课件39张PPT。第一单元 走进化学工业课题1 化工生产过程中的基本问题1.以硫酸生产为例,能记住化工生产过程中应解决的基本问题。
2.会运用接触法制硫酸的化学反应原理,能记住其生产过程和典型设备。
3.能记住防止硫酸工业“三废”造成污染的方法和“废热”利用等知识。一二三四五一、依据化学反应原理确定生产过程
1.化工生产与化学反应的关系
化工生产依据化学反应原理符合化学反应规律基础实验室研究。
2.确定化工生产反应原理与过程的一般方法
对于某一具体的化工产品,研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑,来确定原料和生产路线。
3.确定化工生产反应原理与过程的案例研究——生产硫酸
(1)关于工业制硫酸的反应原理及过程需考虑的因素。
①分析产品的化学组成,据此确定生产该产品的主要原料。从H2SO4的组成看,原料应该是自然界存在的含硫物质,如硫黄、黄铁矿(主要成分是FeS2)等。一二三四五②分析产品与生产原料之间关键元素的性质,确定主要生产步骤。H2SO4中S的化合价是+6价,因此先从S或FeS2得到SO3,再由SO3与H2O反应得到H2SO4。
③分析生产原料的性质,确定反应原理。生产H2SO4的主要化学过程可以分成SO2的生成和SO2转化为SO3两个阶段。一二三四五(2)工业制硫酸的过程及反应原理。
工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段。以硫黄为原料制硫酸的反应原理用化学方程式表示为:一二三四五生产硫酸的方法为什么叫接触法?
提示SO2和O2是在催化剂表面接触反应的,主要设备叫接触室。
SO3的吸收是用水还是用98%的硫酸,为什么?
提示实际生产中,并不直接用水吸收SO3,而是用98%的硫酸吸收。这样可避免形成酸雾并提高吸收效率。一二三四五二、生产中原料的选择
1.在工业生产中,选择原料除依据化学反应原理外,还有许多因素要考虑,如厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、贮存、运输、预处理成本及环境保护等。
2.目前,世界大多数国家生产硫酸主要以硫黄为原料,我国早期主要是以黄铁矿为原料制硫酸的。一二三四五三、生产中反应条件的控制
1.生产中反应条件的选择
在化工生产中要通过反应条件的控制使化学反应速率和反应物的转化率都比较理想,还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。
2.硫酸工业生产中条件的选择
对二氧化硫的催化氧化:
(1)温度条件。
选择400~500 ℃作为操作温度,因为在这个温度范围内,反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。?
(2)压强条件。
增大气体压强,SO2的平衡转化率提高得并不多,所以,通常采用常压操作。一二三四五(3)催化剂。
催化剂对化学平衡没有影响,但能改变到达平衡所需的时间。对于反应2SO2+O2 2SO3:
①为什么降低温度和增大压强有利于提高转化率?
②其他条件不变,增大O2的浓度或减小SO3的浓度对化学平衡有什么影响?
提示①根据平衡移动原理,降低温度和增大压强都使该化学平衡向正反应方向移动。
②增大O2的浓度或减小SO3的浓度都使该化学平衡向正反应方向移动。一二三四五四、生产中三废的处理
1.尾气吸收
硫酸生产的尾气中含有少量SO2,可用石灰水吸收,再用硫酸处理,从而得到含量较高的SO2,可返回用作原料。化学方程式为SO2+Ca(OH)2 CaSO3+H2O,CaSO3+H2SO4 CaSO4+SO2↑+H2O。
2.污水处理
硫酸生产过程中的污水,含有酸性杂质,可用石灰乳进行中和处理。
3.废渣的利用
炉渣和矿灰可作为炼铁的原料,废渣还可作为制造水泥的原料或用于制砖。一二三四五硫酸生产过程中的污水中含有酸性物质,为减小其对环境的危害应如何处理?
提示可用碱性物质将其中和,如用石灰乳或纯碱处理废水。涉及的化学方程式为一二三四五五、能量的充分利用
1.硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应。
2.硫酸工业充分利用废热的方法是:利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2。你认为在硫酸工业中合理利用能源,可采取哪些措施?
提示(1)在沸腾炉(造气炉)旁设置蒸汽锅炉进行发电。
(2)在接触室(催化反应室)中设置热交换器,一方面预热反应原料气,另一方面使接触氧化后的气体降温到适宜温度。
(3)在接触室(催化反应室)附近建造浴室,提高劳动福利或创造经济效益。一二三一、工业制备硫酸的过程
1.三原料
工业上制硫酸所需的原料有硫(S)、空气、水。用硫黄作原料成本低、对环境污染少。我国硫黄资源较少,在早期相当一段时间内,主要用黄铁矿(FeS2)作原料。一二三2.三反应 3.三设备(以FeS2为原料) 一二三4.三原理
(1)化学平衡原理:增大反应物间接触面积,能提高反应速率;增大反应物浓度,能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动,以充分提高原料利用率。
(2)热交换原理:在接触室中生成的热量经过热交换器,传递给进入接触室需要预热的混合气体,为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。
(3)逆流原理:液体由上向下流,气体由下向上升,两者在逆流过程中充分反应。一二三二、SO2接触氧化适宜条件的选择
1.温度
SO2接触氧化是一个放热的可逆反应,根据化学平衡移动原理判断,温度较低对提高SO2的转化率有利。但是,温度较低时催化剂活性不高,反应速率低。在实际生产中,选定400~500 ℃作为操作温度,这时反应速率和SO2的转化率都比较理想,而且催化剂的活性较高。
2.压强
SO2催化氧化是一个气体总体积减小的可逆反应,根据化学平衡移动原理判断,增大压强对提高SO2的转化率有利。但是在常压、400~500 ℃时,SO2的转化率已经很高,增大压强对设备的要求高,增大投资和能量消耗,故在实际生产中,通常采用常压操作。一二三3.适当过量的空气
目的是提高SO2的转化率。
综上所述,接触氧化的适宜条件是常压、较高温度(400~500 ℃)和催化剂。
特别提醒接触法制硫酸应注意:
①送进沸腾炉的原料要粉碎成细小的矿粒。
②通入接触室的混合气体必须预先净化,防止催化剂中毒及水蒸气对生产和设备造成不良影响。
③吸收塔中用质量分数为98%的硫酸吸收SO3,而不用水或稀硫酸,防止形成酸雾,使吸收速率减慢。一二三三、硫酸工业中连续多步反应的计算
1.关系式法
关系式法解题需要找准关系式,找关系式的一般方法是根据涉及的多步反应的化学方程式,依照质量守恒或电子守恒的原则找出连续多步反应中元素的转化关系,如在用黄铁矿制硫酸时,根据转化过程中硫原子守恒的原则可以找到这样的关系式:
FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4或S~SO2~SO3~H2SO4
在工业制硫酸的有关计算中通常利用以上两关系式解题。一二三2.常见量的计算公式 (5)多步反应的总转化率=各步反应转化率的乘积 一二三特别提醒(1)一种化合物中,一种元素的转化率等于该化合物的转化率,例如在FeS2向SO2转化的过程中,若硫元素的转化率为99%,则FeS2的转化率也为99%。
(2)在同一个化学反应或多个相关联的化学反应中,具有个别元素质量守恒关系的反应物和生成物,反应物的转化率等于生成物的产率,例如在FeS2向SO2转化的过程中,FeS2的转化率必等于SO2的产率,在FeS2向H2SO4转化的过程中,FeS2的转化率等于H2SO4的产率。知识点1知识点2知识点3硫酸工业的生产原理
【例题1】 硫酸最古老的生产方法是把绿矾装入反应器中加强热,会流出油状液体,并放出有刺激性气味的气体(SO2),反应器中的固体变为红色。
(1)写出这种方法中绿矾转化为硫酸的两个化学方程式:
① ;?
② 。?
(2)与现代以硫黄为主要原料生产硫酸的方法相比,这种古老的生产硫酸的方法存在若干不足,试从原料的利用率、环境保护、生产原理等方面加以说明。知识点1知识点2知识点3解析：绿矾的化学式为FeSO4·7H2O,其中铁的化合价是+2、硫的化合价是+6。题中指出,加强热后容器内生成了红色固体,这说明有Fe2O3生成。在FeSO4·7H2O Fe2O3的变化中铁元素被氧化,则必有+6价的硫元素被还原。在此基础上,运用质量守恒原理和氧化还原反应原理进行分析判断,即可写出FeSO4·7H2O Fe2O3的完整的化学方程式。(2)FeSO4·7H2O中的硫元素仅有50%转化为SO3,原料利用率低,生成的SO2污染环境,反应中易形成硫酸酸雾。知识点1知识点2知识点3生产中反应条件的控制
【例题2】 工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数:SO2 7%,O2 11%,N2 82%):知识点1知识点2知识点3(1)已知SO2的氧化是放热反应,如何利用表中数据推断此结论?? 。?
(2)在400~500 ℃时,SO2的催化氧化采用常压而不是高压,主要原因是 。?
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率? (填“是”或“否”)。是否可以增大该反应所放出的热量? (填“是”或“否”)。?
(4)为提高SO3吸收率,实际生产中用 吸收SO3。?
(5)已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,计算每生产1×104 t 98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。知识点1知识点2知识点3解析：(1)根据表格中的数据可以看出,在相同压强下(如在0.1 MPa下),升高温度(如由400 ℃升高到500 ℃)时,SO2的转化率降低(由99.2%降低为93.5%),即升高温度时,此化学平衡向逆反应方向移动,而升高温度,化学平衡应该向吸热反应方向移动,所以此反应的正反应为放热反应。(2)根据表格中的数据可以得知,在400 ℃、0.1 MPa时,SO2的转化率已经很高,若增大压强到10 MPa,SO2的转化率只增大了0.7%,变化不大。而压强增大100倍,需要对设备的材料、动力、能源等都作相应的提高,即要增大成本投入。(3)使用催化剂只能改变反应到达平衡的时间,不能使化学平衡发生移动,即对SO2的转化率不产生影响;而在一定条件下,化学反应放出的热量与参加反应的反应物的量成正比,因SO2的转化率不变,所以反应放出的热量也不会增大。(4)在生产实际中是采用98%的硫酸作吸收剂来吸收SO3的。因为若用水或稀硫酸进行吸收会形成酸雾,将影响SO3的吸收速率和效率。知识点1知识点2知识点3(5)SO2~SO3~H2SO4 ~ 反应热
解得:m(SO3)=8.0×109 g=8.0×103 t,Q=9.83×109 kJ。答案：(1)压强一定时,温度升高,SO2转化率下降,说明升温有利于反应逆向进行,所以正反应为放热反应
(2)增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加成本
(3)否 否
(4)98%的硫酸
(5)m(SO3)=8.0×103 t,放出9.83×109 kJ热量知识点1知识点2知识点3点拨(1)化工生产条件的选择是理论联系生产实际的一个重要应用,在选择生产条件时既要考虑外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,又要考虑生产实际问题。
(2)催化剂只能改变可逆反应的化学反应速率,而不会使其平衡发生移动,故不能提高SO2的转化率及反应过程中放出的热量。
(3)对于可逆反应,其热化学方程式中的焓变是指可逆反应进行到底的热效应,计算时根据方程式列比例计算即可。知识点1知识点2知识点3硫酸工业中的多步计算题
【例题3】 某硫酸厂初步处理后的尾气中含0.2%的SO2和10%的O2(均为体积分数)。为了进一步除去尾气中的SO2,并将SO2转变为(NH4)2SO4,有人设计了如下方案:在400 ℃时,尾气以5 m3·h-1的速率通过V2O5的催化剂层后,与20 L·h-1速率的氨气混合喷水。此时气体温度由400 ℃降至200 ℃,在热的结晶装置中得到(NH4)2SO4晶体(气体的体积已转换为标准状况)。请回答下列问题:
(1)按反应中的理论值,SO2和O2的体积比为2∶1,但实际生产中尾气处理时这个比值是多少?为什么?
(2)通过计算说明为什么尾气以5 m3·h-1的速率与20 L·h-1 速率的氨气混合?
(3)若该厂每天排放10 000 m3尾气,求该厂每月(按30天计算)可得到(NH4)2SO4的质量为多少?知识点1知识点2知识点3解析：(1)根据2SO2+O2 2SO3,SO2和O2按2∶1(体积比)的理论值反应,但实际上V(SO2)∶V(O2)=0.2%∶10%=1∶50。根据化学平衡移动原理,增大廉价的氧气的浓度,可以提高较贵重的二氧化硫的转化率。SO2 ~ 2NH3 ~(NH4)2SO4
22.4 L 132 g
107 L×0.2%×30 m[(NH4)2SO4]
m[(NH4)2SO4]≈3.54×106 g=3.54 t知识点1知识点2知识点3答案：(1)1∶50。原因:根据化学平衡移动原理,增大廉价的氧气的浓度可使反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)向生成三氧化硫方向移动,这样可以提高较贵重的SO2的转化率。
(2)2NH3 ~ SO2
2 1
v(NH3) 5×103 L·h-1×0.2%
v(NH3)=20 L·h-1
(3)3.54 t1 2 3 4 5 61下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是( )
A.硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应
B.硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应
C.硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂
D.硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度下进行
解析：硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应;三个反应中只有SO2 SO3需使用催化剂;SO3 H2SO4在常温下进行,是非氧化还原反应。
答案：B 1 2 3 4 5 62下列说法中正确的是( )
A.在设计化工生产的化学反应条件时,只要将化学反应的特点和化学反应理论相结合进行全面分析就没问题了
B.在设计化工生产的化学反应条件时,若化学反应的速率很高,就不需要考虑催化剂的问题
C.在现代,工业上将二氧化硫氧化为三氧化硫的适宜条件是高温、高压和催化剂
D.在2SO2+O2 2SO3中,对“450 ℃”的选择,来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑
解析：在设计化工生产的化学反应条件时,若化学反应速率很高而对生产不利时,就要考虑施加负催化剂的问题。
答案：D1 2 3 4 5 63下列关于硫酸工业生产的说法中正确的是( )
A.建筑高烟囱,使尾气在高空扩散稀释
B.设置“废热”锅炉,产生蒸汽来供热或发电
C.使用V2O5作催化剂,提高SO2的转化率
D.在吸收塔中,直接用水吸收三氧化硫
解析：A项不能从根本上处理尾气;C项使用V2O5不能提高SO2的转化率,只能加快反应速率;D项应该用98%的硫酸代替水吸收SO3,可防止产生酸雾。
答案：B1 2 3 4 5 64硫酸工业中,常用浓硫酸吸收三氧化硫,而不用水来吸收的原因是( )
A.三氧化硫溶于浓硫酸,不易溶于水
B.用浓硫酸吸收三氧化硫速度虽慢,但损失三氧化硫少
C.用水吸收易形成酸雾,吸收速度慢
D.用水吸收得到的不是纯硫酸
解析：用98%的硫酸吸收SO3可以避免形成酸雾并提高吸收率。
答案：C1 2 3 4 5 65近年来,我国大部分地区经常出现严重的雾霾天气,环境保护引起了公众广泛的关注。治理工业“三废”,保护环境最主要的方法是( )
A.关闭污染严重的工厂
B.把“三废”深埋
C.提高认识
D.变废为宝,综合利用
解析：治理“三废”关键是变废为宝,综合利用。
答案：D1 2 3 4 5 66工业上制硫酸的设备分为三大部分,一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫;在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合,生成三氧化硫;三氧化硫流经吸收塔时,采用98%的硫酸吸收,使三氧化硫最终与水化合形成硫酸。
下面的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的,用于探究工业上为何采用98%的硫酸吸收三氧化硫。1 2 3 4 5 6请回答下列问题:
(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的化学方程式 。?
(2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的 、 。?
(3)丙中的现象为 ,丁中的现象为 。?
(4)下表是压强对SO2平衡转化率的影响。对SO2转化为SO3的反应,增大压强可使转化率 ,通常采用常压操作是因为 。?1 2 3 4 5 6解析：硫酸工业生产中的三大步,其中第一步为制气:4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2;甲、乙、丙分别相当于沸腾炉、接触室、吸收塔;2SO2+O2 2SO3,增大压强SO2转化率增大,因为常压下SO2的转化率已很大,增大压强,会增加投资和能量消耗,所以采用常压操作。
答案：(1)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
(2)接触室 吸收塔 (3)无雾 有雾
(4)增大 常压下SO2的转化率已很大,增大压强,会增加投资和能量消耗课件28张PPT。课题2 人工固氮技术——合成氨1.能记住工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工业的发展。
2.能记住工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法,能说出合成氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3.能说出工业合成氨与环境的关系。一二三一、合成氨的反应原理
1.反应的化学方程式
工业合成氨反应的化学方程式:N2+3H2 2NH3。
2.反应的特点
(1)可逆反应;
(2)放热反应;
(3)气体分子总数减小的反应。
3.适宜化工生产条件的选择
温度:400~500 ℃;压强:10~30 MPa;催化剂:以铁为主的催化剂。?一二三①合成氨反应中催化剂的主要作用是什么?②合成氨方案的主要优点是什么?
提示①催化剂的主要作用是提高反应速率。
②合成氨方案的主要优点:反应物较易获得,通过改变反应条件可以提高氨的产率。一二三二、合成氨的基本生产过程
主要包括三个步骤:造气、净化、合成。
1.制备合成氨的原料气
(1)制备氮气。
方法一:将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气。
方法二:将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得到氮气。
(2)制备氢气。一二三2.原料气的净化
(1)除去H2S(用氨水)的化学方程式为(3)精制原料气:用醋酸、铜和氨配制成的溶液来吸收CO、CO2、O2、H2S等少量气体。为什么对原料气进行净化?
提示合成氨需要纯净的氮气和氢气。在制取原料气的过程中,常混有一些杂质,其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂中毒而失去催化作用。一二三3.氨的合成与分离
(1)氨的合成:净化后的原料气进入氨合成塔,在高温、高压和催化剂作用下合成氨。
(2)氨的分离:从合成塔出来的混合气体通过冷凝器使氨液化,从而将氨分离出来。合成塔出来的混合气体中约含15%(体积分数)的氨,分离出氨后为什么要进行循环操作?
