高考化学一轮复习 第2讲 化学与资源开发利用教案（含解析）新人教版选修2

这是一份高考化学一轮复习 第2讲 化学与资源开发利用教案（含解析）新人教版选修2，共19页。

第2讲　化学与资源开发利用
[考纲要求]　1.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。2.了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。3.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，了解化学在水处理中的应用。4.了解化学资源对废弃物的再生和综合运用的作用。
考点一　多样化的水处理技术

1． 水的净化与污水处理
(1)生活用水的净化
①基本流程

②常用混凝剂为铝盐(如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等)、三价铁盐等。原理为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，生成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降。
③常用的消毒剂为液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。
④除去水中的异味：活性炭颗粒的表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。
(2)污水处理的方法
方法
含义
操作
物理法
主要是利用物理原理和机械作用对废水进行治理
沉淀、均衡调节、过滤、离心分离等
物理化学法
通过物理化学过程来除去污染物的方法
吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤、超吸附等
化学法
通过施用化学药剂或采用其他手段进行废水处理的方法
中和法、氧化法、还原法、离子交换法等
生物化学法
利用微生物的代谢作用，除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法
活性污泥法、生物滤池法、厌气处理法等
(3)硬水的软化
①暂时硬度和永久硬度
a．暂时硬度：水的硬度是由Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2引起的，称暂时硬度。
b．永久硬度：水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的，称永久硬度。
②硬水软化
a．硬水软化的目的：降低硬水中Ca2＋、Mg2＋的含量使之达到规定标准。
b．软化方法
加热法
范围
硬水中Ca2＋、Mg2＋以Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2形式存在
原理
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O
MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑
水垢
CaCO3和Mg(OH)2的混合物
离子交换法
范围
硬水中Ca2＋、Mg2＋以硫酸盐或氯化物形式存在
药品
磺化煤(NaR)作离子交换剂
原理
2NaR＋Ca2＋===2Na＋＋CaR2
2NaR＋Mg2＋===2Na＋＋MgR2
2. 海水淡化
海水淡化又称脱盐，利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。常用方法有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法等。

题组一　生活用水的获取
1． 下列说法中正确的是 (　　)
A．软水中一定不含Ca2＋、Mg2＋
B．硬水经煮沸后就一定变为软水了
C．水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁
D．经过磺化煤处理过的水是不含离子的纯净水
答案　C
解析　软水是含有较少Ca2＋和Mg2＋的水，故A项错；煮沸法可以使硬水的暂时硬度降低，而永久硬度几乎是不会降低的；经磺化煤处理的水，Ca2＋和Mg2＋的浓度降低了，但Na＋的浓度增大了。
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________(答一种)，其净水作用的原理是______________________________________________________________________。
(3)水的净化和软化的区别是______________________________________________。
(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c(HCO)＝8×10－4 mol·L－1，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。
答案　(1)O2　CO2(或氮气)
(2)明矾(或硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁，答出一种即可)
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
(3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子
(4)10°　(5)740　1 484
题组二　污水及处理
3． 下列所述情况可能引起水污染的是 (　　)
①城市生活污水的任意排放　②农业生产中农药、化肥使用不当　③海上油轮石油泄漏　④工业生产中废液、废渣、废气的排放
A．①③ B．①④ C．②④ D．①②③④
答案　D
4． 工业三废(废水、废气、废渣)处理或将三废消灭于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。
(1)工业生产H2SO4的尾气中常含有少量SO2，通常用________吸收，有关的化学方程式为______________________________________________________________________；
然后再用硫酸处理，目的是________________________________________________。
硫酸厂的废水呈________性，通常加入________进行处理。
(2)铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且能在体内蓄积。因此在处理含铬污水时，通常加入________使六价铬转化为三价铬，再加__________使其转化为沉淀。
(3)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，ClO2有下列两种制备方法。
方法一：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O；
方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O。
用方法__________(填“一”或“二”)制备的ClO2更适合用于饮用水消毒，其主要原因是_____________________________________________________________________。
(4)对于含有Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金属离子的工业废水，通常加入过量的__________使其转化为沉淀而除去。
答案　(1)Ca(OH)2溶液　Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2O　将CaSO3转化为SO2，提高SO2的利用率，同时得到副产品CaSO4　酸　熟石灰
(2)FeSO4　碱
(3)二　方法二制得的ClO2中不含有Cl2　(4)Na2S
题组三　海水淡化
5． 南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28°(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：
(1)该泉水属于________硬水(填写“暂时”或“永久”)。
(2)若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加顺序为_______________，原因是___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，水中的Ca2＋、Mg2＋与交换树脂的________起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入________溶液中再生。
(4)岛上还可以通过海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：

