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选修二　化学与技术
第1节　化学与工农业生产
1．了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。
2．了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
3．了解精细化工的生产特点及在社会中的作用。
4．了解化学肥料、农药在农业生产中的作用。
一、硫酸工业
1．合成硫酸的三种原料
三种原料为__________、__________、____________。
2．三个反应
(1)造气：____________________或__________________________。
(2)接触氧化：____________________________________________。
(3)三氧化硫的吸收：____________________________。
3．黄铁矿制硫酸的三个主要设备
三个主要设备为______、______、______。
特别提示：①吸收塔内用98.3%的浓硫酸吸收SO3，是因为用水吸收会产生酸雾，腐蚀设备和降低吸收率。②为了降低成本，通入沸腾炉和接触室的不是氧气，而是空气。
4．接触室中三个反应条件
(1)温度：根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用__________的温度。
(2)常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对SO2的转化率提高不大，且加压会提高成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产采用常压操作。
(3)适当______的空气：目的是提高SO2的转化率。
5．“三废”处理和能量综合利用
(1)“三废”处理方法
①尾气吸收：________________________。
CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O
②废水处理：根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。
③废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重金属。
(2)能量的充分利用
硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要，还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。
即时训练1 下列说法中正确的是____________。
①2SO2＋O22SO3在接触室中进行，增大压强平衡右移，SO2的转化率增大，所以接触室应该高压
②吸收塔中用水吸收SO3
③生产中通入沸腾炉及接触室中的氧气是纯氧
④生产中通入沸腾炉及接触室中的空气均过量
⑤整个工艺流程中在沸腾炉中产生SO2
⑥通入接触室的气体必须净化除杂
⑦热交换器可对生成气体冷却，对原料气体加热
二、合成氨工业
1．反应原理
N2＋3H22NH3　ΔH＜0
2．基本生产过程
(1)造气
①N2来源于空气
a．将空气__________、__________后蒸发分离出O2而获得N2；
b．将空气通过灼热的碳生成CO2，再除去CO2后得N2。
②H2来源于水和燃料(焦炭、煤、石油、天然气等)的反应，反应式为______________。
(2)净化
①原料气中的主要杂质：H2S、CO、CO2、O2等。
②主要危害：会导致催化剂中毒。
③净化方法：
a．H2S用______吸收，方程式：____________________；
b．CO首先被氧化生成CO2，再被________________吸收，方程式为_________________、____________________________________。
(3)合成与分离
①设备：________。
②氨的分离：通过________将氨液化，然后将液氨分离，分离出来的混合气体经循环压缩机，再送到______中继续合成。
③流程：
原料气的制取→净化→压缩→→液氨
3．合成氨条件的选择
温度：________________；
压强：________________；
催化剂：以______为主的催化剂。
即时训练2 下列关于工业合成氨的说法中正确的是________。
①从空气中分离出氮气可以用物理方法，也可以用化学方法
②合成氨工业上选用400～500 ℃主要是因为此温度下催化剂的活性最大
③N2＋3H22NH3　ΔH＜0，温度越低氨气的产率越高，所以工业生产中应该低温，来提高氨气的产率
④合成氨中，压强越高氨气的百分含量越高，所以工业生产中压强应无限制提高
⑤原料气在通入合成塔之前一定要净化除杂
⑥从合成塔出来的气体分离出氨气后，余下的气体排入大气
⑦由NH3转变成NH4HCO3属人工固氮的化学反应
特别提示：在合成氨工业生产中要结合化学平衡移动原理、化学反应速率，综合考虑实际生产中原料的来源、动力、材料、设备等因素，选择适宜的温度、压强、催化剂，及时分离出氨气，取得最佳经济效益。例如，依据反应原理温度越低，氨气的百分含量越高，但从反应速率来考虑速率太慢，所以综合考虑选择的温度为400～500 ℃。
三、纯碱工业
氨碱法(索尔维)
联合制碱法(侯德榜)
原理
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
原料
NaCl、NH3、CaCO3(制备CO2和CaO)
NaCl、NH3、CO2
生产流程
优、缺点
原料便宜，步骤简单，但是产生大量CaCl2，食盐利用率低
产品纯度高，原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl，但加重设备的腐蚀
即时训练3 下列说法中正确的是______。
①饱和NH4HCO3溶液与饱和NaCl溶液混合，可能会有白色沉淀生成
②氨碱法生产纯碱所发生的反应均是复分解反应
③联合制碱法与氨碱法生产纯碱所用的化学反应原理不同
④氨碱法生产纯碱过程中氨气没有循环利用，而我国化学家侯德榜发明的联合制碱法的过程中使氨气充分循环利用
⑤联合制碱法与氨碱法生产纯碱的不同点：原料来源不同，副产物不同
⑥在生产纯碱的过程中，向饱和食盐水中先通入二氧化碳，再通入氨气
特别提示：联合制碱法与氨碱法生产纯碱所用的化学反应原理相同，均是利用NaHCO3的溶解度比NH4Cl、NaCl、Na2CO3、NH4HCO3的小。
四、农药、化肥和表面活性剂
1．化肥为农作物补充必要的营养元素
(1)农业生产中，大量施用的化肥主要是______、______和______。磷肥包括__________[主要成分是__________________]，简称______，还有__________[主要成分是____________]；钾肥主要包括______、______、______________、__________等；氮肥包括______________、__________、__________等。
(2)尿素的工业生产原理用化学方程式表示为________________，________________；硝酸铵工业生产方法为______________________________，________________________，________________________，________________________。
(3)复合肥料：氮、磷、钾三种养分中，至少有两种养分。常见的复合肥料有：NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、KNO3、KH2PO4。
2．农作物的保护神——农药
(1)分类
①按成分分
a．第一代农药：______和______，属于人类最早使用的农药。
b．第二代农药：________________等有机合成的农药。
c．第三代农药：____________和__________等人类开发和利用的农药，它具有______、______、______的特点，故被称为“环境友好农药”。
②按用途分
a．杀虫剂，如有机氯类、有机磷类、拟除虫菊酯类等。
