高考化学 第39讲 化学与技术课件.ppt

第39讲化学与技术 课标版化学 题组一化学与工农业生产 一 硫酸工业1 合成硫酸的三种原料 三种原料为 硫黄 或黄铁矿 空气 水 2 三个反应 1 造气 s s o2 g so2 g 或 4fes2 s 11o2 g 2fe2o3 s 8so2 g 2 催化氧化 2so2 g o2 g 2so3 g 3 三氧化硫的吸收 so3 g h2o l h2so4 l 3 黄铁矿制硫酸的三个主要设备三个主要设备为 沸腾炉 接触室 吸收塔 特别提示a 吸收塔内用98 3 的浓硫酸吸收so3 是因为用水吸收会产生 酸雾 腐蚀设备和降低吸收率 b 为了降低成本 通入沸腾炉和接触室的不是氧气 而是空气 4 接触室中三个反应条件 1 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 2 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 且加压会提高成本和能量消耗 同时常压下的转化率已很高 所以实际生产在常压下进行 3 适当过量的空气 目的是提高so2的转化率 1 三废 处理方法a 尾气吸收 so2 ca oh 2caso3 h2ocaso3 h2so4caso4 so2 h2ob 废水处理 根据杂质性质的不同 采用不同的化学方法进行处理 如酸碱中和法 重金属离子沉淀法 c 废渣利用 制砖或制造水泥 提炼贵重金属 2 能量的充分利用硫酸生产中的反应热可用于预热反应物 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 5 三废 处理和能量综合利用 1 反应原理n2 3h22nh32 基本生产过程 1 造气1 n2来源于空气a 将空气加压 降温液化后蒸发分离出o2而获得n2 b 将空气与碳作用生成co2 再除去co2后得n2 2 h2来源于水和燃料 焦炭 煤 石油 天然气等 的反应 反应方程式为c h2o g co h2 co h2o g co2 h2等 二 合成氨工业 2 净化1 原料气中的主要杂质 h2s co co2 o2等 2 主要危害 会导致催化剂中毒 3 净化方法 a h2s用氨水吸收 nh3 h2o h2snh4hs h2o b co首先被氧化生成co2 再被k2co3溶液吸收 co h2o g co2 h2 k2co3 co2 h2o2khco3 3 合成与分离a 设备 合成塔 b 氨的分离 通过冷凝器使氨液化 然后将液氨分离出来 分离后的混 合气体经循环压缩机 再送到合成塔中继续合成 3 合成氨条件的选择温度 400 500 压强 10 30mpa 催化剂 以铁为主的催化剂 三 纯碱工业 四 农药 化肥和表面活性剂1 化肥 1 农业生产中 大量施用的化肥主要是氮肥 磷肥和钾肥 2 尿素的工业生产原理用化学方程式表示为2nh3 co2h2ncoonh4 h2ncoonh4h2nconh2 h2o 硝酸铵的工业生产原理用化学方程式表示为4nh3 5o24no 6h2o 2no o22no2 3no2 h2o2hno3 no nh3 hno3nh4no3 3 常见的复合肥料有 nh4h2po4 nh4 2hpo4 kno3 kh2po4 1 分类1 按成分分类a 第一代农药 天然产物和无机物 属于人类最早使用的农药 b 第二代农药 有机氯 有机磷 氨基甲酸酯等有机合成的农药 c 第三代农药 拟除虫菊酯和特异性农药等人类开发和利用的农药 它具有高效 低毒 低残留的特点 故被称为 环境友好农药 2 按用途分类a 杀虫剂 如有机氯 有机磷 拟除虫菊酯等 b 杀菌剂 如波尔多液等 2 农作物的保护神 农药 c 除草剂 如2 4 d等 d 植物生长调节剂 如乙烯 乙烯利等 2 危害a 对农产品造成污染 危及食品安全 b 破坏生物链 影响生态平衡 c 对环境造成严重污染 危及人类健康和生命安全 3 合成洗涤剂洗涤剂的主要成分是表面活性剂 如十二烷基苯磺酸钠 