提示①合成氨反应转化率低,从合成塔出来的混合气体中氮气和氢气的含量较大;②循环操作的主要目的是充分利用原料、降低成本;③循环操作利于实现全封闭、连续化生产,利于减少工序、控制废物的排放。一二三三、合成氨工业的发展
1.原料及原料气的净化
2.催化剂的改进
3.环境保护
废渣:用作建材和肥料的原料。
废气:主要是H2S和CO2等气体。可用直接氧化法、循环法处理H2S;研究将CO2作为尿素和碳铵生产原料的途径。
废液:主要是含氰化物和含氨的污水。一二三一、合成氨条件的选择
1.合成氨反应的特点ΔH-TΔS=-46.1 kJ·mol-1-298 K×
(-99.5×10-3 kJ·K-1·mol-1)=-16.45 kJ·mol-1<0
常温下,合成氨反应能自发进行,所以合成氨的反应特点:①所有的反应物和生成物都是气态,且该反应为可逆反应;②气体物质的量减少的熵减反应;③该反应的正反应是放热反应。 一二三2.合成氨工业要求
(1)反应要有较大的反应速率;
(2)要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。
3.工业合成氨最佳条件的选择
任何化工生产适宜条件的选择都要从两个方面考虑:理论和实际。一二三一二三综上可知,要使合成氨的化学反应具有理想的反应速率和反应物的平衡转化率,应掌握合成氨化学反应本身的特点,运用化学反应速率和化学平衡原理,同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素,综合确定合成氨的条件。当前,从所用催化剂的活性对温度的要求、工业生产对化学反应的速率与限度的要求、制作生产设备的材料性能和技术水平、追求生产投入与产品的最大正效益等实际情况来看,400~500 ℃的温度、10~30 MPa的压强和铁触媒的组合是合成氨的最佳条件。
特别提醒为了提高合成氨生产的综合经济效益,还有三点是不可忽视的:①使原料气中n(N2)∶n(H2)≈1∶3;②将从反应混合物中分离出来的氮气和氢气重新压缩后输入合成塔再次利用;③及时将NH3从平衡混合物中分离出来。一二三二、合成氨的生产工艺
1.关键设备
合成塔。
2.工艺流程一二三三、合成氨原料气的制备
1.氮气的制备
(1)物理方法:将空气液化,蒸发分离出N2。由于相对分子质量越大,分子间作用力越大,空气中所含气体的沸点N2(2)工业上所采用的化学方法:用煤在空气中燃烧,除去O2,吸收CO2(如用氨水吸收制NH4HCO3)后,得到N2。一二三2.氢气的制造
合成氨原料来源的关键是如何获得大量廉价的氢气。特别提醒原料制备路线的选择,应综合考虑资源、工艺、能耗、成本、环境等重要因素。由电解水制氢气,电能消耗大,成本高,不适于制取大量的氢气。知识点1知识点2合成氨适宜条件的分析
【例题1】 下列有关合成氨工业的叙述,可用勒夏特列原理来解释的是( )
A.使用铁触媒,有利于合成氨
B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
C.500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D.合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率
解析：选项A中催化剂不能使平衡移动;选项B中加压可使合成氨反应正向移动;选项C中高温不利于合成氨,只能加快反应速率,另外,500 ℃左右铁触媒活性较高;选项D中,循环操作,不涉及平衡移动问题。
答案：B知识点1知识点2点拨(1)勒夏特列原理只能解释有关平衡移动的问题,不能用于解释化学反应速率问题。
(2)催化剂可以同等程度地加快正逆反应速率,所以使用催化剂可以改变反应速率但不会影响化学平衡。知识点1知识点2合成氨的基本生产过程
【例题2】 工业合成氨是在一定条件下进行的可逆反应:知识点1知识点2请回答下列问题:
(1)第②步除需要催化剂这个条件外,还需要的条件是 。?
(2)第①步操作中的原料气的“净化”目的是 ,第③步操作中的目的是 。?
(3)工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法的原理类似于下列哪种方法? (填编号)。?
A.过滤 B.蒸馏
C.分液 D.萃取
你作出这个判断的理由是 。?
(4)可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气,如果漏气则会有白烟生成。该反应的化学方程式为? 。?知识点1知识点2解析：(2)原料气中往往含有使催化剂中毒的物质,所以在原料气进行反应前,需要除掉其中的杂质;工业合成氨反应后的混合气体中既有氨气,也有未反应的氢气、氮气,所以为了提高原料气的利用率,将未反应的原料气进行重新利用,这样可以提高经济效益。
(3)降低温度,氨变为液态,从而进行分离,所以与蒸馏类似,都是通过改变温度,使物质的聚集状态发生变化而分离。
(4)2NH3+3Cl2 N2+6HCl,生成的HCl又与NH3反应生成NH4Cl小颗粒而形成白烟。
答案：(1)高温、高压
(2)防止催化剂中毒 提高原料利用率(或提高经济效益等)
(3)B 通过改变温度而改变物质的状态,达到分离的目的
(4)8NH3+3Cl2 6NH4Cl+N2知识点1知识点2点拨在合成氨反应的平衡混合物中氨的体积分数仅占15%,还有大量的氮气和氢气未反应。为了充分利用原料,要把氨及时分离出来,使未反应的原料气重新得到利用。1 2 3 4 51工业上用氢气和氮气合成氨,氢气的主要来源是( )
A.水和燃料 B.电解水
C.锌和稀硫酸 D.液化空气
解析：B、C项生产H2成本太高,不符合实际;D项空气中不含有H2,通过液化得不到H2。
答案：A1 2 3 4 52如图是合成氨的简要流程示意图,x路线上送回合成塔的物质是( )
A.催化剂 B.N2和H2
C.只有N2 D.只有H2
解析：工业上将未反应的N2、H2通过循环压缩机送回合成塔循环利用。
答案：B1 2 3 4 53合成氨反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,合成氨工业的工艺流程如下:下列关于合成氨工业的说法中不正确的是( )
A.混合气进行循环利用遵循绿色化学思想
B.合成氨反应需在低温下进行
C.对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率
D.原料气之一的氢气可由天然气和水反应制得
解析：合成氨反应虽是放热反应,但是温度较低时,反应速率太慢,适宜温度需在400~500 ℃,且该温度下催化剂的活性较大。
答案：B1 2 3 4 54合成氨工业采取的下列措施中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
①10~30 MPa ②500 ℃的高温 ③铁触媒作催化剂 ④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,未反应的N2、H2循环到合成塔中
A.① B.②③ C.③④ D.④
解析：对于反应N2+3H2 2NH3,①中增大压强可使平衡向正反应方向移动;②中高温不利于反应物转化率的提高,只能加快反应速率;③中催化剂不影响化学平衡;④中及时分离出NH3和将未反应的N2、H2循环到合成塔中,使平衡向正反应方向移动。
答案：B1 2 3 4 55利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下: 1 2 3 4 5依据上述流程,完成下列填空:
(1)图中CH4的一次转化过程中的化学方程式是 。?
(2)脱硫过程中,若有n mol Fe2O3·H2O转化,则反应掉H2S的物质的量为 mol(用含n的代数式表示)。?
(3)整个流程有三个循环:一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,第三个循环中被循环物质是 。?
(4)改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢,以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收得到硫,同时得到副产物H2。其电解总反应方程式(忽略氧气的氧化还原)为 。?1 2 3 4 5解析：(1)由工艺流程图知,CH4和H2O(g)一次转化的产物为H2和CO,CH4没有完全反应,说明该反应为可逆反应。
(2)脱硫的化学方程式为:
Fe2O3·H2O+3H2S 2FeS+S+4H2O
则n(H2S)=3n(Fe2O3·H2O)=3n mol。
(3)由工艺流程图知,向FeS、S、H2O的混合物中通入O2,生成的Fe2O3·H2O循环使用。
(4)过量NaOH溶液吸收H2S气体生成Na2S。用惰性电极电解Na2S溶液生成NaOH、S和H2。课件30张PPT。课题3 纯碱的生产1.能记住索尔维制碱法和侯氏制碱法的化学反应原理、主要原料和生产过程。
2.能说出纯碱的重要性质和用途。一二三一、纯碱的存在与用途
1.纯碱的存在
碳酸钠,俗名纯碱,在自然界中存在相当广泛。生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠。大量的碳酸钠主要来自于地表碱湖,由湖水可得到天然碱。
2.纯碱的用途
很多工业都要用到碳酸钠,如玻璃、制皂、造纸、纺织和漂染等。碳酸钠作为原料还可以用于生产其他含钠的化合物;碳酸钠也被大量地应用于生活中。一二三(1)从天然碱的形成推测Na2CO3在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响?
(2)根据天然碱的存在及其主要化学成分,请你设想工业生产Na2CO3的主要原料是什么?为什么?
提示(1)根据固体物质在水中溶解度的影响因素,温度、结晶水合物的组成及溶剂的质量等因素影响Na2CO3在水中的结晶析出。一二三二、氨碱法生产纯碱
氨碱法也称索尔维制碱法,其原料是食盐、氨和二氧化碳。
1.生成碳酸氢钠和氯化铵
将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中,可得到碳酸氢钠和氯化铵。2.制取碳酸钠
(1)将析出的NaHCO3晶体煅烧,即得Na2CO3。
化学方程式:2NaHCO3 Na2CO3+H2O↑+CO2↑。
(2)母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循环使用。化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。一二三3.优、缺点
(1)优点:原料便宜易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可以循环使用、制造步骤简单。
(2)缺点:食盐的利用率低,只有70%;产生了当时认为无用的氯化钙。氨碱法中饱和食盐水先氨化再通CO2的原因是什么?能否先向食盐水中通入CO2使之饱和,再通入氨气?
提示不能先碳酸化后氨化。在常温下,氨在饱和食盐水中的溶解度很大,二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。先氨化后碳酸化,是向高浓度的氨水中通入易溶于氨水的二氧化碳,能产生高浓度的一二三氨碱法的生产流程中,有哪些物质参与循环利用?
提示氯化铵与石灰乳反应,生成的NH3参与循环利用;二氧化碳参与循环利用。一二三三、联合制碱法
联合制碱法是将氨碱法与合成氨联合生产纯碱和氯化铵的方法,它是由我国化工专家侯德榜研究成功的,故也称侯氏制碱法。
(1)生成碳酸氢钠和氯化铵。
将原料Ⅰ(精制食盐水)与原料Ⅱ(来自合成氨的NH3和CO2)反应,化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl。
(2)制取碳酸钠,化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O↑。联合制碱法与氨碱法的主要区别在哪里?有哪些优点?
提示联合制碱法利用合成氨生产中的氨和二氧化碳,生产过程中回收氯化铵。联合制碱法使NaCl中的Cl-也得以利用,减少了原料CaO,不再产生废渣CaCl2,增加了新产品NH4Cl,既免于废渣CaCl2对环境的污染,又使各原料得到充分利用。一二一、氨碱法生产纯碱
1.氨碱法生产纯碱的主要过程
(1)食盐水的精制:③在配制的饱和食盐水中加入石灰乳和纯碱,以除去食盐水中的Mg2+和Ca2+。
(2)食盐水氨化:
在精制食盐水中通入氨气制成氨盐水。
(3)氨盐水碳酸化:
使氨盐水吸收CO2,生成NaHCO3和NH4Cl:NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl。一二(4)碳酸氢钠的转化:
滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱,同时回收近一半的CO2再利用。(5)氨的循环:
将NH4Cl加石灰乳加热,回收氨循环利用。一二2.饱和NaCl溶液和NaHCO3溶液混合产生白色沉淀的原因
20 ℃时一些物质在水中的溶解度/gNaCl和NH4HCO3都是可溶性的强电解质,在水溶液里发生电离:一二3.氨碱法中加入氨的主要作用
饱和NaCl溶液中Na+的物质的量浓度较大。二氧化碳在水中生氨与水发生反应使溶液显碱性: 一二误区警示氨碱法制纯碱时,应先向饱和食盐水中通氨气,后通二氧化碳气体。因为氨气在饱和食盐水中的溶解度很大,二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。一二二、氨碱法与联合制碱法的比较
1.综合比较一二2.工艺流程比较 一二特别提醒(1)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的顺序容易答反。应先通氨气再通二氧化碳,因为氨气在水中的溶解度大,先通氨气可以吸收更多的二氧化碳,有利于生成较多的碳酸氢钠而析出。
(2)在氨碱法和联合制碱法的过程中,CO2均可循环利用。知识点1知识点2氨碱法生产纯碱
【例题1】 根据氨碱法的原理,首先配制氨化饱和食盐水,即向饱和食盐水中加入氨水(体积比1∶1)并充分搅拌;再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中,控制一定的温度,直至有碳酸氢钠析出。
请回答下列问题:
(1)用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生
(2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水?为什么?? 。?
(3)写出氨碱法生成碳酸氢钠的化学方程式:? 。?知识点1知识点2解析：在通常状况下,氨在1体积水中溶解近700体积,二氧化碳在1体积水中仅溶解约1体积。所以应先向饱和食盐水中通入NH3,然后再通CO2,这样会使溶液里(2)不可以。在常温下,氨在饱和食盐水中的溶解度很大,二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水,溶液里只能产生很小浓度的知识点1知识点2联合制碱法
【例题2】 侯德榜制碱法,也叫联合制碱法,其生产流程可简要表示为下图:(1)向沉淀池中通入CO2和NH3时,应先通入 。原因是 。?
(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是 ;煅烧炉中发生反应的化学方程式是 。?知识点1知识点2(3)向母液中通氨气并加入细小的食盐颗粒,冷却析出的副产品是 ,通入NH3的作用是 (填选项)。?B.使NaHCO3更多地析出
C.使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
(4)为提高原料氯化钠的利用率,主要是设计了循环 (填上述流程中的编号),物质X是 。从沉淀池中分离沉淀的操作是 。?
(5)CO2是制碱工业的重要原料,侯德榜制碱法和氨碱法中CO2的来源有何不同? 。?
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠,可以用加热分解的方法测定产品中纯碱的质量分数,已知样品质量为a g,加热至质量不再改变时称重为b g,则纯碱的质量分数为 。?知识点1知识点2解析：(1)联合制碱法的反应原理为NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,为能够生成更多的NaHCO3,可以利用氨气极易溶于水的性质,先通入氨气至饱和,再通入CO2,可以吸收较多的CO2,否则若先通入CO2,因CO2溶解度小,不能生成大量的NaHCO3。
(2)煅烧炉中利用NaHCO3的不稳定性,加热使其分解为Na2CO3、CO2和水,分解产生的CO2(X)可以循环使用。
(3)母液为高浓度的NH4Cl溶液和饱和NaHCO3溶液,通入氨气提高溶液 OH-的浓度,且提供的碱性环境可以将NaHCO3转化为溶解度更大的Na2CO3,得到更多、更纯的NH4Cl。
(4)循环操作将Na2CO3循环使用,可以将Na2CO3再次转化为NaHCO3,沉淀池中的碳酸氢钠可通过过滤得到。(5)从图可知,侯德榜制碱法中的CO2来自合成氨厂,氨碱法制取纯碱的生产中,CO2则是由石灰石分解制得的。知识点1知识点2(6)设样品中NaHCO3的质量为m
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O↑ Δm
168 g 62 g
m a g-b g知识点1知识点2答案：(1)NH3 CO2在饱和食盐水中溶解度小,而NH3易溶于水,先通入NH3有利于CO2的吸收(3)NH4Cl AC (4)Ⅰ CO2 过滤
(5)前者CO2是由合成氨厂提供,后者CO2是由碳酸钙分解得到1 2 3 4 51下列反应原理在索尔维制碱法中没有使用的是( )解析：A项在索尔维制碱法中用于回收NH3;C项用于制备纯碱;D项用于制备NaHCO3。
答案：B1 2 3 4 52纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法错误的是 ( )
A.“联合制碱法”是在“氨碱法”的基础上进行技术革新的成果
B.“联合制碱法”和“氨碱法”所用的氨都取自合成氨厂
C.“联合制碱法”和“氨碱法”所用的CO2都来自石灰石的分解
D.“联合制碱法”的副产品是氯化铵,“氨碱法”的副产品是氯化钙
解析：“氨碱法”所用的CO2来自石灰石的分解;“联合制碱法”将合成氨厂和制碱厂联合进行生产,利用合成氨厂制造氢气时的副产品CO2作为制碱的原料。
答案：C1 2 3 4 53与索尔维制碱法相比,侯德榜制碱法最突出的优点是 ( )
A.原料利用率高
B.设备少
C.循环利用的物质多
D.原料易得
解析：联合制碱法,生产了副产品NH4Cl,所以提高了原料的利用率。
答案：A1 2 3 4 54反应NaCl+CO2+NH3+H2O NaHCO3↓+NH4Cl是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中错误的是( )1 2 3 4 5解析：析出NaHCO3后的溶液为NaHCO3的饱和溶液。
答案：C1 2 3 4 55侯氏制碱法的步骤如下: 试回答下列问题:
(1)若上述的悬浊液是NaHCO3和NH4Cl的混合液,则Ⅰ和Ⅱ的总反应方程式为 。?
(2)由这一反应可知NaCl比NaHCO3溶解度 。?
(3)操作Ⅰ、Ⅱ不能颠倒的原因是 。?
(4)Ⅲ的操作叫 。?
(5)Ⅳ的操作叫 。?1 2 3 4 5解析：(1)根据反应物和生成物可写出总反应方程式。(2)由制备步骤可知,第Ⅱ步得到的悬浊液含有NaHCO3固体,说明NaCl的溶解度比NaHCO3的溶解度大。
答案：(1)NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl
(2)大
(3)CO2在水中的溶解度较小,后通NH3不可能产生大量 ,
(4)过滤 (5)煅烧课件13张PPT。单元整合专题1专题2专题3专题1 化工生产适宜条件的选择与化学平衡
1.化学平衡
(1)化学平衡。
如果外界条件不发生变化,可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度将不再发生变化,反应体系处于化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)平衡移动。
改变反应条件(气体或溶液的浓度、气体的压强、温度等)可以使化学平衡状态发生变化,原有的化学平衡被破坏,建立起新的化学平衡,这一过程叫做平衡的移动。专题1专题2专题3(3)平衡移动原理。
如果改变影响平衡的一个条件(如气体或溶液的浓度、气体的压强、温度等),平衡就向能够减弱这种变化的方向移动,这个规律叫做平衡移动原理,又叫勒夏特列原理。具体地说,在其他条件不变时:
①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动;反之,化学平衡向逆反应方向移动;
②升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;反之,化学平衡向放热反应方向移动;
③增大气体的压强,化学平衡向气体体积缩小的反应方向移动;反之,化学平衡向气体体积扩大的反应方向移动。专题1专题2专题3(4)反应物的平衡转化率。
在化学反应中,某反应物转化为生成物的百分率叫该反应物的转化率。可逆反应达到化学平衡状态时,某反应物的转化率叫做该物质的平衡转化率。
2.控制最佳化学反应条件
应用化学反应速率理论和化学平衡原理,结合具体化学反应的特点以及生产技术和设备条件、能源消耗等,控制最佳化学反应速率和反应物的平衡转化率。专题1专题2专题3【例题1】 据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。下列叙述中错误的是( )
A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃进行,可推测该反应是吸热反应
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率专题1专题2专题3解析：催化剂可以加大此反应的反应速率,提高生产效率,A项对;反应是否需要加热与反应的热效应无关,即需要加热的反应不一定是吸热反应,如铁与硫的反应,B项错;增加一种反应物的浓度可以加大另一种反应物的转化率,C项对;从平衡混合气体中分离出乙醇和水,实际为减小生成物浓度,平衡正向移动,反应物转化率增大,D项对。
答案：B专题1专题2专题3专题2 硫酸、氨和纯碱的生产原理及主要用途 专题1专题2专题3专题1专题2专题3【例题2】 以下各种说法中正确的是( )
A.制冷工业用氨作制冷剂,是利用了氨能发生吸热反应的性质
B.用碳酸钠作去污剂,是因为碳酸钠溶液显碱性
C.用五氧化二钒作二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,是因为五氧化二钒在400~500 ℃的温度范围内活性最高
D.用二氧化硫作纸浆、毛、丝、草编制品等的漂白剂,是利用了二氧化硫的吸附性
解析：氨用作制冷剂,利用的是氨易液化,液化放热多、汽化吸热也多的物理性质,这种变化不属于吸热反应。用五氧化二钒作二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,根本原因是五氧化二钒对SO2+O2 SO3有催化能力。二氧化硫与有色物质发生化合反应生成无色物质。
答案：B专题1专题2专题3专题3 化工生产与环境保护
1.环境问题的产生
随着经济的发展,环境问题也随之出现。在化工生产(包括其他各类物质的生产)过程中,之所以出现对环境的污染,一个基本原因是物质使用效率不高,资源未全部变成产品,很多是作为有害废物排到环境中去了。专题1专题2专题32.解决环境问题的根本办法
绿色化学的核心是应用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。化工生产应遵循绿色化学的原则。绿色化学示意图如下:专题1专题2专题3【例题3】 在下表的工业生产与所排放的对应污染物中,正确的是( )解析：工业生产名称与主要污染物的正确对应关系:炼铁——一氧化碳、黑色烟尘;炼钢——一氧化碳、棕色烟尘;氨氧化法制硝酸——一氧化氮、二氧化氮;接触法制硫酸——二氧化硫、三氧化硫。
答案：B课件28张PPT。第二单元 化学与资源开发利用课题1 获取洁净的水第1课时 天然水的净化1.能记住天然水净化的基本方法。
2.会运用天然水净化的化学原理。1.混凝法
(1)定义:加入混凝剂,使细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颗粒而沉淀,然后过滤除去的方法。
(2)常用的混凝剂
在生活中常用明矾作混凝剂,在工业生产中还常用硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等作混凝剂。
(3)明矾净水原理。①Al(OH)3在水中以絮状的胶体形式存在,Al(OH)3胶体粒子带正电,水中的胶体杂质一般带负电,通过电性吸引作用,使胶体杂质聚沉。
②Al(OH)3胶体有较大的表面积,能吸附水中悬浮的杂质。铁盐的水解反应与铝盐相似,你能写出Fe3+水解的离子方程式吗?(4)获取生活用水。
混凝剂难以清除溶解于水中的有机物、无机盐和微生物。获取生活用水的一般过程:混凝沉淀 过滤 杀菌。城市自来水以天然水为水源,你能简要说明获取自来水的过程吗?
