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1化学与技术——ⅠB模块（一）化学与资源开发利用1．了解化学在水处理中的应用。(1)天然水中所含的杂质及其处理方法。含有的杂质主要有悬浮物质、胶体物质和可溶物质等。饮用水（自来水）的处理工序：原水→过滤→吸附→杀菌。常见的混凝剂：铝盐和铁盐等，其净水原理：铝离子或铁离子水解生成胶体的净水功能。用于自来水消毒杀菌的消毒剂有：漂白粉精、氯气、二氧化氯和臭氧等。常用吸附剂：活性炭（表面积大、吸附能力强，可除去水中异味）。（2）污水处理①水污染的检测项目a、水的理化性质——色度、浊度、PH等b、无机物——溶解氧（DO）、某些金属离子、氯离子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等c、有机物——通常测定生化需氧量（BOD）②处理污水的主要方法是生物化学方法。通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气的条件下，微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳、水等无机物。（3）硬水软化常见的硬水软化方法：加热煮沸法、离子交换法和药剂软化法。①软水与硬水的简单鉴别：取少量两种水，加入适量的肥皂水，产生沉淀少者为硬水②硬水软化的方法a.加热煮沸法：只能消除暂时硬度，永久硬度没变化b.药剂软化法:常用的药剂有石灰、纯碱等。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙形式沉淀，加入的次序先后是先石灰后纯碱。c.阴阳离子交换树脂法：(1)先后次序是先通过阳离子交换树脂，后通过阴离子交换树脂（2）优点质量轻、设备简单、占地面积小，操作方便。2．了解海水的综合利用，了解海水淡化的主要方法。海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法和离子交换法。a.减压蒸馏法的原理：利用压强降低，液体的沸点也降低。优点：设备相对简单，技术成熟，缺点：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。特点：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2（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=2NH4HSO3④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)2③MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl23④Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O⑤MgCl2·6H2O===MgCl2+6H2O⑥MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑(2)从铝土矿中提取铝①Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O②AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-④2Al(OH)3=Al2O3+3H2O⑤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（二）有机合成和化学品加工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：C12H26－HCl＋Cl2——→C12H25Cl－HCl＋C6H6——→C12H25－H2O＋浓硫酸————→SO3HC12H25－H2O＋NaOH———→SO3NaC12H25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4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。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。