b．杀菌剂，如波尔多液等。
c．除草剂，如2，4-D等。
d．植物生长调节剂，如________、________等。
(2)危害
①对农产品造成污染，危及食品安全。
②破坏生物链，影响生态平衡。
③对环境造成严重污染，危及人类健康和生命安全。
3．肥皂
4．合成洗涤剂
洗涤剂的主要成分是表面活性剂(如十二烷基苯磺酸钠)，能够去除油污，里面还含有杀菌剂、织物柔软剂、助剂等辅助成分。
即时训练4 下列说法中正确的是______。
①氮肥、磷肥、钾肥都是从地壳中贮量丰富的无机盐中获得的
②目前，农业上使用的氮肥大多数是从合成氨开始的
③波尔多液属于第二代农药
④DDT属于第二代农药，属于杀虫剂
⑤肥皂的生产原理属于酯的水解
特别提示：(1)肥皂不适合在硬水中使用，合成洗涤剂不受这个限制；合成洗涤剂价格便宜且去污能力较强，适合洗衣机使用；合成洗涤剂难以分解，含有磷，大量使用会造成水体污染，使水体富营养化。
(2)制造合成洗涤剂的原料是石油裂解的产物(烷烃、苯等)，制造肥皂的原料主要是油脂。
一、硫酸工业的生产原理和工艺流程
【例1】 以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：
请回答下列问题：
(1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_____________________________________ ________________________________________________________________________。
(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气______、______及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是________________________________________________________。
(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 ℃左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是__________________、______________________。
(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是______________、______________，从而充分利用能源。
方法归纳
在评价实际生产中的工艺流程时，一定要联系化学反应原理，结合原料、材料，从转化率、反应速率、价格、环保等方面进行评价。
二、合成氨的工艺流程评价
这类题常用流程图的形式表示。流程图中设计的是各种物质之间的转化、循环物质的应用等，读图时要注意：箭头的方向、反应条件或分离提纯的方法、生成物的状态。解题时要注意应用化学反应原理、化学平衡理论、水解理论、物质制备和分离的知识、晶体知识、绿色化学的观点、经济的视角分析实际生产中的各种问题。
【例2】 利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：
依据上述流程，完成下列填空：
(1)天然气脱硫时的化学方程式是________________。
(2)n mol CH4经一次转化后产生0.9n mol CO，产生________ mol H2。(用含n的代数式表示)
(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是________。
A．相似相溶原理 B．勒夏特列原理
C．酸碱中和原理 D．质量守恒原理
(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于____________(写出CO2的一种重要用途)。
(5)整个流程有三个循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。
三、氨碱法和联合制碱法的比较
1．索尔维制碱法的工艺流程
2．联合制碱法的工艺流程
【例3】 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
(1)上述生产纯碱的方法称________，副产品的一种用途为________。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是______________________。
(3)写出上述流程中X物质的化学式________。
(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________(填上述流程中的编号)，从沉淀池中取出沉淀的操作是________。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加____________。
(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。通氨气的作用有________。
a．增大NH的浓度，使NH4Cl更多地析出
b．使NaHCO3更多地析出
c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
1．(2012海南化学20Ⅱ)合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是______，______；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式__________________，________________；
(2)设备A中含有电加热器、触媒和热交换器，设备A的名称是______，其中发生的化学反应方程式为_________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________；
(3)设备B的名称是______，其中m和n是两个通水口，入水口是______(填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是____________________；
(4)设备C的作用是________________________________________________________；
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
已知1 000 K时该反应的平衡常数K＝0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于______。
2．洗衣粉的主要成分之一是烷基苯磺酸钠，常用的是十二烷基苯磺酸钠，其合成路线如下：
请回答下列问题：
(1)C12H25SO3Na分子中的亲水基是______，亲油基是__________。
(2)由十二烷基苯制取十二烷基苯磺酸的反应类型为____________。
(3)用油脂可以制肥皂，试写出从硬脂酸甘油酯生成硬脂酸钠和甘油的化学方程式：____________________，反应类型为______________。
(4)在洗涤剂中添加酶制剂能促进污垢中的蛋白质(如奶渍、肉汤)等水解为可溶性的物质而被除去。将衣物在使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡10～30 min，水温在40～50 ℃最佳。加酶洗衣粉不宜在高温下、潮湿环境中贮存，也不宜久存。为什么？__________________。
(5)过去使用的合成洗涤剂中常加入三聚磷酸钠(Na5P3O10)作助剂，它可使硬度大的洗涤水软化，对微细的无机粒子或油脂具有分散、乳化、胶溶作用，防止污渍再次沉积到衣物上；它还能维持水溶液的弱碱性，提高洗涤剂的去污能力和洗涤效果。但是，20世纪90年代以来，世界各国先后提出必须生产和使用无磷洗涤剂。请解释原因_____________________。
3．(2012山东实验中学模拟)硫酸是基础化学工业中重要产品之一，回答下列有关硫酸生产的几个问题：