提示天然水→自然沉降、过滤→加入混凝剂→沉降过滤→加入消毒剂→自来水2.化学软化法
(1)天然水可分为硬水和软水。
硬水:含有较多Ca2+、Mg2+的水;
软水:含有少量Ca2+、Mg2+或不含Ca2+、Mg2+的水。
(2)水的硬度可分为暂时硬度和永久硬度。
①暂时硬度:水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的。
②永久硬度:水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的。
天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。
(3)硬水软化的方法。
①具有暂时硬度的水可用加热法进行软化。
②具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化。常用化学药剂有纯碱和生石灰等。如何区分硬水和软水?
提示可用两种方法。
①加入肥皂水振荡,有大量泡沫产生的是软水,泡沫很少且有浮渣产生的是硬水。
②加入饱和Na2CO3溶液,无沉淀产生的是软水,有沉淀产生的是硬水。一二一、天然水的净化
1.混凝法
FeSO4·7H2O净水原理:FeSO4·7H2O溶于水得Fe2+(aq)
Fe3+(aq) Fe(OH)3,使水中的胶体杂质聚沉,同时吸附一些悬浮物而沉降,获得符合不同质量标准的水。
特别提醒Fe(OH)2溶解度较大,混凝效果不好,应将Fe2+氧化成Fe3+,水解得到Fe(OH)3。一二2.化学软化法
(1)天然水中的可溶性杂质。②有机物类。
③气体:如氧气、二氧化碳、二氧化硫等。一二(2)硬水的软化方法。
①加热法(适用于降低水的暂时硬度)。
具有暂时硬度的水,经加热煮沸可使其软化,使其碳酸氢盐转化为难溶的碳酸盐。其中值得注意的是:煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的Mg(OH)2。一二②药剂法。
a.药剂:常用的化学药剂有纯碱、生石灰等;工业锅炉用水还常用磷酸盐处理。
b.适用范围:降低水的暂时硬度和永久硬度。
c.用石灰法软化硬水时,常和纯碱一起使用,目的是用纯碱除去过量的石灰,工业上称为石灰纯碱法,其基本原理为:
首先加入石灰乳[Ca(OH)2]:(将由镁离子引起的硬度转化为由钙离子引起的硬度)
然后再加入纯碱(Na2CO3):一二③离子交换法。
a.原理:
离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂中的阳离子与水中的Ca2+、Mg2+发生离子交换作用,使水软化。其工艺流程如下图所示。图中的离子交换剂是一种树脂,它是不溶于水但能与溶液中相同电性离子进行交换的有机高分子电解质,常用NaR、HR等表示。发生的反应如下:离子交换法软化水示意图 一二b.适用范围:降低水的暂时硬度和永久硬度。
离子交换树脂使用一段时间后,由NaR型转化为CaR2(或MgR2)型后,就失去了交换能力。可把失效后的离子交换树脂置于5%~8%的食盐水中,便可发生逆向交换反应,重新生成NaR,恢复交换能力,这个过程叫做再生:一二二、水的硬度的计算
水的硬度有多种表示方法:
德国度,每一度即相当于每1 L水中含有10 mg CaO;
法国度,每一度相当于每1 L水中含有10 mg CaCO3;
英国度,每一度相当于每1 L水中含有14 mg CaCO3。
我国对水的硬度计算是以每升水中含有10 mg CaO为1度[实际上水中不存在CaO,因为CaO与水接触立即反应生成Ca(OH)2]或相当于10 mg CaO的物质,如7.1 mg MgO,即每升水含知识点1知识点2天然水的净化
【例题1】 某综合实践活动小组到自来水厂进行参观,了解到天然水处理成自来水的工艺流程示意图如下:知识点1知识点2(2)加入混凝剂可以除去其中的悬浮固体颗粒,该过程是 (填写下列各项的序号)。?
①只有物理过程,无化学过程
②只有化学过程,无物理过程
③既有化学过程又有物理过程
FeSO4·7H2O是常用的混凝剂,加入后最终生成红褐色胶状沉淀,则这种沉淀是 。?
(3)通入二氧化碳的目的是 和 。?
(4)气体A的作用是 。?
(5)下列物质中, (填写下列各项的序号)可以作为气体A的代替品。?
①ClO2 ②浓氨水 ③SO2 ④浓硫酸知识点1知识点2中的悬浮固体颗粒,该过程既有胶体的吸附作用也有化学反应,所以既有化学过程又有物理过程。FeSO4·7H2O加入后经水解、氧化最终生成红褐色Fe(OH)3胶状沉淀。通入二氧化碳的目的是除去钙离子并调节溶液pH。气体A应是氯气,其作用是杀菌消毒,所以可以用具有强氧化性的ClO2代替。知识点1知识点2(2)③ Fe(OH)3
(3)除去钙离子 调节溶液pH
(4)杀菌消毒
(5)①知识点1知识点2水的硬度的计算
【例题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)水的净化与软化的区别是 。?
(4)硬度为1°的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3 mol·L-1,c(Mg2+)=6×10-4 mol·L-1,则此水的硬度为 。?
(5)若(4)中的天然水还含有 ,现要软化10 m3这种天然水,则需先加入Ca(OH)2 g,后加入Na2CO3 g。?知识点1知识点2解析：(1)天然水中溶解的气体主要有O2、CO2、N2等。
(2)天然水加入混凝剂净化的主要原理是混凝剂中电离的铝离子、铁离子在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体,表面积很大,吸附水中的悬浮杂质,常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等。
(3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬浮物除去,而水的软化是使水中的Ca2+、Mg2+浓度减小。
(4)水的硬度计算式:知识点1知识点2=4 mol,共耗Ca(OH)2 10 mol,质量为740 g。后加入Na2CO3除去Ca2+,加入Ca(OH)2后溶液中总的Ca2+的物质的量为(1.2×10-3-8×10-4) mol·L-1×10 m3×103 L·m-3+10 mol=14 mol,则Na2CO3质量为14 mol×106 g·mol-1=1 484 g。知识点1知识点2答案：(1)O2 CO2(或N2)
(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(填其中任何两种)
铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体,它可吸附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,达到净化水的目的
(3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬浮物除去,而水的软化是使水中的Ca2+、Mg2+浓度减小
(4)10度 (5)740 1 4841 2 3 4 51获得饮用水,凝聚过程中除去其中的悬浮物,可加入的净水剂是( )
A.FeCl3 B.NaCl C.Ca(ClO)2 D.MgCl2
解析：NaCl不用于净水,Ca(ClO)2用于杀菌消毒,而不能使水中的悬浮杂质沉降,铝盐和铁盐会形成Al(OH)3胶体和Fe(OH)3胶体,可吸附水中的固体小颗粒而沉降,从而达到净水的目的。
答案：A1 2 3 4 52FeSO4·7H2O用作天然水净化混凝剂,要调到pH为9左右的主要原因是( )
A.在碱性条件下促进Fe2+水解使其氧化成Fe3+
B.FeSO4·7H2O溶于水后显酸性
C.FeSO4·7H2O溶于水后显碱性
D.以上都不对
解析：pH为9左右,Fe2+水解成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3。
答案：A1 2 3 4 53水经过磺化煤(NaR)处理之后,阳离子浓度最大的是 ( )
A.Ca2+ B.Mg2+ C.Na+ D.H+
解析：因磺化煤中的Na+与水中的Ca2+、Mg2+发生交换,降低了水的硬度,但是溶液中Na+的浓度却升高了。
答案：C1 2 3 4 54下列对天然水的净化认识不正确的是( )
A.水的净化与软化都是除去水中不溶性杂质
B.混凝剂的作用是除去水中不易沉淀的悬浮物和胶体
C.FeSO4·7H2O可用作净水工业的混凝剂
D.由Ca2+、Mg2+的碳酸氢盐引起的水的硬度叫暂时硬度
解析：水的净化是除去水中的悬浮物和胶体,水的软化是降低水中Ca2+、Mg2+的浓度。
答案：A1 2 3 4 55农村有些家庭直接用河水或池塘水作为生活饮用水。一般是把水担回家倒入水缸,加明矾使水澄清,加漂白粉进行消毒。明矾的化学式为 ,写出它溶于水后生成胶体的离子方程式: 。?
漂白粉的主要成分是 ,它在自然条件下能产生次氯酸,次氯酸的氧化性很强,能杀死病菌。写出漂白粉生成次氯酸的化学方程式: 。?
解析：Ca(ClO)2在空气中与H2O、CO2作用即可生成HClO。
答案：KAl(SO4)2·12H2O课件18张PPT。第2课时 污水处理与海水淡化1.能说出污水处理的原理、基本过程和方法。
2.认识海水淡化的意义,能说出蒸馏法、电渗析法等海水淡化的一般方法。一二一、污水处理
1.污水处理方法
主要有物理法、生物法和化学法等。
2.处理工业废水常用的化学方法
(1)中和法。
①对酸性或碱性废水,可用中和法处理。常用熟石灰处理酸性废水;用硫酸或CO2处理碱性废水。
②高浓度的酸、碱废水,应先回收利用,如用浓缩法回收其中的酸或碱,再用中和法处理较少量的酸或碱。一二(2)沉淀法。
对于含重金属离子的工业废水,可以利用某些化学物质作沉淀剂,与重金属离子反应生成沉淀析出。
如对于含有Hg2+的废水,可向其中加入Na2S,离子方程式为Hg2++S2- HgS↓。
(3)氧化还原法。
除去氰化物、硫化物等。
在实际处理工业废水时,根据污染物组成和回收用水的水质要求不同,经常需要采用多种技术分步处理,才能达到排放标准和复用指标。一二二、海水淡化
海水淡化常用的方法有:蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久,技术和工艺也比较成熟,但成本较高。一二一、污水处理常用的方法
1.污水处理的常用方法一二2.沉淀法、氧化还原法的实例
(1)沉淀法。
Hg2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子可用Na2S除去,反应的离子方程式为(2)氧化还原法。
实例① 如处理含氰(CN-)废水:
2CN-+8OH-+5Cl2 2CO2+N2+10Cl-+4H2O。特别提醒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,经常需要采用多种方法分步处理。一二二、海水淡化
1.海水淡化简介
海水淡化又称脱盐,它是利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐除去。海水淡化的方法有蒸馏法、膜法(电渗析、反渗透)、冷冻法、离子交换法等,其中蒸馏法、膜法是主要方法。
2.蒸馏法淡化海水
将海水加热至105 ℃使其变为蒸汽,再冷凝得到蒸馏水。其特点是设备简单,易操作,淡水质量高,但能耗大。今后发展的趋势是将工业余热用于海水淡化,这是一条经济合理的途径。一二3.电渗析法淡化海水
电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜,分为阳离子交换膜和阴离子交换膜(简称阳膜和阴膜)。阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的作用下,水溶液中的阴、阳离子会分别向两极移动,如果在中间加上一种交换膜,就可能达到分离浓缩的目的。电渗析法就是利用这样的原理。
电渗析技术的特点是从海水中除去离子,技术的关键在于离子交换膜,良好的离子交换膜应具有优良的选择透过性和化学稳定性。知识点污水处理
【例题】 某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以 的形式存在,该废水的处理流程如下:(1)过程Ⅰ:加NaOH溶液,调节pH至9后,升温至30 ℃,通入空气将氨赶出并回收。
①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用: 。?
②用化学平衡原理解释通入空气的目的: 。?知识点知识点①第一步反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是 。?(3)过程Ⅲ:一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH时转移6 mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是 。?知识点(3)1 mol CH3OH转移6 mol电子,升高6价,HNO3中N元素降低5价,所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为5∶6。知识点②废水中的NH3被空气带出,使NH3·H2O NH3+H2O的平衡向正反应方向移动,利于除氨
(2)①放热 ΔH=-273 kJ·mol-1<0(反应物的总能量大于生成物的总能量)ΔH=-346 kJ·mol-1
(3)5∶61 2 31已知污水处理的主要方法如下,其中属于化学方法的有( )
①中和法 ②化学沉淀法 ③氧化还原法 ④过滤法
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
解析：中和法、化学沉淀法、氧化还原法显然属于化学方法,而过滤法是利用物质溶解性的不同,分离难溶性固体和液体混合物的方法。
答案：A1 2 32以下是有关海水淡化的叙述,其中不正确的是( )
A.蒸馏法比电渗析法获得的淡水纯度高
B.蒸馏法淡化海水设备简单但耗能较高
C.电渗析法所形成的浓水属于纯无用之水
D.电渗析法所形成的浓水可以再利用
解析：电渗析法所形成的浓水又叫卤水,可从其中提取多种化工原料。
答案：C1 2 33工厂的工业废水,不可直接往江河排放,否则会造成严重污染。某河道两旁有甲、乙两厂,它们排出的工业废水各含有K+、Fe3+、(1)甲厂污水中含有的四种离子可能是 。?
(2)乙厂污水中含有的四种离子可能是 。?
(3)乙厂进行废水处理,方法之一,可往废水中加入一定量的 (填“活性炭”“硫酸亚铁”或“铁粉”),可以回收其中的金属 (填元素符号)。?
(4)消除污染的另一种重要措施是将甲、乙两厂的废水按比例混合,可使废水中的 (填离子符号)转化为沉淀,从而大大降低污染程度。过滤后所得废水主要含 ,可用于浇灌农
田。?1 2 3(4)对比甲厂、乙厂废水中的离子,可看出能生成Fe(OH)3、AgCl、BaSO4,过滤后主要成分是KNO3,KNO3是一种常见复合肥。课件24张PPT。课题2 海水的综合利用第1课时 海水中盐的开发和利用1.能说出海水晒盐的原理和工艺流程。
2.会运用电解饱和食盐水的反应原理,能记住氯碱工业的工艺流程及产品。一二一、海水制盐
1.海水中盐的种类
海水中含有多种盐类,主要是氯化钠、氯化镁、硫酸钙等,以氯化钠的含量最高。
2.海水制盐的方法
海水制盐的方法有蒸发法、电渗析法、冷冻法等,其中电渗析法和冷冻法在制盐的同时也可以得到淡水。
3.蒸发法
目前,海水制盐的方法仍以蒸发法(即盐田法)为主。海水引入贮水池,待澄清后流入蒸发池,经过风吹、日晒,海水逐渐蒸发浓缩,达到饱和析出食盐晶体,分离后所得的母液叫苦卤。一二(1)海水晒盐的流程可表示如下:
海水 贮水 池蒸发 池结晶池食盐母液副产品(氯化钾、氯化镁等)
(2)苦卤是指分离食盐晶体后所得到的母液,主要成分是氯化钾、氯化镁等。一二二、食盐资源的利用
1.电解饱和食盐水的原理
(1)饱和食盐水中的离子:存在Na+、Cl-、H+、OH-四种离子。通电后,Na+和H+向阴极移动,Cl-和OH-向阳极移动。
(2)电极反应式。2.氯碱生产的基本装置——电解槽
目前,比较先进的电解槽是离子交换膜电解槽。精制的饱和食盐水进入阳极室,纯水(加一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时,H2O在阴极表面生成H2,饱和食盐水中的Na+穿过离子交换膜进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOH。Cl-在阳极表面放电生成Cl2。一二(1)电解前,向阴极区和阳极区的溶液中分别滴加酚酞溶液,电解过程中会观察到什么现象?为什么?
(2)电解食盐水制NaOH时,若不将两极产物分开,会发生哪些反应?可能发生什么危险?
提示(1)阴极区溶液变为红色。由于H+被消耗,破坏了附近水的电离平衡,使OH-浓度增大,c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,即生成NaOH。
(2)发生的反应有:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,Cl2+H2
2HCl。H2和Cl2混合可能会有爆炸的危险。一二一、海水中盐的开发与利用
1.海水制盐的方法
(1)海水制盐常用的方法有三种,即蒸发法、电渗析法和冷冻法。
(2)目前,由海水制食盐的方法主要是蒸发法(盐田法),即海水晒盐,其流程如下图:一二2.食盐用于氯碱工业
(1)食盐水的精制:一二(2)生产装置:
离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成,涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成,上面涂有镍涂层)、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
(3)主要生产过程:一二(4)原理: 一二二、离子交换膜法制烧碱
1.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程一二2.离子交换膜法电解原理
精制的饱和食盐水进入阳极室,加入NaOH的纯水进入阴极室,通电时,水在阴极表面放电生成H2,Na+穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含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。由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜;阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。
3.优点
离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力强、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点,是氯碱工业的发展方向。一二特别提醒(1)离子交换膜的特征:只允许阳离子通过,且阻止阴离子和气体通过。
(2)离子交换膜的作用:①可防止H2和Cl2混合发生爆炸;②防止Cl2与NaOH反应生成NaClO影响烧碱质量。
(3)用惰性电极电解时,阳离子的放电顺序:Ag+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(和金属活动性顺序刚好相反);阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。知识点1知识点2海水制盐的方法
【例题1】 目前,海水制盐的主要方法是( )
A.分馏法 B.蒸发法
C.电渗析法 D.电解法
解析：蒸发法原理简单,操作易行,是海水制盐的主要方法。
答案：B知识点1知识点2食盐资源的利用
【例题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的反应为 ;与电源负极相连的电极附近,溶液pH (填“不变”“升高”或“下降”)。?
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程中这些离子发生反应的离子方程式为? 。?知识点1知识点2a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2 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 。?知识点1知识点2(5)脱盐工序的目的是分离NaOH和NaCl,由于NaCl溶解度小,因而NaCl首先析出,其操作过程是蒸发、冷却、结晶,经过滤得到NaCl晶体。知识点1知识点21 2 3 41下列关于离子交换膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是( )
A.精制饱和食盐水注入阳极室
B.Cl-和Na+透过阳离子交换膜进入阳极室
C.阴极区溶液使酚酞溶液呈红色
D.阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体
解析：阳离子交换膜的功能是只允许阳离子通过而不允许阴离子通过,因此Cl-不能透过阳离子交换膜。
答案：B1 2 3 42NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除了作调味品以外,它还是一种重要的化工原料。下列产品或物质能以NaCl为主要原料制取的是( )
①金属钠 ②氯气 ③烧碱 ④盐酸 ⑤纯碱
A.①② B.①②③
C.①②③④ D.①②③④⑤
解析：电解熔融的氯化钠可制得金属钠和氯气;氯碱工业(电解饱和食盐水)可制得氯气、氢气和烧碱,进而可由氢气和氯气反应制得HCl,HCl溶于水即得盐酸;侯氏制碱法利用NaCl制取纯碱。
答案：D1 2 3 43下列关于“氯碱工业”的说法中,正确的是( )
A.粗盐必须在净化后才能注入电解槽中电解
B.电解时,阳极室产生Cl2和NaOH溶液,阴极室产生H2
C.电解时,可用铁丝网作阳极,石墨作阴极
D.电解槽中的离子交换膜可阻止水分子和离子通过
解析：氯碱工业中,阳极必须用石墨,如果用铁丝网作阳极,铁会优先于Cl-放电,Fe-2e- Fe2+,不会生成Cl2;在阴极区H+放电,破坏了水的电离平衡,同时生成NaOH;电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过而不允许阴离子通过。
答案：A1 2 3 44氢氧化钠是一种用途广泛的化工原料,我国氯碱工业的设备多采用离子交换膜电解槽。
(1)为使电解NaCl溶液的速率加快,下列措施不可行的是 。?
