河南省荥阳三中2015-2016学年高中化学走进化学工业(第6课时)单元复习小结三案一课学案新人教版选修2

第6课时走进化学工业单元复习小结教学设计【知识建构】【专题打破】在学习理念上，化学与技术、技术与生产相结合，生产与环保相结合，现代技术与技术创新相结合。2.在学习方式上，比较制备硫酸、合成氨和制备纯碱，比较索尔维制碱法和侯氏制碱法，

比较化学原理、生产过程、经济效益、对环境的影响等等。3.在学习内容上，在认识化工基本知识的同时，掌握以硫酸、

氨、纯碱等为中心的化学物质的知识。学习解析与解决问题的技术，学习创新的思路。专题一：化学工业生成与环境保护【教师点拨】随着经济的发展，环境保护问题越来越引起人们的重视。在工业生产(包括其他各样物质的生产)过程中，之因此出现对环境的污染，一条基根源因是物质使用效率不高所致，资源未全部变成产品，很多是作为有害废物排到环境中去了。若是物尽其用，在生产过程中不产生废物，也许将产生废物再变成原料循环使用，就不会对环境造成污染了。这样，不但防范了环境污染问题，而且可促使经济连续发展。绿色化学有关看法（1）核心：利用化学原理从源泉上减少和除掉工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“干净化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再办理废物，这是一门从源泉上阻拦污染的化学。（2）绿色化学的研究主要围绕化学反响、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化睁开的,因此化学反响及其产物拥有以下特点：采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；产品应该是环境友好的；拥有“原子经济性”，即反响拥有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。其他，它还应该满足“物美价廉”的传统标准。原子经济性原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的要点是提高选择性问题，即选择最正确反响路子，使反响物原子尽可能多地转变成产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。美国出名有机化学家TROST在1991年第一提出“原子经济性”的看法：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中（如完好的加成反响：A+B=C），达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为：原子利用率

=

希望产品的总质量生成物的总质量之比

100%。经济性的反响有两个显然优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。【例1】以下哪一项吻合“绿色化学”的原则