(1)工业生产硫酸的原料为______________。
(2)催化氧化阶段选择的反应原理是________________，该反应为________反应(填“放热”或“吸热”)，反应温度为400～500 ℃，选择此温度范围的理由是_______________。
(3)三氧化硫的吸收阶段选择吸收试剂为浓硫酸，为什么不用水？____________________ _________________________________________________________________________。
4．(2012湖北武汉调研)化学肥料在农业生产中有重要作用。农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥、钾肥。
(1)普钙是磷肥，它的有效成分是__________(写化学式)。
(2)尿素是一种含氮量较高的氮肥，工业生产尿素是将氨气与二氧化碳在加压、加热的条件下反应生成氨基甲酸铵(H2NCOONH4)，再使氨基甲酸铵脱水得到尿素。反应的化学方程式为______________________、________________________。
(3)农谚说的“粪和灰，肥料飞”指的是粪尿与草木灰搅和在一起会降低肥效。请你说明其中的化学原理：_____________________________________________________________。
(4)某化肥厂用NH3制备NH4NO3，已知由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去NH3的质量占耗用全部NH3质量的______%。
(5)合成氨气是生产氮肥的重要环节。合成氨生产简易流程示意图如下：
从示意图可知其存在循环操作。简要说明为什么在化工生产中经常采用循环操作？
参考答案
基础梳理整合
一、1.硫黄(或黄铁矿)　空气　水
2．(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1
4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)　ΔH＝－3 412 kJ·mol－1
(2)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
(3)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)　ΔH＝－130.0 kJ·mol－1
3．沸腾炉　接触室　吸收塔
4．(1)400～500 ℃
(3)过量
5．(1)SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O
即时训练1
④⑤⑥⑦
二、2.(1)加压　降温液化　C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2
(2)氨水　NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O　K2CO3溶液　CO＋H2OCO2＋H2　K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3
(3)合成塔　冷凝器　合成塔
3．400～500 ℃　10 MPa～30 MPa　铁
即时训练2
①②⑤
即时训练3
①⑤
四、1.(1)氮肥　磷肥　钾肥　过磷酸钙　Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4　普钙　钙镁磷肥　Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2　草木灰　KCl　K2SO4　KNO3　尿素[CO(NH2)2]　NH4NO3　NH4HCO3
(2)2NH3＋CO2H2NCOONH4　H2NCOONH4H2NCONH2＋H2O　4NH3＋5O24NO＋6H2O　2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　NH3＋HNO3===NH4NO3
2．(1)天然产物　无机物　有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类　拟除虫菊酯类　特异性农药　高效　低毒　低残留　乙烯　乙烯利
即时训练4
②④⑤
核心归纳突破
【例1】 答案：(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　(2)除尘　水洗
矿尘，砷、硒等化合物使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响　(3)不选B点，因为压强越大设备的投资越大，消耗的动能越大；SO2原料的转化率在0.1 MPa时的转化率已比较理想，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用0.1 MPa　不选择C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，450 ℃左右时，催化剂的催化效率最高。故选择A点，不选C点
(4)利用反应放出的热量预热原料气体　上层反应气经热交换器温度降到400～500 ℃进入下层使反应更加完全
【例2】 答案：(1)3H2S＋2Fe (OH)3===Fe2S3＋6H2O
(2)2.7n
(3)B
(4)生产纯碱(或作制冷剂等其他合理答案)
(5)
【例3】 答案：(1)联合制碱法或侯氏制碱法　制化肥或焊药等(其他合理答案均可)　(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓或NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3，NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl　(3)CO2　(4)循环Ⅰ　过滤　(5)稀硝酸和硝酸银溶液　(6)a、c
演练巩固提升
1．答案：(1)液化、分馏　与碳反应后除去CO2
C＋H2O(g)CO＋H2　CH4＋H2O(g)CO＋3H2
(2)合成(氨)塔
N2(g)＋3H2(g)2NH3
(3)冷却塔(或冷凝器)　n
高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好
(4)将液氨与未反应的原料气分离　(5)13.8
2．答案：(1)—SO　C12H25
(2)取代反应
(3)取代(水解、皂化)反应
(4)酶发挥催化作用需要适宜的条件(温度、酸碱度等)，酶自身是蛋白质，在不适宜的条件下容易变质(如高温)
(5)三聚磷酸钠造成水体富营养化，破坏了水体原有的生态平衡，对人类的生存环境造成了很大的危害
3．答案：(1)硫黄或黄铁矿
(2)2SO2＋O22SO3　放热　该温度下具有较高的反应速率和转化率
(3)反应放出的热量可在吸收塔内形成酸雾，影响SO3的吸收
4．答案：(1)Ca(H2PO4)2·H2O[或Ca(H2PO4)2]
(2)2NH3＋CO2H2NCOONH4
H2NCOONH4===H2NCONH2＋H2O
(3)粪尿中的尿素在尿酶的作用下腐熟时产生碳酸铵，碳酸钾受潮后产生氢氧化钾，它们相互反应使肥效降低
(4)53.1
(5)从原因来讲，许多化学反应是可逆反应，转化率低；从结果来说，循环操作的主要目的在于充分的利用原料、降低成本；从工艺设计来说，循环操作有利于连续化生产、减少工序；从环保角度来说，实现全封闭生产，控制废弃物的排放。

第2节　化学与资源开发利用
1．了解海水的综合运用，了解科学发展对自然资源的作用。
2．了解化学在水处理中的应用。
3．了解煤、石油和天然气等综合运用的意义。
4．了解化学资源对废旧物的再生和综合运用的作用。
一、获取洁净的水
1．天然水的净化——混凝法
(1)概念：加入______，形成____吸附天然水中的______和______聚集成较大颗粒而沉淀，然后过滤除去的方法。
(2)常见混凝剂：______、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等。
