第二章 化学与资源开发利用 复习教案
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| 名称 | 第二章 化学与资源开发利用 复习教案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 35.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-07-12 00:08:02 | ||
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文档简介
第二章;化学与资源开发利用
【知识网络】
1、获取洁净的水
2、海水的综合利用
3、石油、天然气、煤
【重点聚焦】
地球上的资源非常丰富，地面上的天然水和海水与人类生活密切相关，是人类的水资源，地球内蕴藏的石油、煤、天然气是目前人类使用的化石资源。
一、获取洁净的水
地球上能直接饮用的水并不是特别多，不仅污水需要处理，就是天然水也需要净化。天然水的净化方法常用的有混凝法和化学软化法。污水处理的常用方法有酸碱中和法、重金属离子沉淀法。
1、混凝法对天然水净化的原理
主要利用胶体的吸附性和聚沉性，以明矾为净水剂为例分析，需经历以下几个阶段：
①Al(OH)3胶体的形成
KAl(SO4)2·12H2O溶于水后，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体。
KAl(SO4)2＝K＋＋Al3＋＋2SO42－
Al3＋＋3H2OAl(OH)3（胶体）＋3H＋
②胶体的聚沉
Al(OH)3胶体带正电，水中胶体杂质一般带负电，二者相互吸引，破坏了天然水中胶体杂质的稳定而聚沉。
②胶体的吸附性
胶体表面积比较大，能吸附水中悬浮物，从而对水净化
备注：其它凝聚剂
除明矾外，FeSO4、Fe2(SO4)3也是常用的凝聚剂。FeSO4·7H2O使用时，应先把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体。
天然水中除含有上述杂质外，还常含Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、CO32－、SO42－、Cl－、NO3－等离子，除去这些杂质则往往需用化学试剂。
2、暂时硬水、永久硬水的软化
①暂时硬水、永久硬水的概念
通常根据水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把水分为硬水和软水。其中Ca2＋、Mg2＋含量高的为硬水，含量低的为软水。具体衡量标准是：通常把1L水里含10mg
CaO称为1°，水的硬度在8°以下的为软水，8°以上的为硬水。
由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2引起的硬度为暂时硬度，由MgSO4、CaSO4、MgCl2、CaCl2等引起的硬度叫做永久硬度。
硬水对生活和生产都不利，需对硬水进行软化，常用的方法有加热煮沸法、药剂软化法和离子交换法。
②暂时硬水软化的方法
具有暂时硬度的水可用加热的方法软化，因为Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2加热可分为CaCO3、MgCO3，反应为：
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑
因Mg2＋能水解为Mg(OH)2，且加热能促进其水解，故MgCO3最终转化为Mg(OH)2，反应如下：
MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑
由此可知水壶中水垢的主要成分为CaCO3、Mg(OH)2。
③永久硬水软化的方法
永久硬水加热时很难沉淀，可加入化学药品，使其软化。依次加入药品的顺序为生石灰、纯碱，主要的反应方程式为：
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
Mg(NO3)2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋Ca(NO3)2
可知，Ca(OH)2不但可消除暂时硬度，而且可将Mg2＋引起的永久硬度转化为由Ca2＋形成的硬度，再加入纯碱，将Ca2＋沉淀：Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓。
Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓
Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓
离子交换法利用了离子交换反应原理，软化水的质量高，适用于所有硬水的软化，常用磺化煤(NaR)作离子交换剂，离子反应方程式为：
2NaR＋Ca2＋＝CaR2＋2Na＋
2NaR＋Mg2＋＝MgR2＋2Na＋
用5％～8％的食盐溶液可使丧失软化能力的磺化煤再生：CaR2＋2Na＋＝2NaR＋Ca2＋
注意：离子交换剂NaR不溶于水，故离子反应中写化学式。
3、水的净化与水的消毒的比较
水的净化主要是除去水中的悬浮物、胶体及一些离子，而水的消毒是杀死水中的细菌。水的净化常采用混凝法和化学试剂软化法，而水的消毒常利用强氧化剂的强氧化性杀死细菌，目前主要用Cl2、ClO2、O3等物质。
4、污水处理的流程
资料：污水处理常用的方法
（1）中和法
工业废水往往是呈酸性或碱性，可利用酸碱中和法进行处理，如硫酸厂的生产污水呈酸性，可用Ca(OH)2处理。
（2）沉淀法 该方法主要用于除去金属离子，尤其是重金属离子，加入化学物质作沉淀剂，生成沉淀而过滤出去，如用Na2S除去污水中Pb2＋、Cu2＋、Hg2＋等。
Hg2＋＋S2－＝HgS↓
Pb2＋＋S2－＝PbS↓
Cu2＋＋S2－＝CuS↓
二、海水的综合利用
海水中含有大量的化学物质，从海水中可以提取很多重要产品及工业原料。海水晒制的食盐可以用于人类生活，也可用于氯碱工业。从海水中也可以提取溴、镁及重水。海水的综合利用对人类有重要意义。
1、海水晒盐的原理
NaCl的溶解度随温度变化不大，可采用蒸发食盐水的方法得NaCl晶体，据此可知，海水受热使水分蒸发，可以析出食盐。具体操作是：利用涨潮把海水引入贮水池，然后流经蒸发池风吹、日晒使海水达到一定浓度，引入结晶池继续浓缩至晶体析出。分离出NaCl晶体后所得的母液叫苦卤，从中可以得KCl、MgCl2等很多副产品。
2、氯碱工业生产原理
(1)氯碱工业原理：
通过电解饱和食盐水的方法生产烧碱。食盐水中含有Na＋、Cl－、H＋、OH－，由放电顺序知，H＋得电子能力大于Na＋，故阴极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑，H＋的减少破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H＋和OH－，H＋又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH－的浓度相对地增大，该区域溶液呈碱性。
