化學(xué)選修二

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高中化學(xué)選修2-【化學(xué)與技術(shù)】知識點(diǎn)總結(jié)

〔2021年〕

第一章化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

一．學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、化工生產(chǎn)過程中的根本問題。

2、工業(yè)制硫酸的生產(chǎn)原理。平衡移動(dòng)原理及其對化工生產(chǎn)中條件控制的意義和作用。

3、合成氨的反響原理。合成氨生產(chǎn)的適宜條件。

4、氨堿法的生產(chǎn)原理。復(fù)雜鹽溶液中固體物質(zhì)的結(jié)晶、別離和提純。

二．知識歸納

工業(yè)制硫酸

1．原料：主要有硫鐵礦、〔或者硫磺〕、空氣、有色金屬冶煉的煙氣、石膏等。

2．生產(chǎn)流程

(1)SO2的制取(設(shè)備：沸騰爐)

①原料為硫黃：S＋O2=====

點(diǎn)燃

SO2，②原料為硫鐵礦：4FeS＋11O2=====

高溫

8SO2＋2Fe2O3。

(2)SO2的催化氧化(設(shè)備：接觸室)：

2SO2+O2

催化劑

2SO3

(3)SO3的吸收(設(shè)備：吸收塔)：SO3＋H2O===H2SO4。注意：工業(yè)上用98％的濃

硫酸吸收SO3，這樣可防止形成酸霧并提高吸收效率。

3．三廢的利用

(1)尾氣吸收

廢氣中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循環(huán)使用。

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

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O或2NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2SO2↑＋2H2O

(2)污水處理

廢水可用Ca(OH)2中和，發(fā)生反響為SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O。

(3)廢渣的處理

作水泥或用于建筑材料；回收有色金屬等綜合利用。

4.反響條件：2SO2+O2

催化劑

2SO3放熱可逆反響〔低溫、高壓會提升轉(zhuǎn)化率〕

轉(zhuǎn)化率、控制條件的本錢、實(shí)際可能性。即選：400℃～500℃，常壓，五氧化二釩

〔V2O5〕作催化劑。

5．以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

人工固氮技術(shù)——合成氨

1．反響原理

N2+3H2

催化劑

高溫高壓

2NH3ΔH＜0

2

反響特點(diǎn)：(1)該反響為可逆反響。(2)正反響為氣體體積減小的反響。(3)正反響為

放熱反響。

2．條件的選擇

結(jié)合反響的三個(gè)特點(diǎn)及實(shí)際生產(chǎn)中的動(dòng)力，材料設(shè)備，本錢等因素，得出合成氨的適宜

條件是：(1)壓強(qiáng)：20MPa～50MPa；(2)溫度：500℃；(3)催化劑：鐵觸媒；(4)循環(huán)

操作：反響混合氣通過冷凝器，使氨液化并別離出來，N2、H2再通過循環(huán)壓縮機(jī)送入合成塔。

3．生產(chǎn)流程

(1)造氣

①N2：可用別離液態(tài)空氣獲得。

②H2：a.利用焦炭制取：C＋H2O=====

高溫

CO＋H2

b．利用CH4制取：CH4＋H2O=====

高溫

CO＋3H2

(2)凈化：原料氣凈化處理，防止催化劑中毒。

(3)合成：N2和H2通過壓縮機(jī)進(jìn)入合成塔并發(fā)生反響。

(4)三廢的利用

①廢氣：主要有H2S，SO2和CO2等。采用直接氧化法、循環(huán)法處理，CO2作為生產(chǎn)尿素和

碳銨的原料。

②廢水：主要含氰化物和氨，分別采用不同的方法處理。

③廢渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。

工業(yè)制純堿

1.原料

氨堿法〔又叫索爾維法〕：食鹽、氨氣、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)。

聯(lián)合制堿法〔又叫侯式制堿法〕：食鹽、氨氣、二氧化碳(合成氨廠的廢氣)。

2．主要反響原理

二者根本相同：

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3=====

△

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

3．生產(chǎn)過程

第一步：二者根本相同；將NH3通入飽和食鹽水形成氨鹽水，再通入CO2生成NaHCO3沉

淀，經(jīng)過濾、洗滌得到NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有NH4Cl和NaCl