①阳离子交换膜是指________(填“A”或“B”)。
②写出通电后阳极区的电极反应式：_________________________________________；
阴极区的现象是_______________________________________________________。
答案　(1)永久　(2)先加石灰后加纯碱　过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来　(3)H＋　强碱　(4)①B　②2Cl－－2e－===Cl2↑　电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀
解析　(1)这种山泉水的阴离子是氯离子和硫酸根离子，故这种水为永久硬水。(2)加入石灰，可以将镁离子沉淀下来，水中除原来的钙离子外，又增加了石灰中的钙离子，这些钙离子用纯碱可以除去。(3)阳离子交换树脂中的阳离子可以与硬水中的阳离子发生交换，故HR中的氢离子与水中的钙离子、镁离子交换；HR阳离子交换树脂失效后生成了CaR2和MgR2；阴离子交换树脂中的OH－与水中的Cl－、SO交换，阴离子交换树脂失效后可放入强碱(如NaOH)溶液中再生。(4)通电后，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故图示中A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜；阳极发生氧化反应，Cl－失电子生成Cl2，阴极区发生还原反应，水得电子生成H2和OH－，OH－与Mg2＋生成白色的Mg(OH)2沉淀。
反思归纳
1． 常见的水处理技术知识框架

2． 污水处理的一般流程

考点二　海水的综合利用

1． 海水中盐的开发和利用
(1)海水制盐
以蒸发法为主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。另外还有电渗析法和冷冻法。
(2)氯碱工业
①反应原理：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②工艺流程

③设备：离子交换膜电解槽。(阳)离子交换膜只允许Na＋通过。

④产品：阳极室：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。
2． 海水提溴

反应原理
氯化：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2；
①3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑，5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O；
②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，Cl2＋2HBr===2HCl＋Br2。
3． 海水提镁
(1)生产流程及反应原理

(2)化学原理在化工生产中的应用
①沉淀溶解平衡原理
海水(Mg2＋)Mg(OH)2↓
[Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2]
②水解平衡原理
MgCl2·6H2OMgCl2(HCl气体环境抑制MgCl2水解)

题组一　氯碱工业
1． 氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为____________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________(选填“不变”、“升高”或“下降”)。
(2)工业食盐含Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是________（填字母，下同）。
A．Ba(OH)2　　 B．Ba(NO3)2　　 C．BaCl2
(4)为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO，加入试剂的合理顺序为________。
A．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________、冷却、________(填写操作名称)除去NaCl。
(6)用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；采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为________________________。
答案　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　升高
(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
(3)AC　(4)BC　(5)蒸发　过滤
(6)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
(或2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH、Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O)
解析　(1)要熟练运用电解原理，与电源正极相连的电极是电解池的阳极，应是溶液中的Cl－发生氧化反应，而电解池的阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极附近c(H＋)减小，导致水的电离平衡破坏，使周围c(OH－)增大。
(2)由题中信息，这步加入了NaOH、Na2CO3溶液，根据Ca2＋、Mg2＋的特性，加NaOH是与Mg2＋生成Mg(OH)2沉淀，加Na2CO3是与Ca2＋生成CaCO3沉淀。
(3)要遵循除杂质不能带进新的杂质的原则，因此
Ba(NO3)2不能加入，而题中BaCl2、Ba(OH)2两种试剂皆可。
(4)考虑问题的出发点是为使杂质离子“除净”，所加试剂均应“稍过量”，为使后加试剂有利于除去先加试剂的过量离子，应把加入Na2CO3放在加入钡试剂之后，而钡试剂与NaOH加入的先后顺序可以颠倒。
(5)分析题中信息，脱盐前为10% NaOH、16% NaCl溶液，脱盐后为50% NaOH溶液和NaCl晶体，显然需要蒸发、过滤。
(6)因电解得到的Cl2与NaOH反应，可将NaCl电解方程式与Cl2和NaOH反应的方程式合并。
题组二　海水提溴
2． 海洋是个巨大的资源宝库，海水资源的利用具有非常广阔的发展前景。海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图：

