优化方案高考化学一轮复习 第一讲 化学与工农业生产课件（选修2）.ppt

选修2化学与技术 选修2化学与技术 第一讲化学与工农业生产 选修2化学与技术 考纲展示 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 考点一硫酸的工业生产 考点二工业合成氨反应条件的选择 考点三纯碱的生产 考点一硫酸的工业生产 一 生产流程及原理 二 三废 处理和能量充分利用1 三废 的处理方法 1 尾气吸收 填化学方程式 下同 2 废水处理根据杂质性质的不同 采用不同的化学方法 如 3 废渣利用 制砖或制造水泥 提炼贵重有色金属 so2 ca oh 2 caso3 h2o caso3 h2so4 caso4 so2 h2o 酸碱中和法 重金属离子沉淀法 2 能量的充分利用硫酸生产中产生的热量可用于预热反应物满足自身能量的需要 还可以由硫酸厂向外界输出大量能量 供热发电 三 化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关计算1 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 在沸腾炉中燃烧燃料时 将原料粉碎 增大与空气的接触面积 2 反应条件的选择 温度 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 实际生产中采用常压操作 适当过量的空气 提高so2的转化率 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 1 教材改编 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 除尘 水洗 矿尘 砷 硒等元素的化合物使催化剂中毒 水蒸气对设备和生产有不良影响 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 不选b点 是因为压强大对设备的投资大 消耗的动能大 同温度下so2原料的转化率在0 1mpa已达到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 是因为温度低 so2转化率虽然更高 但催化剂的催化作用受影响 反应速率低 450 时 催化剂的催化效率最高 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 利用反应放出的热量预热原料气 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 2 2015 宁夏银川模拟 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 黄铁矿燃烧前要粉碎 因为大块的黄铁矿不能燃烧b so3用98 的浓硫酸吸收 目的是防止形成酸雾 以便so3吸收完全c so2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 b 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 并不是因为大块的黄铁矿不能燃烧 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 因为炉气中的杂质会使催化剂中毒 3 2015 辽宁大连高三双基考 硫酸工厂排放的尾气中 含少量的二氧化硫 为防止污染大气 在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用 1 硫酸工厂排放尾气中的so2通常用足量石灰水吸收 然后再用稀硫酸处理 写出上述过程的化学反应方程式 请写出这种尾气处理方法的优点 写出两点即可 so2 ca oh 2 caso3 h2o caso3 h2so4 caso4 so2 h2o 原料生石灰 硫酸价格便宜且容易获得 可得到石膏副产品 产生的so2含量较高可循环作为原料 任选两点 若某硫酸厂每天排放的1万立方米 标准状况 尾气中含0 2 体积百分数 的so2 通过上述方法处理 理论上需生石灰 kg 2 近闻美国和日本正在研究用na2so3吸收法作为治理so2污染的一种新方法 该方法为第一步是用na2so3水溶液吸收so2 第二步是加热吸收溶液 可得到含高浓度so2的水蒸气副产品 这种尾气处理方法与 1 相比的优点是 50 na2so3可循环使用 3 某研究小组用naoh溶液吸收尾气中的二氧化硫 将所得的na2so3溶液进行电解循环再生 这种新工艺叫再生循环脱硫法 其中阴阳膜组合循环再生机理如图 a b离子交换膜将电解槽分为三个区域 电极材料为石墨 图中a表示 离子交换膜 填 阴 或 阳 a e分别代表生产中的原料或产品 其中c为硫酸 则a表示 e表示 阳极的电极反应式为 阳 naoh溶液 h2 考点二工业合成氨反应条件的选择 在合成氨的工业生产中 要综合考虑原料来源 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 增大 逆反应 三 催化剂 反应速率但 影响平衡 提高单位时间氨的产量 目前工业上以铁触媒为催化剂 加快 不 增大 正反应 四 循环操作合成氨转化率较低 要采用循环操作 混合气体通过冷凝器 使氨液化 将 分离出来 并将没有完全反应的n2和h2经过循环压缩机 再送入合成塔 使其被充分利用 特别提醒 1 使用催化剂不影响氨的产率 但能提高单位时间内氨的产量 催化剂对反应有选择性 容易误认为一定的催化剂对所有反应都有催化作用 2 温度的选择 要兼顾三个方面 反应速率 氨的产率 催化剂活性 3 易误认为压强不能过大的原因是考虑反应速率或氨的产率 实际上是从生产成本上考虑的 氨 a 90 14 5 4 上述流程图中 使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是 填序号 简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法 对原料气加压 分离液氨后 未反应的n2 h2循环使用 高温 高压 防止催化剂中毒而失去活性 提高原料的利用率 使n2 h2循环利用 提高原料利用率 b 通过温度的改变来改变物质的状态 达到使物质分离的目的 与蒸馏的原理类似 8nh3 3cl2 n2 6nh4cl 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 nh3 o2 no no2 n2o4的混合气体 将no与足量的o2一起通入水中 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的物质的量之比为 该反应中氧化剂为 还原产物为 1 1 no2 nano2 考点三纯碱的生产 nahco3 na2co3 co2 h2o co2 低 nh4cl 1 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 图中的中间产物c是 d是 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 ca oh 2 nh3 nh3 co2 nacl h2o nahco3 nh4cl 见解析 见解析 ca oh 2 或cao na2co3 溶解 过滤 蒸发 过滤 有晶体析出 或出现浑浊 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大 4 碳酸化后过滤 滤液d最主要的成分是 填化学式 检验这一成分的阴离子的具体方法是 5 氨碱法流程中氨是循环使用的 为此