能够去除油污 里面还含有杀菌剂 织物柔 软剂等辅助成分 题组二化学与资源的开发利用 一 获取洁净的水1 天然水的净化 混凝法 1 概念 加入 混凝剂 使天然水中细小的 悬浮物和 胶体聚集成较大的颗粒而沉淀 然后过滤除去的方法 2 常见混凝剂 明矾 硫酸铝 聚合铝 硫酸亚铁 硫酸铁等 2 硬水的软化 1 分类硬水 含有较多 ca2 mg2 的天然水 软水 含有较少或不含 ca2 mg2 的天然水 2 硬度的划分暂时硬度 水的硬度由 ca hco3 2或 mg hco3 2引起 永久硬度 水的硬度由钙 镁的硫酸盐或氯化物等引起 3 硬水的软化方法a 加热法原理 ca hco3 2caco3 h2o co2 mg hco3 2mgco3 h2o co2 mgco3 h2omg oh 2 co2 适用范围 只能软化具有暂时硬度的水 b 药剂法 常用药剂 纯碱 生石灰等 原理 hc oh c h2o ca2 ccaco3 mg2 2oh mg oh 2 适用范围 可软化具有暂时硬度和永久硬度的水 特别提示药剂法软化硬水必须注意加入试剂的先后顺序 为使离子沉淀完全 所加入的试剂必须过量 过量的ca2 也必须除去 所以na2co3应在ca oh 2或生石灰之后加入 c 离子交换法交换剂中的阳离子与水中的ca2 mg2 发生离子交换作用使水软化 离子交换剂常用nar hr表示 离子交换剂使用一段时间后失去交 换能力 可以利用食盐水使nar型离子交换剂发生逆交换 重新恢复交换能力 这个过程叫做再生 3 污水处理 1 基本流程 2 污水处理时常用的化学方法a 中和法酸性废水常用熟石灰中和 碱性废水常用h2so4或co2中和 b 沉淀法hg2 pb2 cu2 等重金属离子可用na2s除去 反应的离子方程式为hg2 s2 hgs pb2 s2 pbs cu2 s2 cus 4 海水淡化海水淡化的方法有蒸馏法 电渗析法等 二 海水的综合利用1 氯碱工业 1 设备 离子交换膜电解槽离子交换膜只允许阳离子通过 氯碱工业的生产原理用化学方程式表示为2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 3 粗盐的精制a 目的 除去泥沙 使ca2 mg2 s等的含量达到要求 b 原因 ca2 mg2 等在碱溶液中形成沉淀 破坏离子交换膜 c 试剂 bacl2 naoh na2co3 稀盐酸 用bacl2除去s 用naoh除去mg2 用na2co3除去ba2 及ca2 所加沉淀剂需稍过量 试剂的加入顺序 纯碱需在钡试剂后加 稀盐酸在过滤后加 2 原理 ba2 sbaso4 mg2 2oh mg oh 2 ca2 ccaco3 ba2 cbaco3 c 2h h2o co2 4 产品a 阳极室产品 氯气 补充精制饱和食盐水 流出淡盐水 b 阴极室产品 氢气和naoh 补充水 含少量naoh 流出naoh溶液 d 有关反应的离子方程式 2 反应原理cl2 2nabr2nacl br2或 2 从海水中提取溴单质 1 工艺流程 1 工艺流程 2 主要化学反应a 制备石灰乳 caco3cao co2 cao h2oca oh 2 b 沉淀mg2 mg2 ca oh 2mg oh 2 ca2 c 制备mgcl2 mg oh 2 2hclmgcl2 2h2o 3 从海水中提取镁单质 d 电解mgcl2 mgcl2 熔融 mg cl2 3 生产中应用的平衡原理1 沉淀溶解平衡原理a 向海水中加入沉淀剂ca oh 2 由于c oh 增大 mg oh 2的溶解度小于ca oh 2 则最大限度地将mg2 转化为mg oh 2沉淀 b 向mg oh 2沉淀中加入盐酸 使沉淀溶解平衡右移 2 水解平衡原理在mgcl2 6h2o脱水变为mgcl2时 由于存在水解平衡mgcl2 2h2omg oh 2 2hcl 在hcl气体环境中 增大了c hcl 抑制了mgcl2的水解 避免了mg oh 2的生成 三 石油 煤 天然气的综合利用1 石油的炼制 2 