(1)步骤①反应的离子方程式为_____________________________________________。
(2)步骤③反应的化学方程式为_____________________________________________。
(3)Br的原子序数是________，在周期表中位于第________周期第________族。
(4)步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，原因是____________________________________________________________________。
(5)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏，得到液溴？
答案　(1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
(2)SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(3)35　四　ⅦA
(4)温度过高，大量水蒸气随溴蒸气排出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，回收率低
(5)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成 本高；经过“空气吹出、SO2吸收、氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。
题组三　海水的综合利用
3． 海水是宝贵的自然资源，从海水中可以提取多种化工原料，如图是某工厂对海水综合利用的示意图：

(1)在粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质，电解精制时所用的试剂有①盐酸；②氯化钡溶液；③氢氧化钠溶液；④碳酸钠溶液。则加入试剂的先后顺序是______________(填编号)。
(2)工业上电解饱和食盐水的离子方程式：___________________________________。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的是________________________________________________________________________。
步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
(4)从步骤Ⅲ得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是向沉淀中加入__________溶液，充分搅拌后经________(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。
(5)在制取无水氯化镁时需要在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气冷却剂的是________(填序号)。
A．H2 B．CO2 C．空气 D．O2
E．水蒸气
答案　(1)③②④①(或其他合理答案)
(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
(3)富集溴元素　Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－
(4)MgCl2(或氯化镁)　过滤、洗涤
(5)干燥的HCl气流可以抑制MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水蒸气，得到无水MgCl2
(6)A
解析　(1)在粗盐的提纯中，每步所加试剂都要过量，并且最后不能引入新的杂质，所以碳酸钠溶液应在加入氯化钡溶液之后再加，最后只能加入盐酸，故加入试剂的顺序可以是③②④①或②③④①。
(2)电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。
(3)经过步骤Ⅰ和Ⅱ，通过反应：Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－，将溴富集。
(4)除去Mg(OH)2中的少量Ca(OH)2，可以加入MgCl2溶液，然后过滤、洗涤即可除去。
(5)在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O晶体能抑制MgCl2的水解，有利于无水MgCl2的生成。
(6)根据镁的性质可知，只能在H2环境中冷却。
反思归纳
海水化学资源的开发利用

考点三　化石原料的综合利用

1． 石油的炼制
炼制方法
原理
变化
主要原料
主要产品
分馏
常压
利用烃的沸点不同，将其分离成沸点不同的产物
物理变化
原油
液化石油气、汽油、煤油、柴油、重油等
减压
重油
柴油、润滑油、燃料油、石蜡、沥青等
裂化
在一定条件下，将分子质量较大、沸点较高的烃断裂为质量较小、沸点较低的烃
化学变化
重油、石蜡等
汽油、煤油、柴油等轻质油
裂解
以比裂化更高的温度，使长链烃断裂为短链烃(深度裂化)
化学变化
石油分馏产物(包括石油气)
主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等

2. 煤的综合利用

原理
产品
干馏
将煤隔绝空气加强热使其分解
焦炭、煤焦油、焦炉气
气化
把煤中的有机物转化为可燃性气体
CO、H2、CH4等可燃性气体和CO2、N2等非可燃性气体
液化
直接
液化
高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料
优质汽油、柴油、芳香烃、其他化工原料和副产物燃料气、液化石油气等
间接
液化
把煤转化成CO和H2，经催化合成烃类燃料、醇类燃料(如CH3OH)等
合成汽油、甲醇等

