高中化学选修2-化学与技术知识点总结及试题

1高中化学选修2【化学与技术】知识点总结（2014年）第一章化学与工农业生产一学习目标1、化工生产过程中的基本问题。2、工业制硫酸的生产原理。平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。3、合成氨的反应原理。合成氨生产的适宜条件。4、氨碱法的生产原理。复杂盐溶液中固体物质的结晶、分离和提纯。二知识归纳工业制硫酸1原料主要有硫铁矿、（或者硫磺）、空气、有色金属冶炼的烟气、石膏等。2生产流程1SO2的制取设备沸腾炉原料为硫黄SO2SO2，原料为硫铁矿4FES11O2点燃8SO22FE2O3。高温2SO2的催化氧化设备接触室2SO2O2催化剂2SO33SO3的吸收设备吸收塔SO3H2OH2SO4。注意工业上用98的浓硫酸吸收SO3，这样可避免形成酸雾并提高吸收效率。3三废的利用1尾气吸收废气中的SO2用氨水吸收，生成的NH42SO4作化肥，SO2循环使用。SO22NH3H2ONH42SO3或SO2NH3H2ONH4HSO3NH42SO3H2SO4NH42SO4SO2H2O或2NH4HSO3H2SO4NH42SO42SO22H2O2污水处理废水可用CAOH2中和，发生反应为SO2CAOH2CASO3H2O。3废渣的处理作水泥或用于建筑材料；回收有色金属等综合利用。4反应条件2SO2O2催化剂2SO3放热可逆反应（低温、高压会提升转化率）转化率、控制条件的成本、实际可能性。即选400500，常压，五氧化二钒（V2O5）作催化剂。5以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下人工固氮技术合成氨21反应原理N23H2催化剂高温高压2NH3H0反应特点1该反应为可逆反应。2正反应为气体体积减小的反应。3正反应为放热反应。2条件的选择结合反应的三个特点及实际生产中的动力，材料设备，成本等因素，得出合成氨的适宜条件是1压强20MPA50MPA；2温度500；3催化剂铁触媒；4循环操作反应混合气通过冷凝器，使氨液化并分离出来，N2、H2再通过循环压缩机送入合成塔。3生产流程1造气N2可用分离液态空气获得。H2A利用焦炭制取CH2OCOH2高温B利用CH4制取CH4H2OCO3H2高温2净化原料气净化处理，防止催化剂中毒。3合成N2和H2通过压缩机进入合成塔并发生反应。4三废的利用废气主要有H2S，SO2和CO2等。采用直接氧化法、循环法处理，CO2作为生产尿素和碳铵的原料。废水主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理。废渣主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。工业制纯碱1原料氨碱法（又叫索尔维法）食盐、氨气、石灰石经煅烧生成生石灰和二氧化碳。联合制碱法（又叫侯式制碱法）食盐、氨气、二氧化碳合成氨厂的废气。2主要反应原理二者基本相同NACLNH3CO2H2ONAHCO3NH4CL2NAHCO3NA2CO3CO2H2O3生产过程第一步二者基本相同；将NH3通入饱和食盐水形成氨盐水，再通入CO2生成NAHCO3沉淀，经过滤、洗涤得到NAHCO3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，其滤液是含有NH4CL和NACL的溶液。第二步氨碱法NAHCO3分解放出的CO22NAHCO3NA2CO3CO2H2O、滤液含NH4CL与石灰乳混合加热产生的氨气回收循环使用CAOH2OCAOH2、32NH4CLCAOH2CACL22NH32H2O。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滤液，已基本上是氯化钠的饱和溶液，可循环使用。4综合评价1氨碱法优点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。缺点原料食盐的利用率低，大约7074，其余的食盐随CACL2溶液作为废液被抛弃；过程中产生了没多大用途且难以处理的CACL2。2联合制碱法使食盐的利用率提高到96以上，应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种可贵的产品纯碱的氯化铵；过程中不生成没多大用途、又难以处理的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。【典型例题】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_；3CO2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_；【答案】（1）CAOH22NH4CLCACL22NH32H2O，该反应的CACL2中的CL来源于NACL，CA2来源于CACO3，产生无用的CACL2，降低了NACL的利用率。（2）NACLNH3CO2H2ONAHCO3NH4CL2NAHCO3NA2CO3CO2H2O3“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于石灰石第二章化学与资源开发利用一学习目标1了解化学在水处理中的应用。