煤的综合利用 3 煤化工和天然气化工的发展 一碳化学 1 煤气化2c o22coc h2oco h2co h2oh2 co2 2 天然气的重整ch4 h2oco 3h2 题组三化学与材料的发展 一 无机非金属材料1 传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料一般是以 黏土 石英 钾长石 钠长石等为原料生产的 1 陶瓷 传统陶瓷大多是将 黏土和 水的混合物通过高温烧结制成的 2 玻璃 普通玻璃是以 石英砂 石灰石 纯碱为主要原料 经过若干工序制成的 它的主要成分为na2sio3和casio3 3 水泥 普通硅酸盐水泥的原料主要是 石灰石 黏土 在窑 中煅烧得到熟料再配以适量的 石膏及其他混合材料即得产品 水泥的主要成分是3cao sio2 2cao sio2 3cao al2o3等 2 新型无机非金属材料 1 新型陶瓷 新型陶瓷突破了以si和o两种元素为主的传统组成体系 进一步提高了陶瓷的性能 可作航天器的涂层材料 2 石墨 金刚石和c60等 c60是碳的另一类单质 类似的还有c70 c240 c540 c960等 c60可能成为新型贮氢材料 k3c60具有超导性 由此可能开发出高温超导材料 碳纳米管则具有更大的韧性 1 工业炼铁a 主要原料 铁矿石 焦炭 石灰石 空气 b 主要设备 高炉 c 反应原理 c o2co2 提供热能 制造co2 co2 c2co 制造还原剂 fe2o3 3co2fe 3co2 制造生铁 caco3 sio2casio3 co2 除去sio2 2 工业炼钢a 炼钢原理 二 金属的冶炼1 钢铁的冶炼 炼钢就是在高温下用氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去 在炼钢的过程中发生的化学反应主要有 2c o22co2fe o22feofeo cco fe 脱碳 fes caofeo cas 脱硫 b 炼钢的主要设备 转炉 c 炼钢的主要原料 生铁 氧气 生石灰和合金元素 1 原料 铝土矿 主要成分为al2o3 2 提纯al2o3al2o3 2naoh2naalo2 h2o naalo2 co2 2h2oal oh 3 nahco3 2al oh 3al2o3 3h2o 3 电解al2o32al2o34al 3o2 2 铝的冶炼 三 高分子材料1 线型结构 体型结构高分子材料比较 2 新型高分子材料 1 功能高分子材料的特定功能主要通过以下三种途径获得 a 由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合 如能导电的高分子化合物等 b 通过化学反应在高分子主链或侧链上引入某些具有特定功能的基团 如高吸水性树脂等 c 通过合理的加工成型实现材料的功能化 如微胶囊等 2 复合材料一般是由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两种材料构成 玻璃钢就是玻璃纤维和高分子化合物复合而成的复合材料 3 废旧高分子材料的回收利用 1 通过再生和改性利用 重新做成多种有用的材料和制品 2 采用热裂解或化学处理的方法使其分解 用于制备多种化工原料 3 将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能 1 在接触法生产h2so4的过程中 对 废气 废水 废热 的处理正确的是 废气用氨水处理 污水用石灰乳处理 废渣用来造水泥或炼铁 用 废热 锅炉产生蒸气来供热或发电a 只有 b 只有 c 只有 d 全部答案dso2等废气可以用氨水吸收制得化肥硫酸铵等 污水显酸性可以用石灰乳处理 炉渣和矿灰可作为炼铁的原料 工业制硫酸过程中产生大量的热 不但可以自行提供能量 还可以向外界提供能量 以降低成本 题组一化学与工农业生产 2 下列说法正确的是 a 硫酸生产中常采用高压条件来提高so2的转化率b 合成氨工业中由于n2的转化率不高 故n2的利用率不高c