阳极中Cl－失电子能力大于OH－，阳极反应为：2Cl――2e－＝Cl2↑，该气体可使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。
故电解食盐水的总反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)氯碱工业：离子交换膜法制烧碱
工业制烧碱的原理仍是电解食盐水，但实验室的装置存在的问题有两个：一是生成的Cl2与NaOH会反应，很难得纯净的NaOH。二是H2、Cl2混合，见光易爆炸而造成危险。为克服上述弊端，工业上采用离子交换膜法电解食盐水。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。下图所示为电解槽的一个单元槽示意图。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na＋通过，而Cl－、OH－和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
离子交换膜法电解原理示意图
精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na＋穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。
(3)食盐水的精制
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。
精制食盐水时经常加入
BaCl2、Na2CO3、NaOH
等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的
pH。例如：除去
SO42－，可以先加入
BaCl2溶液，然后再加入
Na2CO3
溶液，以除去过量的Ba2＋及溶液中的Ca2＋：
Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓
Ba2＋＋CO32－＝BaCO3↓
Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓
再加入NaOH溶液以除去Mg2＋、Fe3＋：
Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓
最后加入盐酸调节盐水的pH＝7。
3、海水提取溴的原理
目前常用的海水提溴技术叫做吹出法，其步骤为：
(1)、Br－的氧化
海水中的KBr容易被氧化为Br2，可用Cl2氧化，故又称为氯化，反应为：
Cl2＋2KBr＝2KCl＋Br2
由于海水稍呈碱性，Cl2、Br2易与其中的碱反应，故氯化前应先将海水酸化，酸化至pH为3.5时的效果最好。
(2)、Br2的吹出
生成的Br2要从海水中出来，可用空气或水蒸气将其吹出，然后把气体收集。
(3)、Br2的吸收及生成
收集到的Br2混有大量空气，还必须净化，常用的方法是用SO2把Br2吸收，然后再重新生成Br2，反应为：
Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4
Cl2＋2HBr＝2HCl＋Br2
4、海水提取镁的原理
(1)、生成Mg((OH)2
海水中加入熟石灰，析出Mg(OH)2：
MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2
电解食盐水后的苦卤中含有大量的MgCl2，也可以在苦卤中加入熟石灰，生成Mg(OH)2。
(2)、得到MgCl2
用盐酸溶解Mg(OH)2，然后将溶液浓缩，得MgCl2·6H2O晶体，然后加热MgCl2·6H2O晶体，生成MgCl2。
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
由于加热能促进Mg2＋的水解，为得到纯净的MgCl2，可将MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中加热除去结晶水，因为HCl能抑制MgCl2的水解。
(3)、电解熔融的MgCl2
电解MgCl2生成Mg，但由于电解MgCl2溶液易生成Mg(OH)2，故采用电解熔融的MgCl2。
MgCl2(熔)Mg＋Cl2↑
以上是从海水提取Mg的步骤。另外，光卤石的主要成分为KCl·MgCl2·6H2O，故也可从光卤石溶液里提出KCl，再将剩余溶液浓缩制得MgCl2·6H2O晶体，同样能制取Mg。
5、海水提取重水的原理
重水的化学成分为D2O，提取方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等，目前常用的是硫化氢——水双温交换法，反应为：
H2O(l)＋HDS(g)＝HDO(l)＋H2S(g)
三、石油、天然气、煤
石油、煤和天然气是目前主要使用的化石燃料。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃等组成的混合物，其中大部分是液态烃，其中又溶有气态烃和固态烃。工业上通过常压分馏、减压分馏的方法，对石油进行分馏获得各种馏分，通过裂化和裂解的方法可以获得大量小分子量的烃。石油和天然气都可以制乙烯。煤是多种有机物和无机物组成的复杂混合物，煤进行气化和液化后，能变为清洁燃料，煤干馏后可以得到多种成分。
1、石油的炼制和石油化工
（1）石油分馏的概念
石油是多种烃的混合物，通过分馏的方法可得到多种馏分。下面分析蒸馏和分馏的相似和差异。
蒸馏是将液态物质加热到沸腾（汽化），并使其冷凝（液化）的连续操作过程。蒸馏的目的是从溶液中分离出某种（或几种）纯液态物质。它要求溶液中的其他组分是难于挥发的或沸点与馏出物相差很大的物质。例如：用天然水制取蒸馏水，分离苯和硝基茉的混合物。
若分离沸点比较接近的液态混合物，用蒸馏的方法则难以达到分离目的，这就需要借助另一种操作——分馏。分馏的原理与蒸馏基本相同，也是加热使混合液体汽化冷凝的过程，只是在实验装置中添加一个分馏柱，被加热的混合蒸气进入分馏柱，与内壁上已冷凝回流的液体发生对流而交换热量，使其中沸点较高的成分放热被液化，回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化。在这种反复液化与汽化过程中，沸点较低的蒸气成分上升进入冷凝器被液化而分离出来。
（2）常压分馏
常压下把石油进行加热，可分离出沸点不同的多种馏分，石油气（C4以下）、轻质汽油（C5～C11）、煤油（C11～C16）、柴油（C15～C18）、重油（C20以上）。可知，石油分离出的各种馏分仍是多种烃的混合物。