2了解海水的综合利用，了解化学科学发展对自然资源利用的作用。3了解煤、石油和天然气等综合利用的定义。4了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。二知识归纳天然水的净化1水的净化1混凝法常用明矾、绿矾、FE2SO43、FESO4、聚合铝等作混凝剂，用明矾净水的原理是AL33H2OALOH33H。2化学软化法煮沸法除暂时硬度CAHCO32CACO3CO2H2O。MGHCO32MGCO3H2OCO2、MGCO3H2OMGOH2CO2。药剂法先加CAOH2，再加NA2CO3。离子交换法向硬水中加入离子交换剂如NAR，反应式为4CA22NARCAR22NA、MG22NARMGR22NA，且离子交换树脂能再生CAR22NA2NARCA2。2污水处理1中和法酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或H2CO3中和。2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HG2S2HGS，PB2S2PBS，CU2S2CUS。3海水淡化常用方法为蒸馏法、电渗析法等。注意水的暂时硬度和永久硬度的区别在于所含的主要阴离子种类的不同，由MGHCO32或CAHCO32所引起的水的硬度叫水的暂时硬度，由钙和镁的硫酸盐或氯化物等所引起的水的硬度叫水的永久硬度。天然水的硬度是泛指暂时硬度和永久硬度的总和。海水的综合利用1海水制盐以蒸馏法为主，主要得到NACL和CACL2、MGCL2、NA2SO4。2氯碱工业1设备离子交换膜（只允许NA通过）电解槽2反应原理2NACL2H2O2NAOHH2CL2。电解3海水提溴1工艺流程2主要反应原理CL22BRBR22CL。4海水提镁1工艺流程2主要反应原理CACO3CAOCO2、CAOH2OCAOH2、MG2CAOH2MGOH高温2CA2、MGOH22HCLMGCL22H2O、MGCL2熔融MGCL2。电解注意为提高反应中MG2的浓度，将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤。电解熔融MGCL2生成的CL2可用于制盐酸，循环使用，节省成本。所得MGOH2沉淀中含有的CASO4杂质在加盐酸前应除去，以保证MGCL2的纯度。石油、煤、天然气的综合利用1石油的综合利用1分馏分为常压分馏和减压分馏，每种馏分仍是混合物。52裂化与裂解催化裂化裂解含义通过催化剂催化、高温，使含碳原子数多、沸点高的烃断裂为含碳原子数少、沸点低的烃的过程采用比裂化更高温度7001000使长链烃断裂成短链、不饱和烃的过程目的提高轻质油，特别是汽油的产量和质量获得有机化工原料，特别是提高乙烯的产量原料减压分馏后的重油、石蜡等石油分馏的馏分产品轻质燃料油汽油、柴油、煤油等主要短链不饱和烃乙烯、丙烯、丁烯等组成的裂解气及少量液态烃举例C16H34C8H18C8H16催化剂加热、加压C8H18C4H10C4H8C4H10催化剂加热、加压C2H6C2H4C4H10催化剂加热、加压CH4C3H6催化剂加热、加压相同点裂解就是深度裂化，二者所得产物一定比原反应物的碳原子数少注意汽油指含有511个碳原子的烃，裂化汽油与直馏汽油不同，裂化汽油中含不饱和烃，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直馏汽油不能。裂解气中主要含乙烯、丙烯、丁二烯等短链气态烃，而液化石油气是石油常压分馏的产物，主要含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量戊烷、戊烯和含硫化合物。2天然气的综合利用除了直接用作燃料外，还可以制造合成氨原料气H2，合成甲醇及其他化工原料。例如天然气重整的方程式CH4H2OCO3H2。高温3煤的综合利用1煤的干馏将煤隔绝空气加强热，使之分解的过程，得到的固态物质焦炭，液态物质煤焦油、粗氨水，气态物质焦炉气的成分为H2、CH4、CO、CO2、N2等。2煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。主要反应2CSO2G2COG，CSH2OGCOGH2G，点燃高温COH2OGCO2H2。高温3煤的液化直接液化煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化先把煤转化成CO和H2，再催化合成烃类燃料、醇类燃料及化学品等。第三章化学与材料的发展一学习目标1了解社会发展和科技进步对材料的要求。了解化学对材料科学发展的促进作用。2了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。3了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。4了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。了解新材料的发展方向。二知识归纳1无机非金属材料原料成分生产原理性能、用途传统硅高温烧制抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐6陶瓷黏土高温、绝缘、易成型。