高考化学一轮复习 考点29 化学与技术（第44课时）化学与技术课件.ppt

第44课时化学与技术 课标版化学 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 2 三个反应 1 造气 或 2 催化氧化 3 三氧化硫的吸收 3 黄铁矿制硫酸的三个主要设备 硫黄 或黄铁矿 空气 水 s s o2 g so2 g 4fes2 s 11o2 g 2fe2o3 s 8so2 g 2so2 g o2 g 2so3 g so3 g h2o l h2so4 l 三个主要设备为 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 适当的空气 目的是提高so2的转化率 沸腾炉 接触室 吸收塔 400 500 过量 5 三废 处理和能量综合利用 1 三废 处理方法a 尾气吸收 caso3 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 二 合成氨工业 so2 ca oh 2caso3 h2o 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 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 2 净化1 原料气中的主要杂质 h2s co co2 o2等 加压 降温 2 主要危害 会导致催化剂中毒 3 净化方法 a h2s用吸收 nh3 h2o h2snh4hs h2o b co首先被氧化生成co2 再被吸收 co h2o g co2 h2 k2co3 co2 h2o2khco3 3 合成与分离a 设备 b 氨的分离 通过使氨液化 然后将液氨分离出来 分离后的混合气体经循环压缩机 再送到中继续合成 3 合成氨条件的选择温度 氨水 k2co3溶液 合成塔 冷凝器 合成塔 400 500 压强 催化剂 以为主的催化剂 三 纯碱工业 10 30mpa 铁 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 和 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 2 农药 1 分类 氮肥 磷肥 钾肥 1 按成分分类a 第一代农药 和 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 c 除草剂 如2 4 d等 d 植物生长调节剂 如乙烯 乙烯利等 天然产物 无机物 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 自测1下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是 a 在接触室中使用铁粉作催化剂b 在接触室中运用热交换技术可充分利用能源c 把硫铁矿磨成细粉末 可以提高原料的利用率d 该反应采用400 500 主要是因为该温度下催化剂活性好答案a硫酸工业生产过程中 接触室中发生的反应为2so2 o22so3 所用的催化剂为v2o5 自测2 2015云南昆明模拟 比利时人索尔维以nacl co2 h2o为原料生产na2co3 叫做索尔维法 其主要步骤是 在含氨的饱和nacl溶液中通入co2制得nahco3 再将nahco3焙烧制得纯碱 co2循环使用 析出小苏打的母液中加入生石灰 nh3循环使用 我国著名化学家侯德榜对索尔维法做了改进 用nacl固体代替生石灰 加入母液中使nh4cl晶体析出 生产出纯碱和氯化铵 这便是举世闻名的 侯氏制碱法 试回答 1 向母液中通入氨气的作用和目的是 2 在含氨的饱和nacl溶液中通入co2的化学反应方程式为 3 不能在nacl溶液中通入co2制取nahco3的原因是 4 析出小苏打的母液中加入生石灰反应的方程式是 5 侯氏制碱法与索尔维法相比 其优点是 答案 1 利用氨在水中极易溶解且溶液呈碱性的性质 增加溶液吸收co2的量 2 nacl nh3 co2 h2onahco3 nh4cl 3 碳酸的酸性比盐酸弱 co2与nacl不反应 co2的溶解度小 4 2nh4cl cao h2o2nh3 h2o cacl2 5 析出可作为化肥的nh4cl 减少cacl2的生成 原料nacl充分利用 没有废渣 减少污染解析因为碳酸的酸性比盐酸弱 co2与nacl不反应 且co2的溶解度小 所以应向饱和氯化钠溶液中首先通入氨气 然后再通入二氧化碳气体 从而产生碳酸氢钠 侯氏制碱法的优点在于析出可作为化肥的nh4cl 减少ca cl2的生成 保证原料nacl充分利用 没有废渣 减少污染 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 使天然水中细小的 和 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 硫酸铝 聚合铝 硫酸亚铁 硫酸铁等 2 硬水的软化 1 分类 混凝剂 悬浮物 胶体 明矾 硬水 含有较多 的天然水 软水 含有较少或不含 的天然水 2 硬度的划分暂时硬度 水的硬度由 或 引起 永久硬度 水的硬度由等引起 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 ca2 mg2 ca2 mg2 ca hco3 2 mg hco3 2 钙 镁的硫酸盐或氯化物 只能软化具有暂时硬度的水 b 药剂法常用药剂 等 原理 hc oh c h2o ca2 c mg2 2oh 适用范围 可软化具有的水 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与水中的ca2 mg2 发生离子交换作用使水软 纯碱 生石灰 caco3 mg oh 2 暂时硬度和永久硬度 阳离子 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 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 再生 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 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离子通过 2 原理 蒸馏法 电渗析法 阳 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 氯碱工业的生产原理用化学方程式表示为 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 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 d 有关反应的离子方程式 ba2 sbaso4 mg2 2oh mg oh 2 bacl2 naoh na2co3 稀盐酸 ca2 ccaco3 ba2 cbaco3 c 2h h2o co2 4 产品a 阳极室产品 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 2 从海水中提取溴单质 1 工艺流程 氯气 2 反应原理cl2 2nabr2nacl br2或3 从海水中提取镁单质 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 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自测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 