重油中的多种成分若再分离，需要的温度会更高；一则消耗的能源多，再则易引起碳化结焦，故工业上常采用减压分馏来分离重油。
（3）减压分馏
通过减小压强的方式来降低石油馏分的沸点，把重油进一步分馏，即减压分馏。通过减压分馏，可得到燃料油、沥青、石蜡等。
以上操作是在分馏塔内进行的。
（4）催化裂化
在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程称为裂化，如：
C16H34C8H18＋C8H16
因裂化是在催化剂作用下进行的，故又叫做催化裂化。
（5）裂解
裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度（700℃～800℃，有时甚至高达1000℃以上），使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。可见，裂解是一种深度的裂化。石油裂解的化学过程比较复杂，生成的裂解气是成分复杂的混合气体，除主要产品乙烯外，还有丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氧化物等。裂解气经净化和分离，就可以得到所需纯度的乙烯、丙烯等基本有机化工原料。目前，石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。
石油分馏和裂化都可以得到汽油，其中前者为直馏汽油，属于饱和烃，以直链为主，不能使溴水褪色，可作为萃取溴的萃取剂，后者为裂化汽油，含有乙烯、丙烯等不饱和烃，能使溴水褪色，故可用溴的四氯化碳溶液区分直馏汽油和裂化汽油。
石油裂解为石油化工提供了重要的基础有机原料。加工所需的温度：裂解＞热裂化＞催化裂化。
2、天然气的利用
天然气的主要成分为CH4，由于CH4的燃烧热值大，故天然气是常用的燃料。甲烷燃烧的热化学方程式为：
CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－890kJ/mol
天然气除用作燃料外，还是很重要的化工原料，如合成氨所需的H2，就是以天然气作为原料制取的。在900～1000℃时，CH4与水蒸气在催化剂（Al2O3＋Ni）作用下，可发生下列反应：
CH4＋H2O＝3H2＋CO
CH4＋2H2O＝4H2＋CO2
另外，天然气也用于制甲醇、乙烯等化工原料。
3、煤的综合利用
(1)、煤的干馏
将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏，也叫煤的焦化。
煤干馏可得焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等，其中焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，粗苯中含有苯、甲苯、二甲苯，煤焦油是生产芳香族化合物的主要原料。
(2)、煤的气化
A、煤的气化
煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤气化时的反应主要是：
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
该反应为吸热反应，所需热量由C(s)＋O2CO2(g)提供。所得煤气分为低热值气、中热值气和高热值气。
(3)煤的液化
煤的液化是把煤转化为液体燃烧的过程。又分为直接液化和间接液化。
煤的直接液化是煤与适当溶剂混合，高温高压下（有时使用催化剂），使煤与H2生成液体燃料。煤的间接液化是把煤转化成CO和H2，然后把二者再催化合成，得到液体燃料，有时也得到化工产品，如煤气化后生成的CO、H2可以合成CH3OH。
注：煤直接燃烧虽可提供热量，但煤炭中的有机物白白烧掉也造成大量浪费，同时，燃烧时产生的有毒气体也对环境造成危害。故应设法把煤转化为清洁燃料，其中煤的气化和液化就是使煤转变为清洁能源的有效途径。
4、煤化工和天然气化工的发展
—— 一碳化学
(1)、一碳化学
一碳化学是以只含一个碳原子的化合物为原料，合成一系列化工原料和燃料的化学，其中重要的含一个碳原子的化合物有CO、CH4、CH3OH、HCHO、HCOOH等。
煤气化能生成CO，天然气的主要成分为CH4，可知，一碳化学与煤化工、天然气化工有紧密联系。
(2)、重要的一碳化学
A、煤气化涉及的反应有：
C＋H2O＝CO＋H2
该反应为水煤气制取的反应，工业上有重要用途。
B、天然气重整的反应
CH4＋H2OCO＋3H2
CH4、CH3OH是有机化工中最简单的化工原料，可以合成一系列有机产品：甲醛、乙醇、乙酸、乙二醇、乙二酸等。一碳化学有广阔的发展前景。
5、几个注意的问题
(1)、石油的分馏实验
装置：蒸馏装置。注意所用温度计水银球的位置应当在蒸馏烧瓶支管口处，因为它所测定的是所取馏分的沸点范围。
操作注意事项：
①被加热的是易燃易爆物质，故装置气密性要好，注意加入药品前检验整套装置的气密性；
②为防止暴沸现象发生，应在加热之前放入几片碎瓷片；
③注意加热之前先接通冷却水，而停止加热后，仍要继续通冷却水一段时间；
④若所用药品为原油，应在收集器上接一导管，将残余尾气导出室外，以防发生事故。
(2)、几种气体的成分及其用途的比较
名称
来源
主要成分
用途
高炉煤气
炼铁高炉
CO2、CO等
燃料
水煤气
水煤气炉
CO、H2等
燃料、化工原料
炼厂气
石油炼制厂
低级烷烃
燃料、化工原料
油田气
油田
低级烷烃
燃料、化工原料
天然气
天然气田
甲烷
燃料、化工原料
裂解气
裂解炉
“三烯二炔”
石油化工原料
焦炉气
炼焦炉
H2、CH4、C2H4等
燃料、化工原料
（3）、分馏和干馏的比较
比较项目
加工对象
加工目的
变化的本质
相似点
实例
分馏
液体混合物
分离各成分
物理变化
均需加热
石油分馏
干馏
固体物质
分解成各种不同成分
化学变化
煤的干馏
【例题分析】
1、用铁酸钠（Na2FeO4）对来自河湖的淡水消毒是城市饮用水处理新技术，下列对Na2FeO4用于饮水消毒处理的分析正确的是
( )
A、Na2FeO4在溶液中显强碱性，能消毒杀菌。
B、Na2FeO4的还原产物Fe3＋，易水解为Fe(OH)3胶体，可使水中悬浮物凝聚沉降。
C、Na2FeO4的还原产物是Fe2＋，易水解为Fe(OH)2，可使水中悬浮物凝聚沉降。
D、Na2FeO4中Fe为＋6价，具有强氧化性，能消毒杀菌。
解析：Na2FeO4中Fe元素的价态为＋6价，属于高价铁盐，很易得电子变为＋3价，故Na2FeO4有强氧化性，能杀菌消毒，可作为河湖淡水的消毒剂。同时，生成的Fe3＋又可以水解为Fe(OH)3胶体，故Na2FeO4又可以作净化剂。但题目只要求分析Na2FeO4用于饮用水消毒处理的分析，故只选D，而不选B。
答案：D。
2、实验室中用含Ca2＋、Mg2＋的硬水来制取纯水，可采用的方法是( )
A、用石灰苏打水软化
B、过滤
C、用磺化煤处理