的溶液。

第二步：氨堿法：NaHCO3分解放出的CO2(2NaHCO3=====

△

Na2CO3＋CO2↑＋H2O)、濾液(含

NH4Cl)與石灰乳混合加熱產(chǎn)生的氨氣回收循環(huán)使用[CaO＋H2O===Ca(OH)2、

2NH4Cl＋Ca(OH)2=====

△

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O]。

聯(lián)合制堿法：在低溫條件下，向?yàn)V液中參加細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化

銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和枯燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時(shí)濾出氯化銨沉淀后所得的

3

濾液，已根本上是氯化鈉的飽和溶液，可循環(huán)使用。

4．綜合評價(jià)

(1)氨堿法：①優(yōu)點(diǎn)：原料(食鹽和石灰石)廉價(jià)；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧

化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。

②缺點(diǎn)：原料食鹽的利用率低，大約70%～74%，其余的食鹽隨CaCl2溶液作為廢液被拋

棄；過程中產(chǎn)生了沒多大用途且難以處理的CaCl2。

(2)聯(lián)合制堿法：使食鹽的利用率提高到96%以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多

的純堿。另外它綜合利用了合成氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時(shí)生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)

品——純堿的氯化銨；過程中不生成沒多大用途、又難以處理的CaCl2，減少了對環(huán)境的污

染，并且大大降低了純堿和氮肥的本錢，充分表達(dá)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。

【典型例題】純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法〞和“聯(lián)合

制堿法〞兩種工藝。請按要求答復(fù)以下問題：

(1)“氨堿法〞產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學(xué)方程式：

____________________；

(2)寫出“聯(lián)合制堿法〞有關(guān)反響的化學(xué)方程式：_____________________________；

(3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法〞與“氨堿法〞中CO2的來源有何不同？

________________________________；

【答案】

〔1〕Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，該反響的CaCl2中的Cl－來源于NaCl，Ca2＋

來源于CaCO3，產(chǎn)生無用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。

〔2〕NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl;2NaHCO3=====

△

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

(3)“聯(lián)合制堿法〞中的CO2來源于合成氨廠，“氨堿法〞中的CO2來源于石灰石.

第二章化學(xué)與資源開發(fā)利用

一．學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。

2．了解海水的綜合利用，了解化學(xué)科學(xué)開展對自然資源利用的作用。

3．了解煤、石油和天然氣等綜合利用的定義。

4．了解化學(xué)對廢舊物資再生與綜合利用的作用。

二．知識歸納

天然水的凈化

1．水的凈化

(1)混凝法

常用明礬、綠礬、Fe2(SO4)3、FeSO4、聚合鋁等作混凝劑，用明礬凈水的原理是：

Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。

(2)化學(xué)軟化法

①煮沸法除暫時(shí)硬度：Ca(HCO3)2=====

△

CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。

Mg(HCO3)2=====

△

MgCO3↓＋H2O＋CO2↑、MgCO3＋H2O=====

△

Mg(OH)2＋CO2↑。

②藥劑法：先加Ca(OH)2，再加Na2CO3。

③離子交換法：向硬水中參加離子交換劑(如NaR)，反響式為Ca2＋＋2NaR===CaR2＋2Na

＋、Mg2＋＋2NaR===MgR2＋2Na＋，且離子交換樹脂能再生：CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋。

2．污水處理

(1)中和法

酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用H2SO4或H2CO3中和。

(2)沉淀法

4

Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子可用Na2S除去，反響的離子方程式為Hg2＋＋S2－===HgS↓，

Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。

3．海水淡化

常用方法為蒸餾法、電滲析法等。

注意：水的暫時(shí)硬度和永久硬度的區(qū)別：在于所含的主要陰離子種類的不同，由

Mg(HCO3)2或Ca(HCO3)2所引起的水的硬度叫水的暫時(shí)硬度，由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等所

引起的水的硬度叫水的永久硬度。天然水的硬度是泛指暫時(shí)硬度和永久硬度的總和。

海水的綜合利用

1．海水制鹽

以蒸餾法為主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。

2．氯堿工業(yè)

(1)設(shè)備：離子交換膜〔只允許Na+通過〕電解槽

(2)反響原理：2NaCl＋2H2O=====

電解

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

3．海水提溴

(1)工藝流程

(2)主要反響原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。

4．海水提鎂

(1)工藝流程

(2)主要反響原理

CaCO3=====

高溫

CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2、Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋、Mg(OH)2

＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2(熔融)=====

電解

Mg＋Cl2↑。

注意：①為提高反響中Mg2＋的濃度，將海水濃縮或用提取食鹽后的鹽鹵。

②電解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制鹽酸，循環(huán)使用，節(jié)省本錢。

③所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4雜質(zhì)在加鹽酸前應(yīng)除去，以保證MgCl2的純度。

石油、煤、天然氣的綜合利用

1．石油的綜合利用

(1)分餾：分為常壓分餾和減壓分餾，每種餾分仍是混合物。

(2)裂化與裂解

(催化)裂化裂解

含義

通過催化劑催化、高溫，使含碳原子數(shù)多、

沸點(diǎn)高的烴斷裂為含碳原子數(shù)少、沸點(diǎn)低的

烴的過程

采用比裂化更高溫度(700℃～

1000℃)使長鏈烴斷裂成短鏈、不

飽和烴的過程

目的提高輕質(zhì)油，特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量獲得有機(jī)化工原料，特別是提高乙

5

烯的產(chǎn)量

原料減壓分餾后的重油、石蠟等石油分餾的餾分

產(chǎn)品輕質(zhì)燃料油：汽油、柴油、煤油等

主要短鏈不飽和烴：乙烯、丙烯、

丁烯等組成的裂解氣及少量液態(tài)烴

舉例

C16H34――→

催化劑

加熱、加壓

C8H18＋C8H16

C8H18――→

催化劑

加熱、加壓

C4H10＋C4H8

C4H10――→

催化劑

加熱、加壓

C2H6＋C2H4

C4H10――→

催化劑

加熱、加壓

CH4＋C3H6

相同點(diǎn)裂解就是深度裂化，二者所得產(chǎn)物一定比原反響物的碳原子數(shù)少

注意：①汽油指含有5～11個(gè)碳原子的烴，裂化汽油與直餾汽油不同，裂化汽油中含不

飽和烴，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直餾汽油不能。

②裂解氣中主要含乙烯、丙烯、丁二烯等短鏈氣態(tài)烴，而液化石油氣是石油常壓分餾的

產(chǎn)物，主要含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量戊烷、戊烯和含硫化合物。

2．天然氣的綜合利用

除了直接用作燃料外，還可以制造合成氨原料氣H2，合成甲醇及其他化工原料。例如：

天然氣重整的方程式：CH4＋H2O=====

高溫

CO＋3H2。

3．煤的綜合利用

(1)煤的干餾：將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱，使之分解的過程，得到的固態(tài)物質(zhì)焦炭，液態(tài)物

質(zhì)煤焦油、粗氨水，氣態(tài)物質(zhì)焦?fàn)t氣的成分為H2、CH4、CO、CO2、N2等。

(2)煤的氣化：是把煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。主要反響：

2C(s)＋O2(g)=====

點(diǎn)燃

2CO(g)，C(s)＋H2O(g)=====

高溫

CO(g)＋H2(g)，CO＋H2O(g)=====

高溫

CO2＋H2。

(3)煤的液化

①直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料。

②間接液化：先把煤轉(zhuǎn)化成CO和H2，再催化合成烴類燃料、醇類燃料及化學(xué)品等。

第三章化學(xué)與材料的開展

一．學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解社會開展和科技進(jìn)步對材料的要求。了解化學(xué)對材料科學(xué)開展的促進(jìn)作用。

2．了解金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子合成材料、復(fù)合材料和其他新材料的特點(diǎn)，

了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。

3．了解用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料外表處理的原理。

4．了解我國現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的開展情況。了解新材料的開展方向。

二．知識歸納

1.無機(jī)非金屬材料

原料成分生產(chǎn)原理性能、用途

傳統(tǒng)硅

酸鹽材

料

陶瓷黏土

高溫?zé)瓶寡趸⒖顾釅A腐蝕、耐高

溫、絕緣、易成型。盛放物

品、藝術(shù)品

玻璃

石英砂、

石灰石、

純堿

Na2SiO3

CaSiO3

Na2CO3+SiO2

高溫

Na2SiO3+

CO2↑

CaCO＋SiO2

高溫

CaSiO3＋

光學(xué)玻璃、耐腐蝕玻璃，

不同顏色玻璃。

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CO2↑

水泥

石灰石、

黏土

硅酸二三

鈣鋁酸三

鈣、鐵鋁酸

鈣

磨成粉－煅燒－加石膏等－

粉磨

水硬性，用作建筑材料。

混凝土：水泥、砂子、碎石

新材料

碳化硅

SiO2,CSiC

SiO2+C

高溫

SiC+CO

↑

結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度

大，優(yōu)質(zhì)磨料，性質(zhì)穩(wěn)定，

航天器涂層材料。

氮化硅

高純Si、

N2

Si3N43Si＋2N2

高溫

Si3N4

3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl

熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)

