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1、化学选修2化学与技术 第一单元 走进化学工业 知识归纳: 1 制硫酸 反应原理 S+O=SO造气:22 催化剂 2SO 2SO+O催化氧化:322 吸收:SO+HO=HSO 98.3%的硫酸吸收。 4223原料选择 黄铁矿:FeS硫磺:S 2 反应条件催化剂 2SO 放热2SO+O 可逆反应(低温、高压会提升转化率) 322 转化率、控制条件的成本、实际可能性。400500,常压。 钒触媒:VO 52三废处理 废气:SO+Ca(OH)=CaSO+HO CaSO+HSO=CaSO+SO+HO 2422233242废水:酸性,用碱中和 废渣:黄铁矿废渣炼铁、有色金属;制水泥、制砖。 局部循环:充分

2、利用原料能量利用 热交换:用反应放出的热预热反应物。 2 制氨气 反应原理催化剂 2NH 放热、可逆反应(低温、高压会提升转化率) N+3H322 高温高压反应条件:铁触媒 400500,10MPa30MPa 生产过程 1、造气:N:空气(两种方法,(1)液化后蒸发分离出氮气和液氧,沸点N196,22H183;(2)将氧气燃烧为CO再除去)。 22H:水合碳氢化合物(生成H和CO或CO) 2222、净化:避免催化剂中毒。 除HS:NHHO+HS=NHHS+HO 243222除CO:CO+HO=CO+H KCO+CO+HO=2KHCO 322322223、氨的合成与分离:混合气在合成塔内合成氨。

3、出来的混合气体中15为氨气,再进入冷凝器液化氨气,剩余原料气体再送入合成塔。 工业发展 1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改进(磁铁矿)3、环境保护 三废处理 废气:H 、循环。直接氧化法(选择性催化氧化)S2 CO生产尿素、碳铵。 2废液:含氰化物污水生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。 含氨污水蒸馏法回收氨,浓度较低可用离子交换法。 废渣:造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣(用煤),炭黑(重油)。 3 制纯碱 氨碱法(索尔维) 1、CO通入含NH的饱和NaCl溶液中 32 NH+CO+HO=NHHCO NaCl+NHHCO=NaHCO+NHCl 4242343 3 3 NaCO

4、+CO+H2、2NaHCOO 22323 缺点:CO来自CaCO,CaOCa(OH)2NH+CaCl+2HO 232322CaCO70。中的Cl没有充分利用,只有 CaCl的处理成为问题。和NaCl 32 的利用不够充分。 联合法 (侯德榜) 与氨气生产联合起来:就成为另一产品化肥。综合利用ClNH、CO都来自于合成氨工艺;这样NH432 。NaCl利用率达96原料、降低成本、减少环境污染, 第二单元 化学与资源开发利用 知识归纳: 一、获取洁净的水 方法 原理 天然水的净 化 混凝法混凝剂:明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等 +3+Al(OH) O 3HAl +3H32 絮状胶体

5、(吸附悬浮物);带正电(使胶体杂质聚沉)。 生活用水净化过程:混凝沉淀过滤杀菌 化学软化法 2+2+的水,较少或不含的为软水。 ,Mg硬水:含有较多的Ca 不利于洗涤,易形成锅垢,降低导热性,局部过热、爆炸。 暂时硬度:Ca(HCO)或Mg(HCO)引起的硬度。 2323永久硬度:钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。 、加热法12、药剂法:纯碱、生石灰、磷酸盐 3、离子交换法:离子交换树脂,不溶于水但能与同电性离子交换 2+2+ CaR+2Na2NaR+Ca =2NaR+Ca=CaR+2Na再生: 22污水处 理物理法 一级处理:格栅间、沉淀池等出去不溶解的污染物。预处理。 (微)生物法 二级处

6、理:除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物。 化学法 三级处理:中和法酸性废水(熟石灰),碱性废水(硫酸、CO) 22-) 沉淀法含重金属离子的工业废水(沉淀剂,如S 氧化还原法。(实验:电浮选凝聚法) 二、海水的综合利用 方法 原理盐的 利用海水制盐 蒸发法(盐田法) 太阳照射,海水中的水分蒸发,盐析出。 气候。远离江河入海口)、盐田条件:地点(海滩、 盐田划分:贮水池、蒸发池、结晶池。 苦卤:分离出食盐的母液。 食盐利用 电解(氯碱工业) 电解 2NaOH+H2NaCl2HO+Cl 222 +2eH Cl 阴极:2H阳极:2Cl-2e22 海水提溴 吹出法 Br、氯化:Cl2Br2Cl12