A.增大电极面积
B.升高饱和NaCl溶液的温度
C.加大阴极与阳极间的距离
D.提高电解时的电源电压
(2)如果将某离子交换膜电解槽①电解时的电压增大到原来的2倍;②电解时的电流增大到原来的2倍;③电解时温度从30 ℃提高到60 ℃,则电解速率一定会达到原来2倍的是 (填标号)。?1 2 3 4解析：增大电极面积、升高电解液温度、增大电源电压都有利于电解速率的加快。当电解时电压增大到原来的2倍,电解池的电阻可能发生变化,电解时的电流不一定增大到原来的2倍;电解时温度从30 ℃提高到60 ℃,电解池的内阻会有所降低,但并不一定恰好降低为原来的一半;当电解时的电流增大到原来的2倍,单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍,发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍,即反应速率为原来的2倍。
答案：(1)C (2)②课件24张PPT。第2课时 海水中溴、镁及重水的提取1.了解海水提镁和海水提溴的原理和过程。
2.能说出从海水中提取重水的工艺流程。一二三一、海水提溴
1.常用方法
吹出法。
2.工艺流程
(1)氯化:向海水中通入Cl2,离子方程式为Cl2+2Br- Br2+2Cl-。
(2)吹出:用空气将氯化生成的Br2吹出,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,化学方程式为SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr、Cl2+2HBr Br2+2HCl。海水中Br-的浓度太低,应如何富集?
提示一般不直接用海水提溴,而是用海水晒盐后的母液提溴。一二三二、海水提镁
海水提镁的基本反应原理可表示如下:1.所用操作方法
a.过滤;b.浓缩结晶烘干;c.电解。
2.离子方程式或化学方程式一二三将MgCl2溶液浓缩得到MgCl2·6H2O晶体,然后将晶体在HCl气流中加热烘干得无水MgCl2,为什么?
提示Mg(OH)2是中强碱,MgCl2能发生一定程度的水解反应,在HCl气流中加热烘干抑制了MgCl2的水解,能得到较纯净的无水MgCl2。一二三三、从海水中提取重水
1.重氢与重水的符号
2.重氢与重水的应用
两个氘核可融合成氦核,同时释放出大量能量,这一过程称作热核聚变;D2O可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质。
3.提取重水(D2O)的方法
提取重水的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等。硫化氢—水双温交换法是比较成功的生产方法。一二一、海水提溴
1.工艺流程2.主要反应原理 3.溴的吸收富集
(1)纯碱吸收法:海水中的溴离子被氧化为溴单质后,用热空气或水蒸气吹出,通过Na2CO3溶液使溴富集后,再将得到的溶液用稀硫酸酸化,用有机溶剂萃取溴单质。发生反应:一二(2)SO2吸收法:用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起,不易分离,用还原剂SO2吸收后,再用氯气氧化HBr即得到溴单质。一二二、海水提镁
1.海水提镁流程图一二2.主要化学反应
(1)制备石灰乳。一二3.工业生产中平衡原理的应用
(1)沉淀溶解平衡原理的应用。
①向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2,由于c(OH-)增大,Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2,则最大程度地将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀。
②向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸,使沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2溶解。
(2)水解平衡原理的应用。
在MgCl2·6H2O脱水变为MgCl2时,由于MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl水解平衡的存在,提供HCl气体环境,增大c(HCl),抑制了MgCl2的水解,避免了Mg(OH)2的生成。知识点1知识点2海水提溴
【例题1】 全球海水中溴的储量丰富,约占地球溴总储量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65 mg·L-1,其工业提取法有:
(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到单质溴。该方法涉及的反应有:
① (写出化学方程式);?其中反应②和③的氧化剂分别是 、 。?
(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1),只是将吹出的溴用SO2来吸收,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式: 。?知识点1知识点2(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度不同的原理来进行的,实验室中萃取用到的实验仪器名称是 ,下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是 (填序号)。?
①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸
解析：工业提取溴的原理:将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,然后用某种溶液吸收,再提纯即可。方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂萃取,因为溴易溶于有机溶剂,本题中作为海水中溴的萃取剂的只能是②四氯化碳。知识点1知识点2海水提镁
【例题2】 海水是一种丰富的资源,工业上从海水中可提取多种物质,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可用来制取纯碱,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。知识点1知识点2①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: ? 。?知识点1知识点2解析：(1)将海水蒸发结晶得到粗盐,在提取粗盐后的母液中主要含有Mg2+。(2)①先通氨气的原因是氨气易溶于水,CO2微溶于水,若先通CO2,则影响产率;②从平衡的角度去分析,通入NH3可以增
OH-的浓度,有利于沉淀溶解平衡向生成NH4Cl的方向进行,将NaHCO3转化为溶解度较大的Na2CO3而溶解,提高NH4Cl的纯度。(3)①Na+采用焰色反应来检验最简便;②氯化氢气体氛围的作用是防止MgCl2的水解。知识点1知识点2答案：(1)蒸发结晶(或蒸发)
(2)①NH3(3)①用铂丝蘸取少量固体,置于酒精灯火焰上灼烧,若无黄色火焰产生,则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠(答焰色反应也可)
②氯化氢 MgCl2·6H2O Mg(OH)Cl+HCl+5H2O1 2 3 41重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是 ( )
A.氘(D)原子核外有1个电子
B.1H与D互称为同位素
C.H2O与D2O互称为同素异形体答案：C 1 2 3 42从海水中提取镁,正确的方法是( ) 解析：本题要求我们既要知道镁是由电解熔融的氯化镁得到的,还要知道从海水中提取氯化镁的途径及原料的合理使用,即利用海边富有的贝壳资源生产氢氧化钙以变废为宝。
答案：D1 2 3 43下列关于海水综合利用的叙述不正确的是( )
A.利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时,直接将海水氯化,然后再进行吹出、吸收可得到溴产品
B.从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质
C.盐田法制盐时,所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分
D.利用电渗析法、冷冻法制盐,同时也可以得到淡水
解析：利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时,氯气氧化溴离子在pH=3.5的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化,A不正确。
答案：A1 2 3 44海水中含有丰富的化学元素,下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图:1 2 3 4请回答:
(1)海水制盐常用的方法是 。?
(2)Mg(OH)2中加入盐酸后,要获得MgCl2·6H2O晶体,需要进行的实验操作依次为 。?
A.蒸馏 B.灼烧 C.过滤 D.蒸发 E.冷却结晶
(3)利用MgCl2·6H2O可制得无水氯化镁,应采取的措施是 。?
(4)目前工业上主要采用隔膜法电解饱和食盐水,下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是 。?
A.隔膜的作用是防止氯气与氢氧化钠、氢气接触而发生反应
B.电解之前应除去Ca2+、Mg2+以防止电解时生成Ca(OH)2、Mg(OH)2堵塞隔膜
C.阴极产物为氢氧化钠和氢气
D.电解槽的阳极用金属铁网制成?1 2 3 4(5)采用“空气吹出法”由母液提溴时,要经过氯化、吹出、吸收三个过程,常用吸收剂是SO2。在吸收过程中发生反应的化学方程式为? 。?
解析：(1)海水制盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法、冷冻法等,其中以蒸发法为主。
(2)由溶液中提纯易溶于水的晶体,常用蒸发、冷却结晶的方法。
(3)MgCl2·6H2O制无水氯化镁,如果直接加热MgCl2·6H2O不能得到无水MgCl2,应将MgCl2·6H2O在干燥的HCl气流中加热得无水MgCl2。
(4)隔膜电解槽的阳极用石墨棒制成,阴极为铁网,所以D错误。
(5)用SO2作还原剂,使Br2转化为HBr,再用Cl2将HBr氧化得到溴产品。1 2 3 4答案：(1)蒸发法(盐田法) (2)DEC (3)在HCl气流中脱水,防止MgCl2水解 (4)D (5)SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr,
2HBr+Cl2 2HCl+Br2课件38张PPT。课题3 石油、煤和天然气的综合利用1.能说出石油、煤、天然气的组成和用途。
2.了解石油的分馏、裂化及裂解等化工原理。
3.了解煤的干馏、气化和液化。
4.了解一碳化学的含义。一二三一、石油和天然气
1.石油的炼制和石油化工
(1)石油的成分。
石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物,元素组成主要含有碳和氢元素,还有少量硫、氧、氮元素。
(2)炼制目的。
①一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离,使它们物尽其用;
②将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为基本有机化工原料,以提高石油的利用价值。一二三(3)石油的分馏。
①石油分馏的原理:工业上通过常压分馏和减压分馏的方法,把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物而分离出来。
②石油分馏的产品:分馏出来的各种成分叫做馏分。
③石油分馏的设备:分馏塔。石油的各种馏分有无固定的沸点?为什么?
提示没有。石油的各种馏分仍然是多种烃的混合物,所以没有固定的沸点。一二三(4)石油的裂化和裂解。
①石油的裂化。
a.裂化的目的:获得较多的轻质油,特别是提高汽油的产量。
b.裂化的原理:采用催化的方法,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。
②石油的裂解。
a.裂解的目的:获得乙烯、丙烯、丁烯等基本有机化工原料。
b.裂解的原理:裂解即深度裂化。一二三直馏汽油和裂化汽油的成分有哪些,如何鉴别?
提示直馏汽油是石油通过直接分馏的方法获得的汽油,因而其主要成分是烷烃、环烷烃等;裂化汽油主要是长链烷烃裂化后得到的饱和烷烃和不饱和烯烃的液态混合物。可见直馏汽油与裂化汽油的成分主要差异在于有无烯烃存在,因此,可用溴水鉴别直馏汽油和裂化汽油。
2.天然气的利用
(1)直接用作燃料。
(2)作为化工生产的原料,可用来制氢气、乙烯、甲醇等。一二三二、煤的综合利用
1.煤综合利用的必要性一二三2.煤综合应用的三种主要方法 一二三一二三煤的干馏和石油的分馏都是化学变化,煤的液化和气化都是物理变化。对吗?
提示不对。煤的干馏、液化和气化都是化学变化,石油的分馏是物理变化。一二三三、煤化工和天然气化工的发展——一碳化学
1.一碳化学
一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4、CH3OH等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。
2.一碳化工
(1)煤气化:主要反应有3.合成气化学
合成气化学使用不同催化剂,从合成气制出不同的产物。
(1)甲烷化学:由CH4通过催化反应直接生成新的化合物。
(2)甲醇化学:由CH3OH通过催化反应直接生成新的化合物。一二一、石油化工常用炼制和加工方法
1.石油的成分
组成石油的基本元素是碳、氢(两者的质量分数之和可达97%~98%),同时还含有少量的硫、氧、氮等,它主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。石油的化学成分主要是各种液态的烃,其中还溶有气态和固态的烃。
2.石油炼制和加工的主要目的
(1)将石油中烃的混合物进行一定程度的分离,使它们各尽其用,如石油的分馏。
(2)将石油中含碳原子数多的烃转变成含碳原子数较少的烃,以提高石油的利用价值,如石油的裂化和裂解。一二3.石油的分馏
(1)石油分馏的原理。
分子中碳原子数不同,烃的沸点就不同。通常情况下,随着烃分子里碳原子数的增多,烃的沸点也相应升高。加热石油,沸点低的烃(分子中碳原子数较少)先汽化,经冷凝液化后分离出来,随着温度的升高,较高沸点的烃再汽化,经过冷凝液化后又分离出来;这样,不断地加热汽化和冷凝液化,就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物,这一过程在石油工业中是在分馏塔内进行的,称为石油分馏。一二(2)石油分馏的装置。
工业上对石油的分馏既有常压分馏又有减压分馏,往往是常压分馏、减压分馏在一起连续进行。(如下流程图)一二(3)减压分馏的原因、原理及目的。
①减压分馏原因:随着石油中烃分子里含碳原子数的增大,其沸点会逐渐升高;要把它们从混合物中分离出来,就必须再升高温度。但是,在高温下,高沸点的烃会分解,更严重的还会出现炭化结焦,损坏设备、影响生产。为了解决这一问题,故采用减压分馏。
②减压分馏原理:利用外界压强对物质沸点的影响。因为外界压强越大,物质的沸点就越高;外界压强越小,物质的沸点就越低。通过降低分馏塔内的压强,使重油在较低温度沸腾,这一过程称为减压分馏。
③减压分馏目的:防止炭化结焦,从重油中分离出润滑油、石蜡等成分。减压分馏的原料是重油。一二4.石油的裂化和裂解
(1)直馏汽油和裂化汽油的比较。一二(2)石油的各种炼制方法的比较。 一二一二二、煤的综合利用
1.煤的组成和种类
(1)煤的组成。
煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤除了主要含碳外,还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。
(2)煤的种类。
煤可以分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥煤,它们的含碳量不同(见下表),发热量也不同,一般含碳量高的,发热量也高。
各种煤的含碳量范围一二2.煤干馏的主要产品和用途 一二特别提醒①煤的干馏发生的条件有两个:一是隔绝空气以防止煤燃烧;二是加强热。
②煤的干馏发生了复杂的物理、化学变化。
③碳、煤、炭三者是相互联系的——都含碳元素,又是相互区别的:
碳:化学元素C的名称。
煤:远古时代的植物被埋于土中,经长期复杂变化而形成的固体矿物,叫煤或煤炭。
炭:碳元素单质中的无定形体——木炭、焦炭、炭黑等。一二3.煤的气化与液化 一二知识点1知识点2石油的炼制和石油化工
【例题1】 如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题,将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。知识点1知识点2资料一 石蜡是含有20~30个碳原子的烷烃的混合物,常温下呈固态。
资料二 石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化,装置如上图。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化,试管Ⅱ中有少量液体凝结,试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色,实验后闻试管Ⅱ中液体气味,具有汽油的气味。知识点1知识点2(1)该装置仪器连接顺序遵循的原则为 ,为保证实验成功,实验前必须进行的操作是 ,装置中较长导管的作用是 。?
(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了 。?
(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了 。?
(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴,理由是 。?
(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式: 。?
(6)石油裂化的重要意义是 。?知识点1知识点2解析：仪器连接的顺序应遵循:从下往上,从左到右的原则,装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理,设置了长导管,其作用除导气外,兼起冷凝气体的作用。依据催化裂化原理,下列反应皆有可能发生:知识点1知识点2试管Ⅱ中有液体生成,说明生成5个碳原子数以上的烃,因为常温常压下,5个碳原子数以上的烃通常呈液体,试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子以下的烯烃;由于裂化产物中有烯烃生成,易与溴发生加成反应,所以不能用于卤素单质的萃取;从以上变化可以看出,石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油,特别是汽油的产量和质量。知识点1知识点2答案：(1)从下往上,从左到右 检验装置的气密性
导气、冷凝气体
(2)裂化生成了5个碳原子数以上的烃
(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
(4)不能,因为裂化产物中有烯烃,易与溴发生加成反应,不能萃取溴
(5)C20H42 C10H22+C10H20
(6)可提高石油产品中轻质燃油,特别是汽油的产量和质量
点拨烷烃 烷烃+烯烃。石油裂化的原料是重油,也可以是重油减压分馏的产品,如石蜡、润滑油等。知识点1知识点2煤的综合利用
【例题2】 煤的干馏是煤气化的重要方法,是煤综合利用最“古老”的方法,也是最简单的方法。所谓煤的干馏是在隔绝空气和高温的条件下,煤可以发生分解,生成固态的焦炭、液态的煤焦油、气态的焦炉气。下面是某实验小组设计的煤干馏实验,装置如图所示。知识点1知识点2取约2~3 g的煤粒,在研钵中研磨至粉末状态;用药匙将煤粉放入玻璃管中,在具支试管中加入2 mL水,然后按照如图所示安装好装置;点燃酒精灯,让玻璃管均匀受热后再集中受热,注意观察具支试管中气泡产生的速度;待具支试管中气泡产生的速度基本稳定后,用明火靠近具支试管的支管口处,可以观察到产生的气体能够燃烧。
根据上述实验设计回答下列问题:
(1)实验结束后,应该先把玻璃导管从溶液中取出,然后再熄灭酒精灯,这样操作的目的是 。?
(2)焦炉气是一种混合性的可燃性气体,点燃焦炉气前必须进行 操作,目的是 ,但该实验没有进行此操作,实验中需要多排一会儿气体,至气泡均匀时再点燃。?
(3)取下具支试管,可以发现其中的液体分为两层,上层是 ,下层是 ,在溶液中滴加酚酞溶液,溶液显 色,原因是 。?知识点1知识点2解析：这是实验室中进行煤干馏的实验方法。该题考查了实验安全问题,煤干馏产生的气体的可燃性及煤焦油的成分,值得注意的是煤干馏的产物中含有部分氨气,且煤焦油中多为苯、甲苯等芳香族化合物,不溶于水,实际上煤焦油中有机化合物的成分多达几千种。
答案：(1)防止因先撤走酒精灯导致玻璃管内温度降低、压强变小,具支试管中的溶液沿玻璃导管倒吸入热的玻璃管中,使玻璃管炸裂
(2)验纯 防止爆炸
(3)水溶液 煤焦油 红 溶液中溶解了氨气1 2 3 4 51下列关于煤、石油、天然气等能源的说法正确的是( )
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
解析：汽油是混合物,石油产品中的烯烃才可以发生聚合反应,水煤气是通过煤的气化得到的。
答案：C1 2 3 4 52石油减压分馏的目的是( )
A.使高沸点的重油进一步分离
B.得到更多的重油
C.分离得到汽油、煤油等轻质油
D.得到高质量的汽油
解析：石油分馏有常压分馏和减压分馏两种,减压分馏的目的是使高沸点的重油进一步分离。
答案：A1 2 3 4 53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
解析：分馏是用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物,无新物质生成,属于物理过程。煤的干馏是把煤隔绝空气加强热,使煤分解的过程,是化学变化。
答案：D1 2 3 4 54工业上获得乙烯和丙烯的方法是( )
A.石油分馏 B.煤的干馏
C.石蜡催化裂化 D.重油裂解
解析：裂解是指石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等各种短链气态烃和少量液态烃的过程。
答案：D1 2 3 4 55煤和石油等化石燃料对促进经济、社会发展起到了重要的作用,这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题:
(1)石油分馏是石油炼制的重要环节,这种操作是在 (填设备名称)内完成的。工业上通常用于分馏石油的方法有常压分馏和 ,分馏的目的是 。?
(2)石油不仅是重要的燃料,还是重要化工原料的来源,如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取 措施。?
(3)目前石油资源逐渐匮乏,人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。煤综合利用的主要方法是 、 和煤的气化,煤气化涉及的化学方程式有:? (写出第三个化学方程式)。?1 2 3 4 5解析：(1)石油分馏是在分馏塔中完成的,分馏的种类有常压分馏和减压分馏,这两种分馏都是物理变化。
(2)为了获得化工原料乙烯,往往对石油进行裂解,需要较高的温度(700~1 000 ℃),这种反应属于化学变化。
(3)煤的干馏是化学变化,这是煤的综合利用;而煤的气化、液化也是近年来煤综合利用的重要方法。
答案：(1)分馏塔 减压分馏 获得沸点范围不同的各种馏分
(2)高温裂解
(3)煤的干馏 煤的液化 C+H2O(g) CO+H2课件10张PPT。单元整合专题1专题2专题3专题1 净化水的方法的比较 专题1专题2专题3【例题1】 含有农药、染料、酚、氰化物以及引起色度、臭味的废水,常用化学氧化法进行处理,所用的氧化剂有氯类(如液氯、次氯酸钙、次氯酸钠等)和氧类(如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)。一个典型实例是用氯氧化法处理含有剧毒的氰化物(含CN-)的废水。在碱性条件下(pH=8.5~11),氯气可将氰化物中的CN-氧化为只有它毒性 的氰酸盐。
(1)写出含CN-废水用氯气氧化生成氰酸盐的离子方程式: 。?
