河南省荥阳高中化学化学与资源开发利用第13课时单元复习小结三案一课学案新人教版选修2.docx
- 文档编号:11024540
- 上传时间:2023-02-24
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:233.36KB
河南省荥阳高中化学化学与资源开发利用第13课时单元复习小结三案一课学案新人教版选修2.docx
《河南省荥阳高中化学化学与资源开发利用第13课时单元复习小结三案一课学案新人教版选修2.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《河南省荥阳高中化学化学与资源开发利用第13课时单元复习小结三案一课学案新人教版选修2.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
河南省荥阳高中化学化学与资源开发利用第13课时单元复习小结三案一课学案新人教版选修2
第13课时单元复习小结
学案
【知识建构】
【专题突破】
1.天然水的净化,海水淡化,污水处理,煤、石油、天然气的综合利用等知识的学习,以查阅资料、与同学交流探讨为主,同时结合实地参观考察,理论联系实际。
2.学习电解原理及其应用,以实验探索、独立思考、牢记规律为主,同时要做一定量的练习题以巩固知识。
3.加强知识间的联系与对比,以新技术的学习与掌握为主体,复习巩固已经学过的基础知识。
专题一:
化学工业生成与环境保护
【教师点拨】
电解是指电流通过溶液时在阴、阳两极发生化学反应的过程,这一内容在高考试题中出现的几率很高。
此类题主要分析阴、阳两极反应,理清溶液中的离子在电极上的放电顺序,阳极:
金属>S2->I->Br->Cl->OH->SO42-、NO3-、CO32-(含氧酸根一般不放电),阴极:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
利用电子守恒法去求解有关计算题。
电化学常常涉及到物理学中的串联电路、并联电路以及相关物理量,如电流强度、电压、电阻、时间、电量等,无疑有关电化学知识是物理学和化学的交汇点,这将会成为理科综合测试的热点。
有关电解计算的方法与规律:
通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。
解决此类题的方法有两种:
一种是根据电解方程式或电极反比例式求解;另一种是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解,以电电子守恒较为简便,注意运用。
一般计算电极产物时用电极反应,采用电子守恒法,计算电解后溶液的pH时用电解方程式,列比例求解。
规律方法 有关电化学涉及的计算题,可依据电子得失守恒原理,通过“转移电子数相等”之桥,寻找关系式进行计算。
友情提示:
通过4mole-为桥可构建如下关系式:
4e-~2Cl2(Br2、I2)~O2~4H+
阳极产物
4OH-~2H2~2Cu~4Ag~
M
阴极产物
说明:
M为金属,n为其化合价。
当然,也可根据电池总反应式列比例式求解。
【例1】按下图装置进行电解(均是惰性电极),已知A烧杯中装有500mL20%的NaOH溶液,B烧杯中装有500mLpH为6的1mol•L-1CuSO4溶液。
通电一段时间后,在b电极上收集到28mL气体(标准状况),则B烧杯中溶液(溶液体积变化忽略不计)pH变为()
A.4B.3C.2D.1
【解析】在A池中b阳极是,表面生成气体为氧气
OH--4e-=2H2O + O2
4 1
005 00125
电路中共转移了005mol电子。
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4 4e-
2 4
0025 005
B烧杯中c(H+)=0025×2÷5=01
B池的pH=-lgc(H+)=-lg01=2
【答案】C
【即学即练1】两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时,(设电解过程中阴极没有H2放出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)电极上析出银的质量最大为( )
A.27mgB.54mgC.106mgD.216mg
1.B【解析】首先结合离子放电顺序,弄清楚两极的反应:
阳极4OH--4e-===O2↑+2H2O;阴极Ag++e-===Ag,电解的总反应式为:
4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3。
由电解的总反应式可知,电解过程中生成的n(H+)=n(HNO3)=n(Ag)=(10-3mol/L-10-6mol/L)×5L≈5×10-4mol,m(Ag)=5×10-4mol×108g/mol=054g=54mg。
专题二:
化工工艺流程——废水处理
【教师点拨】
无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:
一是选择将原料转化为产品的生产原理;二是除杂并分离提纯产品;三是提高产品的产量和产率;四是减少污染,注意环保,发展“绿色化学”;五是考虑原料的来源丰富和经济成本;六是生产设备简单,生产工艺简便等。
方法技巧:
“瞻前顾后”分析法
有些化工生产为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,同时还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺。
解答这种类型题用“瞻前顾后”分析法。
