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第2讲　化学与材料的制造和应用
考纲点击
1．了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。
2．了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。
3．了解社会发展和科技进步对材料的要求。了解化学对材料科学发展的促进作用。21世纪教育网
4．了解金属材料、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及有关的生产原理。
5．了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
6．了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。了解新材料的发展方向。
一、材料的加工处理
1．金属的表面处理
(1)铝的阳极氧化
铝的阳极氧化包含表面预处理→________→染色→封闭等过程，表面预处理过程用碱浸洗铝制品的目的是____________________。
(2)电镀
原理：利用电解的原理，在金属的表面镀上一薄层具有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜的过程。
设计方法：在进行电镀时，用镀层金属作________(和电源的________相连)，待镀金属作________(和电源的______相连)，含有____________的溶液作为电镀液。这样，在电流的作用下，镀层阳离子从________移动到________放电形成镀层。
为了顺利达到电镀目的，获得优质的光亮镀件，通常在镀前对镀件表面进行__________处理，在电镀液中还加入电镀添加剂。添加剂可分为配合剂、表面活性剂、整平剂、缓蚀剂、光亮剂等，其中最重要的是表面活性剂和光亮剂。
2．腐蚀加工技术
(1)氢氟酸雕刻玻璃：玻璃是一种重要的非金属材料，有着极为重要的用途。由于玻璃的主要成分SiO2和氢氟酸发生反应________________，因此常用氢氟酸来雕刻玻璃。
(2)电路板的制作：电子工业上所用的电路板是用FeCl3溶液腐蚀铜板制作而成的。将印好线路图的敷有铜箔的树脂绝缘板放入浓FeCl3溶液中，即得印刷线路板，其原理是____________________。
(3)光刻技术：光刻技术也是利用化学腐蚀原理来加工材料的。使用的是感光性树脂或光刻胶，其分辨率高，适用于制造大规模集成电路。
即时训练1下列有关电镀的设计中正确的是(　　)。
A．锌作阳极，铁作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，铁上镀锌
B．铁作阴极，铜作阳极，氢氧化铜溶液作电解质溶液，铁上镀铜
C．铁作阳极，锌作阴极，硫酸锌溶液作电解质溶液，铁上镀锌
D．锌作阳极，铁作阴极，硫酸锌溶液作电解质溶液，铁上镀锌
二、复合材料的制造
1．复合材料
指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。一种为________材料，另外一种为________材料。
2．复合材料的性能
具有____________________等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。
即时训练2“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”获2004年度国家技术发明奖一等奖。该复合材料的强度比钢还大，在航空航天器中用来替代金属材料，可节约20%～30%的燃料。下列关于该材料的叙述中不正确的是(　　)。
A．该材料属于新型无机非金属材料
B．该材料的化学性质非常稳定
C．与金属一样有较好的传热性能
D．可以替代金属用于耐高温结构材料
三、高分子材料
1．高分子化合物可分为____________和____________，合成高分子化合物是由________通过__________制得，所以也称为________或________。
(1)加成聚合(加聚)：通常是在催化剂的存在下，含有______的单体打开______，相互连接而得到聚合物长链分子。加聚反应生成的高分子化合物称为聚合树脂，它们多在原始单体名称前冠以“聚”字命名。加聚反应的特点是反应过程中不产生______。写出聚乙烯的①结构式：________，②链节：__________，③单体：__________。
(2)缩合聚合(缩聚)反应：由含有活性官能团的两个或两个以上的单体，在加热和催化剂的作用下，经缩合反应，相互连接而得到相对分子质量高的聚合物，并同时析出__________等副产物(低分子化合物)。
2．塑料制品的加工
线型结构：以共价键结合成高分子链，链与链之间以____________相结合，可溶，但溶解速度比小分子化合物慢，最后形成的高分子溶液具有良好的________，受热软化成液体，冷却后又变成固体，如合成纤维、塑料(如聚乙烯)。
体型结构：以共价键结合成高分子链，链与链之间以________产生交联而成________，不易溶解，长期浸泡在溶剂中只能发生溶胀。具有________，加热成型后受热不熔化，如酚醛树脂(电木)塑料。
塑料制品一般不易导电，通常是电绝缘材料。
3．性能优异的合成材料
高分子材料的性能与使用中的缺点：易燃、易老化、废弃物不易分解。
(1)塑料的改性：常用方法有_________________________________________________。
(2)功能高分子材料发展趋势是__________、________、________、________、________。
(3)复合材料：具有强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过单一材料。
即时训练3下列说法中正确的是(　　)。
A．人造纤维不属于化学纤维
B．酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料
C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦毛发的臭味
D．复合材料一般具有强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等优异性能，其综合性能超过了单一材料
一、高分子化合物的反应原理
(1)加聚反应：由不饱和的单体加成聚合成高分子化合物的反应。如：
①
②＋nCH2===CH—CH===CH2
加聚反应的特点是，高分子链节与单体的化学组成相同，生成物只有高分子化合物，一般形成线型结构。
(2)缩聚反应：指单体之间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(HCl、NH3、H2O等)的聚合反应。是缩合聚合反应的简称。
＋nHOCH2CH2OH―→＋2nH2O
高聚物单体的寻找方法：
(1)判断聚合类型：碳链都是碳原子，一般是加聚反应产物，其单体(可以相同，也可以不同)为乙烯类型或1,3－丁二烯类型。如链上有等官能团都是缩聚反应产物。
(2)若是加聚产物：找单体是在碳链两两(两个碳原子)断键，如链上有双键，则有四个碳原子断键(丁二烯结构)。例如，其单体是乙烯(CH2===CH2)、丁二烯(CH2===CH—CH===CH2)。
①若链节中碳原子全部以单键结合，则链节中必含两个碳原子的结构。对应的单体必为乙烯类型(CH2===CH—C6H5，CH2===CH—CN，CH2===CH—Cl，
CH2===CH—CH3，CH2===CH2)结构的单体。
②链节碳原子以单键、双键结合，则链节中必含四个碳原子的结构单元，对应的单体必然有1,3－丁二烯类型结构的单体，如的单体为。
(3)若是缩聚产物，找单体时从官能团入手：是酯，找单体，两端加氢原子和羟基，单体是酸和醇；是肽键，找单体，两端加氢原子和羟基，恢复成氨基和羧基。
(4)若链节结构中，主链上是碳与碳原子形成碳链，则一般为加聚产物。
【例1】下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是(　　)。
A．单体CH2===CH2制高聚物
B．单体与CH2===CH—CH===CH2制高聚物
C．单体CH2===CH—CH3制高聚物
D．单体与制高聚物
二、常见的有机高分子
1．天然橡胶与合成橡胶
橡胶是一种重要的高分子材料。按照来源的不同可分为天然橡胶和合成橡胶。
天然橡胶：加热分解只生成异戊二烯，由异戊二烯聚合得到的高分子物质类似天然橡胶。
