化学与资源开发利用.ppt

,(教师备用),本部分属于选考内容，随着化学原理在生产、生活中的广泛应用，尤其在资源开发利用、材料制造、工农业生产中大显身手，高考中本部分的题目加强对学以致用思想的考查。(1)从考查形式看，以填空题为主，选考内容中的综合题，大多以无机化工流程工艺图形式出现。(2)从考查内容看，近三年多是考查与化学有关的高科技成果、社会热点、环境、材料等，试题多结合化工知识如钢铁工业电冶炼铝、氨的合成、硫酸工业、纯碱工业、海水资源的综合应用等。预计今年高考应是将化学基础知识与新材料、新能源及工业、高科技农业、水、空气污染与净化等联系起来考查。,本部分主要考查基本的化学知识与技能，难度不会太大，复习中应注意：1对比整理，强化记忆，对于重要的工业、化工生产以及生产过程中的杂质处理、副产品利用、从经济效益角度出发的能量转化与利用等方面，都要进行必要的整理与对比记忆。2加强与化学原理的联系，如石油分馏利用熔、沸点差异；氨合成应与化学反应速率及平衡知识相联系；氯碱工业应与电化学联系等。3答题时把握好相关的生产原理及流程，认真分析，搞清来龙去脉，确立清晰的思路来组织答案。,第1章化学与资源开发利用,(对应学生用书第175页)1了解煤、石油、天然气、石油液化气等综合利用的意义。2了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。3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。4了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。,(对应学生用书第175页)一、煤、石油、天然气的综合利用1煤的综合利用,2.石油的综合利用,二、海水的综合应用1氯碱工业,2海水提镁(1)工艺流程,(对应学生用书第176179页),3几种常见混合气成分的辨析,【例1】煤和石油等化石燃料对促进经济、社会发展起到了重要的作用，这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题：(1)石油分馏是石油炼制的重要环节，这种操作是在_(填设备名称)内完成的。工业上通常用于分馏石油的方法有常压分馏和_，分馏的目的是_。(2)石油不仅是重要的燃料，还是重要化工原料的来源，如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取_措施。(3)目前石油资源逐渐匮乏，人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。煤综合利用的主要方法是_、_和煤的气化，煤气化涉及的化学方程式有：,解析：(1)石油分馏是在分馏塔中完成的，分馏的种类有常压分馏和减压分馏(注意：不是加压分馏！)，这种分馏是物理变化。(2)为了获得化工原料乙烯，往往对石油进行裂解，需要较高的温度(7001000)，这种反应属于化学反应。(3)煤的干馏是化学变化，这是煤的综合利用；而煤的气化、液化也是近年来煤综合利用的重要方法。,【针对训练1】(2010年南宁12月月考)某混合气体通过溴水(使其退色)，再通过灼热氧化铜(使其黑色变红色)，再通过无水硫酸铜白色粉末(使其变蓝色)，再通过澄清石灰水(石灰水由澄清变浑浊，再变澄清)，最后将剩余气体在空气中点燃，火焰呈蓝色，该混合气体可能是(B)A水煤气B焦炉煤气C石油液化气D高炉煤气解析：水煤气、焦炉气、石油液化气、高炉煤气的主要成分分别是CO和H2，H2、CH4、C2H4、CO，C3C5的烷烃，CO、CO2和N2，符合题中实验现象的气体只可能是焦炉煤气。,(4)三设备：沸腾炉(或焚硫炉)、转化器、吸收塔(5)三杂质：矿尘；砷、硒化合物；水蒸气(6)三净化：除尘、洗涤、干燥(7)三原理：增大反应速率原理(硫铁矿粉碎，增大与空气的接触面积，并鼓入空气使矿粒“沸腾”)、热交换原理(转化器中装热交换器，使未反应的二氧化硫和氧气被加热到所需温度，同时冷却反应后的三氧化硫)、逆流吸收原理(吸收塔中浓硫酸自上方喷下，三氧化硫气体从下方通入，提高吸收效率)。,(2)尾气处理的途径用纯碱溶液吸收2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2催化还原：H2NO2=NOH2O2H22NO=N22H2OCH44NO2=4NOCO22H2OCH44NO=2N2CO22H2O,3纯碱的生产,【例2】(2010年海南化学节选)以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如图：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)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是_；,(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_、_；(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_、_，从而充分利用能源。,解析：工业制硫酸过程中需把沸腾炉出来的气体除尘、水洗、干燥，否则杂质可使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；没有选择B点是因为B点SO2转化率虽然比A点高，从97%到99%左右，提高不多，但对设备强度要求大，动力设备要求大。没有选择C点是因为温度低、反应速率小、催化剂催化活性低。催化氧化设备中设置热交换器的目的一方面是为了预热未反应的原料气，另一方面使生成的产物SO3气体得到冷却。,【针对训练2】(2009年海南化学)工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：(1)氨催化氧化的化学方程式为_；(2)原料气中空气必须过量，其主要原因是_；(3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是_；(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为_，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为_(答两项)。,海水的综合应用1海水中盐的开发和利用(1)海水制盐由海水制盐的方法以蒸发法为主。(2)食盐资源的利用氯碱工业氯碱工业就是电解饱和食盐水的方法得到工业上所需的NaOH、Cl2和H2。电解饱和食盐水的总反应可表示为：,【例3】(2009年天津理综)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：_、_。