D、蒸馏
解析：要紧紧围绕“实验室制纯水”。A项错误，因为Ca(OH)2和Na2CO3的使用量难以控制且软化后溶液中仍然留有Na＋和某些阴离子。B项错误，Ca2＋、Mg2＋是不可能通过过滤除去的。C项错误，磺化煤处理后将交换出Na＋。蒸馏法收集到水蒸气，冷却即得纯水。
答案：D。
3、我国规定饮用水的硬度不能超过25°。硬度的表示方法是：将水中的
Ca2＋和
Mg2＋都看作
Ca2＋，并将其质量折合成CaO的质量。通常把
1L水中含有
10mg
CaO称为1°。水中的
Ca2＋和
Mg2＋可用一定物质的量浓度的Y溶液进行滴定，Y跟
Ca2＋和
Mg2＋都以等物质的量完全反应。现取
25.0mL某地下水样品，用
0.0100
mol·L－1的Y溶液滴定，完全反应时消耗
15.0
mL
Y溶液。试计算该地下水的硬度，并判断是否符合饮用水标准。
解析：25.0mL水中含Ca2＋和Mg2＋总物质的量为：
0.0100
mol·L－1×0.0150L＝1.50×10－4mol
折合成CaO的质量为：1.50×10－4
mol×56g/mol＝8.40×10－3g，
所以水的硬度为：8.40×10－3g××＝33.6度。
因硬度超过25度，故不符合饮用水标准。
4、海水是镁的主要来源之一，从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳（主要成分是碳酸钙）煅烧成石灰；②在引有海水的渠中加入石灰，经过沉降，然后过滤得沉淀物；③将沉淀物与稀盐酸反应，然后结晶、过滤、干燥；④电解获得产物。
根据上述提取镁的全过程，没有涉及到的反应类型是（ ）
A、分解反应
B、化合反应
C、置换反应
D、复分解反应
解析：四步反应的方程式依次为：
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O＝Ca(OH)2
MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2
Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O
MgCl2(熔)Mg＋Cl2↑
可知，反应类型依次为分解反应、化合反应、复分解反应、复分解反应、分解反应，未涉及置换反应。
答案：C。
5、海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在，实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：
（1）指出制取碘的过程中有关的实验操作名称：①__________；③ ；写出过程②中有关反应的离子方程式 。
（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是（ ）
A、甲苯、酒精
B、四氯化碳、苯
C、汽油、乙酸
D、汽油、甘油
（3）如下图所示，从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液，还需要经过蒸馏，指出下图实验装置中的错误之处：
①________________________________________
②________________________________________
③________________________________________。
（4）进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因是________________________________________。最后晶态碘在____________________里聚集。
解析：选用萃取剂必须满足2个条件：溶质在萃取剂中的溶解度要比在水中的溶解度大得多；萃取剂与水要互不相溶。蒸馏时温度计的水银球应略低于蒸馏烧瓶支管口下沿。在冷凝器中温度低的冷却水应从下口进去，冷却后温度较高的水从上口流出，与蒸气形成对流，冷却效果较好。
答案：
（1）①过滤；③萃取；②Cl2＋2I－＝2Cl－＋I2；
（2）B
（3）①缺石棉网；②温度计的水银球不应插入液体中；
③冷凝管进出水的方向颠倒。
（4）使蒸馏烧瓶均匀受热、控制加热温度不过高；蒸馏烧瓶。
6、有人设计了一套实验来分馏原油，请将五个步骤的正确顺序的序号填入括号中。
（ ）将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。
（ ）连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的一端和水龙头连结，和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。
（ ）把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。
（ ）向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶内加原油，塞好带温度计的橡皮塞，把接收器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置（如锥形瓶）中。
（ ）检查气密性（利用给固定装置微热的方法）。
在上述实验中，温度计的水银球的位置在 。
解析：本题考查石油分馏原理和根据实验目的设计实验装置的能力及组装实验装置的能力。本实验包括三个部分的装置，即加热装置、冷凝装置和收集装置。组装时，应遵循先加热后冷凝、再收集的顺序，加热装置的组装要先下后下。操作应遵循先连装置再加药品的原则。所以正确的顺序为(2)(3)(1)(4)(5)或(2)(3)(1)(5)(4)（从上往下）
因温度计是测石油气的温度，故水银球应在蒸馏烧瓶支管处。
答案：②③①④⑤（从上往下），温度计的水银球应在蒸馏烧瓶支管处。
7、根据下图把煤隔绝空气加强热。
下列叙述错误的是（ ）
A、图中发生了化学变化
B、X的水溶液pH＞7；Y是一种黑色粘稠液体
C、气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D、试管A中产生浓的白色的烟
解析：煤的干馏是化学变化，A正确；煤的干馏产品中氨水显碱性，pH＞7正确；而Y中含有沥青肯定为黑色；焦炉气中所含气体为2种常见无机气体（H2和CO），和2种常见的有机气体（CH4和C2H4），C正确；把煤隔绝空气加强热不会有浓的白烟生成。
答案：D。
8、用一氧化碳和氢气在443K～473K温度下，并用钴（Co）作催化剂时，可以反应生成n＝5～8的烷烃，这是人工合成汽油的方法之一。
（1）写出用CnH2n＋2表示的人工合成汽油的配平的化学方程式： 。
（2）如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO和H2，当完全反应后，合成塔内温度不变，而塔内气体压强降低到原来的2/5。通过计算说明这时有无汽油生成。