(3)混凝法净水流程：______―→______―→______。
2．硬水的软化
(1)分类
硬水：含有__________和__________较多的天然水。
软水：含有________和________较少或不含的天然水。
(2)硬度的划分　
暂时硬度：水的硬度由__________或__________引起；
永久硬度：由________________________等引起。
(3)硬水的软化方法
①加热法：
原理(用化学方程式表示)：_____________、_____________、______________。
适用范围：________________________。
②药剂法：常用药剂__________________和______等。
流程：
原理：HCO＋OH－===CO＋H2O、Ca2＋＋CO===______________、Mg2＋＋OH－===________________。
适用范围：__________________。
特别提示：药剂法软化硬水必须注意加入试剂的先后顺序，为使离子沉淀完全，所加入的试剂必须过量，过量的试剂Ca2＋也必须除去，所以Na2CO3应在Ca(OH)2之后。
③离子交换法：
利用交换剂中的______与水中Ca2＋和Mg2＋发生交换使水软化。离子交换剂常用NaR、HR表示。离子交换剂使用一段时间后失去交换能力，可以利用食盐水使NaR型离子交换剂发生逆交换，重新恢复交换能力，这个过程叫做__________。
3．污水处理
(1)基本流程
(2)污水处理常用的化学方法
①中和法
酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或CO2中和。
②沉淀法
Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋等重金属离子可用Na2S除去，反应的离子方程式为Hg2＋＋S2－===HgS↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。
4．海水淡化
海水淡化的方法有：________、__________等。
即时训练1 下列说法中错误的是______。
①混凝法可以除去水中的钙、镁离子，且能杀菌消毒
②明矾净水和绿矾净水原理相同，均是利用了胶体的吸附性
③烧水时形成水垢是由水的暂时硬度引起的
④除去水中的永久硬度只能用药剂沉淀法
⑤海水淡化中蒸馏法与电渗析法均属于物理变化
⑥废水中的重金属Hg2＋、Pb2＋、Cu2＋均可以用沉淀法(Na2S)除去
二、海水的综合利用
1．氯碱工业
离子交换膜法电解食盐水：
(1)设备
离子交换膜电解槽。离子交换膜只允许______离子通过。
(2)原理
氯碱工业的生产原理用化学方程式表示为：______________________。
(3)工艺流程
粗盐水______精盐水。
在进入电解槽前需通过阳离子交换塔进一步除去__________________等离子，以防破坏离子交换膜。
(4)粗盐的精制
①目的：除去泥沙，使Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等离子的含量达到要求。
②原因：Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等在碱溶液中形成沉淀，破坏离子交换膜。
③试剂：______________________________________。
用BaCl2除去SO，用NaOH除去Mg2＋、Fe3＋，用Na2CO3除去Ba2＋及Ca2＋，所加沉淀剂需稍过量。
试剂的加入顺序：纯碱需在钡试剂后加，稀盐酸在过滤后加。
④有关反应的离子方程式：
Ba2＋＋SO===BaSO4↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Ba2＋＋CO===BaCO3↓
CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
(5)产品
①阳极室产品：______，补充__________流出______。
②阴极室产品：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定量NaOH稀溶液)流出NaOH浓溶液。
2．从海水中提取溴单质
(1)工艺流程
(2)反应原理
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
或
3．从海水中提取镁单质
(1)工艺流程
(2)主要化学反应
①制备石灰乳：________________________，________________________；
②沉淀Mg2＋：______________________________；
③制备MgCl2：________________________________；
④电解MgCl2：______________________________。
(3)生产中应用的平衡原理
①沉淀溶解平衡原理
a．向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH－)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2的，则最大限度地将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀。
b．向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸，使沉淀溶解平衡右移。
②水解平衡原理
在MgCl2·6H2O脱水变为MgCl2时，由于MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl水解平衡的存在，在HCl气体环境中，增大了c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。
即时训练2 下列说法中错误的是________。
①只要是海边均可以建造盐场
②电渗析法可淡化海水
③电解饱和食盐水，从阳极区得到NaOH溶液
④电解饱和食盐水中用到的离子交换膜，只允许阳离子通过
⑤海水中提取食盐、镁、溴均涉及氧化还原反应
⑥海水中提取溴、镁最主要的步骤是溴、镁的富集
三、石油、煤、天然气的综合利用
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，使长链烃断裂为短链烃
化学
变化
重油、石蜡等
汽油、煤油、柴油等轻质油
裂解
深度裂化(更高温度下的裂化)
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等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体
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
3．煤化工和天然气化工的发展——一碳化学
(1)煤气化
2C＋O22CO
C＋H2OCO＋H2
CO＋H2OH2＋CO2
(2)天然气的重整
CH4＋H2OCO＋3H2
即时训练3 下列说法中错误的是______。
①石油分馏是物理变化
②煤的干馏是物理变化
③石油的裂化是化学变化，主要是为了提高轻质油的产量
④石油裂解主要是为了得到苯
⑤一碳化学就是有关CO的化工
⑥天然气化工属于一碳化工
一、水的净化与污水处理
所谓硬水，就是含有大量钙、镁离子的水。水中含钙盐和镁盐等矿物质成分越多，水的硬度越大。如果水的硬度是由Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2所引起的，称为暂时硬度，如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，称为永久硬度。天然水同时具有两种硬度。
污水处理的技术较多，可分为物理法、生物法、化学法等。水中的悬浮物可用混凝法除去，水中的其他可溶物可用化学法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。