7、2 Br、吹出:空气(或水蒸气)吹出22 SOBr+SO+2HO=2HBr+H3、吸收:42222 再用氯气氧化氢溴酸。 海水提镁 具体过程Mg 海水Mg(OH)MgCl22 / /碱(贝壳)过滤 盐酸 干燥电解 海水提取重水蒸馏法、电解法、 了解化学交换法化学交换法、吸附法 三、石油、煤和天然气的综合利用 化工 目的 石油 分馏(常压、减压)(物理) 把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物,得到汽油(C)、煤油511(C)、柴油(C)等轻质油,但产量较低。 15181116裂化(化学) 获得更多轻质油,特别是汽油。断链。 列解(化学) 获得重要有机化工原料:乙烯、丙稀、丁烯等。 煤 关注问题 提高

8、燃烧热效率,解决燃烧时的污染,分离提取化学原料。 干馏隔绝空气加热。得焦炉气(、煤等,燃料)COCH、乙烯、H、42焦油(苯等芳香族化合物,进一步提取)、焦炭(金属冶炼)等。 气化利用空气或氧气将煤中的有机物转化为可燃性气体。C水 液化把煤转化为液体燃料的过程。 直接液化:与溶剂混合,高温、高压、催化剂与氢气作用,得到 汽油、柴油、芳香烃等。煤制油(内蒙古)。 醇类燃料。CO和氢气,再催化合成为烃类、间接液化:先转变为一碳化学 为原料合成甲醇等)以分子中只含一个碳原子的化合物(甲烷、 一系列化工原料和燃料的化学。 CH:天然气。 :煤CO4 四、关于电解饱和食盐水的知识点 正阳失,负阴得。淀粉

9、试纸阳极有气泡产生,有刺激性味道的气体,湿润的KI- (1)在电解饱和食盐水中, 变蓝。阴极有气泡,可燃气体。)如果交换电极:如果用的都是惰性电极(石墨或铂),那么可以互换(反应不变);2(,阴极:但如果原来阴极用的是铁棒,那么不能互换,若互换,铁作阳极:Fe-2e-=Fe2+;阴极产生的氢氧根离子会和阳极产生的亚铁离子在溶液中反应,生成氢氧化2H+2e-=H2 亚铁(白色沉淀,不稳定马上变成灰绿色,最终变成红褐色)。(3)阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生

10、的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 (4)阳极接在电源正极上,电源正极会不断地吸电子,所以只能挂惰性电极,如炭棒和Pt等,若挂其他,如铁棒,那么电子被电源正极吸收,Fe会变成铁离子,从而进入电解液中,你会很快看到铁棒不见了。那至于为什么用炭棒而不用Pt,则是价格关系。炭棒便宜。 而阴极接在电源负极上,电源负极在不断产生电子,所以挂什么并没有什么大的关系,挂铁的话,反而保护了铁不变为铁离子。其实负极挂炭棒什么的,也可。在工业生产中一般阴极不用铁棒而做成铁网,增大反应接触面。而炭不易做成网状,所以选用炭棒。 第三单元 化学与材料的发展 知识归

11、纳: 一、无机非金属材料 原料 成分 生产原理 性能、用途 传统硅酸盐材 料陶瓷 黏土 高温烧制 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型。盛放物品、艺术品 玻璃石英砂、石灰石、 纯碱NaSiO 32 CaSiO3 高温 +SiONaNaSiO+CCO22233 OCaCO类似3 2 光学玻璃、耐腐蚀玻璃,不同颜色玻璃。 水泥石灰石、黏土 三二硅酸三钙铝酸铁铝酸钙、 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 新材料 碳化硅SiO,C 2SiC 高温 SiC+CO SiO+C2 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、Si高纯

12、N2 NSi43 高温 Si3Si2NN 423 +12HClN+2N+6H= Si3SiCl42432化学性质熔点高、硬度大、稳定,制造轴承、气轮机叶 片、发动机受热面。 单质硅焦纯高石英炭、 砂Si 高温 Si+2CO2C SiO2 =SiHCl+H 23 高温 Si+3HCl SiHCl+H23 半导体工业金刚石 CH 4C CH=C(金刚石)2H 24研磨材料 新其余 材料C(新型贮氢材料)、超导材料等 60 二、金属材料 、金属冶炼的方法及范围:1金属的冶炼石是根据金属的活泼性,采取不同的方法,一般来说包括热分解法,热还原法,和电解法等三种方法,这三种金属冶炼的方法具体如下: 名称

