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Ca 2＋、Mg 2＋的含量使之达到规定标准。
b ．软化方法2. 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Ca 2＋、Mg 2＋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Ca 2＋和Mg 2＋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，Ca 2＋和Mg 2＋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＋)＝1.2×10－3mol·L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4mol·L－1，则此水的硬度为________。
(5)若(4)中的天然水还含有c(HCO－3)＝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)O2CO2(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．①③B．①④C．②④D．①②③④答案 D4．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＋、SO2－4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)①B②2Cl－－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CaR 2和MgR 2；阴离子交换树脂中的OH －与水中的Cl －、SO 2－4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Cl 2，阴极区发生还原反应，水得电子生成H 2和OH －，OH －与Mg 2＋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CaCl 2、MgCl 2、Na 2SO 4。
另外还有电渗析法和冷冻法。
(2)氯碱工业 ①反应原理：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑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(Mg 2＋)――→Ca (OH )2Mg(OH)2↓[Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2]②水解平衡原理MgCl 2·6H 2O ――→HCl 气流△MgCl 2(HCl 气体环境抑制MgCl 2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Ca 2＋、Mg 2＋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 2－4含量较高，必须添加钡试剂除去SO 2－4，该钡试剂可以是________（填字母，下同）。
