【三维设计】高考化学一轮复习 第一节 化学与农业生产课件 新人教版选修2.ppt

一 硫酸工业1 生产流程和原理 2 化学原理在硫酸生产中的应用 1 增大反应速率的措施 升高温度 使用催化剂 在沸腾炉中燃料燃烧时 把原料粉碎 增大与空气的接触面积 2 逆流原理的应用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 反应充分进行 吸收塔中使用大量耐酸瓷环 片 98 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 3 热交换原理的应用由于2so2 o22so3是放热反应 在接触室内使用热交换器 使反应后的气体预热作为接触室的原料气 达到节约能源 降低生产成本的目的 4 循环操作原理的应用由于2so2 o22so3是可逆反应 尾气中含有一定的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 3 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 h2ocaso3 h2so4 caso4 so2 h2o得到含量较高的so2 可返回用作原料 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1 反应原理n2 3h22nh3 放热反应 2 基本生产过程 1 造气 h2主要来源于水和碳氢化合物的反应 相关反应如下 2 净化 原料气中的主要杂质 h2s co co2 o2等 危害 某些杂质会导致催化剂中毒 净化方法a 用稀氨水吸收h2s nh3 h2o h2s nh4hs h2ob co转化为co2 c 用k2co3溶液吸收co2 k2co3 h2o co2 2khco3d 用醋酸 铜和氨配制的溶液精制处理 3 合成 三 纯碱工业 四 化肥与农药1 常见化肥的种类 用途和使用注意事项 2 农药对土壤和环境造成的不良影响 对农产品造成污染 危及食品安全 对环境造成严重污染 危及人类身体健康和生命安全 破坏生物链 影响生态平衡 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 例1 2010 浙江高考 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 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 2 硫酸的用途非常广泛 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 3 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 名师精析 1 1 反应设备中应安装热交换器 用来移去反应中放出的热量 使反应后的气体降温并预热未反应的气体 塔内装有瓷管 从塔的下部通入的三氧化硫与塔上淋洒下来的浓硫酸在瓷管表面接触而被吸收 2 流量计1通入氧气的作用是与硫磺发生反应生成so2 流量计2通入氧气的作用是与so2反应生成so3 设有1mol的硫磺 则在燃烧室中消耗氧气1mol 生成1molso2 实际通入氧气为1 5mol 则空气为7 5mol 在接触室中1molso2理论消耗0 5molo2 则需通入接触室中的o2为1 25mol 空气为6 25mol 故流量计1与流量计2中的体积比为1 5 1 25 6 5 1 2 so2的转化率 1 下列关于硫酸工业生产的说法中正确的是 a 建筑高烟囱 使尾气在高空扩散稀释b 设置 废热 锅炉 产生蒸气来供热或发电c 使用v2o5作催化剂 提高so2的转化率d 在吸收塔中 直接用水吸收三氧化硫 答案 b 解析 a项不能从根本上处理尾气 c项使用v2o5不能提高so2的转化率 只能加快反应速率 d项用98 的h2so4吸收可防止产生酸雾 2 硫酸制造业中采取以下几种措施 改进煅烧黄铁矿的技术 氧化二氧化硫时使用催化剂 在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器 将二氧化硫进行多次循环氧化 回收利用尾气中的二氧化硫 其中能减少酸雨产生的措施是 a b c d 答案 d 解析 改进煅烧黄铁矿的技术 氧化二氧化硫时使用催化剂和在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器 都与二氧化硫的排放无关 例2 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 名师精析 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 写出方程式再配平即可 2 写出此反应的方程式 ch4 h2o co 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 此题考查了考生对co2用途的记忆 写任一种用途即可 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 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 其他合理答案也可以 5 3 2010 济南模拟 下列关于合成氨工业的说法中正确的是 a 从合成塔出来的混合气体中 氨气占15 所以生产氨的工厂的效率都很低b 由于氨易液化 n2和h2在实际生产中循环使用 所以总体来说 氨的产率很高c 合成氨工业的反应温度控制在500 目的是使化学平衡向正反应方向移动d 我国合成氨厂采用的压强是20mpa 50mpa 因为该压强下铁触媒的活性最大 解析 虽然从合成塔出来的气体中nh3只占15 但由于n2和h2循环使用和不断分离出液氨 所以生产nh3的工厂的效率还是很高 a不正确 控制反应温度 一是为了使反应速率加快 二是为了使催化剂活性最大 c不正确 增大压强有利于nh3的合成 但压强越大 需要的动力越大 