【创新设计】2013-2014高中化学 第1-4单元课件（打包11套） 新人教版选修2
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【创新设计】2013-2014高中化学 第1-4单元课件（打包11套） 新人教版选修2,创新,立异,设计,高中化学,单元,课件,打包,11,十一,新人,选修
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课题 1 化工生产过程中的基本问题 如果以硫黄为原料制硫酸，你能试着用化学方程式表示制硫酸的反应原理吗？ 提示 S(s) O2(g)=g)(放热反应 ) g) l)=l)(放热反应 ) 试列举一些能引起大气污染的行为。 提示 煤的燃烧 工业废气的任意排放 燃放鞭炮 飞机、汽车尾气的排放 冰箱、空调的制冷剂氟氯代烃的排放等。 1 2 2S O 2 (g ) O 2 (g ) 催化剂 2S O 3 (g) ( 放热反应 ) 1了解生产硫酸的基本流程。 2了解生产原料的选择。 3了解化学科学实验与化工生产的区别。 4注意生产中的三废处理，防止环境污染。 化工生产与化学反应的关系 化工生产是以 _为依据，以 _为基础的。任何生产的完成都要符合 _。 确定化工生产反应原理与过程的一般方法 对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的 _ _和 _考虑，来确定 _。 笃学 一 依据化学反应原理确定生产过程 1. 2 化学反应原理 实验室研究 化学反应规律 化学 组成 性质 原料和生产路线 确定化工生产反应原理与过程的案例研究 生产硫酸 (1)原料：从 料应该是自然界存在的含 _ 物质，如 _ (主要成分是 。 (2)生产步骤：生产硫酸的主要化学过程可以分成 _、_和 (3)工业上制硫酸的基本生产原理： 造气：以 应化学方程式为 _ (属 _反应，填 “放热 ”或 “吸热 ”，下同 )。 催化氧化：将 应化学方程式为 _ _(属 _反应 )。 氧化硫转化成硫酸，反应化学方程式为_(属 _反应 )。 3 硫黄、黄铁矿 硫 热 2热 =热 S O 2 = =点燃 催化剂 2S O 3 在工业生产中，选择原料除依据 _外，还有许多因素需要考虑，如 _、 _、能源、 _用水的供应能力、 _、 _、预处理成本及 _等。 工业制硫酸的原料 目前，世界大多数国家生产硫酸主要以 _为原料，我国主要是以 _为原料。 笃学二 生产中原料的选择 1. 原料选择依据 2 化学反应原理 厂址选择 原料 工业 贮存 运输 环境保护 硫黄 黄铁矿 生产中反应条件的选择 在化工生产中要通过反应条件的控制使 _和 _都比较理想，还要同时考虑 _ _和 _。 硫酸工业生产中条件的选择 二氧化硫催化氧化的条件是： _ _。 笃学三 生产中反应条件的控制 1. 2 化学反应速率 反应物的转化率 控制某些反 应条件的成本 实际可能性 常压、 400 500 尾气吸收 生产硫酸的尾气中含有少量 _，可用 _吸收，然后再用硫酸处理，生成的 化学反应方程式为： _、 _。 废渣的利用 用黄铁矿为原料生产硫酸的过程中，排出的炉渣和矿灰，可作为 _；可以用来提炼 _；废渣还可以作为制造 _或用于 _。 笃学四 硫酸工业废气和废渣的处理 1. 2 灰水 H)2= = 铁的原料 贵重的有色金属 水泥的原料 制砖 化工生产过程中通常都要消耗大量的能量。硫酸工业充分利用废热的方法是：在催化反应室中设热交换装置，利用 笃学五 能量的充分利用 8%的硫酸？为什么？ 提示 实际生产中，并不直接用水吸收 是用 98%的硫酸吸收。这样可避免形成酸雾并提高吸收率。 98%的硫酸吸收 中 将发烟硫酸在水中稀释就能得到各种不同浓度的硫酸。 【 慎思 1】 工业制硫酸需要哪些原料？分成哪几个阶段？发生哪些反应？需要哪些设备？ 提示 【 慎思 2】 三原料 三阶段 三反应 ( 均放热 ) 三设备 黄铁矿( 2)或 S 造气 4F e 1 1= =高温2F 8 = =点燃空气 催化 氧化 2 含 热交换器 ) 98% 浓= = 用 98 % 浓 吸收塔 A在生产中常用过量的空气 B在生产中常用过量的 在生产中采用 D在生产中采用常压 提示 增大空气浓度即增大 平衡向正反应方向移动，提高了 大压强可使 对设备的要求及成本都相应提高。 答案 B 【 慎思 3】 在硫酸工业中， 转化为 的反应为： 2S O 2 (g ) O 2 (g)催化剂2 (g ) 。已知常压下生产，达到平衡时 的体积分数为 91% 。下列说法不正确的是 ( ) 。 为了提高硫酸工业的综合经济效益，下列做法正确的是 ( )。 对硫酸工业生产中产生的废气、废渣、废液进行综合利用 充分利用硫酸工业生产中的 “废热 ” 不把硫酸厂建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区 A B C D 提示 建立处理 “三废 ”措施，严格执行国家 “三废 ”排放标准； 变 “三废 ”为宝，实行综合利用。尽可能地利用 “废气、废渣、废液、废热”，既可以提高原料的利用率，降低成本，又能减少对环境的污染。硫酸厂对环境的污染是比较严重的，不能建立在人口稠密的地区和环保要求高的地区。 答案 D 【 慎思 4】 你认为硫酸工业可以怎样合理利用能源？ 