【例1】 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_______________________(填其中任何两种)，其净水作用的原理是___________________________________________________；
(3)水的净化与软化的区别是_______________________________________________；
(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。
二、海水的综合利用
【例2】工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下页图所示。
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是____________。电解槽中的阳极材料为__________________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4、Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？____________，原因是________________________。
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________。
1．(2013海南化学，20Ⅰ)污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是(　　)。
A．氨水 B．硫化氢气体
C．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液
2．(2013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。
3．(2013浙江理综自选模块)(1)氯碱工业是利用电解食盐水生产______为基础的工业体系。
(2)电解前，为除去食盐水中的Mg2＋、Ca2＋、SO等杂质离子，下列加入顺序合理的是______。
A．碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡 B．碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
C．氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡 D．氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
(3)“盐泥”是粗盐提纯及电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下：
成分
NaCl
Mg(OH)2
CaCO3
BaSO4
其他不溶于酸的物质
质量分数(%)
15～20
15～20
5～10
30～40
10～15
为了生产七水硫酸镁，设计了以下工艺流程：
生产七水硫酸镁工艺流程图
1—反应器　2—过滤器　3—蒸发浓缩器　4—结晶槽　5—洗涤槽　6—真空干燥器
装置1中加入的酸应选用______，加入的酸应适当过量，控制pH为5左右，反应温度在50 ℃左右。持续搅拌使之充分反应，以使Mg(OH)2充分溶解并转化为MgSO4，在此过程中同时生成CaSO4。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是_________________________。
装置2中滤渣的主要成分为______。
装置3中通入高温水蒸气并控制温度在100～110 ℃，蒸发结晶，此时析出的晶体主要是______。
用装置6(真空干燥器)干燥七水硫酸镁晶体的理由是______________________________________。
4．随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前。磺化煤(代表式NaR)是一种钠型离子交换树脂，它能使海水中的Ca2＋、Mg2＋交换除去。现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。
(1)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是________________________________ _____________________________________________________________________________。
(2)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阳离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂(填其代表式)为：A柱______，B柱______。
(3)说明按上述顺序装柱的理由是_______________________________________________ _________________________________________________________________________。
(4)铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，海水中铀以UCl4形式存在，每吨海水只含3.3毫克铀，海水总量极大，铀总量相当巨大。不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，而不吸附其他元素。其反应原理为__________________________(树脂用HR代替)，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为________________________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1.(1)混凝剂　胶体　悬浮物　胶体　
(2)明矾　
(3)混凝沉淀　过滤　杀菌
2．(1)Ca2＋　Mg2＋　Ca2＋　Mg2＋　
(2)Ca(HCO3)2　Mg(HCO3)2　钙、镁的硫酸盐或氯化物
(3)①Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑　Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑　MgCO3＋H2O△,Mg(OH)2＋CO2↑　只能软化暂时硬度的水　②纯碱　生石灰　CaCO3↓　Mg(OH)2↓　暂时硬水和永久硬水　③阳离子　再生　
4．蒸馏法　电渗析法
即时训练1
①④
二、1.(1)阳
(2)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　
(3)过滤　Ca2＋、Mg2＋　
(4)BaCl2、NaOH、Na2CO3、稀盐酸　
(5)氯气　精制饱和食盐水　淡盐水
3．(2)CaCO3CaO＋CO2↑　CaO＋H2O===Ca(OH)2　Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋　Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
即时训练2
①③⑤
即时训练3
②④⑤
核心归纳突破
【例1】 答案：(1)O2　CO2
(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(任填两种)　铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中胶体杂质的稳定性，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
【例2】 答案：(1)阳离子(或Na＋)　钛(或石墨)
(2)否　如果先沉淀氢氧化镁，则沉淀中会夹杂有硫酸钙沉淀，产品不纯净
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境污染严重
演练巩固提升
1．AC
2．答案：(1)分馏塔　连续
(2)催化裂化　轻质燃料油(或汽油)
