《化学与技术》终极解答

化学与技术

（一）化学与资源开发利用 1．了解化学在水处理中的应用。

(1)天然水中所含的杂质及其处理方法。

含有的杂质主要有悬浮物质、胶体物质和可溶物质等。 饮用水（自来水）的处理工序：原水→ 过滤→ 吸附→ 杀菌。

常见的混凝剂：铝盐和铁盐等，其净水原理：铝离子或铁离子水解生成胶体的净水功能。 用于自来水消毒杀菌的消毒剂有：漂白粉精、氯气、二氧化氯和臭氧等。 常用吸附剂：活性炭（表面积大、吸附能力强，可除去水中异味）。 （2）污水处理 ①水污染的检测项目

a、水的理化性质——色度、浊度、PH等

b、无机物——溶解氧（DO）、某些金属离子、氯离子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等 c、有机物——通常测定生化需氧量（BOD）①

②处理污水的主要方法是生物化学方法。通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气的条件下，微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳、水等无机物。 （3）硬水软化

常见的硬水软化方法：加热煮沸法、离子交换法和药剂软化法。

①软水与硬水的简单鉴别： 取少量两种水，加入适量的肥皂水，产生沉淀少者为硬水 ②硬水软化的方法a.加热煮沸法：只能消除 暂时 硬度， 永久 硬度没变化 b.药剂软化法:常用的药剂有 石灰 、 纯碱 等。反应过程中，镁都是以 氢氧化

镁 的形式沉淀，而钙都是以 碳酸钙 形式沉淀，加入的次序先后是 先石灰后纯碱 。

c.阴阳离子交换树脂法：(1)先后次序是 先通过阳离子交换树脂，后通过阴离子交

换树脂

（2）优点 质量轻、设备简单、占地面积小，操作方便 。

2．了解海水的综合利用，了解海水淡化的主要方法。

海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法和离子交换法。 a. 减压蒸馏法的原理：利用压强降低，液体的沸点也 降低 。

优点： 设备相对简单，技术成熟 ，缺点： 能耗大

b.电渗析法原理：在外加直流电场作用下，处于中间海水槽里的阴离子、阳离子分别透过阴离子交换膜、阳离子交换膜迁移到阳极区、阴极区,中间水槽里的水含盐量就 降低 了。 特点：消耗的 电能 大，但其成本只有蒸馏法的 1/4 。

c.反渗透法的原理：如果在含盐浓度 较大 的溶液一侧施加一定的压力，可以迫使水从 浓

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溶液一侧向 稀 溶液一侧渗透，使浓溶液浓度 增大 ，得到淡水。

特点：可以大量、快速地生产淡水，寻找 更理想的渗透膜 ，是目前努力的方向。 d.冷冻法原理: 把冷海水喷入真空室，部分海水 蒸发吸热 使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、熔化就得到淡水。

特点：由于水的比热、汽化热大，这种海水淡化技术要消耗 大量的能源 。

3．了解合成氨的主要原理、原料，重要设备、流程和意义，了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。

（1）氮的固定：把大气中的 氮气 转化为 氮的化合物 。

（2）合成氨原料气的制备。N2：① 燃烧C除氧气 ② 冷凝蒸发法得氮气 ；

H2：①由水蒸气制得 C与水蒸气反应得氢气 ②由天然气制得 CH4+H2O=CO+3H2 。 （3）合成氨原理： 氮气和氢气在高温高压催化剂作用下生成氨气 ，合适条件：温度 450℃ 压强 20-50Mp 催化剂 铁触媒 （4）合成氨主体设备： 合成塔