13、适用范围 方程式 热分解法 不活泼金属 Ag-Au (反应条件是加热) O+ 2AgO= 4Ag 22(反应条件是加热) 2HgO=2Hg + O2 还原法 较活泼的金属 Zn-Cu FeO + 3CO= 2Fe + 3CO(反应条件是加热) 223CrO+2Al = 2Cr +AlO(反应条件是加热) 3 322 电解法活泼的金属 K-Al (反应条件:电解) =4Al + 3O2AlO223(反应条件:电解) 2NaCl=2Na +Cl2+Cl(反应条件:电解) O=2NaOH +H2NaCl+2H比较: 222(反应条件:电解) +OSO 2CuSO+2HO=2Cu+2H24224说明:

14、 常用的还原剂:C 、CO、 H 和活泼金属如铝等. 2铝热反应也属于热还原法.适用范围:活泼的金属 K-Al 电解法也常用于某些不活泼的金属的精炼. 电解法的缺点是要消耗大量的电能,成本较高. 二、金属的冶炼 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:C+O=CO CO+C=2CO 222生铁形成:FeO+3CO=2Fe+3CO 23炼钢 生铁 氧气顶 吹转炉FeO+C=CO+Fe 2Fe+O=2FeO C降低:2C+O=2CO 22除杂质:FeS+CaO=CaS+FeO 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

15、溶解:AlO+2NaOH=2NaAlO+HO 2322氢氧化铝析出:NaAlO+CO+2HO=Al(OH)+NaHCO 32223氢氧化铝脱水:2Al(OH)=AlO+3HO 2332 电解 4Al+3O2AlO电解氧化铝:223 冰晶石(NaAlF)氧化铝熔融液,少量CaF 2362-3+-=4Al 4Al12e=3O阴极:6O 阳极:+12e2三、金属腐蚀及防护 实例 分类 金属腐蚀原理化学腐蚀 氧气、氯气等,温度影响较大。钢材高温容易氧化一层氧化皮 电化学腐蚀 原电池反应,例如钢材 -2+ =Fe阳极=2OHFe-2e 吸氧腐蚀(大多):阴极1/2O+HO+2e22+-2+ Fe-2e=

16、Fe 阳极=H 析氢腐蚀(酸性):阴极2H +2e2金属防腐方法 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) 其余 改善环境、牺牲阳极(原电池的负极)、外加电流等 第四单元 化学与技术的发展 知识归纳: 一、化肥和农药 化学肥料 实例 生产原理 氮肥 尿素 H 2NH+COHNCOONHNCONH+HO HNCOONH222422342 硝酸铵 催化剂 4NO+6HO +5O4NH 2NO+O=2NO 22322 3NO+HO=2HNO+NO NH+HNO=NHNO 3232433其余:碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、硝酸钙、硝

17、酸钾等 磷肥过磷酸钙/普钙 硫酸处理。成分:Ca(HPO)HO和CaSO 42242其余:重过磷酸钙 Ca(HPO),钙镁磷肥、KHPO等 42242 钾肥草木灰KCO,氯化钾,硫酸钾、硝酸钾等 32 复合肥料铵磷复合肥、硝磷复合肥、硝酸铵、 KHPO等 42 农药 实例 作用、影响杀虫剂 DDE) 、 DDT 有机氯( 、六六六 有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等。防治有害生物,提高农作物产量。影响生物群落、土壤、 大气、水等。杀菌剂 波尔多液(硫酸铜、石灰)、石灰硫磺合剂等、除草剂等 植物生长调节剂 乙烯利、矮壮素等 二、表面活性剂 精细化学品 肥皂 通式 肥皂成分 高级脂肪酸钠(钾)

18、RCOONa或RCOOK 生产原理 油脂水解/碱性条件 去污原理 水中电离-+ RCOONa=RCOO+Na 亲油基(憎水基)- RCOO 亲水基+ Na主要作用 使肥皂、油污、水之间发生润湿、乳化、起泡 简单图示 1:几种工艺流程图附录 :化学物质俗名附录2 、高锰酸钾:俗名灰锰氧,化学式KMnO,14 、氯化钠:俗名食盐,化学式NaCl,2 NaCO,3、碳酸钠:俗名纯碱、苏打,化学式32 NaHCO,4、碳酸氢钠:俗名小苏打,化学式3 NaOH,5、氢氧化钠:俗名烧碱、火碱和苛性钠,化学式 ,、碳酸钙:大理石、石灰石的主要成分,化学式6CaCO3 )、氢氧化钙:俗名熟石灰、消石灰,化学式Ca(OH72 ,作为食品干燥剂。8、氧化钙:俗名生石灰,化学式CaO HO,医学上用作消毒剂。9、过氧化氢:

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