提示 (1)在沸腾炉 (造气炉 )旁设置蒸气锅炉进行发电。 (2)在接触室 (催化反应室 )中设置热交换器，一方面预热反应原料气，另一方面使接触氧化后的气体降温到适宜温度。 (3)在接触室 (催化反应室 )附近建造浴室，提高劳动福利或创造经济效益。 【 慎思 5】 接触氧化的反应为： H 98.3 kJ1 这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应。 (1)温度 要点一 | 硫酸工业 (g) 12 O 2 (g) 催化剂 (g) 据化学平衡移动理论判断，温度较低对提高 是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。在实际生产中，选定 400 500 作为操作温度，这时反应速率和 (2)压强 据化学反应速率影响因素和化学平衡移动理论判断，加压对提高化学反应速率和 是，在常压、 400 500 时， 压必须对设备的要求高，增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操作，并不加压。 (3)接触氧化的适宜条件 常压、较高的温度 (400 500 )和催化剂。 在实际化工生产中还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。 以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下： (1)将煅烧黄铁矿的化学方程式补充完整。 (2)接触室中发生反应的化学方程式是_。 【 例 1】 4_ 1 1O 2 = =高温 2F e 2 O 3 8S O 2 (3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是 _ (填字母 )。 A为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 B过量空气能提高 C使用催化剂能提高 D沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 (4)能用于测定硫酸尾气中 _(填字母 )。 A 酞试液 B 硫酸 C碘水、淀粉溶液 D氨水、酚酞试液 解析 (3)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，故不能提高 (4)要测定 用试剂需能与 能明显指示反应的终点，分析知答案为 B、 C。 (5)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。一万吨 98%的 2109g， (5) 已知： 2S O 2 (g ) O 2 ( g) 2 ( g) ； H 196.6 m 1 ，计算每生产一万吨 98% 的硫酸所需要 的质量和由 生产这些 所放 出的热量。 H 80 g 98 g 196.6 0.5 m( 109 g Q (3)4)5)103 t， 109 案 (1)F (2)2S O 2 O 2 催化剂 2S O 3 m ( S O 3 ) 80 10998g 109g 103t ， Q 109 109k J 。 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正确的是 ( )。 A硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气 中燃烧 B从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中 质反应 C 样可以提高 转化率 D 浓 的是防止形成酸雾， 以便使 【 体验 1】 解析 将硫铁矿粉碎使燃烧速率更快、反应更充分；净化 化剂只能提高反应速率，不能提高 答案 D (1)三废：废气、废液、废渣 (2)三废处理方法： 尾气吸收 法一 石灰水吸收法 H)2= = 法二 氨水吸收法 2=( (=( 要点二 | 硫酸工业生产过程中三废的处理 污水处理 利用不同化工生产过程中产生的污水所含的杂质不同，根据杂质的性质利用不同的化学方法进行处理。硫酸工业废水中常含有硫酸，常用石灰乳中和： H)2 =2 废渣的利用 黄铁矿的矿渣的主要成分是 作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁高的矿渣经处理后可以炼铁，有的也可分离后循环利用或提炼贵重的有色金属或将其用于铺路。 下列废物处理方法中正确的是 ( )。 A化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收 B化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收 C用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于 提取燃料 D用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于 提取漂白剂 【 例 2】 解析 二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小， 氧化氮一般用烧碱溶液吸收，发生的反应为： 2=铁矿本来就是无机矿物质，又经过高温煅烧后，废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅、氧化铝等，从中提取燃料是不现实的， 酸生产厂的废气中含有较高浓度的二氧化硫气体，二氧化硫可用作漂白剂， 答案 D (1) 若用 加热吸收液可获得高浓度的 变废为宝 。 