穩(wěn)定，制造軸承、氣輪機(jī)葉

片、發(fā)動(dòng)機(jī)受熱面。

單質(zhì)硅

高純焦

炭、石英

砂

Si

SiO2＋2C

高溫

Si+2CO

↑

=SiHCl3+H2

SiHCl3+H2

高溫

Si+3HCl

半導(dǎo)體工業(yè)

金剛石CH4C

CH4=====C〔金剛石〕＋2H2

研磨材料

其余新

材料

C60〔新型貯氫材料〕、超導(dǎo)材料等

2、金屬材料

原料裝置原理

煉鐵鐵礦石、焦炭、

石灰石、空氣

高爐復(fù)原劑CO的生成：C+O2==CO2CO2+C==2CO

生鐵形成：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO

煉鋼生鐵氧氣頂

吹轉(zhuǎn)爐

降低C％:2C+O2=2CO2Fe+O2=2FeOFeO+C=CO+Fe

除雜質(zhì):FeS+CaO=CaS+FeO脫硫

添加合金元素：Cr、Mn、Ni

煉鋁鋁土礦、純堿、

石灰、煤、燃料

油

電解槽鋁土礦溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

氫氧化鋁析出：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓

+NaHCO3

氫氧化鋁脫水：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O

電解氧化鋁：2Al2O3

電解

4Al+3O2↑

冰晶石(Na3AlF6)－氧化鋁熔融液,少量CaF2

陽極：6O2—12e-=3O2↑

陰極：4Al3++12e-=4AI

冰晶石的作用是作助融劑，降低氧化鋁的熔點(diǎn)。

金屬腐蝕及防護(hù)：

分類實(shí)例

金屬腐蝕原理

化學(xué)腐蝕氧氣、氯氣等，溫度影響較大。鋼材高溫容易氧化一層氧化皮

電化學(xué)腐蝕

原電池反響，例如鋼材

吸氧腐蝕〔大多〕：陰極1/2O2+H2O+2e-=2OH-陽極Fe-2e-=Fe2+

析氫腐蝕〔酸性〕：陰極2H++2e-=H2陽極Fe-2e-=Fe2+

金屬防腐方法

氧化膜用化學(xué)方法在鋼鐵、鋁的外表形成致密氧化膜

電鍍鍍鉻、鋅、鎳〔在空氣中不容易發(fā)生化學(xué)變化的金屬，原理〕

其余改善環(huán)境、犧牲陽極〔原電池的負(fù)極〕、外加電流等

【典型例題】結(jié)合鋁生產(chǎn)的流程圖，答復(fù)以下問題：

請答復(fù)：

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〔1〕、工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是________(填化學(xué)式)。石油煉制

和煤的干餾產(chǎn)品________(填物質(zhì)名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。

(2)氧化鋁熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，工業(yè)上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中采取的措施是

________。

(3)在冶煉過程中，陽極材料需要定期地進(jìn)行更換，原因是該極材料不斷被消耗，產(chǎn)生這種

現(xiàn)象的原因是________(用化學(xué)方程式表示)。電解生成的鋁在層。

(4)工業(yè)上制取金屬鎂時(shí)是電解熔融MgCl2，電解反響方程式為_______________________，

鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過程中，一個(gè)用氯化物，一個(gè)用氧化物___________。

答案：(1)Al2O3石墨(或碳)

(2)參加冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2

(3)2C＋O2===2CO；下。

(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

因?yàn)镸gO熔點(diǎn)太高，MgCl2熔點(diǎn)低，熔化時(shí)能發(fā)生電離而導(dǎo)電。AlCl3是共價(jià)化合物，熔

化時(shí)不能發(fā)生電離

第四章化學(xué)與技術(shù)的開展

一。學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、化肥為農(nóng)作物補(bǔ)充必要的營養(yǎng)元素，主要化肥的生產(chǎn)原理；了解農(nóng)藥的組成、結(jié)構(gòu)和性