(2)若向含CNO-的废水中再通入氯气,可使CNO-转化为无毒的气体,写出这个反应的离子方程式: 。?
(3)在用液氯不便的地区,可用漂白粉处理含CN-的废水,若将其氧化为CNO-,写出这个反应的离子方程式: 。?专题1专题2专题3解析：(1)CN-是在碱性条件下被Cl2氧化的,故反应物应有OH-参加,产物除生成氰酸盐外还应有Cl-及H2O,离子方程式为CN-+Cl2+2OH- CNO-+2Cl-+H2O。(3)由于漂白粉中的ClO-具有强氧化性,故可发生反应:CN-+ClO-CNO-+Cl-。专题1专题2专题3专题2 关于海水的综合利用 专题1专题2专题3【例题2】 海水约占地球总储水量的97%,若把海水淡化和化工生产结合起来,既可解决淡水资源缺乏的问题,又可充分利用海洋资源。
(1)目前,国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽,蒸汽经冷却而得高纯度淡水,由此可判断蒸馏法是 (填“物理变化”或“化学变化”)。?
(2)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,反应式为:
NaCl+H2O NaOH+H2↑+Cl2↑(未配平)
利用电解所得气体制质量分数为36.5%的浓盐酸1 000 t,最少需消耗食盐 t。?专题1专题2专题3解析：(1)蒸馏法是将海水变成蒸汽,蒸汽经冷却而得高纯度淡水,整个过程中无新物质生成,由此可判断蒸馏法是物理变化。NaCl ~ HCl
58.5 36.5
m(NaCl) 36.5%×1 000 t
m(NaCl)=585 t
答案：(1)物理变化 (2)585专题1专题2专题3专题3 关于石油、煤和天然气的综合利用 专题1专题2专题3【例题3】 下列关于石油的炼制和石油化工的叙述正确的是( )
A.石油干馏可得到汽油、煤油等
B.石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯
C.煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
D.石油裂解和油脂皂化都是由高分子生成小分子的过程
解析：石油分馏可获得汽油、煤油等,石油裂解可获得乙烯、丙烯和丁二烯,A、B错误,C正确;石油和油脂都不属于高分子,D错误。
答案：C课件36张PPT。第三单元 化学与材料的发展课题1 无机非金属材料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.能记住普通陶瓷、普通玻璃和普通水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、生产原理和各自在生产生活中的广泛应用。
3.能说出新型陶瓷、单晶硅、石墨、金刚石、足球烯等新型无机非金属材料的生产原料、生产原理和主要用途。一二一、传统硅酸盐材料
1.传统硅酸盐材料概述
硅酸盐材料生产原料:黏土、石英、钾长石、钠长石等;硅酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点;结构一般均含有[SiO4]4-结构。
2.陶瓷
(1)制造:传统陶瓷大多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成,发生了复杂的化学反应。陶瓷色彩丰富,是由于釉料中主要含有一些金属及其化合物,当窑内空气含量发生变化时,金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,产生不同的颜色。
(2)种类:原料及烧制温度是影响陶瓷品种和性能的关键技术。陶瓷主要分为土器、炻器、瓷器等。一二(3)性质:具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。
3.玻璃
(1)普通玻璃。
①主要原料:石英砂(主要成分是SiO2)、石灰石(主要成分是CaCO3)和纯碱。
②主要工序:加热熔融、澄清、成型和缓冷等。④主要成分:Na2SiO3、CaSiO3。一二(2)特种玻璃。
含有钾和铅的原料用来制造光学玻璃;加入B2O3制成化学实验室中的玻璃仪器;加入一些金属的氧化物或盐可以得到颜色不同的玻璃。
4.水泥
(1)普通硅酸盐水泥的主要生产原料:石灰石、黏土和辅助原料(主要是适量石膏CaSO4·2H2O)。
(2)普通硅酸盐水泥的主要成分:硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)、铁铝酸钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)等。
(3)普通硅酸盐水泥的性质:在空气和水中硬化。一二二、新型无机非金属材料
1.新型陶瓷
(1)新型陶瓷概述。
新型陶瓷已突破了以Si和O两种元素为主的传统组成体系,进一步提高了陶瓷的性能,现代科技赋予陶瓷在光、电、磁、化学和生物学等方面新的特性和功能。
(2)碳化硅。
①碳化硅的化学式为SiC,又称金刚砂,其结构与金刚石相似。一二(3)氮化硅。
氮化硅的化学式为Si3N4,工业上常用的制造方法有:一二新型陶瓷材料是不是陶瓷?
提示新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了,只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性,并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽,都属于脆性材料,容易碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称,所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。一二2.现代信息基础材料——单晶硅
制备高纯硅的主要反应:一二3.石墨、金刚石和C60——新材料诞生新科技
(1)人造金刚石的方法。
①在特殊条件下,可使石墨转变成金刚石。
②化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理为
CH4C (金刚石)+2H2。
(2)C60材料。
①C60可与H2发生加成反应,C60可能成为新型贮氢材料。
②K3C60具有超导性,由此可开发高温超导材料。
③碳纳米管具有更大的韧性。一二讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用,并说明这些应用主要利用了它们的哪些性质?
提示金刚石是硬度最大的天然物质,可作研磨材料;石墨是一种非常软而滑腻的物质,可作润滑材料。金刚石是电的绝缘体,不易导热;而石墨则是电的导体,导热性好,常用作电极材料。一二一、传统硅酸盐材料
1.传统硅酸盐材料概述
从具体材料来说,传统硅酸盐材料是指陶瓷、玻璃和水泥及其制品;从生产和使用时间来说,传统硅酸盐材料历史比较长,特别是陶瓷,到唐宋时期,制造水平已经很高;从生产原料方面来说,传统硅酸盐材料一般是以黏土(主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O)、石英(主要成分为SiO2)、钾长石(主要成分为K2O·Al2O3·6SiO2)和钠长石(主要成分为Na2O·Al2O3·6SiO2)等为原料生产的;从物质内部结构方面来说,一般都含有[SiO4]4-(立体网状结构);从性能方面来说,大多数都具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点;从常见产品方面来说,陶瓷、玻璃和水泥是传统硅酸盐材料的主体。一二2.常见传统硅酸盐产品的比较 一二一二特别提示在生产硅酸盐产品的过程中,往往会向大气中排放大量的粉尘而造成大气污染,特别是水泥工业。一二二、新型无机非金属材料
1.碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较一二一二2.单晶硅
(1)硅的结构和性质。
硅原子最外层有4个电子,不易得电子,也不易失电子。
硅元素的非金属性很弱,具有很弱的氧化性和还原性,表现在化学性质上很不活泼,不易与其他物质发生化学反应。
(2)单晶硅的性能和用途。
硅单质有晶体硅和无定形硅(非晶体)两种。单晶硅即硅单质的晶体,是常温下性质稳定的半导体材料,具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导体材料。纯度要求达到99.999 9%,甚至达到99.999 999 9%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。一二熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素(如硼)可提高其导电的程度,而形成P型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素(如磷或砷)也可提高其导电程度,形成N型硅半导体。单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。一二3.金刚石、石墨和C60的比较 知识点1知识点2传统无机非金属材料
【例题1】 据报道,一项名为“陶瓷耐高温大红色釉的研究”的课题通过了国家12位陶瓷色釉专家参加的技术鉴定,至此国际陶瓷工艺界无法高温(1 200~1 300 ℃)烧制大红色釉的历史正式宣告结束。
(1)下列名称与陶瓷有关的是 (选填字母代号)。?
①宜兴 ②景德镇 ③秦兵马俑 ④黏土
(2)唐三彩属于彩陶,彩陶是在陶瓷坯体上涂有掺杂重金属离子的釉料,而且烧制时通入不同的空气量,即便是掺杂的同一种金属离子,颜色也不同。用铁元素在高温时的变化说明烧制成红色陶瓷的原理: 。?
(3)高岭土又叫瓷土,主要由高岭石的微小晶体组成,因盛产于我国江西景德镇的高岭而得名,是制造瓷器的优良原料,其组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中y>10时,x= 。?知识点1知识点2解析：(1)该题中的4个选项都与陶瓷有关,其中宜兴和景德镇分别是我国的陶器盛产地和瓷器盛产地;而秦兵马俑则属于陶;黏土是陶瓷的主要原料。
(2)红色陶瓷多含高价铁(Fe2O3),这种氧化物是在氧化气氛的火焰中烧制的,所以需要足量的氧气。
(3)根据化合物中元素化合价代数和为零可以列出关于x、y的方程式:2x+y=2×3+2×4,讨论可知当y>10,即y=12时,x=1。
答案：(1)①②③④
(2)在空气过量和高温的条件下,铁元素生成的多为+3价的氧化铁
(3)1知识点1知识点2新型无机非金属材料
【例题2】 获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅,单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等。硅纯度越高,大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法有以下几种。
方法一:三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下。知识点1知识点2方法二:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷,再热分解硅烷可得高纯硅。
根据上述信息回答以下问题:
(1)从方法一生产单晶硅的过程看,由焦炭还原得到的硅为何还要进一步处理?
(2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式:
① ;?
② 。?
(3)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式: 。?
(4)在方法一中,整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学方程式: ;H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是 。?
(5)比较方法一和方法二,分析一下各自的优缺点。??? 。?知识点1知识点2(6)下列有关硅材料的说法正确的是 (填字母)。?
A.碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥
B.氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承
C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料——光导纤维
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的
E.常温下盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅知识点1知识点2解析：(1)C还原SiO2得到的单质硅是粗硅,杂质的含量高,需要进一步的提纯处理;(2)Mg2Si与盐酸作用生成硅烷,同时生成MgCl2;(3)注意副产物为HCl;(4)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学方程式:SiHCl3+3H2O H2SiO3+H2+3HCl。H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是:高温下,H2与O2发生剧烈反应而爆炸;(6)SiC和Si3N4均为熔点高、性质稳定的晶体,A、B项正确;光导纤维的材料为SiO2,C项正确;普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3,它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和纯碱(Na2CO3)为主要原料反应制成的:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑,D项正确;常温下,Si只能与氢氟酸反应,不与盐酸反应,E项错。知识点1知识点2答案：(1)由C还原SiO2得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用HCl处理得到低沸点SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得高纯硅。Si被氧化成SiO2而得不到Si单质,H2和O2混合发生爆炸
(5)方法一的优点是原料来源丰富,但与方法二相比,步骤较复杂;方法二的优点是流程简单,缺点是原料需要制备
(6)ABCD1 2 3 4 51下列选项中哪一种物质可与陶瓷、钢化玻璃、高强度水泥归为一类( )
A.光导纤维 B.有机玻璃
C.砖瓦 D.人造纤维
解析：陶瓷、钢化玻璃、水泥都属于传统硅酸盐材料,故砖瓦也属于此类。
答案：C1 2 3 4 52根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程,总结出硅酸盐工业的一般特点是( )
①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐
③反应条件是高温 ④发生复杂的物理、化学反应
A.①② B.①②③
C.①③④ D.①②③④
解析：硅酸盐工业的主要特点:生产原料是含有硅元素的物质;产品的物质类型属于硅酸盐;使物质发生变化的条件是高温;物质变化的类型,既有物理变化,又有复杂的化学变化。
答案：D1 2 3 4 53下列说法中错误的是( )
A.生产普通玻璃和普通水泥的原料中都含有石灰石
B.生产陶瓷和普通玻璃的原料中都含有石英
C.生产粗硅和光导纤维的原料中都含二氧化硅
D.生产水玻璃和玻璃的原料中都含有烧碱
解析：生产玻璃的主要原料是石英砂、石灰石和纯碱,生产水泥的主要原料是石灰石和黏土,生产陶瓷的主要原料是黏土,黏土中含有SiO2。水玻璃是Na2SiO3的水溶液,可用石英溶于NaOH溶液制得。
答案：D1 2 3 4 54下列关于新型陶瓷的说法不正确的是( )
A.新型陶瓷在光、电、磁、化学和生物学等方面具有新的特性和功能
B.新型陶瓷包括半导体材料、耐高温陶瓷、磁性陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷等
C.金刚砂就是SiO2,耐高温,可作航天器的涂层材料
D.氮化硅可用于制造轴承、汽轮机叶片等
解析：金刚砂是碳化硅(SiC),化学性质稳定,可耐2 000 ℃的高温。
答案：C1 2 3 4 55硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采里乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。?
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有 。?
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:1 2 3 4 5①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为 ;碳化硅又称 ,其晶体结构与 相似。?
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。?1 2 3 4 5③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。?
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是 。?1 2 3 4 5解析：(3)比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体,SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,再用蒸馏可分离二者。
答案：(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)
(2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①SiO2+3C SiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅)
②精馏(或蒸馏)
③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
(4)H2、HCl课件29张PPT。课题2 金属材料第1课时 从矿石中获得金属1.会运用金属冶炼的原理,能根据金属活动性的不同选用不同的冶炼方法。
2.能说出生铁的冶炼与炼钢原理的区别。
3.通过对铝的生产流程的讨论,进一步掌握氧化铝和氢氧化铝的两性以及电解氧化铝的反应原理。一二一、从矿石中获得金属
1.获得金属材料的过程
获得金属材料首先要通过化学方法把金属从矿石中提取出来,一般要经过开采和初步加工阶段(主要包括探矿、采矿、选矿等工序)及冶炼阶段。
2.金属冶炼的原理
金属冶炼的原理是利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来。三一二3.金属冶炼的方法
(1)火法冶金:是指利用高温从矿石中提取金属或其他化合物的冶金方法。
(2)湿法冶金:是指在水溶液或非水溶液中进行包括氧化还原反应、中和反应、水解反应等,对原料(矿石、精矿等)、中间产物或再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。三一二从氧化物、碳酸盐、硫化物中冶炼金属有哪些不同?为什么?
提示以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原,如生铁的冶炼;以碳酸盐形式存在的金属矿石则可通过煅烧(在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)分解生成金属氧化物或金属,然后再将金属氧化物还原;以硫化物形式存在的金属矿石,由于低价硫的存在,所以先要焙烧(在有空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)生成金属氧化物或金属,然后再将金属氧化物还原。三一二二、钢铁的冶炼
1.生铁的冶炼
(1)常见铁矿石名称及主要成分:(2)原理:在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来。以赤铁矿为例,用化学方程式表示为:3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。
(3)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(4)石灰石的作用:除去脉石,有关化学方程式为: (5)设备:炼铁高炉。 三一二高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么?
提示高炉炼铁中产生的废气有CO、CO2、SO2、NO2,炉渣有CaSiO3和少量含C、P、S、Si、Mn的化合物及SiO2等。按照化工生产的一般过程,在炼铁过程的实际生产中必须考虑哪些因素?
提示从反应原理、生产中原料的选择、反应条件的控制、三废的处理和能量的充分利用等方面考虑生铁冶炼中的一些问题。三一二2.钢的冶炼
(1)原理:在高温下用氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去,再添加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂,调整钢水的成分。
(2)原料:炼铁厂的铁水或废钢铁。
(3)主要的反应:三一二三三、铝的冶炼
1.原料
主要来自铝土矿(主要成分是Al2O3)。
2.从铝土矿中获得Al2O3的过程(用化学方程式表示)3.从Al2O3中获得Al——电解冶炼铝
(1)装置——铝电解槽。
①电解质是氧化铝——冰晶石(Na3AlF6)熔融液,其中也常加入少量的氟化钙等帮助降低熔点。
②电极材料:阳极和阴极都以碳素材料做成。一二三(2)化学反应。 回忆金属冶炼有哪些常用方法?如何选择金属冶炼方法?
提示金属冶炼常用方法有热分解法、热还原法、电解法等。选择金属冶炼方法要考虑金属活动性及经济效益、技术、环保等因素。金属冶炼方法的还原强度顺序:电解法>热还原法>热分解法;经济效益高低:热分解法>热还原法>电解法。一二一、钢铁的冶炼
1.生铁和钢的比较一二2.炼铁和炼钢的比较 一二一二特别提示①从炼铁高炉和炼钢炉中都排出炉气和炉渣,均是环境污染物。但炉渣可用于制造水泥和砖等建筑材料,炉气中的CO和大量热能都可回收利用。②实际生产中,控制氧及各种元素含量是炼钢中的一项关键技术。一二二、铝的冶炼
1.从铝土矿中获得纯净的氧化铝实验方案
(1)实验方案一及步骤。
①加足量HCl溶液并过滤(除去SiO2):一二(2)实验方案二及步骤。
①加足量NaOH溶液并过滤(除去Fe2O3):一二2.电解氧化铝炼铝
(1)氧化铝熔点很高,直接电解要消耗大量电能。在实际生产中要加入冰晶石使它的熔点降低[冰晶石(Na3AlF6)的作用是作为助熔剂],其中也常加入少量的氟化钙等帮助降低熔点。
(2)高温下阳极产生的O2与阳极碳块反应产生CO2放出,所以在反应中需要及时更换阳极碳块。
(3)一次电解所得铝的纯度可达99%左右,若要提高纯度,则需要进行电解精炼。
(4)铝的熔点是660 ℃,电解铝反应的温度是1 000 ℃左右,所以电解生成的铝呈液态,从电解装置的底部流出。知识点1知识点2钢铁的冶炼
【例题1】 金属材料在人类社会中发挥着重要的作用,其冶炼过程离不开化学的支持。
铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出很多炼铁的方法。某研究性学习小组查阅了工业炼铁的有关资料后,发现目前多采用高炉炼铁这种主流方法,其生产示意图如下,请回答下列问题:知识点1知识点2知识点1知识点2(1)已知铁矿石中有一些难熔化的脉石(SiO2),在铁矿石中加入一定比例的石灰石就是为了除去这些脉石,形成的物质就是炉渣的主要成分,请写出有关化学方程式: , 。?
(2)铁矿石中加入一定比例的焦炭的目的是生成还原剂CO,请写出得到CO的化学方程式: , 。?
(3)热空气从高炉下部通入,而炉料从高炉顶部投入,这样操作的主要目的是 。?知识点1知识点2解析：(1)高温下,CaCO3 CaO+CO2↑,CaO+SiO2 CaSiO3达到除去脉石的目的。
(2)高炉内焦炭在进风口与热空气反应,先生成CO2,CO2气体上升再与炽热的焦炭反应生成CO。
(3)固体下落,热空气上升,使固体颗粒与气体充分接触,反应充分,是利用了逆流原理。(3)使炉料和热空气充分接触,使反应得以顺利进行,且有利于热交换,使热能得以充分利用知识点1知识点2铝的冶炼
【例题2】 铝是地壳中含量最多的金属元素,1854年法国冶金学家戴维尔用金属钠还原NaAlCl4,获得了金属铝单质。1886年,美国人霍尔和法国人埃鲁,分别独立地电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物,制得了金属铝,奠定了今天大规模生产铝的基础。
工业生产金属铝的原料是铝土矿(主要成分为Al2O3,另含有Fe2O3),工业中得到较纯氧化铝的过程如图所示:知识点1知识点2请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ是一种重要的混合物分离方法,实验室进行该项操作用到的玻璃仪器有烧杯、 、 。?
(2)经分析不溶物A的主要成分为 。?
(3)工业上电解炼铝的化学方程式为 ,若电路中通过1 mol电子,可以得到铝 g。?
(4)电解时加入冰晶石(Na3AlF6)的作用是 。?
(5)电解生成的金属铝是在熔融液的 (填“上层”或“下层”)。?
(6)阴极和阳极均由 材料做成;电解时所消耗的电极是 (填“阳极”或“阴极”)。?