（3）要达到上述合成汽油的要求，CO和H2的体积比的取值范围是多少？
解析：
（1）nCO＋(2n＋1)H2CnH2n＋2＋nH2O
（2）在给定温度范围内，水为气体，依题意：，解得n＝3为丙烷，无汽油生成。
（3），当n＝5时，比值为，当n＝8时，比值为，故取值范围为：
【知识网络】
1、获取洁净的水
2、海水的综合利用
3、石油、天然气、煤
【重点聚焦】
地球上的资源非常丰富，地面上的天然水和海水与人类生活密切相关，是人类的水资源，地球内蕴藏的石油、煤、天然气是目前人类使用的化石资源。
一、获取洁净的水
地球上能直接饮用的水并不是特别多，不仅污水需要处理，就是天然水也需要净化。天然水的净化方法常用的有混凝法和化学软化法。污水处理的常用方法有酸碱中和法、重金属离子沉淀法。
1、混凝法对天然水净化的原理
主要利用胶体的吸附性和聚沉性，以明矾为净水剂为例分析，需经历以下几个阶段：
①Al(OH)3胶体的形成
KAl(SO4)2·12H2O溶于水后，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体。
KAl(SO4)2＝K＋＋Al3＋＋2SO42－
Al3＋＋3H2OAl(OH)3（胶体）＋3H＋
②胶体的聚沉
Al(OH)3胶体带正电，水中胶体杂质一般带负电，二者相互吸引，破坏了天然水中胶体杂质的稳定而聚沉。
②胶体的吸附性
胶体表面积比较大，能吸附水中悬浮物，从而对水净化
备注：其它凝聚剂
除明矾外，FeSO4、Fe2(SO4)3也是常用的凝聚剂。FeSO4·7H2O使用时，应先把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体。
天然水中除含有上述杂质外，还常含Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、CO32－、SO42－、Cl－、NO3－等离子，除去这些杂质则往往需用化学试剂。
2、暂时硬水、永久硬水的软化
①暂时硬水、永久硬水的概念
通常根据水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把水分为硬水和软水。其中Ca2＋、Mg2＋含量高的为硬水，含量低的为软水。具体衡量标准是：通常把1L水里含10mg
CaO称为1°，水的硬度在8°以下的为软水，8°以上的为硬水。
由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2引起的硬度为暂时硬度，由MgSO4、CaSO4、MgCl2、CaCl2等引起的硬度叫做永久硬度。
硬水对生活和生产都不利，需对硬水进行软化，常用的方法有加热煮沸法、药剂软化法和离子交换法。
②暂时硬水软化的方法
具有暂时硬度的水可用加热的方法软化，因为Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2加热可分为CaCO3、MgCO3，反应为：
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑
因Mg2＋能水解为Mg(OH)2，且加热能促进其水解，故MgCO3最终转化为Mg(OH)2，反应如下：
MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑
由此可知水壶中水垢的主要成分为CaCO3、Mg(OH)2。
③永久硬水软化的方法
永久硬水加热时很难沉淀，可加入化学药品，使其软化。依次加入药品的顺序为生石灰、纯碱，主要的反应方程式为：
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
Mg(NO3)2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋Ca(NO3)2
可知，Ca(OH)2不但可消除暂时硬度，而且可将Mg2＋引起的永久硬度转化为由Ca2＋形成的硬度，再加入纯碱，将Ca2＋沉淀：Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓。
Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓
Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓
离子交换法利用了离子交换反应原理，软化水的质量高，适用于所有硬水的软化，常用磺化煤(NaR)作离子交换剂，离子反应方程式为：
2NaR＋Ca2＋＝CaR2＋2Na＋
2NaR＋Mg2＋＝MgR2＋2Na＋
用5％～8％的食盐溶液可使丧失软化能力的磺化煤再生：CaR2＋2Na＋＝2NaR＋Ca2＋
注意：离子交换剂NaR不溶于水，故离子反应中写化学式。
3、水的净化与水的消毒的比较
水的净化主要是除去水中的悬浮物、胶体及一些离子，而水的消毒是杀死水中的细菌。水的净化常采用混凝法和化学试剂软化法，而水的消毒常利用强氧化剂的强氧化性杀死细菌，目前主要用Cl2、ClO2、O3等物质。
4、污水处理的流程
资料：污水处理常用的方法
（1）中和法
工业废水往往是呈酸性或碱性，可利用酸碱中和法进行处理，如硫酸厂的生产污水呈酸性，可用Ca(OH)2处理。
（2）沉淀法 该方法主要用于除去金属离子，尤其是重金属离子，加入化学物质作沉淀剂，生成沉淀而过滤出去，如用Na2S除去污水中Pb2＋、Cu2＋、Hg2＋等。
Hg2＋＋S2－＝HgS↓
Pb2＋＋S2－＝PbS↓
Cu2＋＋S2－＝CuS↓
二、海水的综合利用
海水中含有大量的化学物质，从海水中可以提取很多重要产品及工业原料。海水晒制的食盐可以用于人类生活，也可用于氯碱工业。从海水中也可以提取溴、镁及重水。海水的综合利用对人类有重要意义。
1、海水晒盐的原理
NaCl的溶解度随温度变化不大，可采用蒸发食盐水的方法得NaCl晶体，据此可知，海水受热使水分蒸发，可以析出食盐。具体操作是：利用涨潮把海水引入贮水池，然后流经蒸发池风吹、日晒使海水达到一定浓度，引入结晶池继续浓缩至晶体析出。分离出NaCl晶体后所得的母液叫苦卤，从中可以得KCl、MgCl2等很多副产品。
2、氯碱工业生产原理
(1)氯碱工业原理：
通过电解饱和食盐水的方法生产烧碱。食盐水中含有Na＋、Cl－、H＋、OH－，由放电顺序知，H＋得电子能力大于Na＋，故阴极反应为：2H＋＋2e－＝H2↑，H＋的减少破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H＋和OH－，H＋又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH－的浓度相对地增大，该区域溶液呈碱性。
