高中化学《化学与技术》第二章化学与资源开发利用

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1、第二章;化学与资源开发利用【知识网络】1、获取洁净的水　　　　　　2、海水的综合利用　　　　　　　　　3、石油、天然气、煤　　　　　　　　　　【重点聚焦】　　地球上的资源非常丰富，地面上的天然水和海水与人类生活密切相关，是人类的水资源，地球内蕴藏的石油、煤、天然气是目前人类使用的化石资源。一、获取洁净的水　　地球上能直接饮用的水并不是特别多，不仅污水需要处理，就是天然水也需要净化。天然水的净化方法常用的有混凝法和化学软化法。污水处理的常用方法有酸碱中和法、重金属离子沉淀法。1、混凝法对天然水净化的原理　　主要利用胶体的吸

2、附性和聚沉性，以明矾为净水剂为例分析，需经历以下几个阶段：　　①Al(OH)3胶体的形成　　KAl(SO4)2·12H2O溶于水后，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体。　　KAl(SO4)2＝K＋＋Al3＋＋2SO42－　　Al3＋＋3H2OAl(OH)3（胶体）＋3H＋　　②胶体的聚沉　　Al(OH)3胶体带正电，水中胶体杂质一般带负电，二者相互吸引，破坏了天然水中胶体杂质的稳定而聚沉。　　②胶体的吸附性　　胶体表面积比较大，能吸附水中悬浮物，从而对水净化　　备注：其它凝聚剂　　除明矾外，FeSO4、Fe2(SO4)3

3、也是常用的凝聚剂。FeSO4·7H2O使用时，应先把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体。　　天然水中除含有上述杂质外，还常含Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、CO32－、SO42－、Cl－、NO3－等离子，除去这些杂质则往往需用化学试剂。2、暂时硬水、永久硬水的软化　　①暂时硬水、永久硬水的概念　　通常根据水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把水分为硬水和软水。其中Ca2＋、Mg2＋含量高的为硬水，含量低的为软水。具体衡量标准是：通常把1L水里含10mgCaO称为1°，水的硬度在8°以下的为软水，8°以上

4、的为硬水。　　由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2引起的硬度为暂时硬度，由MgSO4、CaSO4、MgCl2、CaCl2等引起的硬度叫做永久硬度。　　硬水对生活和生产都不利，需对硬水进行软化，常用的方法有加热煮沸法、药剂软化法和离子交换法。　　②暂时硬水软化的方法　　具有暂时硬度的水可用加热的方法软化，因为Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2加热可分为CaCO3、MgCO3，反应为：　　Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑　　Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑　　因Mg2＋能水解为Mg(O

5、H)2，且加热能促进其水解，故MgCO3最终转化为Mg(OH)2，反应如下：　　MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑　　由此可知水壶中水垢的主要成分为CaCO3、Mg(OH)2。　　③永久硬水软化的方法　　永久硬水加热时很难沉淀，可加入化学药品，使其软化。依次加入药品的顺序为生石灰、纯碱，主要的反应方程式为：　　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

6、　　Mg(NO3)2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋Ca(NO3)2　　可知，Ca(OH)2不但可消除暂时硬度，而且可将Mg2＋引起的永久硬度转化为由Ca2＋形成的硬度，再加入纯碱，将Ca2＋沉淀：Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓。　　Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓　　Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓　　离子交换法利用了离子交换反应原理，软化水的质量高，适用于所有硬水的软化，常用磺化煤(NaR)作离子交换剂，离子反应方程式为：　　2NaR＋Ca2＋＝CaR2＋2Na＋　　2NaR＋Mg2＋＝MgR2＋2Na

7、＋　　用5％～8％的食盐溶液可使丧失软化能力的磺化煤再生：CaR2＋2Na＋＝2NaR＋Ca2＋　　注意：离子交换剂NaR不溶于水，故离子反应中写化学式。3、水的净化与水的消毒的比较　　水的净化主要是除去水中的悬浮物、胶体及一些离子，而水的消毒是杀死水中的细菌。水的净化常采用混凝法和化学试剂软化法，而水的消毒常利用强氧化剂的强氧化性杀死细菌，目前主要用Cl2、ClO2、O3等物质。4、污水处理的流程　　　　资料：污水处理常用的方法（1）中和法　　工业废水往往是呈酸性或碱性，可利用酸碱中和法进行处理，如硫酸厂的生产污水呈酸

8、性，可用Ca(OH)2处理。（2）沉淀法　该方法主要用于除去金属离子，尤其是重金属离子，加入化学物质作沉淀剂，生成沉淀而过滤出去，如用Na2S除去污水中Pb2＋、Cu2＋、Hg2＋等。　　Hg2＋＋S2－＝HgS↓　　Pb2＋＋S2－＝PbS↓　　Cu2＋＋S2－＝CuS↓二、海水的综合利用　　海水中含有大量的化学物