(7)铝是高耗能产品,废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上,最能体现节能减排思想的是将回收铝做成 (填代号)。?
a.冰晶石 b.氧化铝 c.铝锭 d.硫酸铝知识点1知识点2解析：(4)Al2O3熔点很高,不易熔化,而Na3AlF6易熔化,Al2O3可溶解于液态Na3AlF6中。故冰晶石的作用是降低Al2O3的熔化温度。
(5)Al的密度大于Al2O3和Na3AlF6的混合熔融液的密度,故在下层。
(6)两极材料均用高熔点、性质稳定的石墨制作,因阳极上生成氧气,高温下石墨会与O2反应生成CO2而消耗。
(7)单质铝来之不易(高耗能),故回收铝最好是熔化铸成铝锭再作为原料使用,减少铝在冶炼过程中的能耗。
答案：(1)玻璃棒 漏斗 (2)Fe2O3
(3)2Al2O3 4Al+3O2↑ 9
(4)降低Al2O3的熔化温度
(5)下层 (6)石墨棒 阳极 (7)c1 2 3 41下列有关生铁炼钢的叙述错误的是( )
A.添加必要的元素,改善钢材的组织结构和性能
B.适当降低生铁中的含碳量,除去大部分硫、磷等杂质
C.加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧
D.除去生铁中的非金属元素
解析：选项A正确,如添加镍、铬等金属可以防腐;选项B正确,将生铁炼成钢的过程就是一个降碳、除大部分硫、磷的过程;选项C正确,在炼钢结束时加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧;选项D不正确,钢仍然是合金,其中肯定有碳、硅等非金属元素。
答案：D1 2 3 42下列有关铝土矿综合利用的说法中,正确的是( )
A.铝土矿提炼铝时只能用NaOH溶液溶解铝土矿,不能用酸溶液
B.铝土矿只能提取铝
C.用铝土矿提取铝的过程中无有毒气体产生,所以炼铝不会对环境造成任何污染
D.铝土矿提取铝的过程不涉及置换反应
答案：D1 2 3 43(双选)在炼钢时,下列作用与所加生石灰有关的是 ( )
A.钢渣的生成 B.降低含碳量
C.调整合金元素的含量 D.除去脉石
解析：铁矿石中含有脉石(主要成分是SiO2),加入CaO可生成CaSiO3炉渣,CaO还可以作脱硫剂。
答案：AD1 2 3 44在冶金工业上,常用电解法得到Na、Mg、Al等金属,其主要原因是( )
A.这些金属的化合物熔点低 B.它们都是轻金属
C.它们的性质很活泼 D.此方法成本低
解析：Na、Mg、Al性质活泼,很难找到合适的还原剂制取单质。
答案：C课件26张PPT。第2课时 金属的腐蚀及防止1.能说出金属的几种腐蚀情况,会运用铁的吸氧腐蚀。
2.能记住常用的几种金属防护方法和电解、电镀的原理。一二一、金属的腐蚀
1.金属腐蚀及其分类
(1)金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害。
(2)金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。
2.电化学腐蚀及其分类
(1)电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化。
(2)钢铁腐蚀通常分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。一二化学腐蚀与电化学腐蚀的区别在哪里?
提示化学腐蚀的过程中无电流产生,而电化学腐蚀因发生原电池反应而有电流产生。一二二、金属腐蚀的防止和利用
1.金属防护措施的“三角度”
金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者相互反应的条件等方面来考虑。
2.金属腐蚀的防止
(1)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。例如,用化学方法在钢铁部件表面发蓝、利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外,采用离子注入、表面渗镀等方式在表面也可形成稳定的钝化膜等。一二2.金属腐蚀的防止
(1)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。例如,用化学方法在钢铁部件表面发蓝、利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外,采用离子注入、表面渗镀等方式在表面也可形成稳定的钝化膜等。
(2)电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。其目的是增强金属的抗腐蚀能力,增加美观和表面强度。镀层金属通常是一些在空气或溶液里不易发生化学变化的金属或合金。电镀时,把待镀金属制品作阴极,把镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。例如,在铁制品上镀铜时,阳极反应为一二金属腐蚀大都发生在金属与其他介质接触的部位,由此推断控制金属腐蚀主要从哪些方面来考虑?
提示主要从金属(如正确的选材、合金化)、与金属接触的物质及两者相互反应的条件(如调整介质环境、金属镀层、涂层、加入缓蚀剂)等方面考虑。
3.金属腐蚀的利用
金属的化学蚀刻、印刷电路的铜布线腐蚀、半导体器件与集成电路制造中的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。一二一、金属腐蚀的不同类型比较
1.化学腐蚀与电化学腐蚀一二2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀 一二特别提示析氢腐蚀和吸氧腐蚀均生成Fe(OH)2,Fe(OH)2转化为铁锈的反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。一二二、金属腐蚀快慢的判断及电化学保护法的原理
1.金属腐蚀快慢的判断
不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成微电池发生电化学腐蚀,金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关:
(1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活动性差别越大,电动势越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀就越快。
(2)与金属所接触的电解质强弱有关,活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
(3)判断原则。
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀一二2.金属腐蚀的电化学保护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法。
将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池,还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀,这种保护法牺牲了阳极保护了阴极,如:一二(2)外加电流的阴极保护法。
将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极,如:知识点1知识点2知识点3金属的腐蚀
【例题1】 如图所示,烧杯中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。?
(2)若试管内液面上升,则原溶液呈 性,发生 腐蚀,电极反应:负极 ,正极 。?
(3)若试管内液面下降,则原溶液呈 性,发生 腐蚀,电极反应:负极 ,正极 。?知识点1知识点2知识点3解析：根据原电池的构成条件,两种不同的材料在有电解质溶液时,若形成闭合回路,即可构成原电池。根据金属腐蚀的条件、原理及实验结果可知:试管内液面上升,说明试管内压强减小,气体被吸收,则铁钉发生了吸氧腐蚀,据此写出电极反应式;试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体,即铁钉发生了析氢腐蚀,据此写出电极反应式。
答案：(1)电化学
(2)弱酸性或中 吸氧
(3)较强的酸 析氢 知识点1知识点2知识点3金属腐蚀的快慢比较
【例题2】 某学生在A、B、C、D四只小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝(并使铁丝完全浸没在食盐水中)。然后分别装配成如图所示的装置,每隔一段时间测量导管中水面上升的高度,结果如表所示(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm),回答下列问题:知识点1知识点2知识点3(1)为什么有的导管中水面会上升?
(2)上述实验中,铁生锈的速率由大到小的排列顺序为 (填小烧瓶的字母编号)。?
(3)影响铁生锈的因素除氧气外还有 。?
(4)日常生活中常见到铁制品生成铁锈,试写出铁制品生成铁锈(Fe2O3·xH2O)的化学方程式: 。?知识点1知识点2知识点3解析：(1)金属腐蚀在电解质溶液近于中性的情况下会发生吸氧腐蚀,其正极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-,从而使烧瓶内氧气被消耗,导致烧瓶内压强减小,因此导管中水面上升。
(2)导管中水面上升的速率越快,表示铁生锈的速率越快,从表中数据可知铁生锈的速率由大到小的顺序为B>C>A=D。
(3)将A、B、C对比可知影响铁生锈的因素除氧气外还有电解质溶液。
(4)发生的反应为4Fe+3O2+2xH2O 2(Fe2O3·xH2O)。
答案：(1)中性条件下,铁丝发生吸氧腐蚀,氧气消耗后,烧瓶内气体减少,导致烧瓶内压强减小,因此导管中水面上升。
(2)B>C>A=D
(3)电解质溶液
(4)4Fe+3O2+2xH2O 2(Fe2O3·xH2O)知识点1知识点2知识点3金属腐蚀的防止
【例题3】 下列关于金属保护方法的说法正确的是 ( )
A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷,若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B.白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢
C.轮船船壳的吃水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法知识点1知识点2知识点3解析：A选项中涂层破损后金属铁直接曝露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部位形成有效保护;B选项中镀层破损后由于锌的还原性比较强,发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀,从而保护铁不被腐蚀;C选项应是牺牲阳极的阴极保护法;D选项暖气管道外涂有一层沥青,这是钢铁的表面保护法,不是电化学保护法。
答案：B1 2 3 4 51有关金属腐蚀的叙述,正确的是( )
A.金属的腐蚀一定伴有电流产生
B.铁在干燥的空气中比在潮湿的空气中更易被腐蚀
C.发生化学能转变为电能的腐蚀时,较活泼的金属总是作正极而被腐蚀
D.发生电化学腐蚀时有能量的转变,且被腐蚀的金属总是失电子
解析：金属的腐蚀不一定伴有电流产生;铁在潮湿的空气中可形成原电池,加快腐蚀;原电池是化学能转变为电能的装置,一般是活泼金属作负极,伴随着能量变化。
答案：D1 2 3 4 52建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理,使其表面生成一层Fe3O4,其目的是( )
A.增加钢材的硬度 B.增强钢材的抗腐蚀能力
C.使钢材美观 D.增加钢材的韧性
解析：发蓝处理,钢材“表面生成一层Fe3O4”,是为了在金属表面覆盖保护层,增强抗腐蚀能力。
答案：B1 2 3 4 53下列所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是( )
解析：含有少量铜的铁钉放在自来水中,会发生电化学腐蚀且铁钉作为负极,腐蚀得最快。
答案：C1 2 3 4 54下列金属的防护方法错误的是( )
A.对健身器材涂油漆以防止生锈
B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C.用牺牲锌块的方法来保护船体
D.自行车的钢圈上镀上一层铬防锈
解析：“机械转动部位”应涂油脂防锈,油脂既能防水又能防止气体对金属的腐蚀,还能使转动部位灵活。
答案：B1 2 3 4 55每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应式为 、 。?
(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率,可以采用图甲方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 。?
A.铜 B.钠
C.锌 D.石墨1 2 3 4 5(3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的 极。?
解析：(1)发生吸氧腐蚀时,Fe为负极:2Fe-4e- 2Fe2+而腐蚀;正极上:O2+4e-+2H2O 4OH-。
(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼且不与水反应的金属,如锌就可失去电子被腐蚀而把Fe保护起来。
(3)属外接电流的阴极保护法,需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。
(2)C (3)负课件27张PPT。课题3 高分子化合物与材料第1课时 高分子化合物的合成1.能通过相对分子质量的大小区别有机高分子化合物和低分子化合物。
2.能通过具体实例说明加聚反应和缩聚反应的特点。一二三一、高分子化合物
1.分类
高分子化合物可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物。
2.定义
(1)高分子化合物是指相对分子质量很大的有机物质(相对分子质量一般在一万以上)。
(2)合成高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得,所以也称为聚合物或高聚物。一二三 属于有机高分子化合物吗?
提示不是,它的相对分子质量为890,比高分子化合物的相对分子质量小得多,也不符合有机高分子化合物的结构特征。一二三3.结构(以聚氯乙烯为例)
(1)结构简式:聚氯乙烯可表示为 。
(2)单体:能合成高分子化合物的低分子。聚氯乙烯的单体
为 。
(3)链节:高分子化合物中重复的结构单元。聚氯乙烯的链节
为 。
(4)聚合度:高分子链所含链节的数目,即n。一二三高分子化合物是纯净物还是混合物?其化学组成复杂吗?
提示高分子化合物是混合物,其相对分子质量是个平均值。高分子化合物的化学组成并不复杂,它是由特定的结构单元重复连接而成的。一二三二、加聚反应
1.定义
很多含有双键、三键或环状结构的低分子,在一定条件下可以发生加成反应而形成高分子化合物,这一类反应称为加成聚合反应,简称加聚反应。
2.单体的结构条件
含有双键、三键或环状结构的低分子在一定条件下可发生加聚
反应,不饱和单体中常含 、—C≡C—、 等结构。
3.加聚反应方程式的书写
合成聚氯乙烯的化学方程式为一二三三、缩聚反应
1.定义
含有两个以上能够相互反应的官能团的单体分子,在一定条件下发生聚合反应生成高分子化合物和小分子副产物,这一类反应称为缩合聚合反应,简称缩聚反应。
2.单体的结构条件
一般来说其单体至少有两个官能团。例如:HOCH2COOH;H2NCH2COOH;HOOC—COOH;HOCH2—CH2OH等。一二三3.缩聚反应方程式的书写
对苯二甲酸和乙二醇合成涤纶的化学方程式为缩聚反应的产物一定是高分子化合物吗?
提示不一定。缩聚反应的产物中有高分子化合物,也有小分子的副产物。一二一、有机高分子化合物的特点
1.相对分子质量和组成
(1)有机高分子化合物的相对分子质量很大;
(2)大多数有机高分子化合物都是由一种或几种单体聚合而成。
2.分子结构
有机高分子化合物的分子结构基本上有两种:线型结构和体型结构。二者的结构不同决定了它们在性能上有很大的差异。一二3.性能
由于有机高分子化合物在组成、结构上有其特殊之处,因而它们具有与小分子化合物不同的一些性质。
(1)由于其相对分子质量很大,通常都处于固体或凝胶体状态,有较好的机械强度;
(2)由于其分子是由共价键结合而成的,故有较好的绝缘性和耐腐蚀性;
(3)由于其分子链很长,分子链的长度与直径之比大于一千以上,故有较好的可塑性和高弹性;
(4)溶解性、熔融性等方面和低分子也有很大的差别。一二二、合成有机高分子化合物的常见反应类型 一二特别提醒单体通过开环聚合反应也可得到有机高分子化合物。
如 ??CH2—CH2—O??。知识点1知识点2知识点3有机高分子化合物的特点
【例题1】 下列有关高分子化合物的叙述中正确的是 ( )
A.高分子化合物的特点之一是组成元素简单、结构复杂、相对分子质量大
B.高分子链之间靠分子间作用力结合,因此分子间作用弱,高分子材料强度较小
C.高分子均为长链状分子
D.高分子物质均为混合物知识点1知识点2知识点3解析：在通常情况下,高分子化合物结构并不复杂,它们是由特定的结构单元重复连接而成的,A项不正确;高分子材料的强度一般都比较大,B项不正确;一般地,线型结构的高分子是长链状的,而体型结构的高分子则有所不同,C项不正确;高分子物质是由许多聚合度相同或不同的高分子聚集起来的,因此高分子材料都是混合物,D项正确。
答案：D知识点1知识点2知识点3加聚反应与缩聚反应
【例题2】 高分子化合物A和B的部分结构如下:(1)高分子化合物A是由单体 (填结构简式)聚合而成的,属于 反应。?
(2)高分子化合物B是由单体 (填结构简式)聚合而成的,属于 反应。?知识点1知识点2知识点3知识点1知识点2知识点3点拨根据有机高分子化合物的结构简式和加聚反应、缩聚反应的特点能熟练推出单体。有机高分子化合物链节主链上全为碳原子时,一般为加聚产物(??O—CH2??是甲醛的加聚产物);链节主链上除碳原子外还含有其他原子(如O、N等)时,一般为缩聚产物。知识点1知识点2知识点3高聚物单体的确定
【例题3】 某高分子材料的结构简式为其中正确的组合是( )
A.①②③ B.①③④
C.③④⑤ D.②③⑤知识点1知识点2知识点3解析：使用“断键再接”法,从最左端断开,则依次出现单键变双键、单键断开、双键成三键的情况,具体表示为答案：B 1 2 3 4 51下列关于有机高分子化合物的说法中,不正确的是 ( )
A.有机高分子化合物称为聚合物或高聚物,是因为它们大部分是由低分子化合物通过聚合而制得的
B.有机高分子化合物的相对分子质量很大,因而其结构复杂
C.对于一种高分子材料,n是一个整数,因而它的相对分子质量是不确定的
D.高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
解析：高分子材料按材料的来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类;有机高分子化合物的合成主要是通过聚合反应进行的;对于高分子化合物来说,尽管相对分子质量较大,但它们的结构均由若干链节组成,结构不一定很复杂;因聚合度n为不确定值,所以没有一个确定的相对分子质量,只有一个范围。
答案：B1 2 3 4 52下列关于乙烯和聚乙烯的叙述中正确的是( )
A.二者都能使溴水褪色,性质相似
B.二者互为同系物
C.二者最简式相同
D.二者分子组成相同
解析：乙烯含有双键,聚乙烯不含双键,二者性质不相似;乙烯是纯净物,聚乙烯是混合物,二者不互为同系物;乙烯是小分子化合物,聚乙烯是高分子化合物,二者分子组成不相同。
答案：C1 2 3 4 53维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的
氟橡胶,它的结构简式为 ,合成它的单体为( )
A.氟乙烯和全氟丙烯
B.1,1-二氟乙烯和全氟丙烯
C.1-三氟甲基-1,3-丁二烯
D.全氟异戊二烯
解析：分析链节主链的结构可以看出,应是两种单体加聚反应的产物。链节主链上没有双键,其单体分子中应各含一个双键,从链节主链中间断开,两个碳原子间分别恢复双键,得出两分子单体,分别为CH2 CF2(1,1-二氟乙烯)和CF2 CFCF3(全氟丙烯)。
答案：B1 2 3 4 54某有机物的结构简式为 。下列叙述正确的是( )
A.1 mol该有机物与NaOH溶液完全反应时,消耗1 mol NaOH
B.该有机物水解所得的产物能发生加成反应
C.该有机物可通过加聚反应生成
D.该有机物分子中含有碳碳双键1 2 3 4 5解析：该有机物是由CH2 CHOOCCH3通过加聚反应得到的,且
该有机物中存在 酯基。A项,1 mol该有机物与NaOH溶液完全反应时,消耗n mol NaOH,A不正确;B项,该有机物水解产物为
和CH3COOH均不能发生加成反应,B不正确;D项,该有机物分子中不含碳碳双键,D不正确。
答案：C1 2 3 4 55某物质 在一定条件下可形成一高分子化合物,写出该高分子化合物的结构简式: 。?解析：该分子中具有两种官能团—OH、 ,这两种官能团可发生酯化反应,缩聚成高分子化合物。课件24张PPT。第2课时 有机高分子材料1.能说出塑料制品的加工和处理方法。
2.能记住几种功能高分子材料和普通高分子材料的性能和研制原理。
3.能说出高分子材料老化的原因和保护措施,树立节约意识和环保意识。一二三一、塑料制品的加工
1.线型结构:高分子链之间以分子间作用力结合,高分子链可以不带支链,也可以带支链。可溶解于一些有机溶剂,受热到一定温度范围时会软化、熔融,是一种热塑性聚合物。
2.体型(网状)结构:高分子链之间形成化学键而产生交联,形成立体网状结构。不易溶于有机溶剂,加热不熔融,是一种热固性聚合物。
3.塑料制品的加工:工业上,塑料大都是以石油裂解产物和天然气为原料生产的,大多制成颗粒状和粉末状的塑料原料,利用热塑性塑料和热固性塑料的性质加工制成各种塑料制品。一二三二、性能优异的合成材料
1.塑料的改性
常用方法主要有填充改性、共混改性、共聚改性。
2.功能高分子材料
(1)高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。
(2)功能高分子材料的特定功能的获得途径。
①由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合;
②通过化学反应在高分子主链或侧链上引入某些具有特定功能的基团;
③通过合理的加工成型实现材料的功能化。
(3)人类使用的第一种功能高分子材料是离子交换树脂。一二三影响高分子性能的因素主要有哪些?
提示主要是形成高分子单体的组成和结构、高分子的相对分子质量、高分子链的形状及高分子的聚集状态等。
3.复合材料
(1)概念:复合材料一般由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两种材料构成。
(2)性能:复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好等优良性能。一二三三、环境中的高分子材料
1.高分子材料的老化及其保护
(1)高分子材料老化的含义。
高分子材料在使用过程中,由于受到外力、热、光的作用,以及接触空气、水、微生物和化学试剂等许多环境因素的影响,其强度、弹性、硬度等性能逐渐变差,这种现象称为高分子材料的老化。
(2)防止高分子材料老化的措施。
①在合成高分子材料生产中一般要加入光稳定剂和抗氧剂、阻燃剂等精细化学品以提高其使用寿命。
②在材料使用时也要采取一些措施。一二三2.环境降解高分子材料的开发
(1)降解是指化学和物理因素引起聚合物分子链断裂的过程。
(2)降解主要涉及生物降解、光降解和化学降解三种过程。环境可降解材料的开发以生物降解材料为主。
3.废旧高分子材料的回收利用
主要有三种途径:
(1)通过再生和改性利用。
(2)采用热裂解或化学处理的方法使其分解。
(3)作为燃料回收利用热能。对塑料制品进行分类回收有什么好处?