你能写出主要的化学方程式吗 ？ 为除去燃料中的硫 ， 可采用如图脱硫工艺 。 你能写出主要的化学方程式吗 ？ 【 体验 2】 (2)接触法制硫酸过程中既产生出废渣 、 又产生尾气 ， 这与绿色工业生产是相悖的 。 请你写出这些废渣 、 尾气的用途 。 废渣用途： _， 尾气用途： _。 解析 ( 1) 发生反应的化学方程式为： H 2 O = =2N 3 ， 发生反应的化学方程式为： (s) ( g) = =高温 O 3 ( s) ， 2C ( s) O 2 ( g) = =2C ( s) ；( 2) 接触室制备硫酸的废渣中含有铁、硅、铝 的氧化物，可以用来炼铁，另外还可以用来制备水泥、砖等建筑材料。 答案 ( 1) H 2 O = =2N 3 (s) ( g) = =高温 O 3 ( s) ， 2C ( s) O 2 ( g) = =2C ( s) ( 2) 作为炼铁原料、生产建筑材料等 循环利用，作为制备硫酸的原料气 讨论主要从三个方面入手：一是环境保护与原料的综合利用；二是能量的充分利用；三是生产规模及厂址的选择，特别是注意环保与原料、能量的充分利用。 (1)环境保护与综合利用原料 硫酸工业三废的处理： 尾气吸收：石灰水吸收法 H)2= = 探究过程 】 实验探究一 硫酸工业综合经济效益 污水处理：硫酸工业污水中常含有硫酸，常用石灰乳中和： H)2 =2废渣的利用： 黄铁矿矿渣一般可用于制造水泥或制砖，含铁量高的矿渣可用于炼铁。 在最终产生的三废中，往往还含有未反应的反应物，为了充分利用原料，在收集产品时可将剩余反应物重新并入原料中，使生产过程带有局部循环的特点，这是化工生产工艺设计中常用的方法。 (2)能量的充分利用 许多化学反应是放热反应，化工生产中应充分利用反应热，这对于降低生产成本具有重要的意义： 在沸腾炉旁设置 “废热 ”锅炉，产生蒸汽来发电；在催化反应室中设热交换装置，利用 2，使其达到适宜反应的温度；生产中如能充分利用这些 “废热 ”，不仅不需外界向硫酸厂供应能量，还可由硫酸厂向外界输出大量能量。 (3)生产规模和厂址的选择 一般要对原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通、环境保护等因素进行综合性和系统性的研究。 在以下条件下，你认为 (1)源、能源充足，交通方便。 (2)离它远的 (3)环境保护的要求甚高，而且土地价格较贵，土地供应紧张。 【 案例 】 解析 全面分析三个条件：第一个条件有利于 二个条件从市场需求和运输成本考虑，在 城市建厂合算；第三个条件从根本上否定了在 为是一个风光秀丽的旅游城市，对环保的要求一定很高，而且该地的土地价格也较贵，如果在该地建污染比较严重的硫酸厂，必然会破坏旅游资源，得不偿失。所以结论是：在 运输少量硫酸到 样资源配置比较合理。 答案 不该在 自然界中是如何将氮气转化成含氮化合物的？ 提示 雷雨放电时， 2生成氮的氧化物。豆类的根瘤菌吸收氮气生成含氮化合物。 工业上是用什么方法合成含氮化合物的？ 课题 2 人工固氮技术 合成氨 提示 N 2 3H 2 高温、高压 催化剂 2N H 3 。 1 2 1使学生理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选 择合成氨的适宜条件。 2了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。 3介绍合成氨，体验化工生产的过程，体验实验室研究与 实际生产之间转化过程。 反应原理 用氢气和氮气合成氨的化学方程式为： _ _ 。 反应特点 合成氨反应是一个 _、 _ 、 _的反应。 笃学 一 合成氨的反应原理 1. 2 2逆 放热 气体分子总数减小 N 2 3H 2 高温、高压 催化剂 反应条件 工业上，合成氨的适宜条件为 _、 _ _、 _ 。 3 铁作催化剂 400 500 的 温度 10 30 合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤： _ _、 _、 _ _)。 氨的合成与分离 (1)氨的合成：将净化后的原料气经过压缩机加压送进 _，在适宜条件下充分反应制取氨。 (2)从合成塔出来的混合气体，其中氨气占总体积的 15%，要把混合气体通过 _使氨液化，再导入 _。 笃学二 合成氨的基本生产过程 1. 2 造气 (制备合 合成氨的原料气 净化 (原料气净化处理 ) 合成 (使原料 气进行化学反应合成氨 氨合成塔 冷凝器 液氨贮罐 通过闪电引发自然固氮的原理是什么？ 3=2业合成氨的生产设备中可以设计热交换器吗？ 【 慎思 1】 提示 N 2 O 2 = =放电 2N O 2N O O 2 = =2N O 2 【 慎思 2】 提示 在合成塔内的化学反应 N 2 3H 2高温、高压催化剂2 是放热反应，从合成塔中出来的 N 2 、 H 2 、 混合物还要进行冷却分离出 ，所以可以在生产流程的 分离处设置热交换器。 