(

)排放前对废气、废水、废渣进行无害化办理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在化工生产中，尽量防范使用任何化学物质在化工厂范围多种草种树，努力成立花园式工厂【解析】绿色化学的核心就是利用化学原理从源泉上减少和除掉工业生产对环境的污染。绿色化学的原则是少排放污染物也许不排放污染物，不是排放了污染再去治理污染。选项A中，不是从源泉上减少和除掉工业生产对环境的污染，还是排放了污染物，选项A错；选项B中，符合绿色化学的原则，选项B对；选项C中，绿色化学的原则是尽可能的把反响物的原子全部转化为希望的最后产物，化工生产中，不使用化学物质是不能能的，选项C错；选项D中，是治理污染的方法之一，选项D错；正确答案为B。【答案】B【即学即练1】在“绿色化学工艺”中，理想状态是反响物中的原子全部转变成欲制得的产物，即原子利用率为100%。以下反响种类能表现“原子经济性”原则的是（）①置换反响②化合反响③分解反响④代替反响⑤加成反响⑥消去反响⑦加聚反响⑧缩聚反响A.①②⑤B.②⑤⑦C.只有⑦⑧D.只有⑦1.B【解析】①③④⑥⑧产物都不是一种，因此不吻合题意，反响物中的原子全部转变成欲制得的产物；②⑤⑦生成物就一种，吻合题意。专题二应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法【教师点拨】化工生产选择合适条件的原则化工生产选择合适条件的目的是尽可能加快反响速率和提高反响进行的程度，依照外界条件对化学反响速率和化学平衡影响的规律确定，其原则是：1）对任一可逆反响，增大反响物浓度，能提高反响速率和转变率。故生产中常使廉价易得的原料合适过分，以提高另一原料的利用率。2）对气体分子数减少的反响，增大总压使平衡向增加生成物的方向搬动。但压强太大，动力耗资、设备要求、成本均增高，故必定综合考虑。3）对放热反响，升温能提高反响速率，但转变率降低，若温度太低，反响速率又太慢，故需使用合适的催化剂。对吸热反响，升温能加快反响速率，又能提高转变率，但要防范反响物或生成物的过热分解。（4）使用催化剂可大大提高反响速率且不影响化学平衡，但使用时必定注意其活性温度范围，且防范催化剂“中毒”，延长使用寿命。工业生产中既要考虑尽量增大反响物转变率，充分利用原料又要选择较快的反响速率，提高单位时间产率。以上两点就是选择反响条件的出发点，当二者发生矛盾时，要结合详尽情况辩证解析，找出最正确反响条件。【例2】合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混杂气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液来吸取原料气中的CO，其反响是：Cu(NH3)2Ac+CO+NH3Cu(NH3)3Ac·COH<0(1)必定除掉原料气中CO的原因是________________________________________________。(2)醋酸二氨合铜（Ⅰ）吸取CO的生产合适条件应是______________________________。(3)吸取CO后的醋酸铜氨溶液经过合适办理又可再生，恢复且吸取CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生生产的合适条件应是___________________________________________________________________。【解析】吸取CO反响的特点：正反响是气体体积减小的放热反响。对于这样一个可逆反响，用化学平衡原理及有关知识解答。【答案】（1）防范合成塔中的催化剂中毒（2）低温、高压（3）高温、低压【即学即练2】钾是—种爽朗的金属，工业上平常用金属钠和氯化钾在高温下反响制取。该反应为：Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)H＞0压强(kPa)13.3353.32101.3K的沸点(℃)590710770Na的沸点(℃)700830890KCl的沸点(℃)1437NaCl的沸点(℃)1465该反响的平衡常数可表示为：K＝c(K)，各物质的沸点与压强的关系见上表。(1)在常压下金属钾转变成气态从反响混杂物中分其他最低温度约为，而反响的最高温度应低于。(2)在制取钾的过程中，为了提高原料的转变率能够采用的措施是。(3)常压下，当反响温度高升900℃时，该反响的平衡常数可表示为：K＝2.(1)770℃890℃；(2)降低压强或移去钾蒸气、合适高升温度(3)K＝c(K)/c(Na)【解析】金属的置换反响常有的是在水溶液中进行,而本题是在熔融状态下进行，依照平衡搬动原理，只要反响不断向正反响方向进行即可。(1)从题给信息很简单看出：要生成钾必定满足钾为气态,而其他物质均不为气态即可，要想获取钾蒸汽，应达到沸点770℃,而又低于其他物质的沸点,故应低于890℃。(2)提高原料的利用率,即使平衡尽可能地向正反响方向搬动，依照平衡特点，是气体分子数增加的吸热反响，因此能够采用的措施有：减小压强或合适高升温度或着将生成的钾蒸汽分别出来以减小生成物的浓度等方法。(3)当反响温度高升到900℃时，钾、钠均为气态，依照平衡常数的定义及其表达式可得：K＝c(K)/c(Na)。专题三化工生产及定量解析中的综合计算问题结合化工生产过程中的详尽情况设置计算型问题是近来几年观察学生综合解析及计算能力的常有形式之一，化学定量解析中的计算也是高生应该掌握的重要内容。问题的重心主要在原料的投料比、转变率、定量解析等方面。在有关工业生产计算中，第一要理解以下几个看法（1）物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量100%=不纯物质的总质量实质利用原料的量100%（2）原料的利用率=实质投入原料总量实质利用原料量=（1－原料的耗费率）×实质投入原料总量产品的实质的产量（3）产品的产率=100%产品的理论产量理论产量＞实质产量计算的简捷方法是抓住纯净物的量。马上原料量折算为实质参加反响的纯净物的量，求出产品的纯净物的量，再折算为不纯产品的量。多步反响一步计算的要点，是依照正确的各步反响的化学方程式，找出初步原料与最后产物之间的物质的量之比列出相应的关系式，尔后进行计算。(4)解题规律：依照多步反响的化学方程式或元素的守恒原则，

