高考化学一轮复习 第14章 第1讲 化学与工农业生产课件.ppt

选考部分 第十四章 化学与技术 导航高考 考点突破 随堂演练 自我诊断 课时作业 1 了解化学在水处理中的应用 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 精细化工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 考纲解读 本讲内容重点考查 1 硫酸工业 合成氨工业中的反应原理 原料 主要设备 生产工艺流程及尾气处理 2 侯氏制碱法的生产原理及工艺流程 3 硝酸工业中的反应原理 原料及尾气处理 4 化学反应速率理论和勒夏特列原理在化工生产中的应用 5 日常生活 化工生产中的环境污染和防护 考向分析 一 化工生产过程中的基本问题1 依据化学反应原理确定生产过程 1 关于工业制硫酸的反应原理及过程 可从以下几方面考虑 原料应该是自然界存在的含硫的物质 如硫黄 黄铁矿等 生产h2so4的主要化学过程可以分成so2的生成和so2转化为so3两个阶段 2 工业上制硫酸主要分造气 催化氧化和吸收三个阶段 基础知识梳理 2 生产中原料的选择工业生产某种化工产品 选择原料时要从多方面去考虑 如化学反应原理 厂址选择 原料 能源 工业用水的供应能力 贮存 运输 预处理成本及环境保护等 3 生产中反应条件的控制对二氧化硫的催化氧化 1 温度条件 2 压强条件 3 催化剂 4 生产中的三废处理 以硫酸生产为例 1 尾气吸收 硫酸生产尾气成分 so2 处理试剂 石灰水 硫酸 2 污水处理 3 废渣的利用 5 能量的充分利用 2 合成氨的基本生产过程三个步骤 造气 净化 合成 1 制备合成氨的原料气 2 原料气的净化 3 氨的合成与分离 3 合成氨工业的发展 1 原料及原料气的净化 2 催化剂的改进 3 环境保护 废渣 用作建材和肥料的原料 废气 主要是h2s和co2等有害气体 废液 主要是含氰化物和含氨的污水 三 纯碱的生产1 氨碱法生产纯碱氨碱法也称索尔维制碱法 其原料是 食盐 氨和二氧化碳 1 制取碳酸氢钠和氯化铵 2 制取碳酸钠 3 氨碱法生产纯碱的优缺点 氨碱法的优点 原料便宜易得 产品纯度高 氨和部分二氧化碳可以循环使用 制造步骤简单 氨碱法的缺点 食盐的利用率低 约70 约有30 的nacl留在母液中 产生了当时认为无用的氯化钙 2 联合制碱法 又称侯氏制碱法 1 将制碱中含氯的废液与合成氨过程中的二氧化碳废气加以回收 利用 制成纯碱和氯化铵化肥 使氨碱法与合成氨两大工业联合起来 2 原料是食盐 氨和二氧化碳 3 联合制碱法的优点 氯化钠的利用率达96 以上 综合利用了合成氨厂的二氧化碳 节省了设备 没有难以处理的氯化钙废料 四 化肥和农药1 化肥为农作物补充必要的营养元素农业生产中 大量施用的化肥主要是氮肥 磷肥和钾肥 2 常见杀菌剂和消毒剂 1 农药石硫合剂 石灰和硫黄配制 2 波尔多液 硫酸铜和石灰配制 3 含氯化合物666 六氯化苯 和ddt 难代谢 污染环境 4 植物生长调节剂 例如乙烯可以催熟果实 5 常用消毒剂 酒精溶液 碘酒 双氧水 高锰酸钾溶液 氯系消毒剂 氯气 漂白粉 二氧化氯 过氧乙酸溶液等 3 化肥 农药的合理使用与环境保护 1 农药主要用于对有害生物的防治 但它们对周围生物群落的影响是广泛而复杂的 如能毒害水生生物和污染水源等 2 不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构 过量的化肥会随着雨水流入河流和湖泊 造成水体富营养化 产生水华等污染现象 五 表面活性剂与精细化学品1 肥皂可以用来去油污 1 肥皂的去污原理 肥皂的成分 肥皂的化学成分为高级脂肪酸的钠盐或钾盐 去污原理 在洗涤衣物时 肥皂 油污与水之间发生润湿 乳化和起泡三种主要作用而达到去污的目的 2 合成洗涤剂 1 表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠 2 洗涤剂主要成分是表面活性剂 是能够发挥去污作用的主要物质 还含有助剂 杀菌剂 织物柔顺剂等辅助成分 3 肥皂与合成洗涤剂的比较 1 肥皂不适合在硬水中使用 而合成洗涤剂使用不受限制 2 合成洗涤剂去污能力更强 并且适合洗衣机使用 合成洗涤剂的原料便宜 3 制造合成洗涤剂的主要原料是石油裂解产品 烷烃 苯 而制造肥皂的主要原料是油脂 4 合成洗涤剂在自然界中不易被细菌分解 大量使用造成了水体污染 尤其含磷洗涤剂造成水体富营养化 4 精细化学品及其生产特点 1 精细化学品具有品种多 批量小 产值高等特点 2 精细化工具有技术密集 附加值高等特点 