自测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 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 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 和 的混合物通过高温烧结制成的 2 玻璃 普通玻璃是以 为主要原料 经过若干工序制成的 它的主要成分为na2sio3和casio3 黏土 黏土 水 石英砂 石灰石 纯碱 3 水泥 普通硅酸盐水泥的原料主要是 在窑中煅烧得到熟料再配以适量的 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 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 二 金属的冶炼1 钢铁的冶炼 石灰石 黏土 石膏 涂层材料 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 炼钢就是在高温下用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 和合金元素 2 铝的冶炼 1 原料 主要成分为al2o3 氧化 生铁 氧气 生石灰 铝土矿 2 提纯al2o3al2o3 2naoh2naalo2 h2o naalo2 co2 2h2oal oh 3 nahco3 2al oh 3al2o3 3h2o 3 电解al2o32al2o34al 3o2 三 高分子材料1 线型结构 体型结构高分子材料比较 热塑 热固 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 自测5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 自测6 2015陕西西安模拟 材料是人类生存和发展的重要物质基础 随着科学技术的发展 人们使用材料的种类 数量和质量也在不断地发展 生产 生活的条件和质量也随之发生深刻的变化 请回答下列问题 1 无机非金属材料包括传统无机非金属材料和新型无机非金属材料 下列属于新型无机非金属材料的是 选字母代号 a 复合材料b 单晶硅c 金刚石d 石墨e 碳 60f 玻璃 2 撑竿跳项目中运动员使用的撑杆材料是复合材料 这种材料由和增强体两部分组成 其中增强体的作用是 3 玻璃和水泥是两种用途极为广泛的材料 工业上制备这两种材料使用的共同原料是 4 铁是重要的金属材料 用铁矿石 主要成分是fe2o3 冶炼铁是在 填写工业生产设备名称 中完成的 这种方法冶炼出来的产品是生铁 该产品是炼钢的原料 炼钢的原理是 5 合成高分子材料的小分子叫 某聚乙烯车间打算合成4 2 103kg的聚乙烯 则需要投料 乙烯 mol 假设反应过程中不存在损失 答案 1 b c d e 2 基体骨架作用 或支撑作用 3 石灰石 或caco3 4 炼铁高炉在高温下用氧化剂除去生铁中的杂质 调整碳的含量 再添加其他元素调整其成分 5 单体1 5 105 考点化工生产流程题1 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手段 4 化工生产中的逆流原理 热交换器中的冷 热气体 或液体 沸腾炉中的燃料与空气 制硫酸工业吸收塔中的气体和吸收液浓硫酸等 逆流的作用是使反应物充分接触 此外 在化学实验中的冷凝管也采用了逆流原理 2 化学工艺流程题的解题方法 化学工艺生产主要解决的问题 归纳起来主要有六方面 一是解决将原料转化为产品的生产原理 二是除去所有杂质并分离提纯产品 三是提高产量与产率 四是减少污染 考虑 绿色化学 生产 五是原料的来源既要考虑丰富 还要考虑成本问题 六是生产设备简单 生产工艺简便可行等工艺生产问题 化学工艺流程题 一般也就围绕这六个方面设问求解 要准确 顺利解答化学工艺流程题 除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识 以及除杂 分离提纯物质的基本技能外 最关键的问题是要具备分析工艺生产流程的方法和能力 为此特提出下列四种解题方法 1 首尾分析法 对一些线型流程工艺 从原料到产品为一条龙生产工序 试题 首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质 原材料 与最后一种物质 产品 从对比分析中找出原料与产品之间的关系 弄清生产流程中原料转化为产品的基本原理和除杂 分离提纯产品的化工工艺 然后再结合题设的问题 逐一推敲解答 2 截段分析法对于用同样的原材料生产多种 两种或两种以上 产品 包括副产品 的工艺流程题 用截段分析法更容易找到解题的切入点 3 交叉分析法 有些化工生产选用多组原材料 事先合成一种或几种中间产品 再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品 以这种工艺生产方式设计的工艺流程题 为了便于分析 掌握生产原理 方便解题 最简单的方法就是将提供的工艺流程示意图划分成几条生产流水线 上下交叉分析 4 瞻前顾后 分析法有些化工生产 为了充分利用原料 变废为宝 设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外 同时还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺 解答这种类型题 用 瞻前顾后 分析法 瞻前顾后 分析法指分析工艺生产流程时 主要考虑原料转化成的产品 瞻前 同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题 顾后 典例1以ca3 po4 2 sio2 焦炭等为原料生产硅胶 sio2 nh2o 磷 磷酸及ch3oh 下列工艺过程原料综合利用率高 废弃物少 1 上述反应中 属于置换反应的是 选填 2 高温下进行的反应 的化学方程式为 5 4p 5o22p2o5 p2o5 3h2o 热水 2h3po4 3 反应 需在隔绝氧气和无水条件下进行 其原因是 4 指出 这一环节在工业生产上的意义 5 写出由p h3po4的有关反应的化学方程式 答案 1 2 ca3 po4 2 5c 3sio23casio3 2p 5co 3 sihcl3会水解 同时产生的h2与o2混合会发生爆炸 4 节能减排 充分利用原料 解析 sio2 2csi 2co ca3 po4 2 5c 3sio23casio3 2p 5co si 3hclsihcl3 h2 sihcl3 n 2 h2osio2 nh2o h2 3hcl co 2h2ch3oh 1 属于置换反应 4 这一环节在工业生产上的意义是原料的循环利用 节能减排 充分利用原料 1 1 2015江西南昌二模 铝是一种重要的金属 在生产 生活中具有许多重要的用途 下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程 已知 铝土矿的主要成分是al2o3 此外还含有少量sio2 fe2o3等杂质 溶液中的na2sio3与na al oh 4 反应 能生成硅铝酸盐沉淀 化学反应方程式为 2na2sio3 2na al oh 4 na2al2si2o8 2h2o 4naoh回答下列问题 1 溶解铝土矿时 发生反应的离子方程式为 2 滤渣a的主要成分是 硅铝酸盐沉淀写成氧化物的形式是 3 在工艺流程第三步中 选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是 4 若该工厂用mkg铝土矿共制得nkgal 假设每步反应进行完全 则铝土矿中al2o3的质量分数为 5