【优化方案】2016届高三化学一轮复习(课件)选修2化学与技术选修2第2讲

选修2化学与技术第二讲化学与资源的开发利用选修2化学与技术选修2化学与技术[考纲展示]1．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。2.了解化学在水处理中的应用。3.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。选修2化学与技术选修2化学与技术考点一硬水的软化与污水处理考点二海水的综合利用考点三化石燃料的综合利用选修2化学与技术考点一硬水的软化与污水处理一、硬水软化的化学方法和原理1．加热法该方法主要软化钙、镁离子的碳酸氢盐所引起的硬度，其原理如下：①Ca(HCO3)2=====△CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，②Mg(HCO3)2=====△MgCO3↓＋CO2↑＋H2O，选修2化学与技术继续煮沸时，MgCO3可转化为更难溶的Mg(OH)2：MgCO3＋H2O=====△Mg(OH)2↓＋CO2↑。水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。2．药剂法(石灰纯碱法)选修2化学与技术反应原理：(1)Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O，Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2O，MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4。(2)Ca2＋＋CO2－3===CaCO3↓。选修2化学与技术3．离子交换法利用离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂，其软化硬水和再生的过程如图所示：选修2化学与技术二、污水处理1．基本流程选修2化学与技术2．污水处理的常用方法污水处理方法原理方法物理法化学法生物法利用物理原理和机械作用对废水进行处理沉淀、均衡调节、过滤、离心分离使用化学试剂或其他化学手段处理废水(1)中和法:处理酸性废水和碱性废水(2)沉淀法:处理含有重金属离子的废水(3)氧化还原法:除去油类、氮化物、硫化物等物质利用微生物的作用除去废水中的溶胶物质及有机物活性污泥法、生物滤池法、厌气处理法选修2化学与技术【特别提醒】(1)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，不是CaCO3和MgCO3，原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，加热煮沸和石灰纯碱法除去Mg2＋时都转化为更难溶的Mg(OH)2。(2)石灰纯碱法软化后的硬水，仍然会有一定的硬度，原因是生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度。(3)鉴别硬水和软水可利用肥皂水，加肥皂水硬水会产生较多的沉淀，软水会产生较多的泡沫。(4)离子交换树脂不只有阳离子交换树脂,也有阴离子交换树脂。选修2化学与技术⊙题组一硬水及其软化1．(教材改编)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多____________的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为__________________________________________________________________________________________(写出一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是_________________________________________________________________________。Ca2＋、Mg2＋Ca2＋＋2HCO－3=====△CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCO－3=====△MgCO3↓＋CO2↑＋H2O)RH先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果选修2化学与技术(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为___________。电渗析法净化水时,使离子通过半透膜的推动力是__________________。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的________________。反渗透法电势差(或电场力)电导率(或电阻率)选修2化学与技术解析：(1)含有较多Ca2＋、Mg2＋的水称为硬水；加热硬水时可发生反应：Ca2＋＋2HCO－3=====△CaCO3↓＋CO2↑＋H2O或Mg2＋＋2HCO－3=====△MgCO3↓＋CO2↑＋H2O。(2)软化硬水时，应先使硬水通过RH型离子交换树脂；若让水先通过ROH型交换树脂会产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果。(3)通过压力使水分子通过半透膜而获得纯净水的方法称为反渗透法。电渗析法的推动力是电压。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。选修2化学与技术2．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)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________。O2CO2(或N2)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10°明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(任填两种)选修2化学与技术(4)若(3)中的天然水还含有c(HCO－3)＝8×10－4mol·L－1，现要软化10m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2________g，然后加入Na2CO3________g。