人教版高考总复习化学17-1.ppt

1工业上制硫酸的基本生产原理 (1)原料：主要有 、有色金属冶炼的烟气、石膏等,硫铁矿、硫磺,沸腾炉,(3)三废的利用 尾气吸收 废气中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循环使用 或SO2NH3H2O=NH4HSO3 或2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O,SO22NH3H2O=(NH4)2SO3,(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O,污水处理 废水可用Ca(OH)2中和，发生反应为 . 废渣的处理 作水泥或用于建筑材料；回收有色金属等综合利用,Ca(OH)2H2SO4=CaSO42H2O,2人工固氮技术合成氨 (1)反应原理 反应特点：该反应为 正反应为气体体积 的反应 正反应为 反应,可逆反应,减小,放热,(2)条件的选择 结合反应的三个特点及实际生产中的动力，材料设备，成因等因素，得出合成氨的适宜条件 压强： MPa MPa 温度： . 催化剂： . 循环操作：反应混合气通过冷凝器，使氨液化并分离出来，N2、H2再通过循环压缩机送入合成塔,20,50,400500,铁触媒,(3)生产流程 造气 AN2：可用 获得 净化：原料气净化处理，防止 合成：N2和H2通过压缩机进入合成塔并发生反应,分离液态空气法,催化剂中毒,三废的利用 A废气：主要有H2S，SO2和CO2等采用直接氧化法、循环法处理，CO2作为生产尿素和碳铵的原料 B废水：主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理 C废渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料,3纯碱的生产(氨碱法) (1)原料： (2)生产过程 在精制的饱和食盐水中通入氨气 将CO2通入氨化的饱和食盐水中，发生反应为： . 过滤出NaHCO3，煅烧得到纯碱，发生反应为： .,碳酸钙和氯化钠,CO2NH3H2ONaCl=NH4ClNaHCO3,2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O,同时在母液中加入石灰乳，以回收NH3并循环利用， 发生反应为： .,2NH4ClCa(OH)2=CaCl22NH32H2O,4化肥与农药 (1)化肥 氮肥,钾肥：主要有KCl、 、K2SO4. 磷肥：过磷酸钙 (2)农药 最早使用的农药石硫合剂， 农药波尔多液是由 配制的,K2CO3,CuSO4和Ca(OH)2,(3)表面活性剂 肥皂的主要成分是 的钠盐(或钾盐) 制取肥皂的典型反应：,高级脂肪酸,1在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是( ) A硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧 BSO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO3吸收完全,CSO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率 D从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应,解析：本题考查化工生产中的技术处理问题可从化学反应速率、化学平衡移动及实际生产三个方面考虑各种操作条件的原因矿石粉碎是为了提高反应速率，并不是因为大块的硫铁矿不能燃烧；用浓硫酸吸收SO3是为了防止水与其形成酸雾；使用催化剂可以提高反应速率，但不能提高SO2的转化率；从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中杂质会使催化剂中毒 答案：B,2合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义哈伯法合成氨需要在20 MPa50 MPa的高压和500左右的高温下，并用铁触媒作为催化剂，氨在平衡混合物中的含量仍较少最近英国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为transFe(DMeOPrPE)2-的新催化剂，在常温下合成氨，反应方程式可表示为N23H2 2NH3，有关说法正确的是 ( ),A哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应 B新法合成氨不需要在高温条件下，可节约大量能源，具有发展前景 C新法合成氨能在常温下进行是因为不需要断裂化学键 D新催化剂降低了反应所需要的能量，提高了活化分子百分数,解析：合成氨反应是放热反应，与常温、高温无关；新法合成氨在常温下进行仍需断裂化学键 答案：BD,1化学反应速率和化学平衡原理 (1)增大化学反应速率措施：升高温度；使用催化剂；在沸腾炉中燃料燃烧时，使原料粉碎，增大与空气的接触面积 (2)促使SO2的催化氧化正向移动措施：通入过量空气，增大O2浓度，促进平衡正移,知识热点,2逆流原理 沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度,3热交换原理 由于2SO2O2 2SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的 4循环操作原理 由于2SO2O2 2SO3是可逆反应，尾气中还有一定的SO2和O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放,例题1 工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为：SO27%，O211%，N282%)：,(1)已知SO2的催化氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？