瞻前顾后分析法,指分析工艺生产流程时,主要考虑原料转化为的产品(瞻前),同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。
用“瞻前顾后”分析法分析循环工艺生产流程题,关键是如何找到循环生产点,即在什么情况下,什么生产阶段实施循环生产。
判断循环生产点的方法:
一是看反应是否为可逆反应,如果是可逆反应,要考虑原料的循环利用。
如合成氨反应是可逆反应,分离氨后的尾气中含有大量原料气N2和H2,千万不能随便放掉,必须送入合成塔,实施循环生产。
二是看副产品的分子组成与某种原料的组成中有无相同的元素,如果有,而且该副产品又容易转化为某种原料,就可以考虑循环生产工艺。
【例2】利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO
,可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。
除去NO
的离子方程式为____________________。
(二)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
阳离子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀
时的pH
1.9
7.0
-
-
4.7
-
沉淀完全
时的pH
3.2
9.0
11.1
8
6.7
9(>9溶解)
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施是______________(至少写一条)。
(2)调pH=8是为了除去__________(填Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+)。
(3)钠离子交换树脂的原理为Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交换的杂质离子是____________(填Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+)。
(4)试配平氧化还原反应方程式:
□Na2Cr2O7+□SO2+□H2O===□Cr(OH)(H2O)5SO4+□Na2SO4;每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为____________。
(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。
腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为10mol/L,请参照上表给出的数据和提供的药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:
①___________________;②____________________;③过滤。
(提供的药品:
Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。
【解析】本题以污水处理为中心,考查了化学反应方程式的书写、工艺流程分析、除杂、计算等,最后要求考生根据题意设计一个除杂实验的实验步骤。
(一)在碱性条件下用铝粉还原NO
,根据题意知NO
被还原的产物为NH3·H2O,铝元素被氧化成AlO
,然后进行书写和配平。
(三)欲除去CuCl2溶液中的Fe3+和Fe2+,必须先将Fe2+氧化成Fe3+,然后再通过调节pH至3.2~4.7,可以将Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去。
为了不引入新的杂质,氧化时用氯气,调节pH用CuO。
【答案】
(一)2Al+OH-+NO
+2H2O===2AlO
+NH3·H2O
(二)
(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可,其他合理答案也可)
(2)Fe3+、Al3+ (3)Mg2+、Ca2+ (4)1 3 11 2 1
1.5mol
(三)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+ ②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7
【即学即练2】某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3·H2O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空气的目的:
________________________________________。
(2)过程Ⅱ:
在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。
两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是_____________反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是__________________。
②1molNH4+(aq)全部氧化成NO3—(aq)的热化学方程式是______________________。
(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32g CH3OH转移6mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是__________________________。
2.