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橡胶的硫化：由于橡胶是线型结构，分子间作用力小，性能差，要对其进行硫化处理。在硫化处理的过程中，橡胶分子结构发生变化，硫原子深入到线型高分子之间，使线型分子链间多处发生交联，形成网状体型结构的硫化橡胶，以改善橡胶的性能。
2．合成树脂
(1)有关概念
①均聚反应——自身加成聚合反应
CH2===CH2
CH3CH===CH2
②共聚反应——不同单体间加成聚合反应
nCH2===CH2＋
CH2===CH—CH===CH2＋
(2)常见的合成树脂
合成树脂是塑料的主要成分，几种常用的合成树脂如下：
聚氯乙烯(PVC)：nCH2===CHCl
聚乙烯(PE)：nCH2===CH2
聚丙烯(PP)：nCH2===CHCH3
聚四氟乙烯(F4)：nCF2===CF2
丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)其结构可表示为
酚醛树脂：由苯酚和甲醛通过发生缩聚反应而形成。
3．高分子吸水材料
在有机分子中引入强亲水性原子团制成高分子吸水材料，例如在淀粉、纤维素高分子链上接上强亲水性原子团，形成支链，可制得高分子吸水材料。
【例2】根据系统命名法，天然橡胶应称聚2－甲基－1，3－丁二烯，其结构简式为，单体为2－甲基－1,3－丁二烯()，该加聚反应的化学方程式为，合成橡胶就是根据以上原理生产的。
(1)以为单体生产氯丁橡胶，试写出该反应的化学方程式： ______________。
(2)1,3－丁二烯(CH2===CH—CH===CH2)和苯乙烯()按物质的量之比为1∶1加聚，可生产丁苯橡胶，试写出丁苯橡胶的结构简式：__________。
(3)丁腈橡胶的结构简式为，合成该橡胶的单体：________、________。
1．被严重腐蚀了的铜和铁共同放入盐酸中充分反应后，剩余残渣中只有铜，则溶液中含有的金属阳离子为(　　)。
A．可能只含Fe2＋
B．可能只含Cu2＋
C．一定含有Fe2＋和Cu2＋
D．可能只含Cu2＋和Fe3＋
2．澳大利亚研究人员最近开发出被称为第五形态的固体碳，这种新的碳结构称作“纳米泡沫”，它外形类似海绵，密度极小，并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是(　　)。
A．同系物 B．同分异构体
C．同位素 D．同素异形体[来源:21世纪教育网]
3．我国及美国、日本等国家已研制出一种陶瓷柴油机，这种柴油机的发动机部件的受热面用一种耐高温且不易传热的材料来制造，这种材料是(　　)。
A．氧化铝陶瓷 B．氮化硅陶瓷
C．光导纤维 D．玻璃钢
4．X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有(　　)。
①加成反应　②取代反应　③缩聚反应　④加聚反应　⑤酯化反应
A．①④⑤ B．①④
C．①②④ D．①②③
5．现有下列高分子化合物，请从下列各项中选择出最恰当的选项，将代号填入下表中：
(1)高分子结构示意图：
(2)高分子材料的主要性质特点：
A．具有热塑性
B．可溶于有机溶剂
C．不溶于有机溶剂
D．具有确定的熔点
(3)主要应用：
a．用于制备塑料薄膜
b．用于制备光学仪器
c．用于制备车辆轮胎
硫化橡胶
(1)
(2)
(3)
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)阳极氧化　洗去油污，去除表面的氧化膜
(2)阳极　正极　阴极　负极　镀层金属离子　阳极　阴极　除油、除锈
2．(1)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　(2)2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2
即时训练1
D　解析：A中的电解质溶液不对。B中的电解质溶液不对，原因是氢氧化铜难溶于水。C中的电极不对。
二、1．基体　增强
2．强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀
即时训练2
C
三、1．天然高分子化合物　合成高分子化合物　小分子　聚合反应　聚合物　高聚物
(1)双键　双键　副产物　　—CH2—CH2—　CH2===CH2
(2)水、氨、醇
2．分子间作用力　热塑性　共价键　网状结构　热固性
3．(1)填充改性、共混改性、共聚改性
(2)高性能化　功能化　复合化　精细化　智能化
即时训练3
D
核心归纳突破
【例1】　D　解析：选项A、B、C中的物质都是通过所给单体的加聚反应制得的，只有D是—COOH和—OH通过缩合脱去H2O而形成的。
【例2】　答案：(1)
(2)
(3)CH2===CH—CH===CH2　CH2===CH—CN
解析：根据信息，合成橡胶是利用加聚反应的原理生产的。
(1)的加聚与二烯烃的加聚类似。(2)1，3－丁二烯和苯乙烯加聚时，单烯烃打开双键，二烯烃的两个双键也同时打开，彼此相互连接且二烯烃又形成一个新双键。(3)根据加聚产物单体的推断方法：“取出链节，单键改为双键，双键改为单键，断开错误的键”，丁腈橡胶的单体推断过程为
，
故单体为CH2===CH—CH===CH2和CH2===CH—CN。
演练巩固提升
1．A　解析：当残留固体为铜时，溶液中一定含有Fe2＋，一定不含Fe3＋，可能含有Cu2＋。则选项A正确。
2．D　解析：由题给信息可知，这是碳的一种新单质，与金刚石、石墨等互为同素异形体，则答案选D。
3．B　解析：氮化硅陶瓷是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强，高温时也能抗氧化，而且能抵抗冷热的冲击，性能优良。
4．B　解析：由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，两种单体分别为NCCH===CHCN和CH2===CHOCOCH3，很显然前者是HC≡CH和(CN)2的加成产物，后者是HC≡CH和CH3COOH的加成产物，因此选项B正确。
5．答案：
硫化橡胶
(1) Ⅲ Ⅰ Ⅱ
(2) C A、B A、B
(3) c a b
解析：硫化橡胶是体型高分子材料，聚乙烯是不带支链的线型结构，有机玻璃是带有支链的线型结构，由结构即可判断其性质。
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第3讲　化学与工农业生产
考纲点击
1．了解精细化工产品的生产特点及精细化工在社会发展中的作用。
2．了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。
一、有机药物的制备
1．阿司匹林
阿司匹林学名__________________________，它是一种________晶体，________溶于水，略带______味。在阿司匹林的粗产品中有少量的聚合物，形成聚合物的化学方程式为__________________________________________________，要提纯粗阿司匹林可________________________________，化学方程式为____________________。
2．以氯苯为原料合成阿司匹林
即时训练1抗生素进入产业链竞争时代，2011年该市场行情高速增长。甲氯芬那酸是一种非甾体抗炎镇痛药，是制备甲氯芬那酸()的中间产物，该中间产物是利用下面的反应制得：
则该反应的反应类型为(　　)。
A．酯化反应 B．加成反应
C．消去反应 D．取代反应
二、合成洗涤剂
1．合成洗涤剂
(1)分类及成分：合成洗涤剂分________和__________两大类，其主要成分是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠等，分子结构示意图为____________________。
(2)合成洗涤剂的优点
①不受水质限制，在含Mg2＋、Ca2＋的水中使用也不丧失去污能力。
②去污能力更强，并且适合洗衣机使用。
③合成洗涤剂的主要原料是石油，原料便宜。
(3)合成洗涤剂对环境的影响
①有的洗涤剂十分稳定，难以被细菌分解，污水积累，使水质变坏。21世纪教育网
②有的洗涤剂有磷元素，造成水体__________，促使水生藻类大量繁殖，水中的溶解氧降低，也使水质变坏。
2．合成洗涤剂与肥皂的比较
物质 肥皂 合成洗涤剂
结构特征
是否适宜在硬水中使用 不适宜，在硬水中生成沉淀，从而丧失去污能力 适宜，不生成沉淀
原料 油脂 石油
去污能力 肥皂＜合成洗涤剂