提示①消除环境污染;②分类回收塑料制品是回收利用的条件之一;③增产节约,符合可持续发展的观念。一二一、线型结构、体型结构高分子材料比较 一二一二二、功能高分子材料与复合材料的比较
1.功能高分子材料与复合材料比较一二2.几种重要的复合材料 知识点1知识点2高分子材料的结构特点和性质
【例题1】 物质的性质和功能与分子结构间有着密切的关系。以下问题涉及高分子材料、日用化学品及药品。
几种常用高分子材料的结构(或结构片段)如下:知识点1知识点2(1)不会被酸、碱、王水及多数有机溶剂所腐蚀的塑料是 ;?
(2)热固性塑料是 ;?
(3)属于合成纤维,俗称“涤纶”的是 ,废弃的涤纶织物经处理后可回收利用。写出涤纶水解后生成的两种物质(即两种单体)的结构简式 ? 。?知识点1知识点2解析：(1)A、D项中物质存在—COO—(酯基),碱性条件下可以发生水解;C项中物质有碳碳双键,易被氧化;E项中物质有酚羟基,易
被氧化。B项中的 ,俗称“塑料王”,具有抗氧化、耐高温、化学性质高度稳定的特性。故答案选B。
(2)热固性塑料的结构特点为体型结构,故答案选E。其他为线型结构。
(3)D为涤纶的结构简式,它是由 和HO—CH2CH2—OH经缩聚反应生成的高聚物,故其水解产物为
和HO—CH2CH2—OH。知识点1知识点2答案：(1)B (2)E (3)D 点拨线型结构的高分子是以共价键结合成的高分子长链,具有热塑性;体型结构的高分子是高分子链之间相互交联,形成立体网状结构,具有热固性。知识点1知识点2功能高分子材料与复合材料
【例题2】 某复合材料是由碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料( )
①耐高温 ②不耐热 ③导电、导热 ④不导电、不导热 ⑤可用于飞机机翼 ⑥可用于导弹的壳体
A.①③⑤⑥ B.②⑤⑥ C.②③④ D.③④⑤
解析：碳纤维为增强体、金属钛为基体的复合材料应具有增强体的优点和基体的优点。碳纤维熔点高、硬度大,金属钛熔点高、导电、导热,二者的密度都较小。因此该复合材料具有:耐高温;导电、导热;密度小的特点,可用于制造飞机机翼和导弹壳体。
答案：A知识点1知识点2点拨材料是能源和信息发展的基础。材料可按下图进行分类: 1 2 3 4 51化学与生产和生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应
B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
C.合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料
D.利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程
解析：A项错误,聚乙烯塑料老化是因为发生了氧化反应;B项错误,煤的气化和液化均属于化学变化;C项错误,碳纤维不属于有机高分子材料;D项正确,利用粮食酿酒主要经历了淀粉水解为葡萄糖,然后葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇的变化过程。
答案：D1 2 3 4 52下列关于复合材料的说法错误的是( )
A.复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的
B.复合材料既保持了原材料的优点,又有优于原材料的特点
C.在复合材料中,基体起骨架作用
D.在复合材料中,增强体起骨架作用
解析：复合材料中一定含有两种或两种以上的材料,但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的,因此,复合材料保持了原材料的优点,克服了原材料的某些缺陷,也会产生优于原材料的特点。在复合材料中起骨架作用的是增强体,起黏结作用的是基体。
答案：C1 2 3 4 53下列说法中不正确的是( )
A.线型结构和体型结构的有机高分子都可以溶解在适当的溶剂里
B.某些高分子化合物具有热固性,它们在受热时不会熔化
C.高分子链之间存在较强的作用力,因此高分子材料的强度都较高
D.普通高分子材料存在易被氧化、不耐高温等特点
解析：线型结构的有机高分子可以用适当的溶剂溶解,而体型结构的有机高分子一般不易被溶解;热固性高分子化合物受热时不会熔化;强度高是高分子材料的重要特性;含不饱和键的高分子材料易被氧化,线型结构的高分子材料不耐高温。
答案：A1 2 3 4 54下列材料中属于功能高分子材料的是( )
①高分子膜 ②生物高分子材料 ③隐身材料 ④液晶高分子材料 ⑤光敏高分子材料 ⑥智能高分子材料
A.①②⑤ B.②④⑥
C.③④⑤ D.①②③④⑤⑥
解析：既有传统高分子材料的机械性能,又有某些特殊功能的高分子材料都属于功能高分子材料。
答案：D1 2 3 4 55现有下列高分子化合物,请从下列各项中选择出最恰当的选项,将代号填入下表中:
(1)高分子结构型式示意图:
(2)高分子材料的主要性质特点:
A.具有热塑性
B.可溶于有机溶剂
C.不溶于有机溶剂
D.具有确定的熔点1 2 3 4 5(3)主要应用:
a.用于制备塑料薄膜
b.用于制备光学仪器
c.用于制备车辆轮胎1 2 3 4 5解析：硫化橡胶是体型高分子材料,聚乙烯是不带支链的线型结构,有机玻璃是带有支链的线型结构,由结构即可判断其性质。
答案：课件21张PPT。单元整合专题1专题2专题3专题4专题5专题1 无机非金属材料
传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性对比:专题1专题2专题3专题4专题5【例题1】 C3N4和Si3N4晶体结构相似,是新型的无机非金属高温结构陶瓷材料。下列说法中正确的是( )
A.C3N4和Si3N4晶体中都含有共价键
B.C3N4和Si3N4中N的化合价均为+3价
C.C3N4和Si3N4易与水反应生成NH3
D.C3N4晶体的硬度比Si3N4晶体的硬度小
解析：C3N4和Si3N4中N为-3价,从其用途可知两者均不易与H2O反应,由于碳氮键的键长比硅氮键的键长短,则C3N4的硬度比Si3N4的大。
答案：A专题1专题2专题3专题4专题5专题2 金属的冶炼 专题1专题2专题3专题4专题5专题1专题2专题3专题4专题5专题1专题2专题3专题4专题5专题1专题2专题3专题4专题5【例题2】 已知有关物质的熔、沸点数据如下表:
请参考上述数据回答问题:
工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。
(1)为什么不用电解MgO的方法生产镁,也不用电解AlCl3的方法生产铝??? 。?
(2)冰晶石在电解中的作用是什么? 。?专题1专题2专题3专题4专题5解析：因为MgO的熔点远高于MgCl2,所以电解熔融的MgO需要更多的能量、更高的温度,不易于操作。从表中数据可以发现,AlCl3晶体的熔点很低,且沸点比熔点低,易升华,属于分子晶体,不存在离子,熔融时不能导电,故不能被电解。
答案：(1)MgO的熔点太高,电解MgO消耗能量多,经济效益低;AlCl3晶体为分子晶体,在熔融状态下不电离、不导电,不能被电解
(2)作助熔剂专题1专题2专题3专题4专题5专题3 金属腐蚀与防护
1.金属腐蚀
(1)金属腐蚀的实质是金属失电子被氧化,金属腐蚀中以电化学腐蚀更普遍;
(2)据电解质溶液的酸碱性把电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀,电化学腐蚀中以吸氧腐蚀更普遍。
2.金属的防护
(1)金属防护的目的是使金属与能引起金属腐蚀的物质隔离,切断形成原电池的条件。
(2)为使保护效果更好,通常采用电化学防护,即牺牲阳极的阴极保护法和外加电源的阴极保护法。专题1专题2专题3专题4专题5【例题3】 下列关于铁器的使用注意事项不正确的是 ( )
A.避免长期接触潮湿空气
B.避免与酸性物质接触
C.不可以和铜器堆放在一起
D.用水经常冲洗自行车防锈
解析：铁制品的腐蚀主要是电化学腐蚀,包括析氢腐蚀(在酸性条件下)、吸氧腐蚀(在中性条件下),但主要是吸氧腐蚀。为了防止腐蚀,就要切断发生电化学腐蚀的条件,隔绝空气(如在金属表面涂油漆、矿物油等或镀层进行保护),使金属制品表面保持干燥。A中防腐方法正确;B中如果与酸性物质接触,会发生化学腐蚀,所以要避免与酸性物质接触;C项为避免发生电化学腐蚀;D项中经常用水冲洗自行车,如果不及时擦干也容易生锈。
答案：D专题1专题2专题3专题4专题5专题4 聚合物单体的推断方法
1.确定聚合物的类型
聚合物可以通过加聚反应或缩聚反应得到。要推断一种聚合物的单体,必须首先根据聚合物链节主链的特点确定这种聚合物是加聚产物还是缩聚产物。专题1专题2专题3专题4专题52.确定聚合物的单体
根据聚合物的类型以及链节的特点,聚合物的单体推断方法如下:专题1专题2专题3专题4专题5【例题4】 现有高分子化合物A和B的结构如下:
A的结构简式为:
B的部分结构为:
(1)合成A的单体的结构简式为 ,合成A的反应类型是 。?
(2)合成B的单体最少有 种,合成B的反应类型是 。?专题1专题2专题3专题4专题5专题1专题2专题3专题4专题5专题5 “白色污染”的危害及治理
1.塑料制品废弃物严重污染环境,被称为“白色污染”,其危害主要表现在以下几个方面
(1)在自然界,塑料垃圾难以分解,埋在土壤里经久不烂,长此下去会破坏土壤结构,降低土壤肥效,污染地下水。
(2)焚烧废弃塑料会释放出多种有毒的化学气体,严重污染环境,既威胁人类的健康,又影响市容市貌。专题1专题2专题3专题4专题52.“白色污染”的治理方法
(1)废弃塑料资源化。以废弃塑料为资源,加以开发和利用,其途径有:
①直接作为材料。如市售再生塑料制品。
②制取合成高分子的单体,高分子是单体聚合而成的,那么在一定条件下可由废弃塑料再制成单体。
③制取燃料油。有些类似于石油的裂化,因为像聚乙烯专题1专题2专题3专题4专题5“裂化”过程可表示为: 专题1专题2专题3专题4专题5(2)研制生物降解塑料,已经研究的方法有:
①天然高分子改造法。以淀粉、纤维素、甲壳素、木质素、海藻等天然高分子为原料,通过化学修饰和共聚等方法,对这些分子进行改性,可合成生物降解塑料。
②化学合成法模拟天然高分子结构,从简单的小分子出发制备分子链上连有酯基、酰胺基、肽键的聚合物。这些“基”有些类似天然油脂、蛋白质中的结构片段,易被生物降解。也可在高分子链中嵌入易被生物降解的链段。
③微生物发酵法。许多微生物能以某些有机物为碳源,通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。如英国研制出的类似聚丙烯的细菌塑料、美国研制的土豆塑料等。专题1专题2专题3专题4专题5【例题5】 塑料废弃物的危害是( )
①难以分解,破坏土壤结构,影响植物生长 ②污染海洋 ③危及海洋生物的生存 ④造成海难事件 ⑤破坏环境卫生,污染地下水
A.①②③④⑤ B.①②③④
C.②③④ D.①③⑤
解析：人们把由塑料造成的污染称为“白色污染”。“白色污染”最为严重的是食品包装袋、原料包装袋的废弃物造成的污染。由于它们是一种不能被微生物分解的材料,因而造成的危害较大。
答案：A课件31张PPT。第四单元 化学与技术的发展课题1 化肥和农药1.能通过实例说出化肥和农药在农业生产中的重要应用,以及使用特点和发展趋势。
2.能说出化肥、农药使用的负面影响,树立环保意识。一二三一、化肥为农作物补充必要的营养元素
1.大量施用的三种化肥
(1)磷肥:过磷酸钙[主要成分是Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4],简称普钙,是目前使用最广泛的磷肥;钙镁磷肥[主要成分是Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2],是一种缓效的多元复合肥。
(2)钾肥:主要有碳酸钾、氯化钾、硫酸钾和硝酸钾等。
(3)氮肥:农业生产中氮肥的用量最大,主要有尿素、硝酸铵和碳酸氢铵等。一二三2.尿素和硝酸铵的生产
(1)尿素的生产原理(用化学方程式表示):(2)硝酸铵的生产原理(用化学方程式表示): 一二三(1)氮肥与磷肥、钾肥在生产原料上有什么不同?
(2)草木灰的使用应注意哪些问题?
提示(1)氮肥大多以合成氨工业中的氨为原料;磷肥和钾肥主要以天然矿物为原料,如磷肥以磷矿石为原料,钾肥以固态钾盐矿、液态钾盐卤等为原料。
(2)草木灰施用后不宜大量浇水,也不要在大雨前施用,更不能与铵态氮肥混用。一二三二、农作物的保护神——农药
1.杀虫剂与虫害的防治
(1)种类:使用杀虫剂的化学防治法是目前最常用的方法。按照化学组成和结构,常用的杀虫剂主要包括有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类化合物等。
(2)农药的更新换代:
第三代农药具有高效、低毒和低残留的特点,也被称为“环境友好农药”。一二三2.病害和草害的防治
(1)病害防治:人类先后使用的杀菌剂有石灰、硫黄、石硫合剂、波尔多液等,后来人们发明了内吸性杀菌剂,它与保护性杀菌剂配合使用,使防病效果大大增强。
(2)草害防治:化学除草剂(除莠剂)可以杀死杂草而不伤害作物。
(3)植物生长调节剂:植物代谢的产物乙烯是一种结构最简单的植物激素,近年研制出了能在植物体内产生乙烯的植物生长调节剂,如乙烯利等,它能释放出乙烯的原理为一二三元素周期表对于农药的合成有什么应用价值?
提示通常制造的农药中含有的氟、氯、硫、磷等关键元素位于元素周期表的右上方非金属区。根据同周期和同主族元素的递变规律,可在该区域寻找非金属性相对弱的元素合成高效、低毒、低残留的农药。一二三三、化肥、农药的合理使用与环境保护
1.农药主要用于对有害生物的防治,但它们对周围生物群落的影响是广泛而复杂的。农药除了部分着落于作物上,大部分落入土壤中而发生吸附、转移、降解等一系列相互影响的过程。
2.合理使用化肥
(1)合理使用化肥,不仅要考虑土壤的酸碱性、作物营养状态等因素,还必须根据化肥本身的化学性质进行科学施用。不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构,过量使用的化肥会随雨水流入河流和湖泊,造成水体富营养化,产生水华等污染现象。
(2)硫铵适宜施于雨水充沛的地区;硝铵适用于气候比较干燥的地区。一二三四一、常见化学肥料的种类 一二三四一二三四二、农药
1.杀虫剂
第一代:天然产物,如天然植物艾蒿、烟草(药效低);无机物等。
第二代:有机合成农药,如含磷有机物马拉硫磷、氨基甲酸酯等,一般都具有较强的毒副作用。
第三代:多是对人无毒或毒性甚小的天然分子或模拟天然分子。例如:菊酯(俗称除虫菊),它是一种来自菊花的杀虫剂,具有高效、低毒(甚至无毒)的优点。
2.杀菌剂
(1)表面杀菌剂:波尔多液。
(2)内吸性杀菌剂:如多菌灵,它属于苯并咪唑类杀菌剂,是园林植物保护中最常用的杀菌剂。
(3)除莠剂:优点是杀死杂草而不伤害作物,节省大量劳动力,有利于农业机械化发展和耕作栽培技术的更新。一二三四三、化肥和农药的合理使用
1.化肥与农药混合施用的原则
第一,碱性农药如波尔多液,不能与碳酸铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等铵态氮肥或过磷酸钙混合,否则易生成氨挥发或产生沉淀,从而降低肥效。
第二,碱性化肥如氨水、石灰、草木灰,不能与拟除虫菊酯类杀虫剂等农药混合施用,因为多数有机磷农药在碱性条件下易发生分解而失效。
第三,化肥不能与微生物农药混合,因为化肥挥发性、腐蚀性强,若与微生物农药混用,易杀死微生物,降低防治效果。一二三四2.化肥与化肥混合施用的原则
第一,过磷酸钙不能与草木灰等碱性肥料混用,否则会降低磷的肥效。
第二,钙镁磷肥等碱性肥料不能与铵态氮肥混施,因为碱性肥料若与铵态氮肥混施,会使氨挥发,造成肥效损失。
特别提醒(1)使用农药应根据病虫害的起因和发生条件,对症下药;(2)应混合和交替使用不同农药,防止产生抗药性,保护害虫天敌;(3)注意农药间隔期,严格按照使用说明使用;(4)注意个人防护。一二三四四、农药、化肥过度使用造成的污染及环境保护
1.化肥污染
化肥污染引起的环境问题主要有:
(1)河川、湖泊、内海的富营养化。引起水域富营养化的原因,主要是水中氮、磷的含量增加,使藻类等水生植物生长过快。
(2)土壤受到污染,其物理性质恶化。长期过量而单纯施用化学肥料,会使土壤硬化。
(3)食品、饲料和饮用水中有毒成分增加。施用化肥的地区的井水或河水中氮的含量增加。施用化肥过多的土壤会使蔬菜和牧草等作物中硝酸盐含量增加。
(4)大气中氮氧化物含量增加。一二三四2.农药污染
化学农药是消灭植物病虫害的有效药物,但农药的使用量增加,会产生一些不良后果,主要表现为:
(1)有机氯类农药不仅对害虫有杀伤毒害作用,同时对害虫的“天敌”及传粉昆虫等益鸟益虫也有杀伤作用,因而破坏了自然界的生态平衡。
(2)长期使用同类型农药,会使害虫产生抗药性,因而增加了农药的使用量和防治次数,也大大增加了防治费用和成本。
(3)长期大量使用农药,会使农药在环境中逐渐积累,造成土壤酸化、板结等,降低作物产量。
(4)农药被农作物吸收、进入动物体内,经过生物富集浓缩,使其毒性更大,不仅使得害虫的天敌更易受到毒害作用,而且会通过食物链威胁人体的健康。知识点1知识点2知识点3化肥的正确施用
【例题1】 硫酸铵是农村常用的一种铵态氮肥。试回答下列问题:
(1)某硫酸铵肥料,实验测得氮的质量分数为20%,这种样品中可能混有 。?
A.碳酸氢铵 B.硝酸铵
C.氯化铵 D.磷酸氢二铵
(2)下列物质不能与硫酸铵肥料混合施用的是 。?
A.硝酸铵 B.草木灰
C.过磷酸钙 D.氯化钾知识点1知识点2知识点3(3)田间一次施用化肥过多会使植物变得枯萎发黄,俗称“烧苗”,其原因是 。?
