高考化学一轮优化复习：《化学与工农业生产》ppt精编课件.ppt

选修2化学与技术 第一章化学与工农业生产 2018高考导航考纲要求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 3 了解精细化工产品的生产特点及在社会发展中的作用 4 了解化学肥料 农药等在农业生产中的作用 命题热点1 以工业流程 框图考查硫酸 合成氨 氯碱工业等 2 以选择题的形式考查化学肥料 农药在农业生产中的作用 3 化学反应速率理论和勒夏特列原理在化工生产中的应用 1 生产流程及原理 2 化学反应速率和化学平衡原理 1 增大化学反应速率的措施 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 反应条件的选择 温度 400 500 根据平衡移动原理 应在低温下进行 但低温时催化剂的活性不高 反应速率低 实际生产中采用400 500 的温度 常压 根据平衡移动原理 应在高压下进行 但增大压强对SO2的转化率提高不大 且加压会增大成本和能量消耗 而常压下的转化率已很高 实际生产采用常压操作 适当过量的空气 提高SO2的转化率 3 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 4 热交换原理由于2SO2 O22SO3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 5 循环操作原理由于2SO2 O22SO3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 6 有关计算 1 元素守恒法根据某种关键元素的质量守恒 找出关系式 可简化计算过程 方便快捷 2 常见量的计算公式 2018 高考海南卷改编题 以黄铁矿为原料 采用接触法生产硫酸的流程可简示如下 请回答下列问题 1 在炉气制造中 生成SO2的化学方程式为 2 炉气精制的作用是将含SO2的炉气 及干燥 如果炉气不经过精制 对SO2催化氧化的影响是 3 精制炉气 含SO2体积分数为7 O2为11 N2为82 中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示 在实际生产中 SO2催化氧化反应的条件选择常压 450 左右 对应图中A点 而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件 其原因分别 是 4 在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是 从而充分利用能源 解析 3 应从反应速率 反应平衡移动 转化率 及设备 动力 价格等方面进行综合分析 答案 1 4FeS2 11O22Fe2O3 8SO2 2 除尘水洗矿尘 砷 硒等化合物使催化剂中毒 水蒸气对设备和生产有不良影响 3 不选B点 因为压强越大对设备的投资大 消耗的动能大 SO2原料的 转化率在0 1MPa时的转化率已是97 左右 再提高压强 SO2的转化率提高的余地很小 所以采用0 1MPa不选择C点 因为温度越低 SO2转化率虽然更高 但催化剂的催化作用受影响 450 时 催化剂的催化效率最高 故选择A点 不选C点 4 利用反应放出的热量预热原料气体上层反应气经热交换器温度降到400 500 进入下层使反应更加完全 即时应用1 2018 高考浙江卷自选模块 1 火山喷发所产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸 某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸 请回答下列问题 1 为充分利用反应放出的热量 接触室中应安装 填设备名称 吸收塔中填充有许多瓷管 其作用是 2 为使硫磺充分燃烧 经流量计1通入燃烧室的氧气过量50 为提高SO2转化率 经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的 2 5倍 则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为 假设接触室中SO2的转化率为95 b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为 空气中氧气的体积分数按0 2计 该尾气的处理方法是 3 与以硫铁矿为原料的生产工艺相比 该工艺的特点是 可多选 A 耗氧量减少B 二氧化硫的转化率提高C 产生的废渣减少D 不需要使用催化剂 4 硫酸的用途非常广 可应用于下列哪些方面 可多选 A 橡胶的硫化B 表面活性剂 烷基苯磺酸钠 的合成C 铅蓄电池的生产D 过磷酸钙的制备 5 矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一 在燃煤中加入适量的石灰石 可有效减少煤燃烧时SO2的排放 请写出此脱硫过程中反应的化学方程式 解析 1 1 接触室安装热交换器 目的就是充分利用热量 在吸收塔中填充瓷管可增大SO3与浓硫酸接触面积 有利于SO3的吸收 2 设燃烧1mol硫 则需通入O2的物质的量为1 5mol 过量50 所流经流量计1的空气为1 5mol 0 2 7 5mol 在接触室中 1molSO2反应 则消耗n O2 0 5mol 所流经流量计2的空气为0 5mol 2 5 0 2 6 25mol 所以二者之比为1 2 1 由化学反应2SO2 O22SO3可知 SO2的反应的物质的量为1mol 95 0 95mol SO2剩余的物 质的量为0 05mol 则最后流经b的气体的成分分别为SO2和空气 空气来源于净化室和流量计2 从净化室内流出的空气的物质的量为7 5mol 1mol 6 5mol 从流量计2流出的空气为 3 与以硫铁矿为原料的生产工艺相比 因合理地改变了通入氧气的途径 因此大大减少了氧气的用量 同时由于增加了瓷管 故废气量也减少了 故答案选A C 4 A项 只是橡胶与硫发生了化学反应 由线型变成了体型 其他各项 分别用到了硫酸 5 首先石灰石的高温煅烧分解CaCO3CaO CO2 S O2SO2 后CaO SO2CaSO3 最后发生反应 