题组一　煤、石油加工技术
1． 下列有关石油化工的说法不正确的是 (　　)
A．通过裂化把沸点不同的物质分离开来，是物理变化
B．裂解是深度裂化，目的是获得以短链不饱和烃为主要成分的基本化工原料
C．催化重整就是在催化剂的作用下，使汽油中烃分子的结构进行重新排列形成新的分子结构，以提高汽油的品质
D．利用共聚技术可以改进高分子材料的性能
答案　A
2． 煤是无机物和有机物的混合物，是一种不可再生能源。我国是生产和使用煤的大国，燃煤会造成环境污染，我国使用脱硫燃煤技术，把污染降到最低，开发新能源势在必行。已知煤的部分结构模型如图所示：
(1)从煤的部分结构模型来看，煤是工业上获得________烃的重要来源。
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，煤在提供热量的同时产生大量的________等气体物质，造成严重的大气污染。
(3)“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐，下列物质中适宜于作固硫剂的是________(填字母序号)。
A．氯化钙 B．氧化钙
C．硫酸钙 D．氢氧化钙
(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________等。
答案　(1)芳香
(2)二氧化硫、氮氧化物
(3)BD
(4)CaCO3CaO＋CO2↑，2CaO＋2SO2＋O2高温,2CaSO4
(4)煤的干馏、气化、液化
解析　(1)隔绝空气给煤加强热可以使它分解，从而获得芳香烃。
(2)煤结构中含有S和N，所以直接燃煤能产生SO2和氮氧化物，污染环境。
(3)煤燃烧产生SO2，固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐，所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙。固硫反应分别为
SO2＋CaOCaSO3,2CaSO3＋O22CaSO4；Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O2===2CaSO4。
(4)若利用石灰石作固硫剂，则发生的反应可表示为
CaCO3CaO＋CO2↑，2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。
题组二　煤、石油、天然气的综合利用
3． 煤中含有的硫元素主要以FeS2形式存在，煤在燃烧时，会产生大量的SO2，对环境造成污染，工业上有多种方法可以减少煤燃烧产生的SO2，这些方法可根据煤燃烧过程的不同阶段分成三类。
(1)在煤燃烧前采用的脱硫技术，其基本原理如下：
FeS2Fe2＋＋SOFe3＋
这种脱硫技术称为__________脱硫技术，该技术的第一步反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
煤炭中还有硫元素以有机物形式存在，人们正是利用微生物的降解作用，使之最终转化为__________除去。
(2)在煤燃烧的同时进行的脱硫技术称为“流化床”燃烧技术，该技术是在煤中加入脱硫剂后直接在锅炉燃烧室燃烧，常用的脱硫剂是__________，这种方法脱硫效率较高，且最终可得到脱硫副产品____________(写分子式)。
(3)在煤燃烧后对其烟气净化的技术，其基本原理是将烟气通入吸收塔进行除尘、脱硫、脱氮。吸收塔中常用的淋洗剂是____________，这里所说的“脱氮”主要是指除去________________________________________________________________________。
答案　(1)微生物　2FeS2＋7O2＋2H2O4H＋＋2Fe2＋＋4SO　H2SO4　(2)CaCO3　CaSO4　(3)石灰水[或Ca(OH)2溶液]　氮氧化物(或NOx)
解析　(1)由流程可知该方法脱硫为“微生物脱硫技术”，该技术的第一步反应为FeS2中的S元素被氧气氧化为SO；依据流程可知该技术的转化环境为酸性，故硫元素最终转化为H2SO4除去。
(2)燃烧时S元素转化为SO2，可与碱性氧化物CaO作用转化为钙盐而达到脱硫效果，因燃烧放出大量的热，故可加入CaCO3(受热分解为CaO与CO2)作为脱硫剂，该法最终得到副产品CaSO4。
(3)含硫煤燃烧的烟气中含有SO2以及氮氧化物等酸性气体，可用碱性溶液(如石灰水)来淋洗；脱氮主要指除去氮氧化物。
4． 目前世界上的氢绝大部分是由石油、煤炭和天然气制取的。如用水蒸气与炽热的炭反应：C＋H2O(g)CO＋H2。
(1)请写出由天然气制取氢气的化学方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
分析此类制氢方法是否为理想的长久方法：__________________________________。
(2)以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：