即时训练2湖南卫视曾播出过现场制造肥皂的节目，令台下观众甚感神秘，但对学过化学的我们来说其原理却十分简单。下列有关肥皂的叙述中错误的是(　　)。
A．肥皂与纯碱的去污原理相同
B．肥皂可以加速油污在水中的分散
C．肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的
D．肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团
三、纤维素的化学加工
1．纤维素的利用
(1)纤维素的组成和存在：纤维素属于多糖，组成可表示为(C6H10O5)n，其分子中大约含有几千个葡萄糖单元，是构成植物细胞壁的基础物质，所有植物都含有纤维素。其中棉花是自然界中较纯粹的纤维素，纤维素含量达97%～99%。
(2)纤维素的利用：木材、芦苇、稻草、麦秸、蔗渣等植物纤维可用于造纸，木材纤维还用于制作家庭装修用的纤维板。
2．纤维素的水解
在催化剂存在时，一定的条件下，纤维素可水解，最终得到________。
纤维素淡棕色黏稠液体呈亮棕色透明状
(C6H10O5)n＋nH2O________
纤维素
3．纤维素酯的制造
在纤维素的高分子链内，每个葡萄糖单元中含有3个羟基(—OH)，因此纤维素可表现出醇的一些性质，在适当的条件下可与硝酸、醋酸酐等发生酯化反应，生成______________(俗称硝化纤维)或纤维素醋酸酯(俗称________)。这些纤维素酯有着重要的应用。
即时训练3下列对淀粉、纤维素的叙述正确的是(　　)。
A．它们的组成都是(C6H10O5)n，但n值不同，因此淀粉、纤维素互为同系物
B．它们都不溶于水，在热水中颗粒会膨胀破裂，发生酯化作用
C．它们都属于高分子化合物，一定条件下都可以水解，最终产物都是葡萄糖
D．淀粉是还原性糖，纤维素是非还原性糖[来源:21世纪教育网]
四、从污染的防治到绿色化学
1．环境污染及其防治措施
通常所说的环境问题，主要是指由于人类不合理的开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。环境污染类型有______污染、____污染和土壤污染。
(1)大气污染
①定义：当大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或大气的自净能力时，就发生了大气污染。
②污染物：主要有颗粒物、硫的氧化物、氮氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物，以及含卤素化合物和放射性物质等。
③主要危害：危害人体健康，影响动植物生长，破坏建筑物和建筑材料，改变世界的气候。
④防治的方法和措施：立法，综合治理。
(2)水污染
控制污水的任意排放，用物理、化学、生物等方法综合治理。
(3)土壤污染
①定义：进入土壤中的污染物的数量超过了土壤的净化能力，就会引起土壤质量下降，这种现象就称为土壤污染。
②污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾及工矿业固体废弃物、大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。
③防治的措施：控制和减少污染物的排放，加强工矿企业固体废弃物及城市垃圾的处理和利用。
2．绿色化学
(1)含义：____________________________。
(2)工艺“四化”——______绿色化、________绿色化、______绿色化、______绿色化。
(3)绿色化学产品特征
使用时：______________________。
用完后：______________________。
即时训练4下列做法中不符合“绿色化学”思想的是(　　)。
A．以水性涂料代替油性涂料
B．以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂
C．实验后的有毒有害物质应分类收集，统一处理
D．在通风橱中制取氯气时不用NaOH溶液吸收尾气
一、肥皂与合成洗涤剂的比较
肥皂(以硬脂酸钠为例) 合成洗涤剂(以烷基苯磺酸钠为例)
原料 动植物油脂(属于生物质原料，成本较高，但可再生) 石油产品(属于化石原料，价格便宜，但不能再生)
分子结构 C17H35COONa
去污原理 亲水基团、疏水基团(亲油基团) 亲水基团、疏水基团(亲油基团)
水溶液pH 8～9，会造成某些人群皮肤过敏 5～9，比较适中
在酸性水中 洗涤效果降低 洗涤效果不受影响
在硬水中 与Mg2＋、Ca2＋反应生成沉淀(即浮渣)，不易形成泡沫，洗涤效果降低 洗涤效果不受影响
生物降解性 可被微生物降解 无支链的可被微生物降解；有支链的不易被微生物降解
【例1】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：
C12H26C12H25Cl
请回答下列问题：
(1)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化学方程式为____________________，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。使用加酶洗衣粉时，在水溶液中浸泡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______________________。
二、绿色化学
1．绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，使原子的利用率为100%。
2．绿色化学工艺
(1)原料绿色化：用可再生资源(农业性、生物性)原料替代不可再生性原料。
(2)催化剂绿色化：选用无毒、无污染、可重复使用的高效催化剂。如分子筛、酶等。
(3)溶剂绿色化：溶剂要低污染、低残留、溶解性强。如超临界二氧化碳或液态二氧化碳、离子液体等。
(4)产品绿色化：产品的使用不会引起生态危害、不会威胁人类健康、可循环利用。
【例2】在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中原子全部都转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要的其他反应物有(　　)。
A．CO和CH3OH B．CO2和H2O
C．H2和CO2 D．CH3OH和H2
拓展应用绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是(　　)。
A．乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷
B．乙烷与氯气制备氯乙烷
C．苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯
D．乙醇与浓硫酸共热制备乙烯
1．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列措施有利于节能减排、保护环境的是(　　)。[来源:21世纪教育网]
①加快化石燃料的开采与使用
②研发易降解的生物农药
③应用高效洁净的能源转换技术
④田间焚烧秸秆
⑤推广使用节能环保材料
A．①③⑤ B．②③⑤
C．①②④ D．②④⑤
2．化学与科学、技术、社会、环境密切相关，下列做法中不正确的是(　　)。
A．回收废旧电池，主要目的是回收其中的金属
B．减少燃煤使用，改用风能、太阳能等能源，符合“低碳生活”的理念
C．在食品袋中放入盛有硅胶和铁粉的透气小袋，可防止食物受潮、氧化变质
D．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果中的乙烯，可以实现水果保鲜的目的
3．下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(　　)。
A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体
B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一
C．节能减排符合低碳经济的要求
D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺
4．在“十二五”期间，江苏省将大力实施“清水蓝天”工程。下列不利于“清水蓝天”工程实施的是(　　)。
A．积极推广太阳能、风能、地热能及水能等的使用，减少化石燃料的使用
B．加强城市生活污水脱氮除磷处理，遏制水体富营养化
C．加大稀土资源的开采和出口，保证经济快速发展