A.根细胞从土壤中吸收的养分过多
B.根细胞不能从土壤中吸水
C.根系不能将水向上运输
D.根系加速了呼吸作用,释放的能量过多知识点1知识点2知识点3解析：(1)硫酸铵含氮量为21.2%>20%,则必定含有含氮量比20%小的一种化肥,经计算只有NH4HCO3含氮量低于20%。(2)硫酸铵为铵态氮肥,这种肥料不能与碱性物质混合施用,因易产生挥发性物质氨气,降低肥效;硝酸铵、过磷酸钙[Ca(H2PO4)2·H2O、CaSO4]都显酸性;氯化钾显中性;而草木灰的主要成分是K2CO3,水解显碱性。(3)当施用化肥过多时,根细胞不能从土壤中吸水而发黄。
答案：(1)A (2)B (3)B
点拨根据当地的实际情况合理施用化肥。化肥的施用要以尽量少的投入、尽量小的对环境的影响来保持尽量高的农产品产量及保障食品品质。知识点1知识点2知识点3农药的生产与使用
【例题2】 杀虫剂DDT分子结构是:下列关于DDT的说法中,不正确的是( )
A.大量使用DDT会使鸟的数量减少
B.DDT属于芳香烃
C.DDT的分子式是C14H9Cl5
D.DDT的性质稳定且难以降解
解析：DDT属于杀虫剂,鸟以虫为食,A正确;该分子因含氯元素而不属于烃,B错误;从结构看,分子式正确,C正确;DDT属于氯代苯,性质稳定,D正确。
答案：B知识点1知识点2知识点3化肥、农药的合理使用与环境保护
【例题3】 阅读下面文字,简要回答问题:
土壤污染是指土壤中积累的有毒、有害物质危害植物的生长,或者残留在农作物中进入食物链而危害人体的健康。人从自然界取得资源和能源,经过加工、调配和消费,最终的废弃物撒向土壤,或通过大气、水体和生物向土壤中排放和转化,当输入的污染物数量超过土壤的容量和自净能力时,必然引起土壤的恶化,产生土壤污染,污染的土壤对农作物生长不利。
(1)设计实验测定本地区土壤的酸碱性(简要写出操作步骤): 。?
(2)据你所学的化学知识,提出防治土壤污染的措施(至少三种): 。?知识点1知识点2知识点3解析：此题将化学知识与生活常识、环境保护紧密地联系起来,体现了化学的实用性,也考查了学生的实验能力。第(2)问具有开放性,考查学生的开放性思维能力。正确解答此题要掌握测定溶液酸碱度的方法、化肥和农药对土壤的污染及防治措施。
答案：(1)取少许土样放入烧杯中,加入适量的蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌后,静置,用玻璃棒蘸取少量清液滴到pH试纸上,与标准比色卡对照,判断其酸碱性
(2)①控制和消除“三废”的排放。②严格控制化肥、农药的使用。③合理施用化学肥料。④通过生物的降解和吸收来净化土壤。⑤增施有机肥,改良沙性土壤。(任答三种,其他答案合理也可)知识点1知识点2知识点3【例题4】 有机磷农药具有药效高、在环境中残留时间短等许多优点,在农业上被普遍使用,但有机磷农药毒性强,使用不当易使人中毒。下面是两种有机磷农药主要成分的分子结构式。(1)若在使用过程中不慎接触了敌敌畏或甲胺磷农药,立即用肥皂反复擦洗可避免中毒,其原理是 。?知识点1知识点2知识点3(2)若误食敌敌畏或甲胺磷农药,应立即采取有效措施解毒。下列措施中不正确的是 (用序号填空)。?
①先用2% NaHCO3溶液洗胃,再服MgSO4溶液导泻
②先用2% NaOH溶液洗胃,再服CuSO4溶液导泻
③先用食醋洗胃,再服NaHCO3溶液中和
解析：敌敌畏和甲胺磷都属于酯类物质,酯在碱性条件下能较快地水解而失去药性和毒性。NaOH溶液虽然能使敌敌畏和甲胺磷水解,但它的腐蚀性很强。CuSO4溶液不但不能解毒,反而有毒。
答案：(1)肥皂的碱性较强,敌敌畏和甲胺磷都属于酯类物质,在碱性条件下水解失去毒性
(2)②③1 2 3 4 51尿素[CO(NH2)2]是一种高效化肥,它属于( )
A.复合肥 B.磷肥 C.氮肥 D.钾肥
解析：尿素只含植物生长所需的氮元素,而不含磷元素和钾元素,故属于氮肥。
答案：C1 2 3 4 52(双选)下列说法中正确的是( )
A.氮肥、磷肥、钾肥都是从地壳中贮量丰富的无机盐中获得的
B.目前,农业上使用的氮肥大多数是从合成氨开始的
C.波尔多液属于第二代农药
D.DDT属于第二代农药,属于杀虫剂
答案：BD1 2 3 4 53随着生活水平的提高,人们越来越重视“绿色食品”,绿色食品是指( )
A.添加了绿色色素的食品
B.含有叶绿素的食品
C.原料生产过程中没有使用化肥、农药的食品
D.原料生产及加工过程中没有受到污染的食品
解析：绿色食品是指在生产、加工各个环节都没有受到污染的食品。它以环保、安全、健康为目标,在农作物生长过程中严格控制,不使用对人体有害的农药、化肥、生长调节剂等。
答案：D1 2 3 4 54某农民发现自己购进的化肥(碳酸氢铵)有一部分受潮,这时他应该采取的措施是( )
A.把受潮的碳酸氢铵取出来,放在太阳下晒干
B.用火将其烘干
C.把受潮的碳酸氢铵与草木灰混合施用
D.提前使用
解析：NH4HCO3受热易分解,与草木灰混用会放出氨气,降低肥效。
答案：D1 2 3 4 55根据下表中所列化肥的性质,从下列使用注意事项中选择合适的项(可选多项),将其序号填入下表的右栏中。1 2 3 4 5A.贮存和运输时要密封,不要受潮或暴晒;施用后要盖土或立即灌溉
B.不要与碱性物质混放或混用
C.不能与易燃物质混在一起;结块时,不要用铁锤砸碎
D.不宜长期施用
解析：由题给各种化肥的性质推断各自使用时需要注意的问题。
答案：①AB ②ABC ③BD ④D课件25张PPT。课题2 表面活性剂 精细化学品1.能记住肥皂、合成洗涤剂的组成、结构、性质及去污原理。
2.能记住肥皂的实验室制备方法、肥皂和合成洗涤剂的工业生产原理。
3.通过典型实例明确精细化学品的生产特点,体会化学与技术发展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。一二三一、肥皂可以用来去油污
1.肥皂的去污原理
肥皂的化学成分为高级脂肪酸的钠盐或钾盐,能在水中电离成RCOO-和Na+或K+,RCOO-中具有极性的COO-部分称为亲水基,非极性的—R部分称为亲油基或憎水基;在洗涤衣物时,肥皂、油污与水之间发生润湿、乳化和起泡三种主要作用而达到去污的目的。一二三2.肥皂的生产原理
(1)主要原料是油脂和烧碱。
(2)制造原理是酯类的水解。工业上通常将油脂与碱共热水解成肥皂和甘油,加入食盐使肥皂析出,再经过一系列工序制成肥皂;酯类在碱性条件下的水解反应通称为皂化反应,如硬脂酸甘油酯的皂化反应方程式为其中,硬脂酸钠是肥皂的有效成分。
(3)肥皂的质量与所选用的油脂和碱有很大关系。用KOH代替NaOH可得到液体肥皂。一二三肥皂通常在软水中的去污效果好,但在硬水中和在酸性环境中的洗涤效果不好。为什么?
提示肥皂中的有效成分硬脂酸钠与Mg2+、Ca2+反应生成沉淀(即浮渣);在酸性环境中硬脂酸钠会生成溶解度小的高级脂肪酸而大大减弱去污效果。一二三二、合成洗涤剂的制造和性能优化
1.合成洗涤剂的制造
(1)原料:合成洗涤剂是以石油裂解产品、硫酸、氢氧化钠等为原料合成的。
(2)合成洗涤剂的分子中都同时具有亲水基和亲油基,市场上的合成洗涤剂多为烷基苯磺酸钠。
(3)制造:如十二烷基苯磺酸钠的合成(写出化学方程式)。
①取代:一二三一二三2.合成洗涤剂的性能优化
(1)确定合适的碳链长度。所含碳原子个数以12~18为最佳。
(2)选择不含支链的烃基。因为合成洗涤剂含有支链烃基时,通常难以被生物降解。
(3)合理配方。为提高合成洗涤剂的综合性能,生产中要配入多种助洗剂和辅助剂,如纯碱、硅酸钠、硫酸钠和含磷化合物等。含磷化合物是一种较好的助洗剂,但大量含磷污水的任意排放会造成赤潮和水华等环境污染问题。一二三三、精细化学品及其生产特点
1.精细化学品具有品种多、批量小、产值高等特点。表面活性剂素有“工业味精”之称。
2.精细化工具有技术密集、附加值高等特点。主要体现在精细化学品研发阶段投资高、生产工艺流程长、原料多、反应复杂和条件要求严格等方面,还具有技术保密性强、专利垄断性强等特点。表面活性剂为什么被称为“工业味精”?
提示表面活性剂用量很少,但能显著降低水与空气或其他物质的界面张力,大大提高工业生产效率,提高产品质量和性能。一二三在泡沫灭火器中添加表面活性剂可以提高灭火效果。这是为什么?
提示添加表面活性剂是为了使水溶液容易形成泡沫,增加灭火剂与可燃物之间的浸润性,提高灭火性能。一二一、表面活性剂
1.结构
表面活性剂分子是具有亲水基和亲油基的两亲分子。具有极性的—COO-部分易溶于水而不溶于油,称为亲水基;非极性的—R部分不易溶于水而易溶于油,称为亲油基或憎水基。
2.用途
主要有三个领域。
(1)家用洗涤:如肥皂、洗衣粉和洗洁精等;
(2)个人护理:如洗发香波、化妆品的乳化剂等;
(3)工农业生产中的应用:如配制农药时常加入一些表面活性剂使之成为乳浊液,提高病虫害的防治效果。一二二、肥皂与合成洗涤剂
1.肥皂的去污原理
(1)污垢一般是由油脂和灰尘组成,不易被水润湿。
(2)去污过程。
润湿:使附着的油污易于分散到水中;
乳化:使油污在水中形成小油滴,脱离附着物而悬浮在水中;
起泡:使油污和其他固体污垢更容易被吸附而脱离附着物。
2.生产肥皂的工艺流程一二3.肥皂与合成洗涤剂的比较 一二一二特别提醒肥皂在生产和使用上对环境的影响很小,而洗涤剂对环境的影响较大。合成洗涤剂的制造过程中产生大量的废水和废气。合成洗涤剂的使用,特别是含磷洗涤剂的使用,又增添了一系列的环境污染。知识点1知识点2肥皂的去污原理和生产原理
【例题1】 下列关于油脂的叙述错误的是( )
A.油脂在酸性条件下的水解可得到氨基酸和甘油
B.利用油脂在碱性条件下的水解,可以生产甘油和肥皂
C.用热的纯碱溶液去油污效果更好
D.硬水使肥皂去污能力减弱是因为生成了沉淀
解析：油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油,在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油,A错误,B正确;热的纯碱溶液碱性更强,使油污水解完全,去污效果更好,C正确;肥皂与硬水中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,D正确。
答案：A
点拨肥皂的制造原理是酯类在碱性条件下的水解。肥皂在软水中的去污效果好,在硬水和酸性环境中去污效果差。知识点1知识点2洗涤剂的去污原理 (1)十二烷基苯磺酸钠分子在水溶液表面分布的结构示意图,应是下列各图中的 (填写序号)图,理由是 。?知识点1知识点2(2)进入水内部的十二烷基苯磺酸钠分子,可能会以下列结构形式中的 (填写序号)结构形式存在,理由是 。?知识点1知识点2答案：(1)C 链烃基在液面上,极性基团在液面之下与水相亲,可使体系能量降低
(2)AD 极性基与链烃基交替排列,可减少分子之间的斥力;链烃基向内、极性基向外的结构,在一定程度上使亲油基团——链烃基脱离与水的接触,使体系能量降低
点拨本题根据洗涤剂的去污原理,链烃基属于憎水基,—SO3Na属于亲水基,是“相似相溶”原理应用的实例。洗涤过程中,污垢中的油脂与肥皂或洗涤剂接触后,烃基部分插入油滴使油污被包围起来,再经过摩擦、振动,大的油污便分散成小的油珠,脱离被洗物分散到水中形成乳浊液。1 2 3 4 51制肥皂时,皂化反应后加盐的作用是( )
A.加大溶液密度 B.催化作用
C.与甘油反应 D.盐析使肥皂析出
解析：皂化反应后的混合液是不分层的,需要加入食盐将肥皂的有效成分析出,即盐析。
答案：D1 2 3 4 52关于精细化学品特点的叙述正确的是( )
A.精细化学品品种多,产量也大
B.精细化学品批量小,产值低
C.精细化学品开发周期快,经济效益见效快
D.精细化学品表面活性剂能显著降低水与空气的界面张力
解析：精细化学品具有品种多、产量小、产值高、技术密集、附加值高等特点;表面活性剂能显著降低水与空气的界面张力。
答案：D1 2 3 4 53下列关于合成洗涤剂的说法错误的是( )
A.合成洗涤剂分子中含有亲水基和憎水基
B.合成洗涤剂不适合在硬水中使用
C.合成洗涤剂能造成水体污染,使水质变坏
D.合成洗涤剂去污能力强
解析：合成洗涤剂分子中含有亲水基和憎水基,去污能力比肥皂强,但其含有的含磷化合物会造成水体污染,使水体富营养化,硬水对合成洗涤剂的使用没有影响(硬水中使用肥皂时会因生成沉淀而降低洗涤效果)。
答案：B1 2 3 4 54关于肥皂与合成洗涤剂的比较,下列说法中正确的是 ( )
①肥皂可以在硬水中使用,而合成洗涤剂不行 ②合成洗涤剂去污能力比肥皂强,适合洗衣机使用 ③制造合成洗涤剂的原料便宜 ④制造肥皂的原料便宜
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
解析：肥皂的有效成分为硬脂酸钠,而C17H35COO-能与硬水中的Ca2+、Mg2+结合形成沉淀,而使C17H35COO-失去除污能力,降低了洗涤效果;合成洗涤剂为十二烷基苯磺酸钠,其中所含的表面活性剂拥有更强的亲水基团和亲油基团,去污能力更强;合成洗涤剂的原料主要是石油裂解产品,比较便宜,而肥皂的原料为油脂,成本相对高一些。
答案：B1 2 3 4 55将洗衣粉和肥皂分别制成溶液进行有关实验。试回答下列问题:
(1)分别用紫色石蕊试纸检验,试纸呈 色和 色,其原因是 。?
(2)不能在酸性水中使用的是 ,其原因是 。?
(3)不能在硬水中使用的是 ,其原因是 。?
(4)洗衣粉的主要成分是 ,肥皂的主要成分是 ,两者都属于有机盐类化合物。?
解析：洗衣粉的主要成分是强碱强酸盐,其溶液呈中性;肥皂的主要成分是强碱弱酸盐,水解呈碱性。肥皂的有效成分与硬水中的Ca2+、Mg2+等反应产生沉淀,与H+反应生成溶解度小的高级脂肪酸,从而影响去污效果。1 2 3 4 5答案：(1)紫 蓝 前者是强碱强酸盐,溶液呈中性;后者是强碱弱酸盐,水解呈碱性
(2)肥皂 肥皂与酸作用生成溶解度小的高级脂肪酸,从而影响去污效果
(3)肥皂 肥皂与硬水中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,从而影响去污效果
(4)烷基苯磺酸钠 高级脂肪酸钠课件11张PPT。单元整合专题1专题2专题3专题1 关于化肥、农药混用应遵循的原则
第一,混合后能保持原有的理化性状,其肥效、药效、激素均得以发挥;
第二,混合物之间不发生酸碱中和、生成沉淀、水解等化学反应;
第三,混合物不会对农作物产生毒害作用;
第四,混合物中各组分在药效时间、施用部位及使用对象上都较一致,能充分地发挥各自的功效。专题1专题2专题3【例题1】 合理混施肥料能增强土壤肥效,使农作物增产。下列关于肥料混施的做法中错误的是( )
A.人畜粪尿等农家肥不能与草木灰、石灰等碱性肥料混用
B.磷矿粉、骨粉等难溶性磷肥可以与草木灰、石灰等碱性肥料混用
C.钙镁磷肥等碱性肥料不能与铵态氮肥混施
D.化学肥料不能与细菌性肥料混用专题1专题2专题3解析：人畜粪尿中的主要成分是氮,若与强碱性肥料混用,则会被中和而失效;磷矿粉、骨粉等难溶性磷肥若与碱性肥料混用,会中和土壤内的有机酸类物质,使难溶性磷肥更难溶解,作物无法吸收利用;钙镁磷肥等碱性肥料若与铵态氮肥混施,会增加氨的挥发性,降低肥效;化学肥料有较强的腐蚀性、挥发性和吸水性,若与根瘤菌等细菌性肥料混合施用,会杀伤或抑制活菌体而使细菌性肥料失效。
答案：B专题1专题2专题3专题2 关于化肥、农药、合成洗涤剂对环境的污染
人类对自然环境的污染主要包括两个方面:一是工农业生产过程中产生的废水、废气、废渣(三废);二是自然资源的开发利用过程中产生的对环境的污染和破坏。从污染源来看,包括生活污染源、工业污染源、交通污染源、农业污染源等。
农业上化肥的过量施用和水土流失,加上日常生活中含磷洗涤剂的使用,会造成近海和湖泊中的水体富营养化。农药的大量使用,一方面也会造成水体污染,另一方面会通过食物链危害人的健康。专题1专题2专题3【例题2】 氮、磷、钾是植物生长的重要营养元素。洗衣粉中如加入由磷酸脱水制得的多磷酸的钠盐作配料,虽能在洗衣时起到软化水的作用,但使用此类洗衣粉也会造成水质污染。
(1)试简述污染水质的原因: 。?
(2)某种无磷洗衣粉中加入了硅酸钠作配料,试说明这种配料的有关性质与作用: 。?
(3)N、P、K是以 状态被植物吸收的,试简述N、P、K被植物根细胞吸收的原因及过程 。?专题1专题2专题3答案：(1)洗衣粉废水中含有较多磷酸盐,流入江河形成富磷的“肥水”,水生植物繁殖、生长过快,从而造成水质污染
(2)Na2SiO3能够发生水解,使溶液呈碱性,使水软化,但Si不是大多数植物的营养元素,故不会造成水质污染
(3)离子 植物根细胞通过交换吸附原理来吸收土壤溶液中的离子,根细胞通过呼吸作用产生CO2,CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3专题1专题2专题3专题3 家用洗衣粉与环境保护
家用洗衣粉、餐具洗涤剂与工业洗涤剂的成分没有什么本质的不同,主要是表面活性剂,它是洗涤配方的核心成分,没有表面活性剂就不会发泡、不能去油。有污垢的衣服在洗衣粉的“魔力”下能变得清洁干净,但是同时也能对环境和人自身带来许多危害。
(1)水体富营养化。
合成洗衣粉中的增净剂磷酸盐是造成湖泊等水体富营养化的“元凶”!首先,大量繁殖的浮游生物会使原本水清如镜的水体变得浑浊有色。其次,藻类等浮游生物死亡后的残骸被微生物分解,不断消耗水中溶解的氧,使得溶解氧含量降低,还能产生硫化氢等有毒气体。此外,富营养化水体由于亚硝酸盐和硝酸盐含量较高,人畜长期饮用,也会中毒致病。专题1专题2专题3(2)洗衣粉的毒副作用。
合成洗衣粉对人体的损害也不容忽视。例如,荧光增白剂亦是致癌物质,可使人体细胞发生畸变,也可引发皮炎和皮肤瘙痒。专题1专题2专题3【例题3】 保护环境是每一个公民的责任,下列说法正确的是( )
A.大量使用含磷洗涤剂会带来“白色污染”
B.减少并逐渐停止生产和使用氟氯代烷的目的是为了减少酸雨
C.废旧电池中的汞、镉、铅等重金属不会对土壤和水源造成污染
D.一个现代化的化工企业,应该朝着无废物排出的“封闭式生产”的方向努力
解析：使用含磷洗涤剂,可造成水体富营养化,引起“赤潮”或“水华”,A错误;使用氟氯代烷能破坏臭氧层,形成臭氧层“空洞”,B错误;废旧电池中的汞、镉、铅等重金属会产生重金属污染,C错误。
答案：D