推导出初步原料与最后产物之间的定量关系式，一步求解。解题注意①如所给反响物或生成物是不纯量，应先折算为纯量再进行计算。②给出某元素或某物的损失率，应先换算成转变率再进行计算。转变率=1-损失率。③某一化合物中元素的损失率=该化合物的损失率；中间产物的损失率=原料的损失率。在化工生产中，要制得最后的产品，经常要涉及多步反响，而且第一步反响的生成物经常是下一步反响的反响物，我们称之为连续反响，若要计算产物与原料量关系，不需要渐渐计算，为了简略起见，能够依照方程式，找出初步反响物与最一生成物之间的量的关系（主若是物质的量的关系），最后进行一次性计算，简化运算过程，也能够据元素守恒推导关系式。在很多化学实验中，也涉及连续反响，现将常有的连续反响总结以下：1.工业制硫中FeS2与H2SO4的关系为FeS2～2H2SO42.工业制硝酸：方程式见上表，其中NH3与HNO3的关系为NH3～HNO3；工业合成氨：方程式见上表，其中C与N2，C与NH3的关系式分别为3C～N2～NH3说明：由于工业生产中的原料一般要循环利用，因此从理论上讲，主要元素如上反响中的S、N等元素守恒，不经过方程式，依照元素的守恒关系也可得出关系式。【例题3】黄铁矿的主要成分是FeS2，某硫酸厂在进行黄铁矿成分测准时，取100g样品在空气中充分燃烧，将生成的SO气体与足量Fe(SO)溶液完好反响后，用浓度为0200mol/L2243的KCrO标准溶液滴定至终点，耗资KCrO溶液25.00mL。227227已知：SO2＋2Fe3＋2－＋2Fe2＋＋；＋2HO＝SO4＋4HCr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋＝2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反响)_____________________。(2)若燃烧6g纯净的FeS2产生的SO2全部转变成SO3气体时放出9.83kJ的热量，产生的SO3与水全部化合生成硫酸时放出13.03kJ的热量。写出接触室中发生反响的热化学方程式______________________________________。(3)煅烧10t上述黄铁矿，理论上可制得98%浓硫酸____________________t，SO全部转变成2硫酸时放出的热量是____________________kJ。【解析】依照题给两个反响可推出SO与KCrO的物质的量的关系为3SO～CrO2－，再依照煅2227227高温烧黄铁矿反响式4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO232－可推出2FeS2～Cr2O732－3－1－33－3因此n(FeS2)＝2n(Cr2O7)＝2×02000mol·L×25.00×10L＝4×10mol因此(1)样品中FeS的质量分数为23－3－14×10mol×120g·mol100%＝900%。0.1000g因此(SO2)＝1.5×105mol×22.4L·mol－1＝3.36×106LV依照质量守恒可求出制得98%的硫酸质量为1.5×105mol×98g·mol－115t98%×1×106g/t＝SO2转变成H2SO4时放出的热量为两部分：一部分为SO2转变成SO3放出的，另一部分SO3转化为HSO时放出的，可分别求出后相加而获取答案。24【答案】(1)900%(2)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)－1H＝－133kJ·mol(3)3.36×106153.43×107【即学即练3】为方便某些化学计算，有人将98%浓硫酸表示成以下形式，其中合理的是（）A.H2SO41H2OB.H2SO410H2OC．H2SO4H2OD.H2SO4SO3993.A【解析】假设原

98%硫酸的质量为

100g，则

98%浓

H2SO4

中有纯

H2SO498g

，水

2g。则HSO与HO的物质的量之比为98g2g=1:124298gmol18gmol9练案A组（课堂反响满分50分）一、选择题（每题5分，共35分）“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反响，使原子充分利用，不产生污染物。以下化学反响吻合“绿色化学”理念的是（）制CuSO4：Cu+2HSO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O制CuSO4：2Cu+O=2CuO；Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O制Cu(NO3)2；Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO↑+2H2O制Cu(NO3)2；3Cu+8HNO(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O1.B【解析】SO2、NO、NO2均为大气污染物。当n(Cu):n(H2SO4):n(CuSO4)=1：1：1、n(Cu):n(HNO3):n[Cu(NO3)2]=1:1:1时原子利用率最高。A、C、D产生污染物且原子利用率不高。2.以下工业生产所发生的化学反响不涉及氧化还原反响的是