合成氨是一个可逆反应，所以在生产中要把生成的氨及时从混合气体中分离出来，并且不断地向循环气中补充氮气、氢气，这是为什么？ 提示 这样能减小平衡混合物中生成物的浓度，又能增大反应物的浓度，有利于平衡向生成氨的方向移动，以提高氨的产量。 【 慎思 3】 合成氨生产的要求 合成氨工业要求： 反应要有较大的反应速率； 要最大限度地提高平衡混合物中 合成氨条件的选择依据 运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。 要点一 | 合成氨适宜条件的选择 1 2 (1)浓度：因为增大反应物浓度，能提高反应速率和使平衡正向移动，故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率。因此生产中常适当增加 (2)压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。目前我国合成氨厂一般采用的压强在 10 30 3合成氨条件的理论分析 (3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以 500 左右为宜。而且在此温度下催化剂活性最大。 (4)催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。目前工业上多以铁触媒为催化剂。 对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是 ( )。 A都能提高反应速率，都对化学平衡无影响 B都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所 用的时间 C都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学 平衡状态有影响 D催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大 压强无此作用 【 例 1】 答案 C 只有对反应前后气体体积相等的反应 如 H 2 (g ) I 2 (g) 2 g) ，使用催化剂和施以高压对化学反应速率和化学平衡的影响才一致。 解析 对化学反应 N 2 3H 2 2 ，催化剂只能提高反应速率使反应达到平衡状态所用的时间缩短，不能使化学平衡发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成 的反应方向移动。 请回答下列问题： (1)从影响化学反应速率和化学平衡的因素分析，要有利于 论上应采取的措施是_。实际生产中采取的措施是_。 (2)在合成氨的工业生产中，要分离出氨，目的是_；而合成 则不需要分离出 因是 _。 【 体验 1】 已知： N 2 (g ) 3H 2 (g) 2N H 3 (g)( 正反应为放热反应 ) ， 2 g) O 2 (g) 2 (g )( 正反应为放热反应 ) 。 解析 工业上合成 因是在常压下该反应向生成 用高压虽能使平衡向生成产生高压既需要动力又对反应容器耐压性有较高要求，综合生产成本和经济效益两方面因素，实际生产时，在常压下进行最合理。 答案 (1)适当温度、高压、催化剂 合成氨：适当温度、高压、催化剂；合成 当温度、常压、催化剂 (2)减小生成物的浓度，使平衡向生成 该反应向生成 到平衡后 不需要分离 1)物理方法：使空气先液化，后蒸发。 化学方法：先让空气与碳作用，然后除去 要点二 | 合成氨的生产过程 1合成氨原料气的制备 (2) 来源于水和燃料 ( 焦炭、天然气、石油等 ) 。 C g) = =高 温 g) = =催化剂g) = =催化剂高 温 32= =催化剂高温4含有 2 =2 2O = 合成氨工业流程 H 2 O ( g) = =催化剂 H 2 ； 2 3 下图是合成氨的简易流程示意图，沿 ( )。 A B催化剂 C D 析 从合成塔中出来的混合气体经冷凝分离出液氨后剩下 以继续参与氨的合成。 答案 A 【 例 2】 合成氨的可逆反应，无论条件多么适宜，从合成塔中出来的气体总有一部分未反应的 2(，为充分利用原料气，将此混合气用循环压缩机重新送入合成塔，同时不断地补充新鲜的原料气，这样氨的合成就形成了一个循环过程。 利用天然气合成氨的工艺流程如下图所示： 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 _ _。 【 体验 2】 (2)n O 生含 。 (3) 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 _(写出 。 (5)整个流程有三处循环：一是 H)3循环，二是环，请在上述流程图中标出第三处循环。 解析 对 (1)，流程图中已给出反应物是 e(，生成物是 2O， 出化学方程式再配平即可；对 (2)，写出化学方程式后很容易看出 (3)问是勒夏特列原理的应用；第 (4)问考查 (5)问是对合成氨工业中实际应用的循环操作进行设问和考查。 答案 (1)32H)3=62)(3)B (4)生产纯碱 (或作制冷剂等 ) (5) (1)合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。 写出氨的两种重要用途 _。 (2)实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是 _。 固态氯化铵加热分解 固体氢氧化钠中滴加浓氨水 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 固态氯化铵与氢氧化钙混合加热 (3)为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下图所示的装置 (图中夹持装置均已略去 )。 实验探究二 实验室合成氨 【 案例 】 实验操作： 检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹 a、 b、 c、 d、e。在 长颈漏斗中注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹 c、 d、 e，则 关闭弹簧夹 c，取下截去底部的细口瓶 C，打开弹簧夹a，将氢气经导管 后立即罩上无底细口瓶 C，塞紧瓶塞，如上图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。 用酒精灯加热反应管 E，待无底细口瓶 开弹簧夹 b，无底细口瓶 进入反应管 E，片刻后 回答下列问题： a检验氢气纯度的目的是 _。 b _，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹 _， _。 c在步骤 中，先加热铁触媒的原因是 _。反应管 _ _。 解析 (1)氨的用途有制硝酸、制铵盐、生产尿素、作制冷剂等。 (2) 在实验室制备氨气通常采用氯化铵固体和氢氧化钙混合加热法，反应的化学方程式为 2 H )2= =2 2有时制取少量的氨，也可采用向体中滴加浓氨水法， 溶于水后放热，导致溶液温度升高，同时增加了溶液中 浓度，都有利于 体氯化铵分解，虽然有 同时又生成了 两者冷却后又生成 体，得不到 a 液共热，虽然能生成 实验室中通常不采用溶液加热法制备 (3)闭弹簧夹 a、 b，打开弹簧夹 c、 d、e， 装置，排尽其中的空气，防止空气中的装置中铁触媒氧化，通过检验 装置中空气是否被排尽，同时在 步实验中要点燃 点燃之前，也必须检验其纯度，防止爆炸。 b 明瓶内压强大于外界压强，会导致 管内液面下降，使酸液与 止反应。此时打开弹簧夹 b， 2混合气体在较大的压力作用下会通过导气管，经干燥后进入于空气中的 2反应了，所以 2、 c 2的反应需要加热，铁触媒最大活性的适宜温度约为 500 。因此，要在将 之前加热铁触媒。 答案 (1)制硝酸、制铵盐、制冷剂、制尿素 (任意两种 ) (2) (3)2的纯度证明 时也防止点燃氢气时发生爆炸 b 颈漏斗中液面上升，反应停止 使 管中 量的 c合成氨反应需加热，铁触媒在约 500 的温度下活性最大，故需先加热铁触媒 N 2 3H 2 铁触媒 2N H 3 终会变成什么？ 提示 气中的 00纯碱。 纯碱有哪些用途？ 提示 用于玻璃、冶金、纺织、印染、造纸、石油化工、食品及精细化学品的生产。 课题 3 纯碱的生产 1 2 1了解纯碱的生产及发展过程。 2了解体现天然碱的生产与化工生产之间的联系及体现 技术的发展过程。 3掌握路布兰法 索尔维法 联合制碱法 (侯氏制碱 )。 碳酸钠的俗名叫 _，可用来制 _、 _、 _、 _和 _，碳酸钠作为原料可用来生产 _的化合物，还大量应用于 _中。我国素有 “_”之称。 笃学 一 纯碱及其用途 纯碱 玻璃 肥皂 造纸 纺织 漂染 生活 口碱 钠 原料 ： _、 _、 _、 _。 生产原理 路布兰制碱法的生产原理用化学反应方程式表示为： (1)生成 _， _。 (2)生成 _， _。 (3)缺点：路布兰制碱法生产纯碱具有 _、_、 _等缺点。 笃学二 路布兰制碱法 硫酸 食盐 木炭 石灰石 1. 2 原料利用不充分 成本较高 设备腐蚀严重 N aC l H 2 = =120 N N aC l N a = = = = = = = = =600 700 2C = = = =1 00 0 S 2 S C = = = =1 00 0 C 原料 氨碱法是以 _和 _为原料生产碳酸钠的过程，但因二者不能自发进行反应，故而实际上，是以 _、 _和 _为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。 生产原理 氨碱法是由比利时人 _发明的，所以也称为 _ _法，其生产原理用化学方程式表示为： _， _， _。 笃学三 氨碱法生产纯碱 1. 2 碳酸钙 氯化钠 食盐 氨 二氧化碳 索尔维 索尔维 制碱 = N O 3 = = = = H 2 O 原料 联合制碱法，即将 _与 _联合生产的改进工艺，原料为 _ 、 _和 _，其中 _和_来自于合成氨。 反应原理 联合制碱法的主要化学反应方程式是 _ ， _。 笃学四 联合制碱法 1. 2 氨碱法 合成氨 氯化钠 氨气 二氧化碳 氨气 二氧化碳 = N = = H 2 O 我国著名的化工专家侯德榜在 20世纪 20年代所创立的 “侯氏制碱法 ”誉满全球。 “侯氏制碱法 ”中的碱是指什么？ 提示 慎思 1】 在常温下，向饱和 晶体是 出该晶体的原因是什么？ 