2022届《走向高考》化学（苏教版）全程复习（选修）《化学与工农业生产》

1.原料：主要有

、有色金属冶炼的烟气、石膏等。2．生产流程(1)SO2的制取(设备：

)①原料为硫黄：

②原料为硫铁矿：

铁矿石、硫黄沸腾炉(2)SO2的催化氧化(设备：

)：

(3)SO3的吸收(设备：

)：接触室吸收塔SO3＋H2O===H2SO43．三废的利用(1)尾气吸收废气中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循环使用。

或SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3

或NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2SO2↑＋2H2OSO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O(2)污水处理废水可用Ca(OH)2中和，发生反应为

。(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。Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O反应特点：(1)该反应为

。(2)正反应为气体体积

的反应。(3)正反应为

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，成因等因素，得出合成氨的适宜条件。可逆反应减小放热(1)压强：

MPa～

MPa(2)温度：

(3)催化剂：

(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①N2：可用

获得。1030400℃～500℃铁触媒分离液态空气②H2：a.利用焦炭制取：

b．利用CH4制取：(2)净化：原料气净化处理，防止

。(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①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。②废水：主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理。催化剂中毒③废渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。1.原料：

。2．生产过程(1)在精制的饱和食盐水中通入氨气。(2)将CO2通入氨化的饱和食盐水中，发生反应为：

(3)过滤出NaHCO3，煅烧得到纯碱，发生反应为：同时在母液中加入石灰乳，以回收NH3，并循环利用，发生反应为：

碳酸钙和氯化钠CO2＋NH3＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓2NH4Cl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O1.化肥(1)氮肥(2)钾肥：主要有KCl、

、K2SO4。(3)磷肥：过磷酸钙2．农药最早使用的农药石硫合剂，农药波尔多液是由

配制的。3．表面活性剂(1)肥皂的主要成分是

的钠盐(或钾盐)。K2CO3CuSO4和Ca(OH)2高级脂肪酸一、化工生产原理在硫酸生产中的应用1．化学反应速率和化学平衡原理(1)增大化学反应速率措施：①升高温度；②使用催化剂；③在沸腾炉中燃料燃烧时，使原料粉碎，增大与空气的接触面积。(2)促进SO2的催化氧化正向移动措施：通入过量空气，增大O2浓度，促进平衡正移。2．逆流原理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，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，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．热交换原理由于2SO2＋O22SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的。4．循环操作原理由于2SO2＋O22SO3是可逆反应，尾气中还有一定的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。二、两种制碱法的比较1．索尔维制碱法此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳，生产过程如下：(1)盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的Ca2＋和Mg2＋。(2)盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，制成氨盐水。(5)将氯化铵加石灰乳反应，生成氨回收利用。2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．侯德榜制碱法(1)反应原理侯氏联合制碱法，是将合成氨工业和制碱工业联合起来，以煤为原料制得碳铵，碳铵再与氯化钠进行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵。(2)有关反应方程式NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3NaCl＋NH4HCO3===NH4Cl＋NaHCO3↓[例1](2010·浙江自选模块，16)(1)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)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________。[解析](1)1)接触室安装热交换器，目的就是充分利用热量；在吸收塔中填充瓷器管可增大SO3与浓硫酸接触面积，有利于SO3的吸收。2)设燃烧1mol硫，则需通入O2的物质的量为1.5mol(过量50%)。所流经流量计1的空气为1.5mol/0.2＝7.5mol；在接触室中，1molSO2反应，则消耗n(O2)＝0.5mol，所流经流量计2的空气为0.5mol×2.5/0.2＝6.25mol，所以二者之比为1.2：1。在硫酸的工业制法中，下列生产操作及说明生产操作的主要原因二者都正确的是 (

)A．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应B．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的不能燃烧C．SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，有利于SO3吸收完全D．SO2被氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率[解析]从沸腾炉出来的炉气含有很多杂质，其中的某些杂质气体能使催化剂(V2O5)发生中毒失去催化作用，需净化后才能通入接触室；硫铁矿燃烧前粉碎的目的是使燃烧速率加快，因为大块的固体与空气接触的面积小，使反应速率减慢；由于SO3极易溶于水，直接用水吸收时形成酸雾，且吸收效果不好，用98.3%的浓硫酸吸收SO3更完全，且能阻止酸雾的形成；催化剂只能改变化学反应速率，不能影响化学反应的程度，D错误。[答案]C(2010·山西太原高三一测，8)接触法制硫酸中，从沸腾炉里出来的炉气，在进行氧化之前必须净化的原因是(