①在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_______________________________
________________________________________________________________________。
②当甲烷合成氨气的转化率为75%时，NH3生成尿素的产率为80%，以5.60×107 L(标准状况)甲烷为原料能够合成尿素________吨。
答案　(1)CH4＋H2O(g)CO＋3H2　此类制氢方法的原材料煤炭、天然气、石油面临枯竭，且这些反应需消耗很多能量，因此此类方法不是理想的长久方法
(2)①增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的浓度都有利于平衡正向移动　②90
解析　(2)①将氨分离出来，可减少生成物的浓度，化学平衡正向移动；补充氢气和氮气，增大反应物的浓度，利于平衡正向移动。
②根据甲烷生成氢气，氢气合成氨，氨气与CO2生成尿素得关系式：
CH4　　～　　2NH3　　～　　CO(NH2)2
22．4 L·mol－1 60 g·mol－1
5．6×107×75%×80% L x
所以x＝9×107 g＝90 t。
题组三　废弃物的综合利用
5． 锰锌铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。现以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下：

(1)酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为____________________________
________________________________________________________________________。
(2)活性铁粉除汞时，铁粉的作用是作________(填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”)。
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液带出汞蒸气再经KMnO4溶液进行吸收而实现的。如下图是KMnO4溶液处于不同pH时对应的Hg去除率变化图，图中物质为Hg与MnO在该pH范围内的主要产物。

①请根据该图给出pH对汞去除率影响的变化规律：___________________________
________________________________________________________________________；
②试猜想在强酸性环境下汞的单位时间去除率高的原因：
________________________________________________________________________。
(4)当x＝0.2时，所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强，试用氧化物的形式表示该锰锌铁氧体的组成________________。
(5)经测定滤液成分后同时加入一定量的MnSO4和铁粉的目的是________________________________________________________________________。
答案　(1)MnO2＋H2O2＋H2SO4===MnSO4＋O2↑＋2H2O
(2)还原剂
(3)①随pH的升高汞的去除率先降低后增高　②Mn2＋具有催化作用，单位时间内汞的去除率高
(4)MnO·4ZnO·5Fe2O3
(5)调节滤液中各离子的成分，便于获得锰锌铁氧体
解析　(1)利用氧化还原反应知识可以写出二氧化锰与双氧水反应的化学方程式：MnO2＋H2O2＋H2SO4===MnSO4＋O2↑＋2H2O。(2)铁粉还原汞的化合物得到汞单质。(3)①根据图中曲线的走向可知：随pH的升高汞的去除率先降低后增高。②根据图中主要产物可猜测强酸性环境下可能由于Mn2＋对反应的催化作用使汞的单位时间去除率高。(4)当x＝0.2时，锰锌铁氧体的化学式Mn0.2Zn0.8Fe2O4，化为整数关系为MnZn4Fe10O20，写成氧化物形式为MnO·4ZnO·5Fe2O3。(5)经测定滤液成分后再加入一定量的MnSO4和铁粉，是为了调节溶液中Mn、Zn、Fe三元素的物质的量关系，便于最终获取锰锌铁氧体。
探究高考　明确考向
1． (2013·新课标全国卷Ⅱ，36)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。

回答下列问题：
(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为
Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH
①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是________。
②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是________________。
(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。