主要体现在精细化学品研发阶段投资高 生产工艺流程长 原料多 反应复杂和条件要求严格等方面 还具有技术保密性强 专利垄断性强等特点 一 合成硫酸1 三原料 硫磺 或黄铁矿 空气 水2 三阶段和三反应 1 造气 s s o2 g so2 g h 297kj mol4fes2 s 11o2 g 2fe2o3 s 8so2 g h 3412kj mol 考点一 4 三工艺 1 热交换 2 逆流操作 3 原料的循环利用 5 三条件 1 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 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 3 适当过量的空气 目的是提高so2的转化率 6 三废 处理和能量综合利用 1 三废 处理方法 尾气吸收 so2 ca oh 2 caso3 h2o caso3 h2so4 caso4 so2 h2o 废水处理 根据杂质性质的不同 采用不同的化学方法 如酸碱中和法 重金属离子沉淀法 废渣利用 制砖或制造水泥 提炼贵重有色金属 2 能量的充分利用硫酸生产中的反应热可用于预热即将参加反应的so2 还可以由硫酸厂向外界输出大量能量 供热发电 二 化学原理在h2so4生产中的应用1 增大反应速率的措施 1 升高温度 2 使用催化剂 3 燃料在沸腾炉中燃烧时 使原料粉碎 增大与空气的接触面积 例1 工业制硫酸生产流程如下图 1 在催化反应室 下列措施中有利于提高so2平衡转化率的有 a 升高温度b 减小压强c 不断补充空气d 及时分离出so3 2 在生产中 为提高催化剂效率采取了哪些措施 a 净化气体b 控制温度在400 500 c 增大催化剂与反应气体的接触面积d 不断补充空气 4 经检测生产硫酸的原料气成分 体积分数 为so27 o211 n282 在500 0 1mpa条件下达到平衡时 各种气体的体积比为v so2 v so3 v o2 v n2 0 46 6 5 7 7 82 则so2的利用率为 5 生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收 请写出该反应的化学反应方程式 5 生产h2so4的尾气成分主要是so2 n2 o2等 其中so2既是大气污染物 又是生产h2so4的原料 用氨水作吸收剂主要目的是吸收so2 答案 1 c d 2 a b c 3 在1atm和298k条件下 2molso2和1molo2完全反应生成2molso3 放出196 6kj热量 该反应为可逆反应 不可能进行完全 所以放出的热量小于196 6kj 4 93 4 5 2nh3 h2o so2 nh4 2so3 h2o 工业上用98 的h2so4溶液吸收so3 是因为用水吸收会产生酸雾 腐蚀设备 煅烧黄铁矿制得的炉气中含有三种有害杂质 矿尘 砷 硒等化合物 水蒸气 对应三个净化过程 除尘 水洗和干燥 避免催化剂中毒 特别提醒 考点二 工业合成氨 4 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 将氨分离出来 并将没有反应的n2和h2经过循环压缩机 再送入合成塔 使其被充分利用 2 三废 处理 1 废渣 主要是煤渣和炭黑 可用作制造肥料的原料和建筑材料 2 废气 主要是h2s so2和co2等有害气体 可用直接氧化法 循环法等回收技术处理 co2可作为生成尿素和碳酸铵的原料 3 废液 主要是含氰化物和氨的污水 处理氰化物主要有生化 化学沉淀 反吹回炉等方法 处理含氨的废水可用蒸馏回收和离子交换等方法 请回答下列问题 1 第 步除需要催化剂这个条件外 还需要的条件是 2 第 步操作中的原料气体的 净化 目的是 第 步操作的目的是 3 工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来 这种分离物质的方法的原理类似于下列哪种方法 填编号 a 过滤b 蒸馏c 分馏d 萃取你做出这个判断的理由是 答案 1 高温 高压 2 防止催化剂中毒 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 3 b通过温度的改变而改变物质的状态 达到使物质分离的目的 是蒸馏的原理 1 原料 1 氨碱法 食盐 氨气 石灰石 经煅烧生成生石灰和二氧化碳 2 联合制碱法 食盐 氨气 二氧化碳 合成氨厂的废气 考点三 2 联合制碱法 在低温条件下 向滤液中加入细粉状的氯化钠 并通入氨气 可以使氯化铵单独结晶沉淀析出 经过滤 洗涤和干燥即得氯化铵产品 此时滤出氯化铵沉淀后所得的溶液 