)A．降低炉气的温度便于吸收B．防止矿尘堵塞管道C．防止催化剂中毒以及水蒸气对设备和生产产生的不良影响D．增加SO2的含量[解析]由于沸腾炉中产生的SO2中含有杂质，这些杂质能与V2O5发生化学反应，使V2O5的催化作用丧失，引起催化剂中毒，所以需先净化SO2。[答案]C[例2](2010·宁夏中卫一中模拟)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂：铁触媒，温度400～500℃，压强20MPa～50MPa。回答下列问题：(1)合成氨工业中原料气压缩到20MPa～50MPa的原因是______________________；从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因是__________________。(2)500℃、50MPa时，在容积为1L的容器中加入nmolN2、3nmolH2，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N2的转化率为x。则K和x的关系满足K＝________。(3)甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式：CH4＋H2O===CO＋3H2。已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571/6kJ/mol2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566kJ/molCH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3kJ/mol又知1molH2O(g)转变为1molH2O(l)时放出44.0kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式______________________。(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式：__________________________。[解析](1)合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强既有利于增大反应速率，又有利于平衡正向移动，提高原料气体的转化率；生产中采用400～500℃的高温，目的是增大反应速率，提高催化剂活性。我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下图所示：(1)沉淀池中发生反应的化学方程式是______________。(2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了____________(填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是______________。(3)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加____________________。(4)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有________。a．增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出b．使NaHCO3更多地析出c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度[答案](1)NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (2)Ⅰ过滤 (3)用硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明含NaCl杂质 (4)a1．(2010·山西太原高三一测，2)城市的环境污染是当前突出的环境问题。如图A所示，X河流经某工业城市Y，其中a处在上游，附近有丰富的黄铁矿资源；d处在下游，附近有多个企业以硫酸为原料。根据某月Y市环保局监测站对X河水质检测的结果，绘制成简图如图B所示。下列说法不正确的是 (

)A．造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B．工业生活污水、固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源C．d处污染程度减小，可能是某些污染物的离子间发生反应生成沉淀所致D．该城市建设硫酸厂时，综合考虑诸多因素选址在b处最合理[解析]由于bc段污染程度是上升趋势，则bc段是产生污染的地区，cd段逐渐下降，说明污染的物质之间发生化学反应，以气体或沉淀的形式析出，河水水质变为原始状态。由于b处是市区用水的上游，则硫酸厂应选在河水的下游。[答案]D2．在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是(

)①置换反应 ②化合反应③分解反应 ④取代反应⑤加成反应 ⑥消去反应⑦加聚反应 ⑧缩聚反应A．①②⑤B．②⑤⑦C．只有⑦⑧D．只有⑦[解析]根据题意，“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑，B项最不合算，环节多、使用试剂种类也多；D项不合算，用了两种较贵的试剂。从环保角度考虑，A、D两项分别产生了污染环境的氮的氧化物和SO2，B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。从技术角度看，D项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。[答案]C3．火力发电在能源利用中占较大比重，但是排放出的炉气中含有SO2，会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：(1)天然海水呈碱性。请写出SO2与OH－反应的离子方程式：______________________。(2)天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3分子，使用氧气将其氧化的化学原理是____________(用化学方程式表示)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是________________。(3)为了测定炉气中SO2的含量，把500mL(标准状况下)的炉气通入20mL0.05mol/L的高锰酸钾溶液中，使紫色刚好褪去。请回答：①配平方程式：____KMnO4＋____SO2＋____H2O===____MnSO4＋____K2SO4＋____H2SO4②测定结果炉气中SO2的含量为________。A．当单位时间内消耗2molSO2的同时生成2molSO3，说明该反应达到平衡B．升高温度，可以增大正反应速率C．增大压强，促使平衡向右移动D．工业上通过鼓入大量的空气而提高SO2的转化率[答案](1)SO2＋2OH－===SO32－＋H2O(2)2H2SO3＋O2===2H

2SO4中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸(H＋)(3)①2KMnO4＋5SO2＋2H2O===2MnSO4＋K2SO4＋2H2SO4

11.2%(4)BCD4．(2009·宁夏、辽宁理综，37)请回答氯碱工业的如下问题：(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝________(要求计算表达式和结果)；(2)