4．了解电解食盐水的基本原理，了解氯碱工业产品的主要用途。了解食盐水电解工艺和主要设备——离子交换膜电解槽。

（1）食盐水电解原理：阳极：2Cl-2e-=Cl2↑阴极：2H-2e-=H2↑ （2）食盐水电解工艺——离子交换膜电解槽

离子交换膜的作用：阻止气体通过，防止氯气与阴极氢气、氢氧化钠接触反应。 精制食盐水的目的：防止隔膜堵塞，提高产品的纯度。

（3）添加原料：阳极室： 精制食盐水 ； 阴极室：添加纯水（加一定量的 NaOH 溶液）

（4）离子交换膜的作用： 阻止阴极室产生的气体氢气、氢氧化钠与在阳极室氯气混合反应

（5）精制食盐水：粗盐含有泥沙、Ca、Mg、Fe、SO4，所用试剂只有过量才能除净这些杂质，试设计一个合理的顺序逐一除杂。

过滤→过量NaOH溶液→过量BaCl2溶液（前两步可互换）→纯碱溶液→过滤

5．了解接触法制硫酸的生产工艺、了解各阶段反应的主要设备；了解硫酸工业中“三废”的治理和综合利用。 （1）生产工艺：

（2）适宜条件的选择：温度 450℃ 压强 常压 催化剂 V2O5 （3）硫酸工业的“三废”治理：

①废渣处理：黄铁矿矿渣可用炼铁（要注意除硫），制硫酸铁、铁红颜料（氧化铁）等。 ②污水处理：硫酸工业中的污水,含有硫酸、氟化物、铁、铅离子等杂质,用石灰乳中和

2+

2+

3+

2--+

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硫酸，离子方程式为Ca(OH)2 + 2H= Ca + 2H2O，产生氢氧化铁絮状沉淀并吸附其他重金属离子。

③尾气吸收：尾气中的少量SO2用氨水吸收，方程式：

SO2 + 2NH3 + H2O =(NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3

④厂址选择 ：靠近 消费中心 中心的地区，避开人口稠密居民区和环保要求高地区。 6．了解从海水中提取镁的过程和原理，了解从铝土矿中提取铝的过程和原理及铝制品在生活中的广泛应用。

（1）海水中提取镁的流程及涉及的化学方程式

① CaCO3=CaO+CO2 ②CaO + H2O === Ca(OH)2

③MgCl2 + Ca(OH)2 === Mg(OH)2↓ + CaCl2 ④Mg(OH)2 + 2HCl === MgCl2 + 2H2O ⑤MgCl2 ·6H2O === MgCl2 + 6H2O ⑥MgCl2(熔融) === Mg + Cl2↑

+2+

1、离子膜法制烧碱示意图如右图所示，有关说法正确的是（ ）

A、a口进水

—

B、b口进精制饱和食盐水

D、d口出的是H2

C、c口出的是Cl是由b口进入的

2、利用电渗析法淡化海水时，得到淡水的部分 （ ） Ａ、阴极区 B、阳极区 C、中间区 D、各区均得到

3、为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中最具有开发价值的是（ ） A. 寻找N2的新来源 B. 研制低温下活性较大的催化剂

C. 研制500℃左右时活性较大的催化剂 D. 研制耐高温、高压的材料，用于建造氨合成塔

4、我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求： pH Ca、Mg总浓度 细菌总数 2+2+ 6.5～6.8 <0.0045mol/L <100个/L 以下是源水处理成自来水的工艺流程示意图：

加入石灰

加入凝聚剂

通入气体A

源水→曝气池 一级沉降池 二级沉降池 过滤池→自来通入水 (1)源水中含Ca、Mg、HCO3、Cl等,加入石灰后生成Ca(OH)2 ，进而发生若干复分解反应，写出其中一个离子方程式 。

(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程 (填写编号，多选倒扣分)

2+ 2+--

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①只是物理过程 ②只是化学过程 ③是物理和化学过程 FeSO4.7H2O是常用的凝聚剂，它在水中最终生成 沉淀。

(3)通入二氧化碳的目的是 和 。

(4)气体A的作用是 。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有 性.

(5)下列物质中， 可以作为气体A的代用品。(填写编号,多选倒扣分) ①Ca(ClO)2 ②NH3 (液) ③K2FeO4 ④SO2 5、图中表示的是生产硫酸的工业流程。

（1）写出上图过程B的名称____________________。

（2）为上述过程中制备二氧化硫设计两种方法__________、___________。

（3）现在工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段，其中发生氧化还原反应的阶段有______个，在催化反应室采取的下列措施中，可用勒夏特列原理解释的是_________（填序号）。

A．采用常压而不采用高压 B．采用400-500℃的温度而不采用常温 C．用V2O5作催化剂 D．在接解室内装有热交换器

（4）制得的硫酸的质量分数和密度分别为98.0%和1.8g·cm。计算该硫酸的物质的量浓度______。

（5）举出硫酸的两个用途_______________________________________________。

6、空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：

(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，为什么？ 。 (2)步骤④的离子方程式：________________________________________ 。 (3)步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点

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