盛放物品、艺术品玻璃石英砂、石灰石、纯碱NA2SIO3CASIO3NA2CO3SIO2高温NA2SIO3CO2CACOSIO2高温CASIO3CO2光学玻璃、耐腐蚀玻璃，不同颜色玻璃。酸盐材料水泥石灰石、黏土硅酸二三钙铝酸三钙、铁铝酸钙磨成粉煅烧加石膏等粉磨水硬性，用作建筑材料。混凝土水泥、砂子、碎石碳化硅SIO2,CSICSIO2C高温SICCO结构与金刚石相似，硬度大，优质磨料，性质稳定，航天器涂层材料。氮化硅高纯SI、N2SI3N43SI2N2高温SI3N43SICL42N26H2SI3N412HCL熔点高、硬度大、化学性质稳定，制造轴承、气轮机叶片、发动机受热面。单质硅高纯焦炭、石英砂SISIO22C高温SI2COSIHCL3H2SIHCL3H2高温SI3HCL半导体工业金刚石CH4CCH4C（金刚石）2H2研磨材料新材料其余新材料C60（新型贮氢材料）、超导材料等2、金属材料原料装置原理炼铁铁矿石、焦炭、石灰石、空气高炉还原剂CO的生成CO2CO2CO2C2CO生铁形成FE2O33CO2FE3CO炼钢生铁氧气顶吹转炉降低C2CO22CO2FEO22FEOFEOCCOFE除杂质FESCAOCASFEO脱硫添加合金元素CR、MN、NI炼铝铝土矿、纯碱、石灰、煤、燃料油电解槽铝土矿溶解AL2O32NAOH2NAALO2H2O氢氧化铝析出NAALO2CO22H2OALOH3NAHCO3氢氧化铝脱水2ALOH3AL2O33H2O电解氧化铝2AL2O3电解4AL3O2冰晶石NA3ALF6氧化铝熔融液,少量CAF2阳极6O212E3O2阴极4AL312E4AI冰晶石的作用是作助融剂，降低氧化铝的熔点。金属腐蚀及防护分类实例化学腐蚀氧气、氯气等，温度影响较大。钢材高温容易氧化一层氧化皮金属腐蚀原理电化学腐蚀原电池反应，例如钢材吸氧腐蚀（大多）阴极1/2O2H2O2E2OH阳极FE2EFE2析氢腐蚀（酸性）阴极2H2EH2阳极FE2EFE27氧化膜用化学方法在钢铁、铝的表面形成致密氧化膜电镀镀铬、锌、镍（在空气中不容易发生化学变化的金属，原理）金属防腐方法其余改善环境、牺牲阳极（原电池的负极）、外加电流等【典型例题】结合铝生产的流程图，回答下列问题请回答（1）、工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是_填化学式。石油炼制和煤的干馏产品_填物质名称作电解铝的阴极和阳极材料。2氧化铝熔点高达2050，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是_。3在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是_用化学方程式表示。电解生成的铝在层。4工业上制取金属镁时是电解熔融MGCL2，电解反应方程式为_，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物_。答案1AL2O3石墨或碳2加入冰晶石NA3ALF6和少量CAF232CO22CO；下。4MGCL2熔融MGCL2因为MGO熔点太高，MGCL2熔点低，熔化时能发生电离而导电。ALCL3是共价化合物，熔化时不能发生电离第四章化学与技术的发展一。学习目标1、化肥为农作物补充必要的营养元素，主要化肥的生产原理；了解农药的组成、结构和性质是决定其防治病虫害效果的关键因素。化肥、农药的使用及其对环境的影响。2、了解肥皂、合成洗涤剂的组成、特点、性质及其生产原理。3、通过典型实例了解精细化学品的生产特点，体会化学与技术发展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。二知识归纳化肥与农作物化学肥料实例生产原理尿素2NH3CO2H2NCONH2H2O硝酸铵4NH35O2催化剂4NO6H2O2NOO22NO23NO2H2O2HNO3NONH3HNO3NH4NO3氮肥8化学与技术知识点一、水的净化与污水处理1生活用水的净化（1）基本流程天然水混凝剂过滤清洁水消毒剂饮用水天然水中溶解的主要气体是O2、CO2、H2S。（2）除去水中的固体杂质和悬浮物常用混凝剂为铝盐如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等、三价铁盐等。原理为AL33H2OALOH3胶体3H，FE33H2OFEOH3胶体3H，生成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降，达到净水的效果。（3）消毒常用的消毒剂为氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等。对自来水进行暴晒是为了除去水中少量的次氯酸。水处理剂能杀菌消毒是因为它具有强氧化性。过氧化钠不能用于自来水的杀菌消毒。O3消毒的反应产物无毒无害。（4）消除水中的异味活性炭颗粒的比表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。活性炭在水的净化过程中只发生物理变化。通入CO2可以除去水中的CA离子和调节溶液的PH2污水处理生物化学方法通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气的条件下，微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳、水等无机物，从而达到净化污水的目的。