7401484解析：(1)天然水中溶解的气体主要是空气，空气由N2、O2、CO2、水蒸气等气体组成。(2)混凝剂的作用是净化水，即除去水中悬浮的杂质，能作混凝剂的物质为铁盐或铝盐，其净水原理是应用Al3＋(或Fe3＋)的水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，选修2化学与技术由于生成的胶体中胶粒有较大的比表面积，可以吸附水中的悬浮物，并且金属氢氧化物形成的胶粒吸附阳离子后带正电荷，破坏天然水中其他带异电的胶体，达到净水的目的。(3)取1L该硬水，其中n(Ca2＋)＝1.2×10－3mol，m(CaO)＝1.2×10－3mol×56g·mol－1＝6.72×10－2g，则由CaO引起的硬度为6.72×10－2g10mg×103mg·g－1＝6.72°，该硬水中n(Mg2＋)＝6×10－4mol，m(MgO)＝6×10－4mol×40g·mol－1＝2.4×10－2g，则由MgO引起的硬度为2.4×10－2g×103mg·g－17.1mg≈3.38°，则此水的硬度为6.72°＋3.38°＝10.1°，约为10°。选修2化学与技术(4)10m3天然水中，n(Ca2＋)＝1.2×10－3mol·L－1×10m3×1000L·m－3＝12mol，n(Mg2＋)＝6×10－4mol·L－1×10m3×1000L·m－3＝6mol，n(HCO－3)＝8×10－4mol·L－1×10m3×1000L·m－3＝8mol，应用石灰纯碱法软化硬水生成的沉淀为Mg(OH)2和CaCO3，其中发生的离子反应方程式为HCO－3＋OH－===CO2－3＋H2O，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Ca2＋＋CO2－3===CaCO3↓，设加入Ca(OH)2的物质的量为x，Na2CO3的物质的量为y，则反应体系中n(Ca2＋)＝12mol＋x，n(OH－)＝2x，n(CO2－3)＝8mol＋y，可得如下方程组12mol＋x＝y＋8mol6mol×2＋8mol＝2x选修2化学与技术求得x＝10mol，y＝14mol，所以m[Ca(OH)2]＝10mol×74g·mol－1＝740g，m(Na2CO3)＝14mol×106g·mol－1＝1484g。选修2化学与技术⊙题组二污水的处理3．水处理主要包括水的净化、污水处理、硬水软化和海水淡化等。(1)水的净化与软化的区别是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)净化后的水还需杀菌消毒才能饮用，下列物质适用于自来水消毒的有________。A．KMnO4B．Cl2C．KAl(SO4)2·12H2OD．活性炭水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中的悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子B选修2化学与技术(3)化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋，发生反应的离子方程式为_____________________________，该反应能够发生的原因是_________________________。Cu2＋＋MnSCuS＋Mn2＋MnS的Ksp比CuS的Ksp大解析：(1)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中的悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子。(2)Cl2可以用于自来水的消毒，而明矾和活性炭主要用于自来水的净化。(3)该反应为Cu2＋＋MnSCuS＋Mn2＋，因为MnS的Ksp比CuS的Ksp大，所以能够发生沉淀的转化。选修2化学与技术4．工业上为了处理含有Cr2O2－7的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题：(1)两极发生的电极反应式阳极：___________________；阴极：________________________。Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑选修2化学与技术(2)写出Cr2O2－7变为Cr3＋的离子方程式：___________________________________________________。(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是________________________________________________________________________。(4)铁电极________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是________________________________________________。Cr2O2－7＋6Fe3＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OH＋不断放电，且Cr2O2－7变为Cr3＋的过程中消耗H＋，使溶液中c(OH－)c(H＋)不能用石墨作电极不能提供还原剂，无法使Cr2O2－7变为Cr3＋选修2化学与技术解析：本题除铬思路为Cr2O2－7――→还原剂Cr3＋――→OH－Cr(OH)3↓，而还原剂显然是阳极产生的Fe2＋，该反应为Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，该反应消耗H＋，另外阴极上H＋放电，使得溶液碱性增强，从而使Cr3＋、Fe3＋生成沉淀。选修2化学与技术一、氯碱工业(离子交换膜法电解食盐水)1．设备离子交换膜电解槽。离子交换膜只允许阳离子通过。考点二海水的综合利用2．原理2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。3．工艺流程粗盐水――→沉淀剂过滤――→加适量稀盐酸离子交换树脂―→精盐水(阳极室)。选