質(zhì)是決定其防治病蟲害效果的關(guān)鍵因素。化肥、農(nóng)藥的使用及其對環(huán)境的影響。

2、了解肥皂、合成洗滌劑的組成、特點(diǎn)、性質(zhì)及其生產(chǎn)原理。

3、通過典型實(shí)例了解精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)特點(diǎn)，體會化學(xué)與技術(shù)開展在滿足生產(chǎn)和生活需要

中的不可替代作用。

二．知識歸納

化肥與農(nóng)作物

化學(xué)肥料實(shí)例生產(chǎn)原理

氮肥

尿素

2NH3+CO2

△

H2NCONH2+H2O

硝酸銨

4NH3+5O2

催化劑

△

4NO+6H2O2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NONH3+HNO3=NH4NO3

化學(xué)與技術(shù)知識點(diǎn)

一、水的凈化與污水處理

1.生活用水的凈化

〔1〕根本流程：天然水+混凝劑過濾→清潔水+消毒劑→飲用水

天然水中溶解的主要?dú)怏w是O2、CO2、H2S。

〔2〕除去水中的固體雜質(zhì)和懸浮物：常用混凝劑為鋁鹽(如硫酸鋁、明礬、堿式氯化鋁等)、

三價(jià)鐵鹽等。

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原理為：Al3＋＋3H2O=Al(OH)3(膠體)＋3H＋，F(xiàn)e3＋＋3H2O=Fe(OH)3(膠體)＋3H＋，

生成的膠體能吸附水中的懸浮雜質(zhì)而沉降，到達(dá)凈水的效果。

〔3〕消毒：常用的消毒劑為氯氣、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等。

對自來水進(jìn)行暴曬是為了除去水中少量的次氯酸。

水處理劑能殺菌消毒是因?yàn)樗哂袕?qiáng)氧化性。

過氧化鈉不能用于自來水的殺菌消毒。

O3消毒的反響產(chǎn)物無毒無害。

〔4〕消除水中的異味：活性炭顆粒的比外表積大，吸附能力強(qiáng)，讓水通過由細(xì)小的活性炭

顆粒組成的濾床能夠除去水中的異味。

活性炭在水的凈化過程中只發(fā)生物理變化。

通入CO2可以除去水中的Ca離子和調(diào)節(jié)溶液的pH

2.污水處理

①生物化學(xué)方法

通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在強(qiáng)力通入空氣的條件下，微生物以水中的有機(jī)

廢物為養(yǎng)料生長繁殖，將有機(jī)物分解為二氧化碳、水等無機(jī)物，從而到達(dá)凈化污水的目的。

②中和法

酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用H2SO4或CO2中和。

③沉淀法

Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金屬離子可用Na2S除去，反響的離子方程式為Hg2＋＋S2－===HgS

↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。

注意：①一般不采用離子交換法，因?yàn)殡x子交換法價(jià)格昂貴。

②過濾用到的玻璃儀器出燒杯外，還有漏斗、玻璃棒

③別離Hg是需在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，原因是Hg有揮發(fā)性，且有毒

④回收純潔的金屬銅時(shí)應(yīng)增加冷凝回流裝置以防止污染。

3.水質(zhì)檢測的工程:BOD、有機(jī)物、N、P、重金屬、pH值、懸浮物、溶解性固體、總堿度、

富營養(yǎng)化的檢測工程:水樣的總鉛、總銅、總鐵、陰離子外表活性劑、氨氮值

硬水軟化

1．暫時(shí)硬度和永久硬度

(1)硬水：含有較多鈣、鎂離子的水叫做硬水。〔雨水為軟水〕

檢驗(yàn)硬水的簡便方法：參加少量肥皂水〔或飽和Na2CO3溶液〕，觀察是否有沉淀生成

(2)水的硬度：一般把1L水里含有10mgCaO(或含相當(dāng)于10mgCaO的物質(zhì)，如含7.1mg

MgO稱1度1°)。

(3)暫時(shí)硬度：水的硬度是由Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2引起的，稱暫時(shí)硬度。

永久硬度：水的硬度是由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，稱永久硬度。

判斷暫時(shí)硬水和永久硬水的方法：加熱煮沸，觀察是否有沉淀生成

(4)硬水的缺點(diǎn)

①和肥皂反響時(shí)產(chǎn)生不溶性的沉淀，降低洗滌效果。

②鈣鹽鎂鹽的沉淀會造成鍋垢，阻礙熱傳導(dǎo)，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致鍋爐爆炸。

③硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響.