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。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HG2S2HGS，PB2S2PBS，CU2S2CUS。注意一般不采用离子交换法，因为离子交换法价格昂贵。过滤用到的玻璃仪器出烧杯外，还有漏斗、玻璃棒分离HG是需在通风橱中进行，原因是HG有挥发性，且有毒回收纯净的金属铜时应增加冷凝回流装置以防止污染。3水质检测的项目BOD、有机物、N、P、重金属、PH值、悬浮物、溶解性固体、总碱度、富营养化的检测项目水样的总铅、总铜、总铁、阴离子表面活性剂、氨氮值硬水软化1暂时硬度和永久硬度1硬水含有较多钙、镁离子的水叫做硬水。（雨水为软水）检验硬水的简便方法加入少量肥皂水（或饱和NA2CO3溶液），观察是否有沉淀生成2水的硬度一般把1L水里含有10MGCAO或含相当于10MGCAO的物质，如含71MGMGO称1度1。3暂时硬度水的硬度是由CAHCO32和MGHCO32引起的，称暂时硬度。永久硬度水的硬度是由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，称永久硬度。判断暂时硬水和永久硬水的方法加热煮沸，观察是否有沉淀生成4硬水的缺点和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响92硬水软化1目的降低硬水中CA2、MG2的含量使之达到规定标准。能使得到的软水中CA2、MG2的含量最低的方法是蒸馏法。明矾不能软化硬水，因为它生成的氢氧化铝胶体只能吸附固体悬浮物，而不能除去CA2、MG2离子。检测是否达到软化标准可用总硬度试纸测定。2软化方法加热蒸馏法药剂软化法石灰苏打法（先加石灰，再加纯碱）、磷酸钠法离子交换法磺化煤作离子交换剂，磺化煤使用一段时间后会失去软化能力，可将其放置在810的食盐水中浸泡以恢复软化能力天然水要先通过阳离子交换树脂，再通过阴离子交换树脂。海水淡化（1）海水淡化又称脱盐，利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。海水淡化的方法有蒸馏法、膜法（电渗析、反渗透）、冷冻法、离子交换法等。其中蒸馏法、膜法是主要方法。（2）常用方法蒸馏法能耗大，成本高；但设备相对简单，技术比较成熟改进方法采用降低容器内压强的方法，并安装热交换器。原理压强越大，液体的沸点越高。电渗析法耗能最少，成本较低，海水淡化大多采用这种方法反渗透法效率最高冷冻法需要大量的能源二、氨的合成一、氮的固定1、定义把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物缺氮植物的生长发育会迟缓或停滞2、类别天然固定豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生NO气体（N2O2放电2NO2NOO22NO23NO2H2O2HNO3NO）人工固定合成氨等。二、合成氨工艺（1）条件（尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度）选择合适的压强20MPA50MPA选择合适的温度450左右使用催化剂铁触媒（催化剂活性受温度影响）采取循环操作不断补充氮气和氢气并及时液化分离出氨，并将余下N2、H2送回合成塔，以提高原料的利用率。（2）原料气的制备（N2主要来源于空气；H2主要来源于水和碳氢化合物）制备N2的方法物理方法加压、降温，使空气液化，然后减压升温，利用氮气、氧气的沸点不同，把氮气分离出来化学方法将空气通过灼热的炭层，然后通过碱液，得到氮气制备H2的方法将水蒸气通过炽热的煤层（或焦炭），使水蒸气与碳发生化学反应，生成一氧化碳和氢气。（3）净化防止催化剂中毒（4）压缩增大转化率10（5）热交换器充分利用反应热，节约能源三、合成氨的生产工艺合成氨生产得到的氨可以直接用途肥料，也可用来生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵。4NH35O2催化剂/加热4NO6H2O2NOO22NO23NO2H2O2HNO3NO使用食盐、石灰石、氨可以制得纯碱在饱和食盐水中通入足量的氨气，在通入足量的二氧化碳气体，并将反应装置昂在冰水中冷却，即可获得氢氧化钠晶体。NACLNH3H2OCO2NAHCO3NH4CL2NH4CLCAOH2CACL22NH32H2O氯碱成产原理电解饱和食盐水离子交换膜的作用防止CL2和H2混合而引起爆炸避免CL2与NAOH反应生成NACLO，影响NAOH产品的质量检验氯气把湿润的淀粉碘化钾试纸放在电极附近，观察试纸是否变蓝检验氢气点燃看是否有爆鸣声精制食盐水时，先依次加入BACL2、NA2CO3、NAOH等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸，调节溶液的PH三、硫酸工业1原理造气SO2点燃SO24FES211O2高温2FE2O38SO2接触氧化2SO2O2催化剂2SO3三氧化硫的吸收SO3H2OH2SO42设备沸腾炉沸腾炉出来的高温炉气除含有二氧化硫外，还含有多种杂质，需要经过冷却、除尘和酸洗接触室吸收塔三氧化硫用983的硫酸吸收，得到浓硫酸或发烟硫酸。不