so2的催化氧化和合成氨工业都采用铁作催化剂d so2的催化氧化和合成氨工业都采用相同的温度答案d在常压条件下so2的转化率已经很高了 增大压强对so2的转化率提高不大 且加压会增大成本 a错 合成氨工业中采用原料循环利用原理 n2的转化率较高 b错 so2的催化氧化采用v2o5作催化剂 c错 3 煤 石油 天然气是重要的能源和化工原料 下列说法正确的是 a 石油裂解得到的汽油是纯净物b 石油产品都可用于聚合反应c 水煤气是通过煤的液化得到的气态燃料d 天然气是清洁燃料答案d汽油是一种混合物 石油产品中只有含有不饱和键的烃才能用于聚合反应 故a b选项均错误 水煤气是通过煤的气化得到的气态燃料 题组二化学与资源的开发利用 4 化学在生产和日常生活中有着重要的应用 下列说法不正确的是 a 明矾水解形成的al oh 3胶体能吸附水中的悬浮物 可用于水的净化b 在海轮外壳上镶入锌块 可减缓船体的腐蚀速率c mgo的熔点很高 可用于制作耐高温材料d 电解mgcl2饱和溶液 可制得金属镁答案d电解熔融的mgcl2能制取单质镁 发生的反应为mgcl2 熔融 mg cl2 5 从石器 青铜器到铁器时代 金属的冶炼体现了人类文明的发展水平 下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限 之所以有先后 主要取决于 a 金属的导电性强弱b 金属在地壳中的含量多少c 金属的化合价高低d 金属的活动性大小答案d金属越活泼 越难冶炼 题组三化学与材料的发展 6 下列有关材料的说法不正确的是 a 传统的无机非金属材料虽有不少优点 但质脆 经不起热冲击b 新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点 但强度比较差c 高温结构材料具有耐高温 不怕氧化 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等优点d 新型无机非金属材料的特性之一是具有电学特性答案b质地较脆 经不起热冲击是传统无机非金属材料的缺点 新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点 同时还具有了能承受高温 强度较高 具有电学性能等若干优点 7 一种有机玻璃的结构如图所示 关于它的叙述不正确的是 a 该有机玻璃是一种高分子材料b 该有机玻璃属于加聚产物c 可用过滤法除去ccl4中的少量该有机玻璃d 它在一定条件下发生水解反应时 c o键发生断裂答案cccl4是一种有机溶剂 能够溶解该有机玻璃 重难化学工艺流程题典例1 2014河北石家庄质量检测 36 硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程 但在生产过程中会产生大量污染 需要在生产工艺中考虑到绿色工艺 尾气的吸收和综合利用 以工业制硫酸的尾气 氨水 石灰石 焦炭 碳酸氢铵和kcl为原料可以合成硫化钙 硫酸钾 亚硫酸铵等物质 合成路线如下 1 反应 中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 2 反应 的化学方程式为 3 反应 在25 40 的乙二醇溶液中进行 该反应能顺利进行的原因为 催化剂的回收利用 so2的催化氧化所使用的催化剂为v2o5 实际生产中 催化剂在使用一段时间后 会含有v2o5 voso4和sio2等 其中voso4能溶于水 回收v2o5的主要流程如下 4 若反萃取使用的硫酸用量过大 进一步处理时会增加的用量 5 浸取还原过程的产物之一是voso4 反应的化学方程式为 氧化过程的化学方程式为kclo3 6voso4 3h2so43 vo 2 so4 3 kcl 3h2o 若两步所用试剂na2so3与kclo3的物质的量之比为12 7 则该催化剂中v2o5 voso4的物质的量之比为 考查内容化工生产流程 氧化还原反应 化学计算等 解题关键解答本题的关键是将流程图与氧化还原反应的概念 