提示 【 慎思 2】 著名的侯氏制碱法第一步反应是向氨化的饱和食盐水中通入 反应可表示为 = 40 时，向434 (标准状况 )氨气，再向其中通入过量的 (溶解度： 40 时， 37 g，13 g， 46 g； 10 时， 33 g) (1)可析出小苏打多少克？ (2)是否有 【 慎思 3】 答案 (1)131.5 g (2)不析出 示 (1) 设 434 g 饱和食盐水中含 l 的质量为 x ，通入的氨气为 2 则 (434 g x ) x 100 g 37 g ， x 1 17.2 g ，为 2 反应后余 434 g 1 17.2 g 2 18 g 1 2 80.8 g ；设这些水中溶解 y ， g13 g， y 36.5 g ，而生成 84 g 1 168 g ，所以析出 m ( 168 g 36.5 g 131.5 g 。 (2) 设 280.8 g 饱和 液中的溶质的质量为 z ， g46 g，z 129.2 g2 53.5 g ，所以 析出。 索尔维法制碱的主要过程可划分为以下几个阶段： (1)盐水的精制：在配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的 和 。 (2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。 (3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。 = 点一 | 索尔维制碱法（氨碱法） 1 (4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利用。 (5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。 2N 3 = = H 2 O 2N H 4 C a( 2 = = 2N H 3 C aC l 2 2H 2 O 2索尔维制碱法的工艺流程 3氨碱法的评价 优点：氨碱法生产纯碱具有原料 (食盐和石灰石 )价廉易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用、制造步骤简单、生产过程连续且规模大等。 缺点：大量 0%，约 30%的 以下关于索尔维制碱法的描述不正确的是 ( )。 A使用的原料为食盐、 B精制盐水后应先通入 析出 有 索尔维法的缺点是盐利用率只有 70%，生成的 处理 解析 索尔维制碱法又叫氨碱法，主要原料有食盐、氨和应的原理为 = 1时才能生成 通入 通入 出 入石灰后回收 生成的 黏稠状无法处理。 答案 C 【 例 1】 索尔维制碱法生产纯碱的过程中，将饱和食盐水氨化、碳酸化后，析出碳酸氢钠沉淀并形成 和 的形成、碳酸氢钠沉淀的形成，实质上就是下列平衡向右移动的结果： H 2 2 3 H H 2 3 H 2 4 ( a q ) H C O 3 3 ( s ) 根据氨碱法制碱原理，首先配置氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中通入氨气并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。 请回答下列问题： (1)用化学用语分别表示出氨和二氧化碳在水中产生 、的原理： _ _。 (2)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的先后顺序是先通氨气后通二氧化碳。是否可以先通入二氧化碳后通入氨气？为什么？ _ _。 【 体验 1】 (3)写出氨碱法生产碳酸氢钠的化学方程式 _ _。 解析 在通常状况下，氨在水中的溶解度约 1 700，二氧化碳在水中的溶解度约 1 1。 (2)否。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的 ，不利于生成 (3)= 案 ( 1 ) N H 3 H 2 3 H 2 4 或 H 2 4 H 2 2 3 H 或 H 2 3 H 联合制碱法是将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，制碱过程中所需的 主要过程如下： (1)盐水精制：加入熟石灰和纯碱除去 、 。 (2)盐水氨化：精制盐水中通入 (3)氨盐水碳酸化： = (5)循环制 出 温加食盐，析出 出 酸化制碱。 要点二 | 联合制碱法（侯氏制碱法） (4) 制 回收 ： 2N 3 = = H 2 O 。 1 侯氏制碱法的工艺流程 侯氏制碱法的评价 (1)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%； 与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 除了 (2)缺点：有时会发生氯化铵产品供过于求的情况。 2 3 联合制碱法中关键的一步是把 此根据 混合溶液中通入某种气体，同时加入磨细的食盐，可析出不夹带 下操作正确的是 ( )。 【 例 2】 解析 由题图可知，溶液的温度在 0 10 的范围内，有利于 溶液中加 a 和 ，向溶液中通 H 和 ，这些都有利于 答案 D 通入气体 温度控制 A 0 40 B 10 C 0 40 D 10 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，探索出了一种生产纯碱的方法，其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)沉淀池中发生反应的化学方程式是 _ _。 (3)写出上述流程中 _。 【 体验 2】 (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 )的循环，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 的浓度，使 b使 c使 高析出 解析 将 生化学反应： = 晶析出； 在母液中；溶液里还有未反应的 母液中提取 有 样就大大提高了氯化钠的利用率。 N 3 在煅烧炉中发生化学反应 2N 3 = = = = H 2 O 生成的 循环到沉淀池中再次利用。 答案 (1)侯德榜制碱法 (或联合制碱法 ) 用作农作物的化肥 (其他合理的答案亦可 ) (2)= 3)4) 过滤 (5)硝酸酸化的硝酸银溶液 (6) N 3 、 N aC l 的母液中通入 后，发生反应 H 2 O H 2 O ，这样有利于 析出和 N 3 转化为 。 试剂： 盐酸 操作：各取少量 别加入相同浓度的稀盐酸约 2 现象：两试管中均剧烈反应，产生大量气泡，但盛 反应化学方程式和离子方程式为： 【 探究过程 】 实验探究三 碳酸钠与碳酸氢钠的性质 2=2 2H = = H = 论：与同浓度盐酸 (或硫酸 )反应， 应用： 定性检验 制泡沫灭火器时，用 试剂： 步骤： (1)按如图装置将仪器连接好； (2)检查装置气密性 (事先将导管放入水中 )； (3)在大试管中装入 或 ，在烧杯内加入澄清石灰水； (4)用酒精灯加热药品 (先均匀受热，后固定在药品处加热 )，观察观象。 现象：加热 管口有水珠产生，澄清石灰水中先有气泡产生，然后产生白色浑浊；加热 导管口开始有少量气泡产生外，无其他明显现象。 2 根据以上实验现象，你认为区别固体 ( )。 A加热 B两者分别与同浓度的稀盐酸反应 C溶于水，比较其溶解性 D两者分别加入 解析 高温下才分解；现象不很明显，若要利用分解产生的 然增加装置和药品，若要将两种物质在加热前后分别称重来鉴别并非不可，但太麻烦； 生气体慢的 【 案例 】 为 生气体快的为 操作简单，现象明显； 能动用天平称量，也很麻烦； 者不反应，后者虽反应但无明显现象，无法区分，若加石灰水，虽然化学反应方程式不同，但都有白色沉淀产生， H)2 =2H)2 2= 难以区别。 答案 B 课题 1 获取洁净的水 1 天然水到饮用水净化一般需要经过的步骤除沉降悬浮物外 ， 还需要 ( )。 A 煮沸 B 过滤 C 杀菌消毒 D 蒸馏 解析 天然水含有很多杂质如泥土 、 难溶性无机盐 、 可溶性无机盐 ， 微小的固体物质和致病菌等 ， 必须经过综合处理才能达到饮用标准 ， 一般必须经过沉降悬浮物 、 杀菌消毒等步骤 。 答案 C 2 氯气与水反应的方程式为 ， 生成的 具有消毒杀菌的作用 。 H 2 O HC l HC 了解天然水净化的几种方法。 2注意污水的处理，使学生认识保护水资源的重要意义。 3了解海水淡化的意义。 混凝法除水中的悬浮物和胶体 (1)定义：混凝法就是在 含有一些悬浮物和胶体的 天然水中加入 _，使 _ _ ，然后过滤除去的方法。 (2)常用的混凝剂 在生活中常用 _作混凝剂，在工业生产中还常用 _ _、 _、 _、 _等作混凝剂。 笃学 一 天然水的净化 1. 混凝剂 细小的悬浮物和胶体聚集成较大的 颗粒而沉淀 明矾 硫酸 聚合铝 硫酸亚铁 硫酸铁 铝 (3)明矾的净水原理 写出明矾发生电离和水解的方程式 _ _ H)3胶体粒子带 _电，通过 _作用，破坏了天然水中胶体杂质的 _，使胶体杂质 _，同时， H)3还能吸附一些 _一同聚沉，从而起到了净水作用。 杀菌 (1)用混凝剂可以除去天然水中的不溶性杂质，若要作为生活用水，还要 _。流程如下： _ _ _。 (2)常用的杀菌剂有： _、 _、 _等。 2 =K 2 3H 2 O O H) 3 3H 电性吸引 正 稳定性 聚沉 悬浮物 杀菌消毒 混凝沉淀 过滤 杀菌 臭氧 二氧化氯 氯气 (1)软水和硬水：含有 _叫做硬水，含有 _叫做软水。 (2)硬度的划分 暂时硬度：水的硬度是由 _所引起的，这种硬度叫暂时硬度。 永久硬度：水的硬度是 _等引起的，这种硬度叫永久硬度。 笃学二 硬水的软化 1. 水的硬度 较多 、 的水 少量的 、 或不含 、 的水 或 由钙和镁的硫酸盐或氯化物 硬水软化的方法通常用 _、 _和 _等。 (1)具有暂时硬度的水可以用 _的方法进行软化，用化学反应方程式表示为： _, _, _ 2硬水的软化方法 加热法 药剂法 离子交换法 加热 ) 2 = = C 3 H 2 O ) 2 = = 3 H 2 O 3 H 2 O = =2 (2)具有永久硬度的水可采用 _和 _进行软化。 常用的化学药剂有纯碱 、 生石灰等 。 对于工业锅炉用水 ，还有一种用磷酸盐作药剂的处理方法 。 离子交换法是用离子交换剂软化水的方法 。 离子交换树脂常用 软化水的过程： 2=2 2=2 离子交换树脂再生： 2=2。 药剂法 离子交换法 污水处理的技术很多，可分为 _、 _和 _等。根据污水处理的程度又分为 _、 _、 _。 常见方法有 _法、 _法等。 (1)中和法 对酸性或碱性废水，可用 _法处理。