(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、_、_或H2、_。(3)步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原为Br，其目的为_。(4)步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_。由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_。,(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：请你参与分析讨论：图中仪器B的名称：_；整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为_；实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：_；C中液体产物颜色为_，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_。,图中X、Y分别是_、_(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_；分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应，正极：_；负极：_；这样设计的主要节(电)能之处在于(写出两处)_、_。,答案：(1)M(Cl2)/2M(NaOH)71/8011.13或0.89(2)(3)Cl2H2a%小于b%O24e2H2O4OH2H24OH4H2O4e燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗(任写两处，其他合理答案也可),(对应学生用书第179180页)测控导航表,解析：由MgO和MgCl2的熔点可知，应电解MgCl2。,2(2010年镇江模拟)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(C)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O2，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解析：因生成SO3的反应是可逆反应，处导出的气体一定含有SO2，故不能直接排入大气，C错。,解析：Na2CO3应在BaCl2之后加入，以便将过量的Ba2除去，A错；铁为活泼电极，不能作阳极，B错；在空气中MgCl26H2O分解时水解，得不到纯的MgCl2，C错。,4如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是(D)A从E口逸出的气体是H2B从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4LCl2，同时产生2molNaOHD从F口逸出无色无味的气体解析：由Na移动方向判断D为阴极，产生NaOH和H2,5(创新应用)下列有关化工生产的叙述中正确的是(A)A将煤液化、气化，有利于提高燃料的燃烧效率，减少污染物的排放B侯氏制碱法，向饱和NaCl溶液中先通入CO2再通入氨气制取纯碱C电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量与阴极析出铜的质量相等D工业生产硫酸时，建立高烟囱可以降低地面SO2的浓度，减少空气污染解析：侯氏制碱法，向饱和NaCl溶液中先通入氨气再通入CO2，利于CO2的吸收和析出NaHCO3；电解精炼铜时，由于阳极还有杂质金属溶解(如铁、锌等)，阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量；工业生产硫酸时，建立高烟囱可以降低地面SO2的浓度，但产生的SO2总量不变，因此不能减少空气污染。,6(2010年上海化学)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式。A_，B._。(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、_、沉淀_、_、冷却结晶、_、烘干。(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是_。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是_。,(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是_(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：_。(5)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：_。滤液D加石灰水前先要加热，原因是_。(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：_。(注明你的表达式中所用的有关符号的含义),7工业上通常用接触法制硫酸，主要原料是硫铁矿和空气。接触法制硫酸的生产过程大致可分为三个阶段：二氧化硫的制取和净化；二氧化硫转化为三氧化硫；三氧化硫的吸收和硫酸的生成。(1)设空气中N2、O2的含量分别为0.80和0.20(体积分数)，则110L空气和足量的FeS2完全反应后，气体体积(同温同压)变为_L。(2)已知在101kPa,25时1gSO2完全转化为气态SO3放出1.54kJ的热量，请写出第二阶段反应的热化学方程式_。(3)将经过净化、干燥的炉气(其成分的体积分数分别约为：SO27%，O211%，N282%)，通入接触室，发生氧化还原反应生成SO3。SO2接触氧化采用的适宜条件是_。,硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有_(填写序号)。A矿石加入沸腾炉之前先粉碎B使用V2O5作催化剂C接触室中不使用很高的温度D净化后炉气中要有过量的空气E接触氧化在常压下进行F吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3,(2)已知NN的键能是946kJmol1，HH的键能为436kJmol1，NH的键能为393kJmol1，写出合成塔中发生反应的热化学方程式_。(3)已知4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1266.8kJmol1；4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H905.8kJmol1；则热化学