2CaSO3 O22CaSO4 也可用总反应式 2SO2 2CaO O22CaSO4 答案 1 1 热交换器 增加SO3与浓硫酸的接触面积 有利于SO3的吸收2 1 2 0 004 用氨水吸收3 AC4 BCD 1 反应原理2 基本生产过程 1 造气 H2主要来源于H2O和碳氢化合物 相关化学反应如下 2 净化 原料气中的主要杂质 H2S CO CO2 O2等 主要危害 某些杂质会导致催化剂 中毒 净化方法 3 合成 3 催化剂在化工生产中的作用及使用注意事项 特别提醒在合成氨的工业生产中 要考虑原料来源 动力 设备等因素 控制适宜的反应条件 以取得最佳经济效益 结合反应原理适当控制温度 压强 选择适当的催化剂 及时分离出NH3等措施都是为提高产率而必须考虑的因素 利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下 依据上述流程 完成下列填空 1 天然气脱硫时的化学方程式是 2 nmolCH4经一次转化后产生CO0 9nmol 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D 质量守恒原理 4 由KHCO3分解得到的CO2可以用于 写出CO2的一种重要用途 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 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 写出化学方程式再配平即可 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 9nmol 2 7nmol 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 此题考查了学生对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 即时应用2 2018 中山高三检测 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 1 工业合成NH3时 在有催化剂的条件下 选用了20MPa 50MPa 500 这一条件 选用500 的原因是 增大压强有利于N2 3H22NH3这一反应平衡正向移动 为何不采用更大的压强 2 如图所示是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 1 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 虽然增大压 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 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 剩余气体和NaOH 恰好反应生成NaNO2 由NO NO2 2NaOH 2NaNO2 H2O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 会大幅度增加工业成本 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NO2NaNO2 1 氨碱法生产原理示意图 2 联合制碱法生产原理示意图 2018 高考海南卷改编题 工业上可用食盐和石灰石为主要原料 经不同的方法生产纯碱 请回答下列问题 1 路布兰法是以食盐 石灰石 浓硫酸 焦炭为原料 在高温下进行煅烧 再浸取 结晶而制得纯碱 食盐和浓硫酸反应的化学方程式为 硫酸钠和焦炭 石灰石反应的化学方程式为 已知产物之一为CaS 2 氨碱法的工艺如下图所示 得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱 图中的中间产物C是 D是 写化学式 装置乙中发生反应的化学方程式为 3 联合制碱法是对氨碱法的改进 其优点是 4 有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似 故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾 请结 合下图的溶解度 S 随温度变化曲线 分析说明是否可行 Na2SO4 CaCO3 4CCaS Na2CO3 4CO 2 由工艺流程图可知 NH4Cl应与Ca OH 2反应生成CaCl2并产生NH3 NH3通入NaCl溶液中 D为NH3 乙中发生反应为NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 联合制碱法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可做氮肥 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 4 不可行 由溶解度 S 随温度变化曲线可知 NaHCO3的溶解度较小且受温度的影响不大 KHCO3的溶解度较大且受温度的影响较大 并且KHCO3的溶解度与NH4Cl相差不大 故不能用氨碱法制碳酸钾 2 Ca OH 2NH3 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 4 见解析 即时应用3 我国化学家侯德榜 改革国外的纯碱生产工艺 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 沉淀池中发生的化学反应方程式是 3 写出上述流程中X物质的化学式 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 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 解析 本题主要考查侯氏制碱法的生产原理及生产工艺 Cl 的检验等 根据联合制碱法的生产原理 可知向食盐水中通入氨气是为了得到碱性溶液 以吸收更多的CO2 当CO2过量时发生反应 NH3 H2O CO2 NH4HCO3 NH4HCO3 NaCl NaHCO3 NH4Cl 当NaHCO3在煅烧