常用 _处理酸性废水；用 _处理碱性废水。 笃学三 污水处理 1污水处理的常用方法 物理法 生物法 化学法 一级 二级 三级 酸碱中和 重金属离子沉淀 中和 熟石灰 硫酸或 高浓度的酸、碱废水，应先 _，如 _回收其中的酸或碱，再用 _处理较少量的酸或碱。对于含有 的废水，可向其中加入 软化为 =用此法也可除去水中所含的 、 等重金属离子。 (2)沉淀法 对于含重金属离子的工业废水，可以利用 _ _。 某些化学物质作 沉淀剂，与重金属离子反应生成沉淀析出 回收利用 浓缩法 中和法 一级处理通常采用 _，即用格栅间、沉淀池等除去污水中 _的污染物。 二级处理采用生物方法及某些化学方法，除去水中的 _ _和 _。 三级处理主要采用 _、 _、 _ _和 _等，对污水进行深度处理和净化。 2污水处理流程 物理法 不溶解 可降 解有机物 部分胶体 化学沉淀法 氧化还原法 离子交 反渗透法 换法 常用方法为 、电渗析法等。 笃学四 海水淡化 蒸馏法 天然水经过明矾净水之后可以直接饮用吗？ 提示 不可以。天然水用明矾净化后再经过消毒杀菌后才可作为生活用水使用。 铁盐的水解反应与铝盐相似，你能写出 水解的离子方程式吗？ 人们的饮用水是不是越纯净越好？ 提示 不是，人们的饮用水可以含有适量的 、 、K 、 、 等离子，以满足人体正常生理需要。 【 慎思 1】 【 慎思 2】 提示 3H 2 O 3 3H 【 慎思 3】 下列所述情况可能引起水污染的是 _。 城市生活污水的任意排放 农业生产中农药、化肥施用不当 海上油轮石油泄漏 工业生产中废液、废渣、废气的排放 答案 城市自来水以天然水为水源，你能简要说明获取自来水的过程吗？ 提示 天然水 自然沉降、过滤 加入混凝剂 沉降过滤加入消毒剂 自来水 【 慎思 4】 【 慎思 5】 如何区别硬水和软水？ 提示 加入肥皂水振荡，有大量泡沫产生的为软水，泡沫很少且有沉淀产生的是硬水。 加入饱和 沉淀产生的是软水，有沉淀产生的是硬水。 原因是： = =【 慎思 6】 为什么用 的同时，也能将水中所含的 、 等重金属离子除去？用有关反应的离子方程式表示。 提示 生成 = = =【 慎思 7】 家庭中蒸馒头的水叫蒸锅水，蒸锅水能不能喝？为什么？ 提示 这种水不能喝，因为水里含有微量的硝酸盐。当水长时间加热时，由于水分不断蒸发，硝酸盐的浓度不断增加，而且它受热分解变成亚硝酸盐。亚硝酸盐对人体健康极为有害，它能使人体血液中的血红蛋白变性不能再与氧气结合，造成人体缺氧。亚硝酸盐也能使人体血压下降，严重时可引起虚脱。现代医学证明，亚硝酸盐还是一种强烈的致癌物质，所以蒸锅水不能喝。 【 慎思 8】 1基本流程 常用的混凝剂有：明矾、 、 合铝等。 常用的消毒剂有：漂白粉、液氯、 铁酸盐等。 要点一 | 水的净化 2明矾净水原理 ) 2 = =K 2 2 、 3H 2 O 3 ( 胶体 ) 3H ，带正电荷的 H) 3胶粒破坏天然水中胶体杂质的稳定性，并吸附悬浮物而沉降。 获得饮用水，凝聚过程中除去其中的悬浮物，可加入的净水剂是 ( )。 A B D 析 用于杀菌消毒，而不能使水中的悬浮杂质沉降，铝盐和铁盐会形成 H)3胶体和 H)3胶体，可吸附水中的固体小颗粒而沉降，从而达到净水的目的。 答案 A 【 例 1】 混凝剂只能除去水中的悬浮物和胶体，不能除去溶解于水中的有机物质、无机盐和微生物，作为生活用水，经过混凝法净水后，还必须进行杀菌消毒。 农村有些家庭直接用河水或池塘水作为生活饮用水。一般是把水担回家倒入水缸，加明矾使水澄清，加漂白粉进行消毒，明矾的化学式为 _，写出它溶于水后生成胶体的离子方程式： _。漂白粉的成分是_，它在自然条件下能产生次氯酸，次氯酸的氧化性很强，能杀死病菌。写出漂白粉生成次氯酸的化学方程式： _。 解析 在空气中与 答案 12 = 2 体验 1】 3H 2 O O H) 3 ( 胶体 ) 3H 1硬水和软水 硬水：含 、 较多的水 软水：含少量或不含 、 的水 2硬水的类型 暂时硬度 由钙、镁的碳酸氢盐引起的硬度； 永久硬度 由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。 3硬水软化的方法 (1)加热法 (只能软化具有暂时硬度的水 ) 要点二 | 硬水的软化 (2)药剂法 (石灰纯碱法 ) 其原理为： ) 2 = = 3 H 2 O ； H ) 2 = = H 2 O ， 继续煮沸时， 可转化为更难溶的 H) 2 ： H 2 O = =O H ) 2 。 反应原理： a H)2=2 2g( 2H)2=2 H)2 2H)2=H)2 b =(3)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，其软化硬水和再生的过程如图所示： 下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的是 ( )。 蒸馏 煮沸 加纯碱 加石灰 离子交换 A B C D 解析 本题首先需要了解硬水中暂时硬度和永久硬度指的是 、 对应的什么物质，然后根据题意进行判断。能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的方法
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