阳极中Cl－失电子能力大于OH－，阳极反应为：2Cl――2e－＝Cl2↑，该气体可使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。
故电解食盐水的总反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)氯碱工业：离子交换膜法制烧碱
工业制烧碱的原理仍是电解食盐水，但实验室的装置存在的问题有两个：一是生成的Cl2与NaOH会反应，很难得纯净的NaOH。二是H2、Cl2混合，见光易爆炸而造成危险。为克服上述弊端，工业上采用离子交换膜法电解食盐水。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。下图所示为电解槽的一个单元槽示意图。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na＋通过，而Cl－、OH－和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
离子交换膜法电解原理示意图
精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na＋穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。
(3)食盐水的精制
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。
精制食盐水时经常加入
BaCl2、Na2CO3、NaOH
等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的
pH。例如：除去
SO42－，可以先加入
BaCl2溶液，然后再加入
Na2CO3
溶液，以除去过量的Ba2＋及溶液中的Ca2＋：
Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓
Ba2＋＋CO32－＝BaCO3↓
Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓
再加入NaOH溶液以除去Mg2＋、Fe3＋：
Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓
最后加入盐酸调节盐水的pH＝7。
3、海水提取溴的原理
目前常用的海水提溴技术叫做吹出法，其步骤为：
(1)、Br－的氧化
海水中的KBr容易被氧化为Br2，可用Cl2氧化，故又称为氯化，反应为：
Cl2＋2KBr＝2KCl＋Br2
由于海水稍呈碱性，Cl2、Br2易与其中的碱反应，故氯化前应先将海水酸化，酸化至pH为3.5时的效果最好。
(2)、Br2的吹出
生成的Br2要从海水中出来，可用空气或水蒸气将其吹出，然后把气体收集。
(3)、Br2的吸收及生成
收集到的Br2混有大量空气，还必须净化，常用的方法是用SO2把Br2吸收，然后再重新生成Br2，反应为：
Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4
Cl2＋2HBr＝2HCl＋Br2
4、海水提取镁的原理
(1)、生成Mg((OH)2
海水中加入熟石灰，析出Mg(OH)2：
MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2
电解食盐水后的苦卤中含有大量的MgCl2，也可以在苦卤中加入熟石灰，生成Mg(OH)2。
(2)、得到MgCl2
用盐酸溶解Mg(OH)2，然后将溶液浓缩，得MgCl2·6H2O晶体，然后加热MgCl2·6H2O晶体，生成MgCl2。
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
由于加热能促进Mg2＋的水解，为得到纯净的MgCl2，可将MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中加热除去结晶水，因为HCl能抑制MgCl2的水解。
(3)、电解熔融的MgCl2
电解MgCl2生成Mg，但由于电解MgCl2溶液易生成Mg(OH)2，故采用电解熔融的MgCl2。
MgCl2(熔)Mg＋Cl2↑
以上是从海水提取Mg的步骤。另外，光卤石的主要成分为KCl·MgCl2·6H2O，故也可从光卤石溶液里提出KCl，再将剩余溶液浓缩制得MgCl2·6H2O晶体，同样能制取Mg。
5、海水提取重水的原理
重水的化学成分为D2O，提取方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等，目前常用的是硫化氢——水双温交换法，反应为：
H2O(l)＋HDS(g)＝HDO(l)＋H2S(g)
三、石油、天然气、煤
石油、煤和天然气是目前主要使用的化石燃料。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃等组成的混合物，其中大部分是液态烃，其中又溶有气态烃和固态烃。工业上通过常压分馏、减压分馏的方法，对石油进行分馏获得各种馏分，通过裂化和裂解的方法可以获得大量小分子量的烃。石油和天然气都可以制乙烯。煤是多种有机物和无机物组成的复杂混合物，煤进行气化和液化后，能变为清洁燃料，煤干馏后可以得到多种成分。
1、石油的炼制和石油化工
（1）石油分馏的概念
石油是多种烃的混合物，通过分馏的方法可得到多种馏分。下面分析蒸馏和分馏的相似和差异。
蒸馏是将液态物质加热到沸腾（汽化），并使其冷凝（液化）的连续操作过程。蒸馏的目的是从溶液中分离出某种（或几种）纯液态物质。它要求溶液中的其他组分是难于挥发的或沸点与馏出物相差很大的物质。例如：用天然水制取蒸馏水，分离苯和硝基茉的混合物。
若分离沸点比较接近的液态混合物，用蒸馏的方法则难以达到分离目的，这就需要借助另一种操作——分馏。分馏的原理与蒸馏基本相同，也是加热使混合液体汽化冷凝的过程，只是在实验装置中添加一个分馏柱，被加热的混合蒸气进入分馏柱，与内壁上已冷凝回流的液体发生对流而交换热量，使其中沸点较高的成分放热被液化，回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化。在这种反复液化与汽化过程中，沸点较低的蒸气成分上升进入冷凝器被液化而分离出来。
（2）常压分馏
常压下把石油进行加热，可分离出沸点不同的多种馏分，石油气（C4以下）、轻质汽油（C5～C11）、煤油（C11～C16）、柴油（C15～C18）、重油（C20以上）。可知，石油分离出的各种馏分仍是多种烃的混合物。
重油中的多种成分若再分离，需要的温度会更高；一则消耗的能源多，再则易引起碳化结焦，故工业上常采用减压分馏来分离重油。
（3）减压分馏
通过减小压强的方式来降低石油馏分的沸点，把重油进一步分馏，即减压分馏。通过减压分馏，可得到燃料油、沥青、石蜡等。
以上操作是在分馏塔内进行的。
（4）催化裂化