D．大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，减少硫的氧化物和氮的氧化物污染
5．(2012山西忻州一次联考)下列说法正确的是(　　)。
A．乙酸不能发生氧化反应
B．毛发、豆油和蔗糖在一定条件下都能水解
C．糖类、蛋白质完全水解的产物互为同分异构体
D．棉、麻、丝和毛完全燃烧都只生成CO2和H2O21世纪教育网
6．(原创)2011年9月各大媒体报道了有关地沟油的内容，引起全国民众的持续关注，下列有关说法不正确的是(　　)。
A．地沟油不能使高锰酸钾酸性溶液褪色
B．油脂是人类的营养物质之一，进入人体后，在胃中水解产生高级脂肪酸和甘油
C．地沟油可以生产生物柴油作为汽车燃料
D．地沟油在一定条件下与氢气发生加成，可以生成脂肪
7．科学家把药物连在高分子载体E上可制成缓释长效药剂。阿司匹林()可连接在某高分子聚合物上，形成缓释长效药剂，其中一种结构简式为
试回答：
(1)缓释长效阿司匹林的载体的结构简式：__________________。
(2)服药后，在人体内通过水解作用，可以缓慢地释放出阿司匹林，写出这个水解反应的化学方程式：__________________________。
(3)这种高分子载体是由单体发生聚合反应而制得的，写出单体的结构简式：____________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．2乙酰氧基苯甲酸，又名乙酰水杨酸　白色　难　酸
将产物与碳酸氢钠作用，使乙酰水杨酸与碳酸氢钠反应而溶解，聚水杨酸不反应，然后过滤分离
2．
即时训练1
D
二、1．(1)固态洗衣粉　液态洗涤剂　　(3)②富营养化
即时训练2
A
三、2．葡萄糖　砖红色沉淀　光亮的银镜　nC6H12O6
3．纤维素硝酸酯　醋酸纤维
即时训练3
C
四、1．大气　水
2．(1)原料中所有的原子全转化为产品中的原子，实现零排放
(2)原料　催化剂　溶剂　产品　(3)不影响健康，不污染环境和不危害生态　可循环利用，造新产品或可降解成无害物
即时训练4
D　解析：本题考查了资源的综合利用“绿色化学”和环保的概念。“绿色化学”是指设计没有或者只有尽可能小的环境副作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。强调使用过程中没有对水体、大气造成污染。通常指的污染是排出有毒气体，水体富营养化，白色污染。氯气有毒不能直接排到大气中去，因此D不符合绿色化学思想，本题易误选A，可能对涂料的接触较少，水性涂料是安全无毒、节约资源、保护环境的涂料。
核心归纳突破
【例1】　答案：(1)—SO3Na　
(2)＋H2SO4―→＋H2O　取代反应
(3)＋3NaOH3C17H35COONa＋　取代(水解、皂化)
(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性(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影响
【例2】　C　解析：CH3C≡CH的分子式为C3H4，
CH2===C(CH3)COOCH3的分子式为C4H8O2，二者相差CH4O2，即所需其他反应物按一定配比要满足CH4O2，只有C项中的H2与CO2按2∶1的配比时满足要求。
拓展应用　A　解析：乙烯催化氧化生成环氧乙烷的化学方程式为2CH2===CH2＋O2，原子利用率为100%；乙烷与Cl2反应制氯乙烷是取代反应，原子利用率小于100%；C项也为取代反应，D项为消去反应，原子利用率均小于100%。[来源:21世纪教育网]
演练巩固提升
1．B　解析：加快化石燃料的开采与使用，加剧了碳排放。推广清洁能源，将会有助于改善大气的状况。易降解的生物农药，有助于改善我国的食品不安全状况，有利于保护环境；随着农用化学物质源源不断地、大量地向农田中输入，造成有害化学物质通过土壤和水体在生物体内富集，并且通过食物链进入到农作物和畜禽体内，导致食物污染，最终损害人体健康；绿色食品的理念就是要少用或不用化肥和农药生产出来的食品。田间焚烧秸秆污染环境，浪费资源，已成为影响人们日常生活的公害。
2．A　解析：回收废旧电池，主要目的是防止重金属离子污染。
3．A　解析：由于N2不是造成温室效应的气体，所以A不正确。该题涉及STSE内容，主要与环保、能源和低碳经济有关，属于常识题。
4．C　解析：加大稀土资源的开采，容易造成重金属离子污染水体。
5．B　解析：由乙酸燃烧可知A选项错误；B选项，毛发属于蛋白质，正确；丝和毛为蛋白质含有氮元素，D选项错误。
6．A
7．答案：(1)
(2)
(3)
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选修二　化学与技术
第1讲　化学与资源开发利用
考纲点击[来源:21世纪教育网]
1．了解化学在水处理中的应用。
2．了解海水的综合利用和海水淡化的主要方法。
3．了解接触法制硫酸的生产工艺、各阶段反应及主要设备。了解工业中“三废”(废气、废水、废渣)的治理和综合利用。
4．了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
5．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——石棉隔膜电解槽。
6．了解从海水中提取镁的过程和原理。了解铝土矿中提取铝的过程和原理，了解铝制品及镁铝合金在生活中的广泛应用。
一、硫酸工业
1．反应条件的控制
(1)煅烧黄铁矿时采用____________使黄铁矿充分反应。
(2)黄铁矿煅烧时最好在850 ℃左右进行，选择合适的温度和压强，温度过高会损坏设备，SO2转化为SO3时最好在____________进行，温度太高SO3会分解。
(3)在吸收塔中采用____________吸收SO3时，采用逆流法。
(4)选择合适的催化剂使反应尽快达到平衡，节省生产成本。
2．生产中的三个反应
(1)造气：__________________________
(2)接触氧化：__________________________
(3)三氧化硫的吸收：____________________________
3．生产中的三个主要设备
4．生产中的“三废”处理
(1)尾气吸收
硫酸生产的尾气中含有少量______，可用________吸收，使其生成______，再用________处理，生成______和__________。
方程式为________________________；__________________________。
(2)污水处理
硫酸生产过程中的污水，含有____杂质，可用________中和法处理。
方程式为__________________________。
(3)废渣的利用
废渣可用来制____或制造______。
炉渣和矿灰，可作为______的原料。
5．能量的充分利用
硫酸厂废热的利用：_________________________________________________________。
特别提示：1．硫铁矿的主要成分是FeS2，硫铁矿在燃烧前需粉碎，增大和氧气的接触面积，使燃烧速率加快且更充分，提高原料利用率。
2．2SO2＋O22SO3
此反应是一个可逆反应，正反应是气体体积缩小的放热反应，由化学平衡理论可知，在较低温度下进行有利，但温度低时催化剂活性不高，反应速率低，所以实际生产中选择常压下400～500 ℃进行，化学反应速率和SO2平衡转化率都比较理想。
在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器，把反应生成的热传递给进入接触室需要预热的炉气，同时冷却反应后生成的气体。
3．工业上并不直接用水吸收三氧化硫，而是用质量分数为98.3%的硫酸作吸收剂，因为三氧化硫与水蒸气容易形成酸雾，从而降低了三氧化硫的吸收率。同时采用逆流吸收，硫酸从塔底放出。
即时训练1接触法制硫酸中，从沸腾炉里出来的炉气，在进行氧化之前必须净化的原因是(　　)。
A．降低炉气的温度便于吸收
B．防止矿尘堵塞管道
C．防止催化剂中毒以及水蒸气对设备和生产产生的不良影响
D．增加SO2的含量
二、海水的综合利用
1．海水淡化的方法有________和________。水处理技术的核心是减少或除去水中的各种离子。
2．①氯碱生产的核心技术是电解，有关的电极反应式和总反应的化学方程式：阳极为______________，阴极为________________，化学方程式为____________________。
②氯碱工业的核心设备是______，常用种类有______、________。