(

)A.用侯氏制碱法合成纯碱B.用二氧化硫制硫酸C.工业合成氨D.从海水中提取单质溴2.A【解析】本题观察的是常有工业反响中的主要反响原理，较易。

结合制碱法利用生成溶解度更小的碳酸氢钠，不属于氧化还原反响；B、C、D中都有氧化还原反响。依照“绿色化学”的思想，某化学家设计了以下化学反响步骤：①CaBr2+H2O=CaO+2HBr②2HBr+Hg=HgBr2+H2↑③HgBr2+CaO=HgO+CaBr2④2HgO=2Hg+O↑该方案的目的是为了制备( )A.HBr

B.CaO

C.H

2

D.Hg3.C【解析】将上述几个方程式相加，会发现CaBr2、Hg为催化剂,CaO、HBr、HgBr2、HgO皆为中间产物，总反响为H2O分解产生H2和O2，应选C。固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染。以下物质中可用做固硫剂的有( )A.CaOB.Na2CO3C.NH4NO3D.P2O54.A【解析】在高温条件下高温高温B、CaO＋SO=====CaSO2CaSO＋O=====2CaSO，从而起到固硫作用，23,324C、D在该环境下，皆无法吸取SO，应选A。25.在NH、HNO、HSO的工业生产中，拥有的共同点是（）3324A.使用吸取塔设备B.使用尾气吸取装置C.使用H2作原料D.使用催化剂5.D【解析】N+3H2NH4NH+5O催化剂2SO+O催化剂2SO,故D正确。3△4NO+6HO△22322223A：NH3生产中不使用吸取塔。B：NH3生产不用尾气吸取装置。C：H2SO4的工业生产中不使用H2作原料。6.以下有关合成氨工业的表达，可用勒夏特列原理来讲解的是（）使用催化剂，使氮气和氢气的混杂气体有利于合成氨高压比常压条件更有利于合成氨的反响C.500℃左右比室温更有利于合成氨的反响合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率6.B【解析】使用催化剂能相同程度地加快v(正）、v（逆），而平衡不发生搬动，A项不合题意；合成氨的反响是气体体积减小的反响，增大压强，平衡向正反响方向搬动，B项吻合题意；合成氨的反响是吸热反响，则低温才有利于平衡正向搬动，实质生产中一般采用提高温度（500℃），是为了加快反响速率，且500℃时催化剂活性最大，故C项不吻合题意；合成氨采用循环操作，并没有涉及化学平衡的搬动，故D项也不吻合题意。某工厂用CaSO4、H2O、NH3、CO2制备(NH4)2SO4。其工艺流程以下：提纯SO32过滤滤液――→NH424CaSO溶液――→甲――→乙――→4煅烧CaCO3――→生石灰以下推断不合理的是()．．．A.往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成B.生成1mol(NH4)2SO4最少耗资2molNH3C.在实质生产中CO2可被循环使用D.直接蒸干滤液能获取纯净的(NH4)2SO47.D【解析】该反响原理为2NH3＋CO2＋H2O=(NH4)2CO3，CaSO4＋(NH4)2CO3=CaCO3↓＋(NH4)2SO4，煅烧CaCO3=====CaO＋CO2↑。直接蒸干会以致(NH4)2SO4分解。二、填空题（共15分）8.(6分)将6g某种铁的硫化物在氧气流里灼烧，使硫全部氧化为二氧化硫，再将所得二氧化硫全部氧化为三氧化硫，并与水反响完好转变成硫酸。这些硫酸恰好与40mL5mol/L氢氧化钠溶液中和，求铁的硫化物的化学式。8.FeS2【解析】m(S)=401030.5mol×32g/mol=32(g)(1分)2m(Fe)=6g－32g=28g(1分)0.28gn(Fe)56g/mol1(2分)n(S)0.32g232g/mol∴铁的硫化物化学式为FeS2(2分)9.(9分)现有一份“将二氧化硫转变成硫酸铵”的资料，摘录以下：“一个典型的实例：初步办理后的废气含2%的二氧化硫和10%的氧气(体积分数)。在400℃时废气以3－1的速率5m·h经过五氧化二钒催化剂层与20L·h－1的速率的氨气混杂，再喷水，此时气体温度由400℃降至200℃，在热的结晶装置中获取硫酸铵晶体”(气体体积均折算为标准情况)，利用上述资料，用氨来除掉工业废气中的SO，回答以下问题：2(1)按反响中的理论值，二氧化硫与氧气的物质的量之比为2∶1，该资料中这个比值是________，简述不采用2∶1的原因______________________________________。(2)经过计算，说明为什么废气以3－1－1速率的氨气混杂？5m·h的速率与20L·h(3)若某厂每天排放1×104m3这种废气，按上述方法该厂每个月(按30天计)可得硫酸铵多少吨？耗资氨气多少吨？9．(1)1∶50据化学平衡搬动原理，过分的O2可提高SO2的转变率(2)废气中－33－1×2%＝10L－1SO2的速率为1000L·m×5m·h·hV(SO)∶V(NH)＝10∶20＝1∶2恰好生成(NH)SO23424(3)3.54t硫酸铵，91tNH3【解析】SO2转变成一可逆反响，为提高SO2的转变率可用过分的O2；据关系式SO2～SO3～2NH3～(NH4)2SO4可知废气中SO2与NH3应以1∶2通入。组（课后拓展）1.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了以以下列图所示的装置(图中夹持装置均已略去)。实验操作：①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗中注入必然量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气产生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，尔后马上罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如上图所示。氢气连续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。③用酒精灯加热反响管E，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反响管E，片刻后F中的溶液变红。回答以下问题：a．检验氢气纯度的目的是______________________________________。b．C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是________，防范了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是_____________________________________，C瓶内气体的成分是