(3)硫(S)　浮动
(4)催化剂　氢气(H2)
3．答案：(1)氯气、烧碱、氢气(只写出氯气、烧碱也可)
(2)D
(3)(稀)硫酸
搅拌过程中CO2不断逸出，使平衡
不断向右移动
CaSO4、BaSO4、其他不溶于酸的物质
氯化钠
防止失去结晶水
4．答案：(1)蒸馏原理，即利用加热海水时，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水
(2)HR　ROH
(3)若在A中装ROH，则海水先通过ROH，溶液中就会有较多的OH－与海水中的阳离子Mn＋反应生成M(OH)n沉淀，造成堵塞现象；而在A中装HR，在B中装ROH，海水通过A中生成的H＋与B中生成的OH－中和，生成水而呈中性
(4)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋　UR4＋4H＋===4HR＋U4＋

第3节　化学与材料的发展
1．讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。
2．举例说明金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。
3．举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
4．收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料，认识新材料的发展方向。
一、无机非金属材料
1．传统硅酸盐材料
传统硅酸盐材料一般是以______、______、______、________等为原料生产的。这些原料一般都含有________，空间结构为________，结构的特殊性决定硅酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。因此由它们制造的陶瓷、玻璃、水泥等材料，被广泛地应用于生产和生活中。
(1)陶瓷：传统陶瓷大多是将____和____的混合物通过高温烧结制成的；陶瓷种类很多，主要分为______、______、______等。
(2)玻璃：普通玻璃是以________、________、______为主要原料，经过若干工序制成。它的主要成分为_____________和__________，制造过程中发生的主要反应是_________、______________________________。
(3)水泥：普通硅酸盐水泥的原料是________、______；在窑中煅烧得到熟料再配以适量的__________即得产品；水泥的主要成分是___________、__________、___________等。
2．新型无机非金属材料
(1)新型陶瓷：新型陶瓷突破了以______和____两种元素为主，如SiC又称______，其制备反应方程式为____________________。再如氮化硅，有多种制造方法(写出制备反应方程式)：①______________________；②______________________________。
(2)单晶硅：高纯度硅制备的主要反应：
①__________________________________；
②__________________________________；
③__________________________________。
(3)石墨、金刚石和C60：20世纪50年代石墨转变成金刚石的生产条件是______________、__________________、________________；化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理为____________________________________。C60材料是碳的另一类单质，类似的还有C70、C240、C540、C960等。C60可能成为新型贮氢材料，而K3C60具有超导性，可开发出高温超导材料，碳纳米管则具有更大的韧性。
即时训练1 下列说法中正确的是__________。
①陶瓷、玻璃、水泥均属于硅酸盐材料
②玻璃是纯净物，陶瓷是混合物
③黏土、石英中均含有硅氧四面体结构
④粗硅提纯过程中不涉及氧化还原反应
⑤Si3N4属于新型陶瓷
⑥太阳能电池板的主要成分是SiO2
⑦陶瓷的主要原料是黏土及石英
二、金属的冶炼
1．钢铁的冶炼
(1)工业炼铁
①主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
②主要设备：高炉。
③反应原理：化合态铁较易被还原。在高温下，一氧化碳气体可将化合态的铁还原为单质铁。
C＋O2CO2(提供热能，制造CO2)
CO2＋C2CO(制造还原剂)
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(制造生铁)
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑(除去SiO2)
(2)工业炼钢
①炼钢原理
炼钢就是在高温下用______剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去。在炼钢的过程中要发生多而复杂的氧化还原反应，例如：
2C＋O22CO
2Fe＋O22FeO
FeO＋CCO↑＋Fe(脱碳)
FeS＋CaOFeO＋CaS(脱硫)
②炼钢的主要设备
炼钢的主要设备是转炉。
③炼钢的主要原料
炼钢的主要原料是______、______、______和合金元素。
(3)实际生产中的作用
实际生产中，控制氧及各种元素含量是炼钢中的一项关键技术，用计算机控制过程，实现根据样品中碳等元素的含量及钢水的温度等数据，及时调节氧气的供应量，准确添加必要的元素，使炼出的钢水达到设计要求。
2．铝的冶炼
(1)原料：________(主要成分为Al2O3)。
(2)提纯Al2O3
相关化学方程式：_____________________________________________________________ __________________________________________________________________________。
(3)电解Al2O3
化学方程式：____________________________；
加入冰晶石及少量萤石的目的是__________________。
即时训练2 下列叙述中不正确的是________。
①金属的冶炼过程一定涉及氧化还原反应
②炼铁与炼钢的原理相同，都是使用还原剂在高温下把铁从其矿石中还原出来
③冶炼金属一定要加入还原剂
④生铁的冶炼一般在高炉中进行，原料为铁矿石、焦炭、石灰石、空气
⑤炼铁中加入石灰石的主要目的是除去铁矿石中的脉石
⑥工业上从铝土矿中提取三氧化二铝，需要三步反应，且均不是氧化还原反应
⑦冶炼铝时加入冰晶石(Na3AlF6)是为了提供铝元素，使电解能顺利进行
⑧工业上还可以用电解熔融AlCl3冶炼铝
⑨电解Al2O3时，阴极需要定期更换碳块
三、金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀：金属跟其表面接触到的物质(如O2、Cl2、SO2、酸雨等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀：不同金属或不纯金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化引起的腐蚀。
(3)常见的电化学腐蚀
方式
发生条件
反应原理
析氢腐蚀
金属表面电解质溶液显强酸性
负极：M－ne－===Mn＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
吸氧腐蚀
金属表面电解质溶液酸性很弱或显中性
负极：M－ne－===Mn＋
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
2．金属腐蚀的防止和利用
(1)金属腐蚀的防止方法
(2)金属腐蚀的利用
金属的化学蚀刻、印刷电路的腐蚀、电子元件与集成电路的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。
