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化学与技术知识点

一、水的净化与污水处理

（1）基本流程：天然水+混凝剂 过滤→清洁水+消毒剂→饮用水
天然水中溶解的主要气体是 O 、CO 、H S。
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（2）除去水中的固体杂质和悬浮物：常用混凝剂为铝盐(如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等)、
三价铁盐等。
原理为：Al3＋＋3H O=Al(OH) (胶体)＋3H＋，Fe3＋＋3H O=Fe(OH) (胶体)＋3H＋，生
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成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降，达到净水的效果。
（3）消毒：常用的消毒剂为氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等。
对自来水进行暴晒是为了除去水中少量的次氯酸。
水处理剂能杀菌消毒是因为它具有强氧化性。
过氧化钠不能用于自来水的杀菌消毒。
O3 消毒的反应产物无毒无害。
（4）消除水中的异味：活性炭颗粒的比表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭
颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。
活性炭在水的净化过程中只发生物理变化。
通入 CO 可以除去水中的 Ca2+离子和调节溶液的 pH
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①生物化学方法
通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气的条件下，微生物以水中的有机 : .
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废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳、水等无机物，从而达到净化污水的目的。
②中和法
酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用 H SO 或 CO 中和。
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③沉淀法
Hg2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子可用 Na S 除去，反应的离子方程式为 Hg2＋＋S2 -===HgS
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↓，Pb2+＋S2-===PbS↓，Cu2＋＋S2-===CuS↓。
注意：①一般不采用离子交换法，因为离子交换法价格昂贵。
②过滤用到的玻璃仪器出烧杯外，还有漏斗、玻璃棒
③分离 Hg 是需在通风橱中进行，原因是 Hg 有挥发性，且有毒
④回收纯净的金属铜时应增加冷凝回流装置以防止污染。
: BOD、有机物、N、P、重金属、pH 值、悬浮物、溶解性固体、总碱度、
富营养化的检测项目: 水样的总铅、总铜、总铁、阴离子表面活性剂、氨氮值
硬水软化
1．暂时硬度和永久硬度
(1)硬水：含有较多钙、镁离子的水叫做硬水。（雨水为软水）
检验硬水的简便方法：加入少量肥皂水（或饱和 Na CO 溶液），观察是否有沉淀生成
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(2)水的硬度：一般把 1 L 水里含有 10 mg CaO(或含相当于 10 mg CaO 的物质，如含 mg
MgO 称 1 度 1°)。
(3)暂时硬度：水的硬度是由 Ca(HCO ) 和 Mg(HCO ) 引起的，称暂时硬度。
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永久硬度：水的硬度是由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，称永久硬度。
判断暂时硬水和永久硬水的方法：加热煮沸，观察是否有沉淀生成
(4)硬水的缺点 : .
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①和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。
②钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。
③硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响.
2．硬水软化
(1)目的：降低硬水中 Ca2＋、Mg2＋的含量使之达到规定标准。
能使得到的软水中 Ca2＋、Mg2＋的含量最低的方法是蒸馏法。
明矾不能软化硬 水，因为它生成的氢氧化铝胶体只能吸附固体悬浮物，而不能除去
Ca2＋、Mg2＋离子。
检测是否达到软化标准可用总硬度试纸测定。
(2)软化方法
①加热蒸馏法
②药剂软化法
石灰苏打法（先加石灰，再加纯碱）、磷酸钠法
③离子交换法
磺化煤作离子交换剂，磺化煤使用一段时间后会失去软化能力，可将其放置在 8%~10%的
食盐水中浸泡以恢复软化能力
天然水要先通过阳离子交换树脂，再通过阴离子交换树脂。
海水淡化
（1）海水淡化又称脱盐，利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。海水淡化的
方法有蒸馏法、膜法（电渗析、反渗透）、冷冻法、离子交换法等。其中蒸馏法、膜法是主
要方法。
（2）常用方法 : .
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①蒸馏法 能耗大，成本高；但设备相对简单，技术比较成熟
改进方法：采用降低容器内压强的方法，并安装热交换器。
原理：压强越大，液体的沸点越高。
②电渗析法 耗能最少，成本较低，海水淡化大多采用这种方法
③反渗透法 效率最高
④冷冻法 需要大量的能源

二、氨的合成
一、氮的固定
1、定义：把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物
缺氮: 植物的生长发育会迟缓或停滞
2、类别：① 天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生 NO 气体（N + O = = 2NO
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2NO + O == 2NO 3NO + H O ==2HNO + NO）
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② 人工固定：合成氨等。
二、合成氨工艺 （1）条件（尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度）
①选择合适的压强：20 MPa～50 MPa
②选择合适的温度：450℃左右
③使用催化剂：铁触媒（催化剂活性受温度影响）
④采取循环操作：不断补充氮气和氢气并及时液化分离出氨，并将余下 N 、H 送回合成
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塔，以提高原料的利用率。
（2）原料气的制备（N 主要来源于空气；H 主要来源于水和碳氢化合物）
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制备 N 的方法
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①物理方法：加压、降温，使空气液化，然后减压升温，利用氮气、氧气的沸点不同，
把氮气分离出来
②化学方法：将空气通过灼热的炭层，然后通过碱液，得到氮气
制备 H 的方法
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将水蒸气通过炽热的煤层（或焦炭），使水蒸气与碳发生化学反应，生成一氧化碳和氢气。
（3）净化：防止催化剂中毒
（4）压缩：增大转化率
（5）热交换器：充分利用反应热，节约能源
三、合成氨的生产工艺
合成氨生产得到的氨可以直接用途肥料，也可用来生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵。
4NH + 5O =催化剂/加热= 4NO + 6H O
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2NO + O == 2NO 3NO + H O == 2HNO + NO
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使用食盐、石灰石、氨可以制得纯碱
在饱和食盐水中通入足量的氨气，在通入足量的二氧化碳气体，并将反应装置昂在冰水中冷
却，即可获得氢氧化钠晶体。
NaCl＋NH ＋H O＋CO ＝NaHCO ↓＋NH Cl
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2NH Cl＋Ca(OH) ＝CaCl ＋2NH ↑＋2H O
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氯碱成产
原理：电解饱和食盐水
离子交换膜的作用：
①防止 Cl 和 H 混合而引起爆炸
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②避免 Cl 与 NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 产品的质量
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检验氯气：把湿润的淀粉碘化钾试纸放在电极附近，观察试纸是否变蓝
检验氢气：点燃看是否有爆鸣声
精制食盐水时，先依次加入 BaCl 、Na CO 、NaOH 等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后
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加入盐酸，调节溶液的 pH
三、硫酸工业
1. 原理：
①造气 S + O = =SO 4FeS + 11 O = = 2Fe O + 8SO
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②接触氧化 2SO + O = = 2SO
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③三氧化硫的吸收 SO + H O ＝H SO
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2. 设备
①沸腾炉 沸腾炉出来的高温炉气除含有二氧化硫外，还含有多种杂质，需要经过冷却、
除尘和酸洗
②接触室
③吸收塔 三氧化硫用 %的硫酸吸收，得到浓硫酸或发烟硫酸。