______________________________________。c．在步骤③中，先加热铁触媒的原因是

________________________。反响管

E中发生反响的化学方程式是

______________________________________。1.a

．经过检验

H2的纯度证明

E管中空气被排尽，同时也防范点燃氢气时发生爆炸b．A装置中液面下降，长颈漏斗中液面上升，反响停止使

C瓶内气体进入

E管中

N2、H2、少量的

CO2和水蒸气c．合成氨反响需加热，铁触媒在约500℃的温度下活性最大，故需先加热铁触媒铁触媒N2＋3H22NH3△【解析】a．在该实验中，关闭弹簧夹a、b，打开弹簧夹c、d、e，H2能够进入E装置，排尽其中的空气，防范空气中的O2将E装置中铁触氧化，经过检验H2的纯度能够证明E装置中空气是否被排尽，同时在②步实验中要点燃H2，在点燃从前，也必定检验其纯度，防范爆炸。b．C瓶内水位下降，说明瓶内压富强于外界压强，会以致A装置中长颈漏斗液面上升，试管内液面下降，使酸液与Zn粒相走开，停止反响。此时打开弹簧夹b，H2和N2混杂气体在较大的压力作用下会经过导气管，经干燥后进入E管。由于空气中的O2与H2反响了，因此C瓶内气体的成分是N2、H2及少量的CO2和水蒸气。c．N2与H2的反响需要加热，铁触媒最大活性的合适温度约为500℃。因此，要在将N2、H2混杂气体通入E从前加热铁触媒。2.某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为2）为原料生产硝酸铵过程以下：NH3①②③NH4NO3混杂气HNO3空气催化剂4NO＋6HO其中反响①为4NH＋5O322⑴步骤②中发生了两个反响，将这两个化学方程式合并为一个化学方程式，可表示为_____________________________________。⑵若不考虑副反响且各步反响均完好，为使生产过程中不再补充空气，则原料气中氨（包括第③步被硝酸吸取的氨）的体积分数最大值为____________。⑶假设实质生产中，反响①、②中含氮物质的利用率分别为、，反响③中氨的利用率为c、ab硝酸的利用率为100％，则合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是。2.（1）4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3（2）1/6（或16.7%）（3）2abcabc【解析】该问题前两个问题主要观察学生对若干个反响进行加和后获取总的变化结果的方法，大多数同学都能够顺利解决，最后一问则观察有关利用率问题，稍有难度。合并方程4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3①4NH3＋5O2=4NO＋6H2O②3343NH+HNO=NHNO③可获取8NH3＋8O2=4H2O+4NHNO3、因此NH3与O2体积比最大为1:1,即原料中氨气最大体积为，2/(10+2)=1/6。解法一：假设耗资NH的总物质的量为1mol，其中用于制取HNO