①图(b)中产物的化学式分别为A________，B________。
②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为__________________。
③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是______________(填化学式)。
答案　(1)①Zn　NH4Cl　MnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3
②碱性电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可，其他合理答案也可)
(2)①ZnCl2　NH4Cl　②3MnO＋2CO2===2MnO＋MnO2↓＋2CO　③H2
解析　(1)①从方程式可以看出Zn是还原剂，为负极，MnO2是氧化剂，为正极，其还原产物为MnOOH，可写出正极电极反应。②从构造图可以看出，普通锌锰干电池中锌筒既是负极又是外壳，当负极消耗时，氯化铵糊可能泄漏，而碱性锌锰干电池的负极在内部，不易发生电解质泄漏。
(2)①从普通锌锰干电池的构造和反应原理可知可溶性的离子为Zn2＋、NH、Cl－，因而从滤液中能获取ZnCl2、NH4Cl，又NH4Cl易分解，知B为NH4Cl。
②由问题信息知紫色溶液含MnO，黑褐色不溶固体是MnO2，即可根据反应物和生成物书写K2MnO4在CO2条件下歧化生成KMnO4和MnO2的离子方程式。
③由于向阴极运动的离子有K＋和H＋，而H＋的放电能力比K＋强，因而H＋放电产生H2。
2． (2011·山东理综，31)水处理技术在生产、生活中应用广泛。
(1)含有较多____离子的水称为硬水。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_________________。
(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
________________________________________________________________________。
答案　(1)Ca2＋、Mg2＋　Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O)
(2)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
(3)反渗透法　电势差(或电场力)
(4)电导率(或电阻率)
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＋＋2HCOCaCO3↓＋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)。
3． (2012·山东理综，31)石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。
(1)石油分馏时，在不断向________(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品，该过程为________操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、________和加氢裂化，裂化的目的是提高____________的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒________进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________存在下与__________作用生成液体燃料的过程。
答案　(1)分馏塔　连续　(2)催化裂化　轻质燃料油(或汽油)　(3)硫(或S)　浮动　(4)催化剂　氢气(或H2)
解析　(1)石油的分馏是在分馏塔中进行的，该过程为连续操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化，裂化的目的是提高轻质燃料油(或汽油)的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和硫的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下，使煤与氢气作用生成液体燃料的过程。
4．（2013·浙江自选模块，16） 电石浆是氯碱工业中的一种废弃物，其大致组成如下表所示：
成分
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
CaS
其它不溶于酸的物质
质量分数(%)
65～66
3.5～5.0
1.5～3.5
0.2～0.8
0.2～1.1
1.0～1.8
23～26
用电石浆可生产无水CaCl2，某化工厂设计了以下工艺流程：

已知氯化钙晶体的化学式是CaCl2·6H2O；H2S是一种酸性气体，且具有还原性。
(1)反应器中加入的酸应选用 ________。
(2)脱色槽中应加入的物质X是________；设备A的作用是________；设备B的名称为 ________；设备C的作用是 ________。
(3)为了满足环保要求，需将废气H2S通入吸收池，下列物质中最适合作为吸收剂的是________。
A．水 B．浓硫酸
C．石灰乳 D．硝酸
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是______________________________
__________________________________________。
答案　(1)盐酸
(2)活性炭　蒸发浓缩　过滤器　脱水干燥
(3)C
(4)对母液回收利用，降低废弃物排放量，提高利用率，提高经济效益(合理即可)
解析　分析电石浆中所含成分的性质，结合工艺流程图进行分析、解决问题。
(1)该工艺的目的是用电石浆生产无水CaCl2，为防止引入杂质阴离子，可向电石浆中加入盐酸，溶解其中的CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaS等物质。
(2)沉降池中加入石灰乳，可将Al3＋、Fe3＋、Mg2＋沉淀。脱色槽的作用是对过滤器中所得滤液进行脱色，可选用吸附性能较强的活性炭。滤液在设备A中进行蒸发浓缩，在结晶池中降温结晶，然后在设备B中进行过滤，得到氯化钙晶体，最后在设备C中脱水干燥，得到无水CaCl2。
(3)H2S气体在水中的溶解度不大，与浓硫酸反应易产生污染性气体SO2，与硝酸反应易产生污染性气体NO2或NO，这些物质都不能作为H2S的吸收剂。H2S气体易被石灰乳吸收，且石灰乳的价格较低。
(4)设备B中的母液含有CaCl2等物质，对母液进行回收利用，可以提高经济效益，同时降低废弃物的排放量，有助于保护环境。