对材料的强度和设备的制造要求越高 故采用20mpa 50mpa 但与催化剂的活性无关 d也不正确 答案 b 4 现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的 但此法反应物的转化率不高 2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法 即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气 分别通入一个加热到570 的电解池中 氢气和氮气在电极上合成了氨 反应物转化率大大提高 请回答下列问题 1 哈伯合成氨的化学方程式为 在电解法合成氨的电解池中 填 能 或 不能 用水作电解质溶液的溶剂 原因是 2 新法合成氨电解池中的电解质能传导h 请写出阴极反应式 3 氨是一种重要的化工原料 在一定条件下氨可与其他物质反应生成化肥 尿素 co nh2 2 已知3 01 1022个尿素分子在高温 高压下分解生成0 85gnh3 0 56lco2 标准状况下 和一定数量的三聚氰胺分子 三聚氰胺的相对分子质量为126 则三聚氰胺的分子式为 尿素分解的化学反应方程式为 已知三个a分子可反应得到一分子三聚氰胺 请写出a的结构式 解析 1 电解池的工作温度是570 此时水为蒸气状态 在电解条件下 水会参与电解反应而影响合成氨反应 2 电解质能传导h 所以n2在阴极得电子后与h 结合成nh3 阴极反应式为n2 6h 6e 2nh3 3 0 05mol尿素分解生成0 05molnh3 0 025molco2 根据质量守恒得 三聚氰胺的最简式为ch2n2 结合三聚氰胺的相对分子质量可得其分子式为c3h6n6 尿素分解的化学方程式为6co nh2 26nh3 3co2 c3h6n6 a的分子式为ch2n2 结合其名称可知其结构简式为 答案 1 n2 3h22nh3不能新法合成氨电解池的反应温度是570 时 水为蒸气状态 在电解条件下 水会参与电解反应而影响合成氨反应 2 n2 6e 6h 2nh3 3 c3h6n66co nh2 26nh3 3co2 c3h6n6 例3 纯碱是一种重要的化工原料 目前制碱工业主要有 氨碱法 和 联合制碱法 两种工艺 请按要求回答问题 1 氨碱法 产生大量cacl2废弃物 请写出该工艺中产生cacl2的化学方程式 2 写出 联合制碱法 有关反应的化学方程式 3 co2是制碱工业的重要原料 联合制碱法 与 氨碱法 中co2的来源有何不同 4 绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率 根据 联合制碱法 总反应列出计算原子利用率的表达式 原子利用率 5 与氨碱法比较 下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是 a 提高了原料的原子利用率b 降低了生产成本c 减少了环境污染d 减轻了对设备的腐蚀 解析 联合制碱法所需的氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的 从滤出nahco3后所得的母液可回收nh4cl 因此它提高了原子利用率 降低了生产成本 a b正确 由于不产生不能利用的cacl2 减少了环境污染 c正确 由于增加了物质的循环利用 所以会加重对设备的腐蚀 答案 d 6 联合制碱法中关键的一步是把nh4cl从几乎饱和的nahco3溶液中分离出来 为此根据nacl和nh4cl溶解度的差异 向混合溶液中通入某种气体 同时加入磨细的食盐 可析出不夹带nahco3的nh4cl nacl和nh4cl共同存在时的溶解度曲线如图所示 以下操作正确的是 解析 由图可知溶液的温度在0 10 的范围内有利于nacl的溶解和nh4cl的析出 向溶液中加nacl就是加na 和cl 向溶液中加nh3就是加oh 和nh 这些都有利于nh4cl的析出和nahco3的溶解 答案 d 例4 2009 浙江高考 以下是与绿色化学 环境保护和人类健康息息相关的三个主题 请根据已知信息回答有关问题 1 下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是 可多选 a ch2 ch2 hcl ch3ch2clb ch3ch2oh hcl ch3ch2cl h2o 2 有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一 clo2是一种性能优良的消毒剂 还可将废水中少量的s2 no和cn 等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除 请写出用clo2将废水中剧毒的cn 氧化成无毒气体的离子方程式 并说明该方法的优点 3 下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水 去离子水 的工艺流程示意图 活性炭的作用是 o3消毒的优点是 a b中放置的物质名称分别是 a b 名师精析 1 原子经济性是产品中不能有其他副产品 应为加成反应才能百分之百利用 2 根据电荷守恒 电子守恒 元素守恒可配平 3 活性炭能吸附水中某些有毒或有异味的分子 o3消毒不引入新杂质 答案 1 ad加成 2 2clo2 2cn 2co2 n2 2cl 产物为co2 n2 无毒无害 3 吸附水中的有机物 或去除水中的异味 反应产物无毒无害阳离子交换树脂阴离子交换树脂 氧化剂不仅应用于化工生产 还经常被用作杀菌消毒剂 绿色氧化剂不会影响后续反应 不使产品引入杂质 且无残留 常见的绿色氧化剂有 o3 h2o2等 7 最近 国际上提出的 绿色化学 是指 a 对废水 废气 废渣进行严格处理b 在化学生产中少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质c 在化工生产中 不使用任何化学物质d 在化工厂种草 种树 使其成为花园式工厂 解析 绿色化学 是指在化学工业生产中少用或不用有害物质以