2．硬水軟化

(1)目的：降低硬水中Ca2＋、Mg2＋的含量使之到達(dá)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

能使得到的軟水中Ca2＋、Mg2＋的含量最低的方法是蒸餾法。

明礬不能軟化硬水，因?yàn)樗傻臍溲趸X膠體只能吸附固體懸浮物，而不能除去Ca2＋、

Mg2＋離子。

檢測是否到達(dá)軟化標(biāo)準(zhǔn)可用總硬度試紙測定。

(2)軟化方法

①加熱蒸餾法

②藥劑軟化法

石灰蘇打法〔先加石灰，再加純堿〕、磷酸鈉法

③離子交換法

磺化煤作離子交換劑，磺化煤使用一段時(shí)間后會失去軟化能力，可將其放置在8%~10%的食

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鹽水中浸泡以恢復(fù)軟化能力

天然水要先通過陽離子交換樹脂，再通過陰離子交換樹脂。

海水淡化

〔1〕海水淡化又稱脫鹽，利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除。海水淡化的

方法有蒸餾法、膜法〔電滲析、反滲透〕、冷凍法、離子交換法等。其中蒸餾法、膜法是主

要方法。

〔2〕常用方法

①蒸餾法能耗大，本錢高；但設(shè)備相對簡單，技術(shù)比擬成熟

改良方法：采用降低容器內(nèi)壓強(qiáng)的方法，并安裝熱交換器。

原理：壓強(qiáng)越大，液體的沸點(diǎn)越高。

②電滲析法耗能最少，本錢較低，海水淡化大多采用這種方法

③反滲透法效率最高

④冷凍法需要大量的能源

二、氨的合成

一、氮的固定

1、定義：把大氣中的游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物

缺氮:植物的生長發(fā)育會緩慢或停滯

2、類別：①天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天產(chǎn)生NO氣體〔N2+O2=放電=2NO

2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO〕

②人工固定：合成氨等。

二、合成氨工藝

〔1〕條件〔盡可能加快反響速率和提高反響進(jìn)行的程度〕

①選擇適宜的壓強(qiáng)：20MPa～50MPa

②選擇適宜的溫度：450℃左右

③使用催化劑：鐵觸媒〔催化劑活性受溫度影響〕

④采取循環(huán)操作：不斷補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃獠⒓皶r(shí)液化別離出氨，并將余下N2、H2送回合成

塔，以提高原料的利用率。

〔2〕原料氣的制備〔N2主要來源于空氣；H2主要來源于水和碳?xì)浠衔铩?/p>

制備N2的方法

①物理方法：加壓、降溫，使空氣液化，然后減壓升溫，利用氮?dú)狻⒀鯕獾姆悬c(diǎn)不同，

把氮?dú)鈩e離出來

②化學(xué)方法：將空氣通過灼熱的炭層，然后通過堿液，得到氮?dú)?/p>

制備H2的方法

將水蒸氣通過熾熱的煤層〔或焦炭〕，使水蒸氣與碳發(fā)生化學(xué)反響，生成一氧化碳和氫氣。

〔3〕凈化：防止催化劑中毒

〔4〕壓縮：增大轉(zhuǎn)化率

〔5〕熱交換器：充分利用反響熱，節(jié)約能源

三、合成氨的生產(chǎn)工藝

合成氨生產(chǎn)得到的氨可以直接用途肥料，也可用來生產(chǎn)硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨。

4NH3+5O2=催化劑/加熱=4NO+6H2O

2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO

使用食鹽、石灰石、氨可以制得純堿

在飽和食鹽水中通入足量的氨氣，在通入足量的二氧化碳?xì)怏w，并將反響裝置昂在冰水中

冷卻，即可獲得氫氧化鈉晶體。

NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl

2NH4Cl＋Ca(OH)2＝CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

氯堿成產(chǎn)