(1)①3NH4++OH-=NH3·H2O
②废水中的NH3被空气带走,NH3·H2O
NH3+H2O的平衡向正反应方向移动,利于除氨
(2)①放热ΔH=-273kJ/mol<0(反应物的总能量大于生成物的总能量)
②NH4+(ap)+2O2(g)=2H+(ap)+H2O(l) ΔH=-346kJ/mol
(3)5:
6
【解析】本题属化学基本原理的综合应用。
(1)加NaOH显然是使NH4+转化为NH3·H2O,升温更有利于NH3·H2O
NH3+H2O的平衡向正反应方向移动,利于除氨。
“通空气将氨赶出并回收”,很显然利用了平衡移动原理。
(2)①由图示可看出反应物的总能量大于生成物的总能量,所以是放热反应。
③根据盖斯定律可知,1molNH4+(aq)被全部氧化成NO3-(aq)的反应热ΔH=-273kJ/mol+(-73kJ/mol)=-346kJ/mol。
(3)32gCH3OH是1mol,失6mol电子生成1molC02,而lmolHNO3,可被还原为5molN2,得5mol电子,由得失电子守恒知还原剂(CH3OH)和氧化剂(HNO3)的物质的量之比是5:
6。
专题三:
使用化石燃料的利与弊及新能源的开发
【教师点拨】
使用化石燃料的利与弊及新能源的开发
(1)重要的化石燃料:
煤、石油、天然气。
(2)煤作燃料的利与弊的问题
①煤是重要的化工原料,把煤直接作燃料简单烧掉太可惜,应该综合利用;
②煤直接燃烧时产生的SO2等有毒气体和烟尘会对环境造成严重污染;
③煤作为固体燃料,燃烧时的反应速率慢,热效率低且运输不方便;
④可以通过使煤变成清洁能源的技术,如煤的液化和气化,以及实行烟气脱硫净化等,大大减小燃煤对环境造成的污染,提高煤的热效率。
(3)燃料充分燃烧的条件
①充足的空气;②与空气(氧气)足够大的接触面积。
(4)新能源的开发
①调整和优化能源结构,降低化石燃料在能源结构中的比率;
②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。
这些能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为可再生能源,对环境没有污染或污染较小。
【例3】航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示:
(1)Ⅱ是CO2和H2的反应装置,该反应的化学方程式__________________
(2)从装置Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ可看出,O2的来源是CO2和H2O,宇航员每天消耗28molO2,呼出23molCO2,则宇航员每天呼出的气体中含H2O ________________mol。
(3)以下是另一种将CO2转化为O2的实验设想
其中,由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如下:
①上图中,装置a由 ____________、____________、双孔塞和导管组成
②循环物质甲的名称是 __________________
③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行,原因是 ______________________
④装置b中填充的物质可能是 _________________________(填入编号)
c.硅胶 f.碱石灰 g.无水氯化钙 h.浓硫酸
⑤设计d装置要注意防止倒吸,请在方框中画出d装置的简图,并要求与装置c的出口处相连(铁架台不必画出)。
【解析】本题考查了框图中信息的理解、简单的化学计算和实验设计。
实验室中可用浓盐酸和浓硫酸混合制备HCl气体。
(1)根据框图中的信息,可以确定CO2与H2反应生成了C和H2O,反应容易书写。
(2)根据氧原子守恒,宇航员每天消耗28molO2,呼出23molCO2,则呼出的水中氧原子的物质的量为(28mol-23mol)×2=10mol。
(3)由于MgCl2易水解,因此加热MgCl2·6H2O时,应通入HCl以抑制MgCl2水解。
根据装置特点,循环的物质甲应为浓盐酸,因为在实验过程中HCl没有发生反应,最后吸收可得盐酸,而能够加入分液漏斗的也应该是HCl的水溶液,注意不能写成氯化氢。
制气装置用浓盐酸制取HCl,很可能是把浓盐酸滴入浓硫酸,利用浓硫酸的吸水性得到HCl气体。
HCl气体中混有水蒸气,因此干燥管B中应为固体干燥剂硅胶。
由于HCl极易溶于水,因此HCl吸收时应防止倒吸。
【答案】
(1)2H2+CO2→2H2O+C
(2)10
(3)①分液漏斗 烧瓶 ②盐酸 ③防止水解 ④e g
⑤
【即学即练3】“汽车尾气污染”已备受世人关注。
汽车内燃机中,汽油汽化后与空气按一定比例混合进入汽缸,被引擎用电火花点燃。
燃烧使汽缸内温度迅速升高,气体体积急剧膨胀,由此产生的压力推动活塞运动。
燃烧时产生的有害气体通过尾气排出,造成大气污染。
为简化讨论,以辛烷(C8H18)代表汽油的成分,并设空气中O2占1/5体积。
请回答下列问题:
(1)设辛烷气与空气的体积比(相同条件下)为a,要使辛烷完全燃烧,a的最小值为(用小数表示,设此最小值为a′)________。
(2)若辛烷气与空气的体积比大于a′则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是(写分子式)________。
(3)若辛烷气与空气的体积比小于a′,则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是(写分子式)________,产生这种气体的反应方程式是__________________________。
3.