③食盐的精制：粗食盐水中加入________等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入________调节食盐水的pH。
3．从海水中提取溴单质
反应原理
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑
5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O[21世纪教育网
4．从海水中提取Mg单质
主要化学反应
(1)制备石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O===Ca(OH)2
(2)沉淀Mg2＋：
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋
(3)制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
(4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
即时训练2我国海洋局提出的2011年海洋工作重点中涉及了海洋发展的方方面面。海洋战略是强国之路。下列说法不正确的是(　　)。
A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得 Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属
三、多样化的水处理技术
水净化的目的是除去天然水中的悬浮物、细菌等，常用FeCl3、Al2(SO4)3、明矾等易水解的物质作净水凝聚剂，用木炭脱色，用漂白粉、液氯消毒、杀菌。
1．明矾在水中发生电离：___________________________________________________。
Al3＋与水发生水解反应生成Al(OH)3：______________________。
(1)Al(OH)3在水中以________________存在，Al(OH)3胶体粒子带____电，水中的胶体杂质一般带____电，通过__________作用，使__________聚沉。
(2)Al(OH)3胶体有较大的表面积，能吸附水中______________。
2．混凝剂难以清除溶解于水中的__________、________和________。作为生活用水，经过混凝法净水后，还必须进行杀菌消毒。常用消毒剂有________、________、________、__________等。
3．污水处理方法有________、________和________等。
4．海水淡化法：________和__________等。
5．硬水软化的方法：________、__________、______。
特别提示：污水处理
(1)定义：排放的污染物使水和水体的物理、化学性质发生变化，或使生物群落发生变化，从而降低了水体的使用价值。
(2)污染物的种类：重金属、酸、碱、盐等；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等。
(3)污水处理技术
污水处理的技术很多，可分为物理法、生物法和化学法等。
污水处理时，污水中的悬浮物可用混凝法除去；对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用有针对性的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。
即时训练3下列污水处理方法只涉及物理变化的是(　　)。
A．过滤法 B．氧化还原法
C．中和法 D．化学沉淀法
四、氨碱工业
1．合成氨工业
(1)合成氨工业简述
(2)合成氨条件的选择21世纪教育网
①考查实际的生产中原料的来源、动力、材料、设备等因素，取得最佳经济效益。
②温度：________；压强：__________；催化剂：以______为主的催化剂。
③合成氨的转化率较低，要采用______操作。氨液化分离后，没有完全反应的N2和H2经过循环压缩机再送入合成塔被充分利用。
2．纯碱工业
氨碱法 联合制碱法
原料 食盐、氨气、石灰石(经煅烧后生成CO2和CaO) 食盐、氨气、二氧化碳
原理 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
生产过程 ①制备氨盐水②通CO2析出NaHCO3晶体并煅烧NaHCO3得到Na2CO3③向滤液(含NaCl、NH4Cl)中加石灰乳，回收氨气 ①制备氨盐水②通CO2析出NaHCO3晶体并煅烧NaHCO3得到Na2CO3③向滤液(含NaCl、NH4Cl)中加NaCl粉末并通入氨气析出NH4Cl，回收饱和食盐水
优点 原料便宜，步骤简单 原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl
缺点 产生大量CaCl2，食盐利用率低 —
特别提示：合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：
①造气：制备合成氨的原料气，包括N2、H2。
②净化：原料气净化处理，以防止催化剂“中毒”。
③合成：将原料气进行化学合成制氨。
即时训练4合成氨的反应采用500 ℃温度的原因是(　　)。
A．温度太低反应速率太小
B．该温度时催化剂活性最大
C．该温度时反应速率最大
D．该温度时N2的转化率最高
一、硫酸工业的生产原理和工艺流程
【例1】以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程如图所示。
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：
4____＋11O22Fe2O3＋8SO2
(2)接触室中发生反应的化学方程式是________________________。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填字母序号)__________。
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO2的转化率
c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160 g SO3气体与H2O化合放出260.6 kJ的热量，该反应的热化学方程式是______________________。
方法归纳
(1)厂址的选择
硫酸是一种强腐蚀性液体，不宜大量的贮存和长途运输；生产设备易腐蚀，寿命较短，同时废渣、废液、废气排放量大，污染环境。因此厂址宜靠近原料供应地和产品销售地，有充足的水源保证和热能供应，靠近交通运输线，不要建在人口密集的居民区、旅游景点和文物保护区，地震、洪水等自然灾害多发区。
(2)综合利用
尾气中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循环利用。
SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3
SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3
2NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2SO2↑＋2H2O
(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O
废水用石灰乳中和：Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O
废渣可用于制砖、制水泥、回收有色金属等综合利用。
(3)反应方程式及条件的应用
①催化剂只能改变可逆反应的化学反应速率，而不会使其平衡发生移动，故加入催化剂不能提高SO2的转化率及反应过程中放出的热量。
②对于可逆反应，其热化学方程式中的焓变是指可逆反应进行到底的热效应，计算时根据方程式列比例计算即可。
二、海水的综合利用
海水综合利用的网络图
1．海水淡化
海水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法，如下图。
海水蒸馏原理示意图
2．海水中镁、氯、溴、碘等化工产品元素的提取
(1)海水中溴的提取流程
①用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。
②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。
2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。
Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。
2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2
⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。
(2)海带中碘的提取原理：海带中的碘元素主要以I－的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。
如用H2O2作氧化剂，反应的离子方程式是
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
实验时先将干海带灼烧去除有机物，剩余物用H2O2、稀硫酸处理，使得I－被氧化成I2。
【例2】随着淡水资源的日益匮乏，将海水转化为淡水的技术便成为社会可持续发展的重大课题之一。如图所示为一种用蒸馏法淡化海水的流程，仔细读图回答下面的问题。
(1)从①处进入的海水的作用为______________。
(2)减压的目的是________________________。
(3)请指出从②中出来的浓海水的用途(说出一种合理建议即可)____________________
____________________________________________________。
(4)从④处通入热的蒸汽，其目的是______________，为了降低成本，也为了合理利用资源，此处热源可以来自____________________(只填一种即可)。
(5)海水的淡化除上述的蒸馏方法外，还有__________、__________等。
拓展应用1工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示。
(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离子是____________。电解槽中的阳极材料为______________。
(2)在本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4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________________________。
三、多样化的水处理技术
1．硬水软化的方法：加热法、离子交换法、药剂法。
(1)加热法
只能软化暂时硬度：
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O　Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O　MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑
(2)离子交换法
利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂：如2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋，2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋。用5%～8%的食盐溶液浸泡可使失去软化能力的NaR再生：CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋。
(3)药剂法
先加Ca(OH)2，再加Na2CO3。
①Ca(OH)2可消除水的暂时硬度，还可将Mg2＋引起的永久硬度转化为由Ca2＋形成的硬度，其作用原理如下：
Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O
Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2O
MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4
②加入纯碱的作用是将过量Ca2＋沉淀出来：
Ca2＋＋CO===CaCO3↓。
2．污水处理
(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↓。
【例3】工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类型中全正确的是(　　)。
选项 污染物 处理措施 方法类型
A 废酸 加生石灰中和 物理法
B Cu2＋等重金属离子 加硫酸盐沉降 化学法
C 含苯废水 用活性炭吸附 物理法
D 含纯碱的废水 加石灰水反应 化学法
拓展应用2水处理技术在生产、生活中应用广泛。
(1)含有较多__________离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为______________(写出一个即可)。
(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是____________。
(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为__________。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是__________。
(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的________________。
四、合成氨的工艺流程评价
1．由氮气与氢气直接合成氨的化学原理为
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(放热反应)
2．适宜条件的选择(要考虑实际生产中的动力、材料、设备等因素，以取得最佳经济效益)
(1)压强
(2)温度
(3)催化剂
使用催化剂可加快化学反应速率，但不影响化学平衡，采用以铁为主的催化剂。
(4)循环操作
合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器，使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的N2和H2经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。合成氨工业发展的研究方向有两个方面：①合成氨原料中的氮气来源广泛，扩大氢气原料的来源以降低成本。②反应过程中的工艺条件常决定于催化剂的性能。研究高效的新型催化剂，以改变反应条件。
【例4】利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：
根据上述流程，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CO 0.9n mol、产生H2________ mol(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
(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于________(写出CO2的一种重要用途)。21世纪教育网
(5)整个流程有三处循环：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)。
五、氨碱法和联合制碱法的比较
1．索尔维法制碱的工艺流程
2．联合制碱法的工艺流程
【例5】氨是氮肥工业的重要原料。某化肥厂生产铵态氮肥(NH4)2SO4的工艺流程如下：
(1)往沉淀池中装入CaSO4悬浊液后，需先通入足量NH3，再通入CO2的原因是________________________________________________________________________。
(2)煅烧炉中产生的固态副产品为____________，生产流程中能被循环利用的物质X为________。
六、铝的冶炼
1．氧化铝的生产
电解铝的原料主要来自铝土矿(主要成分Al2O3)，其中氧化铝的含量约为50%～70%，而电解时，要求氧化铝的纯度不能低于98.2%，因此，工业上需要先从铝土矿中获得符合要求的氧化铝。这一过程包括三个环节，主要利用了氢氧化铝的两性。
(1)将铝土矿中的氧化铝水合物溶解在氢氧化钠溶液中：
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(2)向偏铝酸钠溶液通入二氧化碳，析出氢氧化铝：
NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝：
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
2．电解氧化铝
电极反应：
2Al2O34Al＋3O2↑
阳极反应为6O2－－12e－===3O2↑
阴极反应为4Al3＋＋12e－===4Al
注意：①冰晶石(Na3AlF6)的作用：助熔剂，降低熔点。
②由于阳极产生的氧气与阳极材料中的碳发生反应，因此，阳极碳块因不断地被消耗而需要定期更换。
【例6】如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图：
结合流程图回答下列问题：
(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品______(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
(2)氧化铝熔点高达2 050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼过程中采取的措施是__________________________。
(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是____________________。
(4)工业上制取金属镁采取电解熔融MgCl2的方法，电解反应方程式为____________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？______________________________。
1．海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入足量Cl2；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是(　　)。
A．①②③④⑤ B．②⑤①③④
C．①③⑤②④ D．②①③⑤④
2．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)。
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
3．用高铁酸钠(Na2FeO4)消毒净化淡水是一项新技术，有关叙述正确的是(　　)。
A．Na2FeO4有强碱性使细菌不能生成
B．Na2FeO4具有强氧化性能杀菌，还原产物是Fe3＋，可生成胶体从而将水中悬浮物凝聚沉降
C．Na2FeO4的还原产物为Fe2＋，可水解生成Fe(OH)2，吸附悬浮物而沉降
D．Na2FeO4这种物质不存在，这项技术是没有的
4．有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是(　　)。
A．使用铁触媒有利于氨的合成
B．高压比常压更有利于合成氨的反应
C．500 ℃左右比高温更有利于合成氨的反应
D．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应
5．为了模拟工业生产硫酸的流程，某校化学探究性学习小组设计了如图所示装置(甲左侧的装置略)：
(1)在工业生产中，与装置甲作用相同的设备名称是________，与装置乙作用相同的设备名称是____________。
(2)反应中通入的V(SO2)∶V(O2)＝1∶2，其目的是______________________________。
(3)实验时先关闭K1，打开K2，过一会儿再打开K1，关闭K2，在装置乙和丙中产生白雾的是__________装置。
(4)已知液体X既不易溶解硫的氧化物，也不易溶解氧气，则装置丁的作用是____________________。21世纪教育网
(5)本套装置中有一处明显的缺陷，请指出__________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)将黄铁矿粉碎并通入过量的空气
(2)400～500 ℃　98.3%的浓硫酸
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＝－130.3 kJ·mol－1
4．(1)SO2　Ca(OH)2　CaSO3　H2SO4　SO2　CaSO4　SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O　CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O
(2)酸性　石灰乳　Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O
(3)砖　水泥　炼铁
5．硫酸生产中的反应热，不仅用于预热反应物，满足自身能量的需要，而且还可以向外界输出大量能量
即时训练1
C　解析：由于沸腾炉中产生的SO2中含有杂质，这些杂质能与V2O5发生化学反应，使V2O5的催化作用丧失，引起催化剂中毒，所以需先净化SO2。
二、1．蒸馏法　电渗析法
2．①2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　②电解槽　隔膜电解槽　离子交换膜电解槽　③BaCl2、Na2CO3、NaOH　盐酸
即时训练2
D　解析：B是硼元素，硼元素是非金属元素不是金属元素。
三、1．KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO　Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋
(1)絮状的胶体形式　正　负　电性吸引　胶体杂质
(2)悬浮的杂质
2．有机物质　无机盐　微生物　液氯　ClO2　O3　Na2FeO4
3．物理法　生物法　化学法
4．蒸馏法　电渗析法
5．加热法　离子交换法　药剂法
即时训练3
A　解析：只有A选项中过滤是物理变化，其余的三种处理方法均是化学变化。
四、1．(1)N2＋3H22NH3　氨合成塔
(2)400～500 ℃　20～50 MPa　Fe　循环
即时训练4
B　解析：工业合成氨反应的特点是：正反应是体积减小的放热反应，选用的适宜条件：400～500 ℃、铁催化剂、20～50 MPa；循环操作(N2与H2的体积比为1∶3)，在500 ℃时催化剂的活性最大。
核心归纳突破
【例1】　答案：(1)FeS2　(2)2SO2＋O22SO3
(3)abd　(4)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)　ΔH＝－130.3 kJ·mol－1
解析：(2)接触室中发生的是SO2的接触氧化，即在催化剂、加热的条件下，SO2被O2氧化生成SO3。
(3)选项a，将黄铁矿粉碎，增加反应物之间的接触面积，加快反应速率；选项b，增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率；选项c，催化剂对转化率无影响；选项d，矿渣中含有Fe2O3，可用于冶炼铁。
(4)160 g SO3与H2O反应生成H2SO4放出260.6 kJ热量，则1 mol SO3与H2O反应生成H2SO4放出130.3 kJ热量，相关热化学方程式为
SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)　ΔH＝－130.3 kJ·mol－1。
【例2】　答案：(1)作为冷却水以及生产淡水的原料
(2)降低水的沸点
(3)引入盐田制食盐或用于提取金属镁等(其他合理答案也可)
(4)加热海水，使之蒸发　热电厂的余热(或其他工业余热)
(5)电渗析法　离子交换法
解析：蒸馏法淡化海水的原理是使海水受热得到水蒸气，然后冷却水蒸气得到淡水。在本题的设计中，综合考虑了设备、经济效益、合理利用资源等，采取了减压(以降低水的沸点)、使用海水作为冷却水、得到的浓海水的合理利用等。从图中淡水的来源上看，可知从①通入的是冷海水，作冷却水，冷却水蒸气，而海水要蒸发，除了④处对海水加热外，还采取了减压操作，以降低水的沸点。
拓展应用1 　答案：(1)阳离子(或Na＋)　钛(或石墨)
(2)否。如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯
(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