在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程称为裂化，如：
C16H34C8H18＋C8H16
因裂化是在催化剂作用下进行的，故又叫做催化裂化。
（5）裂解
裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度（700℃～800℃，有时甚至高达1000℃以上），使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。可见，裂解是一种深度的裂化。石油裂解的化学过程比较复杂，生成的裂解气是成分复杂的混合气体，除主要产品乙烯外，还有丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氧化物等。裂解气经净化和分离，就可以得到所需纯度的乙烯、丙烯等基本有机化工原料。目前，石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。
石油分馏和裂化都可以得到汽油，其中前者为直馏汽油，属于饱和烃，以直链为主，不能使溴水褪色，可作为萃取溴的萃取剂，后者为裂化汽油，含有乙烯、丙烯等不饱和烃，能使溴水褪色，故可用溴的四氯化碳溶液区分直馏汽油和裂化汽油。
石油裂解为石油化工提供了重要的基础有机原料。加工所需的温度：裂解＞热裂化＞催化裂化。
2、天然气的利用
天然气的主要成分为CH4，由于CH4的燃烧热值大，故天然气是常用的燃料。甲烷燃烧的热化学方程式为：
CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－890kJ/mol
天然气除用作燃料外，还是很重要的化工原料，如合成氨所需的H2，就是以天然气作为原料制取的。在900～1000℃时，CH4与水蒸气在催化剂（Al2O3＋Ni）作用下，可发生下列反应：
CH4＋H2O＝3H2＋CO
CH4＋2H2O＝4H2＋CO2
另外，天然气也用于制甲醇、乙烯等化工原料。
3、煤的综合利用
(1)、煤的干馏
将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏，也叫煤的焦化。
煤干馏可得焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等，其中焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，粗苯中含有苯、甲苯、二甲苯，煤焦油是生产芳香族化合物的主要原料。
(2)、煤的气化
A、煤的气化
煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤气化时的反应主要是：
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
该反应为吸热反应，所需热量由C(s)＋O2CO2(g)提供。所得煤气分为低热值气、中热值气和高热值气。
(3)煤的液化
煤的液化是把煤转化为液体燃烧的过程。又分为直接液化和间接液化。
煤的直接液化是煤与适当溶剂混合，高温高压下（有时使用催化剂），使煤与H2生成液体燃料。煤的间接液化是把煤转化成CO和H2，然后把二者再催化合成，得到液体燃料，有时也得到化工产品，如煤气化后生成的CO、H2可以合成CH3OH。
注：煤直接燃烧虽可提供热量，但煤炭中的有机物白白烧掉也造成大量浪费，同时，燃烧时产生的有毒气体也对环境造成危害。故应设法把煤转化为清洁燃料，其中煤的气化和液化就是使煤转变为清洁能源的有效途径。
4、煤化工和天然气化工的发展
—— 一碳化学
(1)、一碳化学
一碳化学是以只含一个碳原子的化合物为原料，合成一系列化工原料和燃料的化学，其中重要的含一个碳原子的化合物有CO、CH4、CH3OH、HCHO、HCOOH等。
煤气化能生成CO，天然气的主要成分为CH4，可知，一碳化学与煤化工、天然气化工有紧密联系。
(2)、重要的一碳化学
A、煤气化涉及的反应有：
C＋H2O＝CO＋H2
该反应为水煤气制取的反应，工业上有重要用途。
B、天然气重整的反应
CH4＋H2OCO＋3H2
CH4、CH3OH是有机化工中最简单的化工原料，可以合成一系列有机产品：甲醛、乙醇、乙酸、乙二醇、乙二酸等。一碳化学有广阔的发展前景。
5、几个注意的问题
(1)、石油的分馏实验
装置：蒸馏装置。注意所用温度计水银球的位置应当在蒸馏烧瓶支管口处，因为它所测定的是所取馏分的沸点范围。
操作注意事项：
①被加热的是易燃易爆物质，故装置气密性要好，注意加入药品前检验整套装置的气密性；
②为防止暴沸现象发生，应在加热之前放入几片碎瓷片；
③注意加热之前先接通冷却水，而停止加热后，仍要继续通冷却水一段时间；
④若所用药品为原油，应在收集器上接一导管，将残余尾气导出室外，以防发生事故。
(2)、几种气体的成分及其用途的比较
名称
来源
主要成分
用途
高炉煤气
炼铁高炉
CO2、CO等
燃料
水煤气
水煤气炉
CO、H2等
燃料、化工原料
炼厂气
石油炼制厂
低级烷烃
燃料、化工原料
油田气
油田
低级烷烃
燃料、化工原料
天然气
天然气田
甲烷
燃料、化工原料
裂解气
裂解炉
“三烯二炔”
石油化工原料
焦炉气
炼焦炉
H2、CH4、C2H4等
燃料、化工原料
（3）、分馏和干馏的比较
比较项目
加工对象
加工目的
变化的本质
相似点
实例
分馏
液体混合物
分离各成分
物理变化
均需加热
石油分馏
干馏
固体物质
分解成各种不同成分
化学变化
煤的干馏
【例题分析】
1、用铁酸钠（Na2FeO4）对来自河湖的淡水消毒是城市饮用水处理新技术，下列对Na2FeO4用于饮水消毒处理的分析正确的是
( )
A、Na2FeO4在溶液中显强碱性，能消毒杀菌。
B、Na2FeO4的还原产物Fe3＋，易水解为Fe(OH)3胶体，可使水中悬浮物凝聚沉降。
C、Na2FeO4的还原产物是Fe2＋，易水解为Fe(OH)2，可使水中悬浮物凝聚沉降。
D、Na2FeO4中Fe为＋6价，具有强氧化性，能消毒杀菌。
解析：Na2FeO4中Fe元素的价态为＋6价，属于高价铁盐，很易得电子变为＋3价，故Na2FeO4有强氧化性，能杀菌消毒，可作为河湖淡水的消毒剂。同时，生成的Fe3＋又可以水解为Fe(OH)3胶体，故Na2FeO4又可以作净化剂。但题目只要求分析Na2FeO4用于饮用水消毒处理的分析，故只选D，而不选B。
答案：D。
2、实验室中用含Ca2＋、Mg2＋的硬水来制取纯水，可采用的方法是( )
A、用石灰苏打水软化
B、过滤
C、用磺化煤处理
D、蒸馏
解析：要紧紧围绕“实验室制纯水”。A项错误，因为Ca(OH)2和Na2CO3的使用量难以控制且软化后溶液中仍然留有Na＋和某些阴离子。B项错误，Ca2＋、Mg2＋是不可能通过过滤除去的。C项错误，磺化煤处理后将交换出Na＋。蒸馏法收集到水蒸气，冷却即得纯水。
答案：D。
3、我国规定饮用水的硬度不能超过25°。硬度的表示方法是：将水中的