(1)016
(2)CO (3)NO3 N2+O2
2NO,2NO+O2===2NO2
【解析】
(1)辛烷完全燃烧时的化学方程式为:
2C8H18+25O2
16CO2+18H2O
(设C8H18为aL)每升辛烷完全燃烧需O2为
L,需空气为
×5L,即a′=
=016。
(2)若a>016时,辛烷过量,则辛烷不能充分燃烧,尾气中会增加CO。
(3)若a<016时,O2过量,即空气过量,由于放电条件下空气中的N2被氧化成NO,进而生成NO2,故NO2气体增多。
反应方程式:
N2+O2
2NO,2NO+O2===2NO2。
练案
A组(课堂反馈满分50分)
一、选择题(每小题5分,共35分)
1.化学与生活、社会密切相关。
下列说法不正确的是( )
A.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料,有利于节约资源、保护环境
B.凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害,不可食用
C.为防止电池中的重金属等污染土壤和水体,应积极开发废电池的综合利用技术
D.提倡人们购物时不用塑料袋,是为了防止白色污染
1.B【解析】A项化石燃料是不可再生能源,且这些燃料可产生大量的污染大气的气体,太阳能代替化石燃料,能节约能源,保护环境;B项食品添加剂,如苯甲酸钠等均可适量食用;C项废电池综合利用是防止重金属离子污染的重要课题,故正确;D项白色污染主要是指难降解的塑料的污染。
2.由海水淡化生产饮用水,下列方法从原理上分析完全不可行的是( )
A.利用太阳能将海水蒸馏淡化
B.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子
C.加明矾使海水的盐分沉淀而淡化
D.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
2.C【解析】海水淡化,要么蒸馏为水蒸气再加以收集,要么除掉海水中的盐分。
由于海水中的盐分的浓度很小,从理论上讲,盐分是不可能沉淀析出的,所以C不正确。
3.以下方法不属于污水处理方法的是( )
A.物理沉淀法B.微生物降解法
C.酸碱中和法D.电渗析法
3.D【解析】A项属于物理方法,B项属生物法,C项是化学方法的一种,D项是海水的淡化方法,故符合题意。
4.2009年11月,国务院常务会议决定,到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%,作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划。
将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。
CO2转化成有机物的例子很多,如:
①6CO2+6H2O
C6H12O6+6O2↑
②CO2+3H2
CH3OH+H2O
③CO2+CH4
CH3COOH
④2CO2+6H2
CH2===CH2+4H2O
对以上反应的叙述,正确的是( )
A.最节能的是反应①
B.因为CH3OH有毒,故反应②无应用价值
C.反应③中的两种反应物都是可再生的天然物质
D.反应④是工业生产乙烯的一种主要方法
4.A【解析】本题考查有关反应的价值取向问题,有新意,较易。
对于反应①,利用的是太阳能,故是最节能的,A项正确;对于反应②,有毒的物质并不是没有应用价值,故B项错误;对于反应③,CH4不是可再生的天然资源,故C错误;工业上主要通过石油裂解的方法制备乙烯,故D项错误。
5.为了降低锅炉用水或化工用水的硬度,许多单位都应用离子交换柱。
在此之前曾经普遍应用过“药剂法”,如石灰纯碱法等,使Ca2+、Mg2+转化成沉淀物从水中除去,达到软化硬水的目的。
与之相比,离子交换法软化水的优点很多。
下列各项中,不符合事实的是( )
A.操作简便,设备简单,占地面积小
B.离子交换剂(离子交换树脂或磺化煤)可再生,反复使用
C.能除去水中的所有离子
D.废水容易处理,不产生污染物
5.C【解析】 离子交换剂只能使Ca2+、Mg2+浓度降低到合理水平,不能除去水中的所有离子。
6.二氧化氯、铁酸钠以及臭氧是饮用水的“三净客”,用铁酸钠(Na2FeO4)处理来自河流湖泊的水,以作为人们生活饮用水,是一项较新的技术。
以下叙述中正确的是( )
①二氧化氯对水具有消毒、净化双效功能
②臭氧可消除水洗物中残留的农药残留,杀灭水中的细菌病毒
③臭氧、明矾净水原理相同
④用Na2FeO4净水具消毒和净化双效功能