_； (2)在400500时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是_； (3)选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？_(填“是”或“否”)，是否可以增大该反应所放出的热量？_(填“是”或“否”)；,(4)为提高SO3的吸收率，实际生产中用_吸收SO3； (5)已知：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H196.6 kJ/mol，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3的质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量,解析：可逆反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H196.6 kJmol1 分析表格中数据： (1)压强相同时，升高温度，SO2的转化率减小，故升温，上述反应的平衡向逆反应方向移动，则正反应方向为放热反应 (2)400500范围内常压下SO2的转化率在97.8%以上，故不需要再采用高压措施,(3)催化剂只能加快反应速率，提高单位时间内的产量，不能提高SO2的转化率及反应过程中放出的热量 (4)实际生产中，不是用H2O吸收SO3，而是用98%的浓硫酸吸收，可以避免形成酸雾并提高吸收率,答案：(1)压强一定时，温度升高，SO2的转化率下降，说明升温有利于向逆反应方向进行，所以正反应为放热反应 (2)增大压强对提高SO2的转化率无显著影响，反而会增加成本 (3)否 否 (4)浓硫酸 (5)8.0103 t 9.83109 kJ,1下列说法正确的是 ( ) A硫酸厂厂址的选择应靠近原料产地 B硫酸工业接触室中热交换器的使用有利于降低工厂的能耗 C由于SO3与水反应放热，故硫酸工业的吸收塔中用冷水吸收SO3 D氯碱工业中，在阳极附近产生氢氧化钠,解析：A项，硫酸的运输费用高于矿石运输费用，故硫酸厂厂址应靠近消费中心B项，硫酸工业中进入接触室的混合气体需预热，而反应2SO2O2 2SO3本身为放热反应，利用热交换器就可充分利用反应本身放出的热量对气体预热，从而降低能耗，B项，为防止形成酸雾，通常用浓H2SO4吸收SO3.在氯碱工业中，H在阴极放电，该极生成NaOH，故B正确 答案：B,2比较合成氨工业与接触法制硫酸中SO2催化氧化的生产过程，下列说法错误的是( ) A这两个生产过程中，都使用了合适的催化剂 B都选择了较高的温度 C都采用了使其中一种原料过量以提高另一种原料利用率的方法 D都采用了高压的生产条件,解析：C项中合成氨的实际生产中，考虑到氮气在催化剂上的吸附因素，故而采取氮气、氢气体积比12.8，借以加快反应的速率，而不是提高氢气的转化率；D项中的二氧化硫催化氧化，并没有采用高压(就已经有很高的转化率) 答案：D,1反应原理 侯氏联合制碱法，是将合成氨工业和制碱工业联合起来，以煤为原料制得碳铵，碳铵再与氯化钠进行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在278283K(510)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出,2有关反应方程式 NH3CO2H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NH4ClNaHCO3 2NaHCO3 Na2CO2H2OCO2 3该法优点 保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序,例题2 纯碱是一种重要的化工原料目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺请按要求回答问题： (1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：_； (2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_；,(3)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？