解析：(1)工业上用离子交换膜法电解食盐水时采用的阳离子交换膜只允许Na＋通过，隔膜电解槽中的隔膜只允许水和离子通过，则二者均允许通过的离子或分子是阳离子(或Na＋)，电解槽中阳极材料是钛或石墨。
(2)硫酸钙是微溶性的物质，如果先反应生成氢氧化镁，加入石灰水生成氢氧化镁沉淀的同时，过量的Ca(OH)2会生成硫酸钙沉淀，造成产品中有杂质，使产品不纯。
(3)溴易挥发，可利用该性质分离提取Br2；用四氯化碳萃取溴时需要的工艺复杂，设备投资大，并且四氯化碳会造成环境污染。
【例3】　C　解析：A选项废酸中加生石灰中和是化学处理法，错误。B选项中加硫酸盐不能使Cu2＋形成沉淀，错误。D选项中加石灰水后纯碱会形成CaCO3沉淀而除去，属于化学处理法，但生成了碱性更强的NaOH，处理措施错误。故选C。
拓展应用2 　答案：(1)Ca2＋、Mg2＋　Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O)
(2)RH　先通过阴离子交换树脂时可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响交换效果
(3)反渗透法　电势差(或电场力)
(4)电导率(或电阻率)
解析：(1)通常按水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把天然水分为硬水和软水。含有较多Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水；如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的，这种硬度叫做暂时硬度。具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化，方程式为Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O、Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O。
(2)如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度。具有永久硬度的水可以采用离子交换法进行软化。离子交换剂中阳离子与水中的Ca2＋、Mg2＋发生离子交换作用，使水得到净化。如果硬水先通过ROH型阴离子交换树脂时可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响交换效果，所以先通过RH型阳离子交换树脂。
(3)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法。在外加电场的作用下，水溶液中阴、阳离子会分别向两极移动，如果在中间加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。所以电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是电势差或电场力。
(4)因为水的电离程度极小，所以纯水是几乎不导电的，因此要检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率或电阻率。
【例4】　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)
解析：(1)流程图中已给出反应物是H2S和Fe(OH)3，生成物是Fe2S3和H2O，CH4没有参与反应，写出方程式再配平即可。
(2)写出此反应的方程式：CH4＋H2OCO＋3H2，就很容易地看出产生H2应为3×0.9n mol＝2.7n mol。
(3)CO2为气体，加压有利于平衡右移，利用的是勒夏特列原理。
(4)此题考查了对CO2用途的记忆，写出任一种用途即可。
(5)合成氨反应是一可逆反应，H2和N2的转化率低，必须循环利用。
【例5】　答案：(1)氨在水中溶解度大，使溶液呈碱性，有利于吸收CO2，增大c(CO)，促使CaSO4转化为CaCO3，同时生成(NH4)2SO4　(2)CaO(或生石灰)　CO2(或二氧化碳)
解析：(1)先通入NH3再通入CO2，可发生反应2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3，有利于吸收CO2并增大CO浓度。
(2)沉淀池中的主要反应为CaSO4＋(NH4)2CO3===CaCO3＋(NH4)2SO4，CaCO3在煅烧炉中分解为CaO和CO2，CaO是副产品，CO2可循环使用。
【例6】　答案：(1)Al2O3　碳
(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
(3)阳极生成的O2与碳发生反应
(4)MgCl2Mg＋Cl2↑　因为MgO熔点太高，MgCl2熔点低，且熔化时能发生电离而导电；AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离
解析：(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3，另外还有SiO2、Fe2O3等，电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏所得固体物质成分为碳，具有导电性，可以作为电解铝的阳极和阴极材料。(2)纯净的Al2O3熔点很高，而其电解必须在熔融状态下进行，若采用纯净的Al2O3进行电解，则加热熔融需要浪费大量的能量，所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)的方法，降低Al2O3的熔点。(3)工业冶炼铝的关键操作是电解，电解时阳极发生氧化反应，熔融物中的O2－失电子，生成O2，在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应。(4)MgCl2为离子化合物，熔融时能发生电离，而AlCl3为共价化合物，熔融时不发生电离，再者MgO熔点很高，很难熔化，耗能太大。
演练巩固提升
1．B　解析：从海带中提取碘单质，首先把海带中的I－溶于水，然后再氧化为I2，最后萃取、分液。
2．B　解析：因2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，在容器中：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，而ClO－具有强氧化性，具有较强的杀菌能力。图中的导气管是让H2排出，故上部为阴极，a为负极，连接电解池的阴极，b为正极，连接电解池的阳极。
3．B　解析：Na2FeO4消毒净化淡水是一项新技术，已投入使用。原理是Na2FeO4具有强氧化性能杀菌消毒，还原产物Fe3＋水解生成胶体吸附水中悬浮物。
4．A　解析：使用铁触媒，能同等程度地加快正、逆反应速率，但v正与v逆仍相等，因而平衡不发生移动，只是可以缩短反应达到平衡的时间，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是一个气体体积缩小的可逆反应，增大压强，平衡将向着缩小体积方向移动，因此高压比常压更有利于氨的合成，可以用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，低温虽可提高平衡混合物中NH3的含量，但反应速率太慢，而温度太高，虽能加快反应速率，但却使平衡混合物中NH3的含量降低，因此工业上一般采用适宜的温度，既能加快反应速率，又能适当维持平衡混合物中NH3的含量，且500 ℃时铁触媒的活性最强，因此工业生产中选择500 ℃左右合成氨，采用更高温度，催化剂活性下降，同时NH3的产率降低，C项能用勒夏特列原理解释；将反应混合物中的氨液化，降低了生成物浓度，将使平衡向生成氨的方向移动，有利于氨的合成，可用勒夏特列原理解释。
5．答案：(1)接触室　吸收塔
(2)通入适当过量的O2，可以提高SO2的转化率
(3)丙
(4)使装置内的压强维持在一定范围，防止乙、丙装置内的液体倒吸
(5)缺少尾气处理装置，应该分别在丙、乙后连接盛有烧碱溶液的吸收装置
解析：本题将工业制硫酸的工艺流程实验化进行考查。工业制硫酸中，SO2和O2在接触室与催化剂充分接触，生成SO3，该反应为可逆反应，反应不能进行彻底，为了提高SO2的转化率，通常通入稍过量的氧气(或空气)。SO3与H2O反应生成H2SO4，但用水来吸收SO3时因反应速率过快形成大量酸雾而影响吸收效果，通常用98%的浓硫酸来吸收。凡涉及有毒气体的实验，必须要进行尾气处理。
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