Ca2＋和
Mg2＋都看作
Ca2＋，并将其质量折合成CaO的质量。通常把
1L水中含有
10mg
CaO称为1°。水中的
Ca2＋和
Mg2＋可用一定物质的量浓度的Y溶液进行滴定，Y跟
Ca2＋和
Mg2＋都以等物质的量完全反应。现取
25.0mL某地下水样品，用
0.0100
mol·L－1的Y溶液滴定，完全反应时消耗
15.0
mL
Y溶液。试计算该地下水的硬度，并判断是否符合饮用水标准。
解析：25.0mL水中含Ca2＋和Mg2＋总物质的量为：
0.0100
mol·L－1×0.0150L＝1.50×10－4mol
折合成CaO的质量为：1.50×10－4
mol×56g/mol＝8.40×10－3g，
所以水的硬度为：8.40×10－3g××＝33.6度。
因硬度超过25度，故不符合饮用水标准。
4、海水是镁的主要来源之一，从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳（主要成分是碳酸钙）煅烧成石灰；②在引有海水的渠中加入石灰，经过沉降，然后过滤得沉淀物；③将沉淀物与稀盐酸反应，然后结晶、过滤、干燥；④电解获得产物。
根据上述提取镁的全过程，没有涉及到的反应类型是（ ）
A、分解反应
B、化合反应
C、置换反应
D、复分解反应
解析：四步反应的方程式依次为：
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O＝Ca(OH)2
MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2
Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O
MgCl2(熔)Mg＋Cl2↑
可知，反应类型依次为分解反应、化合反应、复分解反应、复分解反应、分解反应，未涉及置换反应。
答案：C。
5、海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在，实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：
（1）指出制取碘的过程中有关的实验操作名称：①__________；③ ；写出过程②中有关反应的离子方程式 。
（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是（ ）
A、甲苯、酒精
B、四氯化碳、苯
C、汽油、乙酸
D、汽油、甘油
（3）如下图所示，从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液，还需要经过蒸馏，指出下图实验装置中的错误之处：
①________________________________________
②________________________________________
③________________________________________。
（4）进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因是________________________________________。最后晶态碘在____________________里聚集。
解析：选用萃取剂必须满足2个条件：溶质在萃取剂中的溶解度要比在水中的溶解度大得多；萃取剂与水要互不相溶。蒸馏时温度计的水银球应略低于蒸馏烧瓶支管口下沿。在冷凝器中温度低的冷却水应从下口进去，冷却后温度较高的水从上口流出，与蒸气形成对流，冷却效果较好。
答案：
（1）①过滤；③萃取；②Cl2＋2I－＝2Cl－＋I2；
（2）B
（3）①缺石棉网；②温度计的水银球不应插入液体中；
③冷凝管进出水的方向颠倒。
（4）使蒸馏烧瓶均匀受热、控制加热温度不过高；蒸馏烧瓶。
6、有人设计了一套实验来分馏原油，请将五个步骤的正确顺序的序号填入括号中。
（ ）将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。
（ ）连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的一端和水龙头连结，和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。
（ ）把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。
（ ）向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶内加原油，塞好带温度计的橡皮塞，把接收器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置（如锥形瓶）中。
（ ）检查气密性（利用给固定装置微热的方法）。
在上述实验中，温度计的水银球的位置在 。
解析：本题考查石油分馏原理和根据实验目的设计实验装置的能力及组装实验装置的能力。本实验包括三个部分的装置，即加热装置、冷凝装置和收集装置。组装时，应遵循先加热后冷凝、再收集的顺序，加热装置的组装要先下后下。操作应遵循先连装置再加药品的原则。所以正确的顺序为(2)(3)(1)(4)(5)或(2)(3)(1)(5)(4)（从上往下）
因温度计是测石油气的温度，故水银球应在蒸馏烧瓶支管处。
答案：②③①④⑤（从上往下），温度计的水银球应在蒸馏烧瓶支管处。
7、根据下图把煤隔绝空气加强热。
下列叙述错误的是（ ）
A、图中发生了化学变化
B、X的水溶液pH＞7；Y是一种黑色粘稠液体
C、气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D、试管A中产生浓的白色的烟
解析：煤的干馏是化学变化，A正确；煤的干馏产品中氨水显碱性，pH＞7正确；而Y中含有沥青肯定为黑色；焦炉气中所含气体为2种常见无机气体（H2和CO），和2种常见的有机气体（CH4和C2H4），C正确；把煤隔绝空气加强热不会有浓的白烟生成。
答案：D。
8、用一氧化碳和氢气在443K～473K温度下，并用钴（Co）作催化剂时，可以反应生成n＝5～8的烷烃，这是人工合成汽油的方法之一。
（1）写出用CnH2n＋2表示的人工合成汽油的配平的化学方程式： 。
（2）如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO和H2，当完全反应后，合成塔内温度不变，而塔内气体压强降低到原来的2/5。通过计算说明这时有无汽油生成。
（3）要达到上述合成汽油的要求，CO和H2的体积比的取值范围是多少？
解析：
（1）nCO＋(2n＋1)H2CnH2n＋2＋nH2O
（2）在给定温度范围内，水为气体，依题意：，解得n＝3为丙烷，无汽油生成。
（3），当n＝5时，比值为，当n＝8时，比值为，故取值范围为：