已基本上是氯化钠的饱和溶液 可循环使用 4 综合评价 1 氨碱法 原料 食盐和石灰石 便宜 产品纯碱的纯度高 副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用 制造步骤简单 适合于大规模生产 但原料食盐的利用率低 过程中产生了没多大用途且难以处理的cacl2 2 联合制碱法 食盐的利用率较高 综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子 同时生产出两种重要的产品 纯碱和氯化铵 过程中不生成cacl2 减少了对环境的污染 并且大大降低了纯碱和氮肥的成本 充分体现了大规模联合生产的优越性 例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 答案 1 联合制碱法或侯德榜制碱法制化肥 其他合理答案也可 2 nh3 co2 h2o nacl nh4cl nahco3 或nh3 co2 h2o nh4hco3 nh4hco3 nacl nahco3 nh4cl 3 co2 4 循环 过滤 5 稀硝酸和硝酸银溶液 6 a c 1 在硫酸工业生产中 so3的吸收过程是在吸收塔 如图 中进行的 吸收塔里还装入大量瓷环 下列有关so3说法中 错误的是 a 从 处通入so3 整个吸收操作采取逆流的形式b 从 处喷下浓硫酸 瓷环的作用是增大接触面积c 从 处导出的气体只含有少量so2 可直接排入大气d 从 处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸 答案 c 解析 选项c so2是一种大气污染物 需回收利用 2 下列有关肥皂的叙述中错误的是 a 肥皂与纯碱的去污原理相同b 肥皂可以加速油污在水中的分散c 肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的d 肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团 答案 a 解析 a中纯碱的去污原理是碱性条件使油污水解 去污原理与肥皂不同 其他均为正确的叙述 3 海洋中有丰富的食品 矿产 能源和水产资源等 如下图所示 答案 b 解析 氯碱工业是指在工业上电解饱和氯化钠溶液制备氢氧化钠与氯气 氢气 再进一步生产一系列化工产品 a项错误 反应 为 br2 so2 2h2o h2so4 2hbr 溴元素被还原 c选项错误 粗盐提纯的顺序中要特别注意na2co3溶液在bacl2溶液后面加入 d选项错误 4 侯氏制碱法的步骤如下 试回答下列问题 1 若上述悬浊液中含nahco3和nh4cl 则 和 两步反应的总反应方程式为 2 由上面的反应原理可知nacl比nahco3的溶解度 3 操作 不能颠倒的原因是 4 的操作叫 的操作叫 解析 侯氏制碱法是利用在饱和食盐水中使氨饱和之后 再通入co2 这时发生反应nh3 co2 h2o nh4hco3 此反应制得nh4hco3的溶解度非常大 但由于溶液中na 浓度也很大 而nahco3溶解度较小 故形成沉淀而析出 nacl nh4hco3 nahco3 nh4cl 因为nahco3仍有一定的溶解度 所以nacl不能全部变成nahco3 将析出的沉淀加热 即可以得到na2co3 答案 1 nacl nh3 co2 h2o nahco3 nh4cl 2 大 3 co2的溶解度太小 若在饱和食盐水中先通入足量co2 由于溶解的co2量太少 再通入nh3时 几乎得不到nahco3 nh4cl 4 过滤加热 5 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 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 一处是fe oh 3的循环 另一处是k2co3 aq 的循环 请在上述流程中标出第三处循环 循环方向 循环物质 答案 1 3h2s 2fe oh 3 fe2s3 6h2o 2 2 7n 3 b 4 生产纯碱 或作制冷剂等 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没有参加反应 写出方程式配平即可 2 写出反应的方程式ch4 h2o co 3h2 可知产生的h2为co的3倍 3 co2为气体 利用勒夏特列原理 增加压强有利于平衡右移 5 合成氨是一个可逆反应 n2和h2的转化率低 可以循环利用 6 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