忽略了带入新的杂质，也应除去。

正解：

A

原因：

②除Mg2+；③除SO42-；①除Ca2+；④除之前过程重新加入的OH—和CO32-。

误区二、干馏和分馏概念不清

理解煤的干馏这一概念，要注意：

①隔绝空气：

这是煤的干馏的先决条件，否则，强热条件下煤会燃烧生成CO2和H2O等物质；②煤的干馏是化学变化：

煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘、蒽等，发生的是化学变化，是分解反应；③煤中不含苯、萘、蒽等物质，煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物煤焦油中含有的，这一点一定要注意。

分馏：

用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物，里面无新物质生成，属于物理过程。

【例2】煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是（　）

A.加热的温度不同B.得到的产品不同

C.前者要隔绝空气，后者不必D.干馏是化学变化，分馏是物理变化

错解：

ABC

原因：

不能正确理煤的干馏和石油的分馏两个过程，造成错误的选项。

正解：

D

原因：

根据干馏和蒸馏的概念进行判断和比较，D正确。

巩固复习

1．海水约占地球现有总水量的97％，海水淡化问题成为科学家的主要研究方向。

下列淡化海水的方法不可行的是（ ） 

A．加化学试剂，使海水中的盐分沉淀

B．利用太阳能，将海水蒸馏而去掉盐分

C．将海水通过离子交换树脂而除去盐分

D．利用半透膜，采用反渗透法而除掉盐分

1．A解析：

海水中Na＋等离子不能通过加化学试剂而沉淀，A项错误；B项为蒸馏法淡化海水，C项为电渗析法淡化海水，D项为反渗透法淡化海水。

2．污水处理的主要方法有：

①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法。

其中属于化学方法的有

A①②③B①②④C②③④D①②③④

2．A解析：

本题考查了物质分离的方法。

中和法、化学沉淀法（加入化学试剂形成沉淀）和氧化还原法均属于化学方法，而沉淀法是分离难溶性固体和液体的混合物的方法，为基本实验操作，所以选A。

。

3．下列说法正确的是（）

A.煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是取之不尽的

B.煤是由无机物和有机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素

C.石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素

D.煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的

3．C解析：

煤、石油、天然气三大矿物燃料在地球上的蕴藏量是有限的，不是取之不尽的，A错；煤主要含有碳元素，而不是碳和氢两种元素，B错；C正确；石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化形成的，D不确切。

4．下列说法正确的是（　　）

A.软水中一定不含Ca2+、Mg2+

B.硬水经煮沸后就一定变为软水了

C.水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁

D.经过磺化煤处理过的水是不含离子的超净水

5．若实行海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是

A、用明矾使海水中的盐份沉淀而淡化B、利用太阳能使海水蒸馏而淡化

C、将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水D、将海水通过离子交换树脂，以除去所含盐份的离子

5．A解析：

海水淡化的方法：

蒸馏法、电渗析法、离子交换法。

选项A，加明矾，明矾的主要成分是KAl（SO4）2·12H2O，不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。

。

6．目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是

A．硬水的软化                   B．电解饱和食盐水制造NaOH

C．电渗析淡化海水               D．海水中提取金属Mg

7．利用合成气（H2＋CO）生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。

下列表述正确的是（　　）

①以合成气为原料的反应都是化合反应　②改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成　④从合成气出发生产液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径　⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水

A.①②④B.②③④

C.②④⑤　　D.③④⑤

8．科学家对某山区的饮用水进行分析化验，结果显示水的硬度较大，主要含Ca2+、镁Mg2+、Cl—和SO42—。

请据此下列问题：

⑴判断该水属于________________硬水（填写“暂时”或“永久”）。

⑵水样中的Ca2+、Mg2+可以加入石灰和纯碱除去，加试剂时应先加_____________后加__________，原因是________________。

（3）用此水洗涤衣物时，肥皂与合成洗涤剂那个去污效果更好：

_________，原因是：

________。

提高训练

1.（2011～xx学年度第一学期晋中市高三四校联考）我国著名的化工专家候德榜在20世纪20年代所创立的“候氏制碱法”誉满全球，“候氏制碱法”中的碱是指下列的

A．NaOHB．K2CO3C．Na2CO3D．NaHCO3

1.C解析：

候氏制碱法的相关方程式为：

①NaCl（饱和）+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓

　　②2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑。

故选C。

。

2.下列有关海水综合利用的说法正确的是（）

A．海水中含有钾元素，被氧化可得到钾单质

B．利用潮汐发电是将化学能转化为电能

C．海水淡化的方法主要有蒸馏法、离子交换法等

D．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

2．C解析：

钾元素为金属元素，化合价为正价，要得到钾单质，发生还原反应，A错；蒸发制海盐过程中有物理过程，D错。

3．下列说法不正确的是（）

A．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法

B．海水中溶解的主要无机盐有

C．海水综合利