A.②④B.③④
C.①③D.①②
6.A【解析】二氧化氯、臭氧只具有氧化消毒作用,无净化功能,Na2FeO4中Fe显+6价具强氧化性,能杀菌消毒,反应后产生的Fe3+水解后得到Fe(OH)3胶体,可吸附水中的悬浮物和土壤胶体颗粒,具净化功能。
7.下列说法中正确的是( )
A.煤油是石油加工所得的主要产品之一,对煤的加工不能得到煤油
B.利用“氢化法”可将煤加工成燃油,其过程中发生了化学变化
C.利用“气化—液化法”可将煤加工成燃油,其过程中只发生物理变化
D.用煤生成的燃油的化学式可表示为(CH2)n,它是一种高分子化合物
7.B【解析】将煤进行低温(约500~600℃)干馏所得到的煤焦油,再进行分馏,分馏产品中有煤油。
利用“气化—液化法”可将煤加工成燃油,其过程可大概表示为:
首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体,然后在催化剂的作用下,其中的一氧化碳和氢气转化为燃油。
在该过程中发生了许多化学反应。
(CH2)n是燃油的组成成分,属于烃,通常呈液态,液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。
二、填空题(共15分)
8.(6分)下图是石蜡(碳原子数约为18~30的烃类混合物)进行催化裂化和检验裂化产物的装置,根据图示回答:
(1)试管①中盛的是________。
(2)试管①至②上部导管的作用是_______________________________________。
(3)试管③中盛的是________,现象是___________________________________。
8.蜡和氧化铝(或石蜡和催化剂)
(2)导气和冷凝
(3)酸性高锰酸钾溶液(或溴水) 溶液颜色逐渐褪去
【解析】石蜡催化裂化的产物中有烯烃,烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色或使溴水褪色。
9.(9分)2010年7月5日到6日,中共中央、国务院在北京召开西部大开发工作会议。
能源资源的优化利用、环境生态补偿机制和公共服务均等化成为西部大开发下一个十年的关键词。
国家已规划建设从新疆至上海的天然气管道干线,实施“西气东输”。
(1)天然气的主要成分是__________,它是由动、植物残体在隔绝空气的情况下,经__________________形成的。
(2)天然气既是高效能源,也可作基本化工原料,生产乙炔、氢气、氯甲烷、甲醇、甲醛等化工产品,请写出天然气的主要成分经隔绝空气、高温反应生成乙炔和炭黑的化学方程式:
___________________________________。
(3)到2005年,我国许多地区都将用“西气东输”的天然气,家用燃具的喷嘴都需要改造。
试通过计算说明,同样燃烧1m3的水煤气(主要成分是CO和H2)和天然气,所需的氧气哪个多?
9.
(1)甲烷(或CH4)高温发酵后分解
(2)CH4
C+2H2;2CH4
C2H2+3H2
(3)天然气所需的氧气多
【解析】天然气的主要成分是甲烷,它是由动、植物残体在隔绝空气的情况下,经高温发酵后分解所得的。
甲烷隔绝空气后,反应物是唯一的,产物也告诉了我们,那么将方程配平后即得化学方程式。
水煤气(CO和H2)每1mol消耗的氧气是5mol,而1mol甲烷则需消耗2mol氧气,所以进气口需要扩大。
B组(课后拓展)
1.某化工厂排放的污水中含有Al3+、Hg2+、Fe3+、Cu2+四种离子,甲、乙、丙三位同学设计从污水中回收铜的方案如下:
(1)以上实验方法能否得到铜(填“能”或“不能”)。
甲________,乙________,丙________。
(2)在制得铜的方案中会导致环境污染的一步操作是:
________________________________,
其原因是______________________________________。
(3)在可制得铜的方案中,主要反应的离子方程式为:
________________________________
____________________________________________________。
1.
(1)不能 能 不能
(2)③ 加
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 河南省 荥阳 高中化学 化学 资源 开发利用 13 课时 单元 复习 小结 三案一课学案 新人 选修