所学的基本理论相结合 解析 1 由流程图可知反应 是caso4与c反应生成cas co 即 caso4 4c4co cas 故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1 4 2 反应 是caso4 nh4hco3 nh3反应生成caco3及 nh4 2so4 3 反应 是 nh4 2so4 kcl反应生成nh4cl k2so4 k2so4在该条件下溶解度更小 可结晶析出 4 由流程图可知硫酸用量过大 进一步处理时会增加nh3 h2o的用量 5 由流程图知浸取还原时 是na2so3在酸性条件下把v2o5还原成voso4 利用得失电子守恒 原子守恒可写出反应方程式 因所消耗na2so3与kclo3物质的量之比为12 7 则12molna2so3消耗12molv2o5 生成24molvoso4 7molkclo3共消耗42molvoso4 则催化剂中原有voso4为42mol 24mol 18mol 故催化剂中n v2o5 n voso4 12 18 2 3 答案 1 1 4 2 nh4hco3 nh3 caso4caco3 nh4 2so4 3 k2so4在40 的乙二醇溶液中溶解度更小 4 nh3 h2o 5 na2so3 v2o5 2h2so42voso4 na2so4 2h2o2 3 1 1海水是宝贵的自然资源 利用海水可以得到一系列产品 也可以进行废气处理 1 利用氯碱工业产品处理含so2的烟气的流程如下 吸收装置 中发生反应的离子方程式是 上述流程中循环利用的物质是 2 利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧排放的so2造成的一系列环境问题 其工艺流程如图所示 天然海水吸收含硫的烟气后 需要用氧气进行氧化处理 其反应原理的化学方程式是 氧化后的 海水 中需要加入氢氧化钠 该操作的主要目的是 3 从海水中提纯粗盐后的母液中含有k na mg2 等阳离子 对母液进行一系列的加工可制得金属镁 从离子反应的角度思考 在母液中加入石灰乳所起的作用是 要利用mgcl2 6h2o制得无水氯化镁 应采取的措施是 电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁 下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是 填字母 a arb co2c 空气d o2f 水蒸气答案 1 so2 oh hs nacl 2 2h2so3 o22h2so4中和硫酸 3 沉淀mg2 在hcl气流中脱水 抑制氯化镁水解 a解析 1 氯碱工业产品之一为naoh 用naoh吸收so2 其离子方程式为so2 oh hs 回收装置中nahso3与hcl反应生成nacl nacl又 是氯碱工业的原料 故循环利用的物质是nacl 2 氧气将h2so3氧化为硫酸 该反应的化学方程式为2h2so3 o22h2so4 氧化后的 海水 中加入氢氧化钠是为了中和生成的酸 3 石灰乳能将镁离子转化为沉淀 则在母液中加入石灰乳所起的作用是沉淀mg2 利用mgcl2 6h2o制得无水氯化镁 应采取的措施是在hcl气流中脱水 抑制氯化镁水解 用作镁蒸气的冷却剂 应不与mg反应 只有a符合 一 化工生产流程的评价与优化化工生产方案应从环境保护和综合利用原料 合理利用能量 以及化工生产的规模和厂址选择等方面进行考虑 1 绿色化学 绿色化学又称环境友好化学 环境无害化学 清洁化学 是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用 理想的化工方式是 反应物的原子全部转化为期望的最终产物 实现 零排放 2 循环操作 循环操作是化工生产的重要工艺之一 利用循环操作能有效地提高原料的利用率 降低生产成本 3 循环利用 可以充分利用原料 节约资源 同时也是减少排放 实现变废为宝的重要