_； (4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率根据“联合制碱法”总反应列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)_.,解析：氨碱法的原料：氯化钠、碳酸钙及NH3. CaOH2O=Ca(OH)2 产生CaCl2的反应：Ca(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2O，该反应的CaCl2中的Cl来源于NaCl，Ca2来源于CaCO3，产生无用的CaCl2，降低了NaCl的利用率,联合制碱法：NH3和CO2来源于合成氨厂 工艺流程：NH3CO2H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl,答案：(1)2NH4ClCa(OH)2=2NH3CaCl22H2O (2)NH3CO2H2O=NH4HCO3， NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl. 2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2,(3)“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于石灰石,下图表示某些化工生产流程(有的反应条件和产物已略去),请回答下列问题： (1)写出上述流程中所涉及的化学工业名称_ (2)反应需在500进行，其主要原因是_；H转化为的过程中，需不断补充空气，其原因是_,(3)写出反应的化学方程式：_.工业上，采用向析出K的母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却后可析出副产品通氨气的作用是_(填序号) a增大NH4+的浓度，使J更多地析出 b使K更多地析出 c使K转化为M，提高析出的J的纯度,解析：(1)A为O2，B为N2、C为H2、D为CO、E为NH3、F为CO2，反应为工业合成氨，反应为氨氧化法制硝酸，反应为侯氏制碱法 (2)500时该反应的催化剂的活性最高NO2转化成HNO3时，由于不断有NO生成，故通入O2，便于NO转化成NO2，使促进NO2的转化，提高原料的利用率,答案：(1)合成氨、氨氧化法制硝酸、联合制碱法(或侯氏制碱法) (2)500时，该反应的催化剂的活性最高 H转化为的反应为3NO2H2O=2HNO3NO，NO2不能被完全吸收，故需不断地补充空气，促进NO2的转化，提高原料利用率 (3)NaClCO2NH3H2O=NaHCO3HN4Cl ac,方法归纳：中学化学中涉及到的化工生产知识渗透绿色化学的观点，具体体现在如下几个方面： （1）节省资源，提高原料转化率和利用率.例如在合成氨工业，硝酸工业，接触法制硫酸，联合制碱法等工艺流程中采取了循环操作，体现了绿色化学中节省能源的基本原理. （2）尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染.例如：氨氧化法制硝酸、接触法制硫酸、炼钢、炼铁等均要有尾气处理或吸收装置.,（3）设计新的化学反应条件，降低对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放.例如无氰电镀，由乙炔制乙醛工业生产中使用非汞催化剂.,将N2和H2在一定条件下反应，制得纯净的NH3，将所得NH3和足量的O2通过装置中的催化剂，发生氨的催化氧化反应请根据你已学知识，回答下列问题：,实验通道,(1)工业合成NH3时，在有催化剂的条件下，选用了20 MPa50MPa、500 这一条件，选用500 的原因是_，增大压强有利于N23H2 2NH3这一反应平衡正向移动，为何不采用更大的压强_,(2)下图所示是NH3和O2进入含催化剂的装置，发生反应，从A处导出的气体成分是_假设该实验制得纯净的NO气体，则应采取_措施，使这些气体完全转化为HNO3.,(3)若该实验结束时，有剩余尾气NO和NO2，为防止污染空气，将其通入NaOH溶液，能恰好反应生成NaNO2，则尾气中NO和NO2的物质的量的关系为_，该反应中氧化剂为_，还原产物为_,解析：本题从基础知识切入，综合考查了NH3的制备、NH3的催化氧化以及NO的性质、化学平衡、氧化还原反应等知识，题目的设置，突出体现了学生运用知识的能力、思维能力和推理能力选用500 这一条件要从反应速率和原料的转化率两个角度来考虑，该温度下，原料转化率较高，且催化剂活性最强，反应速率快，在回答这一问题时，很多同学容易漏答原料的转化率这一要点；虽然压强有利于该反应平衡正向移动，但压强越大，对制备装置的要求越高，能耗也越大，会大幅度增加工业成本，因此不采用更大的压强,(2)中回答从A处导出气体的成分容易因思维不全面，错答为NH3、O2、NO，这是因为忽视了NO和O2之间的反应，而漏掉了NO2的存在，又因为只要有NO2，则一定存在2NO2N2O4，故从A处导出的气体是NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合气体若想令NO完全溶于水，则必须加足量的O2，使之发生反应：4NO3O22H2O=4HNO3；剩余气体和NaOH恰好反应生成NaNO2，由NONO22NaOH=2NaNO2H2O可知，尾气中NO和NO2物质的量相同，NO2作氧化剂，NaNO2既是氧化产物又是还原产物,答案：(1)该温度下，原料转化率较高，且催化剂活性最强，反应速率快 压强越大，对制备装置的要求越高，能耗也越大，会大幅增加工业成本，因此不采用更大的压强 (2)NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合气体 必须加足量的O2 (3)NO和NO2物质的量相同 NO2 NaNO2,1普钙是目前使用最广泛的磷肥，其主要成分是( ) ACa5(PO4)3F BCa(H2PO4)2H2O和CaSO4 CCa3(PO4)2和CaHPO4 DCaHPO4和Ca(H2PO4)2 解析：普钙的主要成分是Ca(H2PO4)2H2O和CaSO4. 答案：B,演练通道,2氮气是空气的主要组成部分，因此有科学家根据蒸汽机原理，设计制造出了液氮蒸汽机，从而达到环境保护的目的，其原理的主要依据是 ( ) AN2在空气中燃烧放热 BN2与H2反应放热 CN