即时训练3 下列说法中正确的是______。
①金属的腐蚀以电化学腐蚀为主
②金属腐蚀的本质是金属失去电子，被氧化
③为防止轮船腐蚀，通常在轮船船身上装一定数量的铅块
④为防止铁被腐蚀，在铁表面镀铜，镀铜时，铁与电源正极相连
四、高分子化合物与材料
1．线型结构、体型结构高分子材料比较
合成材料
线型高分子材料
体型高分子材料
常见物质
合成纤维、部分塑料(如聚乙烯)
部分塑料(如电木)
结构特点
以共价键结合成高分子链，链与链之间以分子间作用力相结合
以共价键构成高分子链，链与链之间以共价键大量交联
性质特点
具有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度、脆性较小，不能导电，属于______性材料
没有弹性和可塑性，不能溶解或熔融，在溶剂中能溶胀，硬度和脆性较大，不能导电，属于__________性材料
2．合成高分子化合物的主要化学反应
加成聚合反应
缩合聚合反应
含义
许多小分子(含不饱和键)通过加成反应形成高聚物的聚合反应
许多小分子通过缩合形成高聚物，同时有小分子生成的聚合反应
单体特征
含不饱和键如碳碳双键、碳碳三键
含特征官能团如—OH、—COOH、—NH2等
单体种类数
相同或不同的单体
相同或不同的单体
高聚物特征
链节与单体的组成______
链节与单体的组成______
产物种类
只有高聚物
高聚物和小分子
举例
3．新型高分子材料
(1)功能高分子材料的特定功能主要通过以下三种途径获得：
①由含有某种特定功能官能团的单体__________(如能导电的高分子化合物等)；
②通过化学反应在高分子主链或侧链上引入某些具有特定功能的______(如高吸水性树脂等)；
③通过合理的加工成型实现材料的______(如微胶囊等)。
(2)复合材料一般是由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的。
玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)就是________和________复合而成的复合材料。
4．废旧高分子材料的回收利用
(1)通过______和______利用，做成多种有用的材料和制品。
(2)采用________或__________的方法使其分解，用于制备多种化工原料。
(3)将废旧的聚合物作为燃料回收利用______。
即时训练4 下列说法中不正确的是________。
①塑料有固定的熔点
②所有的塑料加热后均能熔化
③腈纶毛线属于人造纤维
④塑料制品容易被微生物分解，所以废弃塑料制品不会对环境造成严重的污染
⑤聚乙烯是通过加聚反应得到的
⑥玻璃钢属于复合材料
一、金属的冶炼和应用
1．矿石的提纯
金属冶炼前，一定要对金属矿石进行提纯与富集，如把铝土矿提纯为纯净的Al2O3等。
2．冶炼方法
(1)金属的冶炼和金属的活泼性有很大关系，活泼性不同，对应的冶炼方法不同。常见方法：热分解法、热还原法、电解法。
(2)方法选择
位于金属活动性顺序前面的活泼金属一般用电解法冶炼；位于中部的金属一般可用热还原法冶炼；位于后面的不活泼金属一般用热分解法。在选择工业冶炼金属的方法时，除了要考虑金属的活泼性外，还应考虑成本，热分解法―→热还原法―→电解法越来越难，成本越来越高，所以在选择冶炼方法时，能用热分解法不用热还原法、能用热还原法不用电解法。还原剂的选择：冶炼铁时一般选择CO作还原剂，而不用Al、H2，因为使用Al、H2的成本远远高于CO。
3．节能与环保
在进行金属冶炼时，矿石的选择、冶炼方法的选择及金属的回收利用，一定要注意节能与环保。
【例1】 金属铝的生产是以Al2O3为原料，在熔融状态下进行电解：2Al2O34Al＋3O2↑，请回答下列问题：
(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是______________；
(2)电解生成的金属铝是在熔融液的________(填“上层”或“下层”)；
(3)阴极和阳极均由________做成；电解时不断消耗的电极是________(填“阳极”或“阴极”)；
(4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成____(填代号)。
a．冰晶石 b．氧化铝 c．铝锭 d．硫酸铝
二、材料的生产、应用及环保
1．材料的生产
(1)材料的生产中要注意原材料的来源及价格，注意生产过程中的能量的充分利用、绿色化学及环保。
(2)高分子材料大多是通过加聚反应和缩聚反应生成的。①发生加聚反应的物质必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。例如：烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。发生加聚反应时无副产物生成。②缩聚反应的单体往往是含双官能团的化合物，例如：—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼的H或多官能团的小分子。发生缩聚反应时生成聚合物的同时还有小分子生成。
2．材料的应用及回收利用
材料的应用及回收利用时，要结合材料的性质如官能团的性质、线型结构与体型结构的性质。
【例2】 玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应时放出大量热，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中______加入甲醛，且反应釜应装有______装置。
(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、______和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_________________________________________________。
(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是______。玻璃钢具有____________等优异性能(写出两点即可)。
(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是______。
a．深埋
b．粉碎后用作树脂填料
c．用作燃料
d．用有机溶剂将其溶解，回收树脂
1．(2013课标全国理综，36)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：
(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 ℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是________________________、__________________________，反射炉内生成炉渣的主要成分是____________；
(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是__________________________________、________________________________；
(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极______(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为________。
硫酸铜溶液
2．普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中，常采用纸张表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散。请回答下列问题：
(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是________________；为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为________________________________________________________________________。