原理：電解飽和食鹽水

離子交換膜的作用：

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①防止Cl2和H2混合而引起爆炸

②防止Cl2與NaOH反響生成NaClO，影響NaOH產(chǎn)品的質(zhì)量

檢驗(yàn)氯氣：把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在電極附近，觀察試紙是否變藍(lán)

檢驗(yàn)氫氣：點(diǎn)燃看是否有爆鳴聲

精制食鹽水時(shí)，先依次參加BaCl2、Na2CO3、NaOH等，使雜質(zhì)成為沉淀過濾除去，然后參

加鹽酸，調(diào)節(jié)溶液的pH

三、硫酸工業(yè)

1.原理：

①造氣S+O2=點(diǎn)燃=SO24FeS2+11O2=高溫=2Fe2O3+8SO2

②接觸氧化2SO2+O2=催化劑=2SO3

③三氧化硫的吸收SO3+H2O＝H2SO4

2.設(shè)備

①沸騰爐沸騰爐出來的高溫爐氣除含有二氧化硫外，還含有多種雜質(zhì)，需要經(jīng)過冷卻、

除塵和酸洗

②接觸室

③吸收塔三氧化硫用98.3%的硫酸吸收，得到濃硫酸或發(fā)煙硫酸。

不用水吸收是為了防止產(chǎn)生酸霧從而降低吸收效率

逆流方式可以使兩者更好地接觸吸收

尾氣的處理方法之一為用氨水洗滌煙氣脫硫

3.用途：生產(chǎn)化肥、清洗金屬外表

飄塵能使空氣中的SO2轉(zhuǎn)化為SO3，它的作用是載體。

鎂和鋁的冶煉

1.鎂的冶煉

CaCO3=高溫=CaO＋CO2↑

CaO＋H2O＝Ca(OH)2

MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2

Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O

MgCl2·6H2O=△/HCl=MgCl2＋6H2O

MgCl2(熔融)=通電=Mg＋Cl2↑

2.鋁的冶煉

Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O

CO2＋2H2O＋NaAlO2＝Al(OH)3↓＋NaHCO3

2Al(OH)3=△=Al2O3＋3H2O

2Al2O3=通電=4Al＋3O2↑

4.注意

用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是Mg-Al合金

合金的熔點(diǎn)比各組分的熔點(diǎn)都低

濃鹽酸滴入濃硫酸可制備枯燥的HCl氣體，防止MgCl2水解

進(jìn)行蒸發(fā)操作的主要儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈和坩堝鉗

電解MgCl2而不是MgO是因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)很高，熔融時(shí)需要消耗大量的能量

電解生成的Cl2可用于制取HCl氣體，以實(shí)現(xiàn)氯元素的循環(huán)。

向鋁土礦通入水蒸汽的作用是加熱，加快反響

Fe2O3除了能用于金屬冶煉之外，還可用作顏料

有機(jī)藥物制備

以氯苯為材料合成阿司匹林

合成洗滌劑的成產(chǎn)

主要成分：

外表活性劑:洗滌劑能夠發(fā)揮去污作用的主要物質(zhì)外表活性劑吸附在固體污垢上，可使污垢

的附著能力下降，易離開外表進(jìn)入洗液中。由親油基團(tuán)和親水基團(tuán)兩局部構(gòu)成。

輔助成分：

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助劑、泡沫促進(jìn)劑、填料、配料、殺菌劑、織物柔順劑、熒光增白劑及特殊添加劑等

纖維素的化學(xué)加工

纖維素的用途

①制造纖維素硝酸酯〔硝化纖維〕。根據(jù)含N量分為火棉〔含N量較高，用于制造無煙火藥〕、

膠棉〔含N量較低，用于制賽璐珞和噴漆〕

②制造纖維素乙酸酯〔醋酸纖維〕，不易著火，用于制膠片。

③制造黏膠纖維〔NaOH、CS2處理后所得，其中的長纖維稱人造絲，短纖維稱人造棉〕

④棉麻纖維大量用于紡織工業(yè)

⑤木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙。

⑥食物中的纖維素有利于人的消化。

有機(jī)高分子合成

環(huán)境污染與化學(xué)防治

綠色化學(xué)與可持續(xù)開展

2021年全國高中化學(xué)奧林匹克競賽山東省預(yù)賽試題〔含答案〕

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