(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：
①喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是__________ ________________________________________________________________________；
②喷洒Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理_________________________________________、________________________________________________________________________。
(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾。钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分为FeTiO3)为原料按下列过程进行的，请完成下列化学方程式：
①FeTiO3＋C＋Cl2TiCl4＋FeCl3＋CO
②TiCl4＋O2TiO2＋Cl2
3．往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：
→→→→→→→
(1)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁[Mg(OH)2－xClx·mH2O]，反应的化学方程式为____________________________________。
(2)合成反应后，继续在393 K～523 K下水热处理8 h，发生反应：
[Mg(OH)2－xClx·mH2O]===(1－)Mg(OH)2＋MgCl2＋mH2O水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是________________________________。
(3)阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是____________。
(4)已知热化学方程式：
Mg(OH)2(s)===MgO(s)＋H2O(g)　ΔH1＝＋81.5 kJ· mol－1
Al(OH)3(s)===Al2O3(s)＋H2O(g)　ΔH2＝＋87.7 kJ· mol－1
①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是
________________________________________________________________________。
②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是______，原因是_____ ________________________________________________________________________。
(5)常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是______，理由是_____ ______________________________________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1.黏土　石英　钾长石　钠长石　[SiO4]4－　四面体
(1)黏土　水　土器　炻器　瓷器
(2)石英砂　石灰石　纯碱　Na2SiO3　CaSiO3　Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑　CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
(3)石灰石　黏土　石膏　3CaO·SiO2　2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
2．(1)Si　O　金刚砂　SiO2＋3CSiC＋2CO↑　3Si＋2N2Si3N4　3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl　
(2)①SiO2＋2C1 600～1 800 ℃,Si＋2CO↑　②Si＋3HClSiHCl3＋H2　③SiHCl3＋H2Si＋3HCl　
(3)1 300～1 400 ℃　6×106 kPa～7×106 kPa　Fe、Co、Ni等作催化剂　CH4C(金刚石)＋2H2
即时训练1
①③⑤
二、1.(2)①氧化　③生铁　氧气　生石灰
2．(1)铝土矿　(2)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3,2Al(OH)3△,Al2O3＋3H2O
(3)2Al2O3电解,4Al＋3O2↑　降低Al2O3的熔点
即时训练2
②③⑦⑧⑨
即时训练3
①②
四、1.热塑　热固
2．相同　不同　
3．(1)直接聚合　基团　功能化　(2)玻璃纤维　高分子化合物
4．(1)再生　改性　(2)热裂解　化学处理　(3)热能
即时训练4
①②④
核心归纳突破
【例1】 答案：(1)降低Al2O3的熔化温度
(2)下层　(3)碳块(或石墨)　阳极　(4)c
【例2】 答案：(1)缓慢　冷却　(2)纯碱
SiO2＋Na2CO3高温,Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3高温,CaSiO3＋CO2↑
(3)增强作用(或骨架作用)
密度小、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好(任选两点)
(4)b
演练巩固提升
1．答案：(1)2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2　2FeS＋3O22FeO＋2SO2　FeSiO3
(2)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2　2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
(3)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液中
2．答案：(1)明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(2)①过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成书籍污损
②Zn(C2H5)2＋H2O===ZnO＋2C2H6↑　ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O
(3)①2 6 7 2 2 6
②1 1 1 2
3．答案：(1)2MgCl2＋(2－x)Ca(OH)2＋2mH2O===2[Mg(OH)2－xClx·mH2O]＋(2－x)CaCl2
(2)除去附着在Mg(OH)2表面的可溶性物质MgCl2、CaCl2等
(3)表面处理
(4)①Mg(OH)2和Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果佳
②Mg(OH)2　Mg(OH)2的吸热效率为：＝1.41 kJ·g－1，Al(OH)3的吸热效率为：＝1.12 kJ·g－1，等质量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸热多
(5)C　四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂Mg(OH)2和Al(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小

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