2017版高考化学大一轮复习 第一讲 化学与工农业生产讲义（选修2）

1、第一，关于化学和农业的生产2017高考导航试验纲要真题统订命题趋势1 .了解我国无机化工资源和产品的主要种类。2、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、工艺和意义，认识到研制催化剂促进化工发展的重要意义。3 .了解精细化工产品的生产特点，精细化工在社会发展中的作用。4 .了解化肥、农药等在农业生产中的作用。卷 36T(2)(5)；2015、卷 36T(3)；音量 36T(4)；2014、卷 36T(3)；卷 36T(2)(3)本部分的内容主要是(1)在硫酸工业的背景下，探讨接触法硫酸的化学反应原理、工艺流程、生产设备、反应条件的选择和“三废”的处理；(2)以纯碱为代表调查无机化学工业生产相关的

2、化学原理和生产技术。 预计2017年高考将从化学反应原理、生产设备、具体化工措施等方面展开，以流程图方式结合环境问题，考察硫酸的工业生产、工业合成氨、纯碱的生产。 题型是非选择题，得分约为68分。试验硫酸一硫酸的工业生产一、生产流程和原理二、“三废”处理和能源的利用1 .“三废”的处理方法(1)排气吸收： SO2 Ca(OH)2=CaSO3 H2O、CaSO3 H2SO4=CaSO4 SO2 H2O。 (填补化学方程式)(2)废水处理根据杂质性质的不同，酸碱中和法、重金属离子沉淀法等化学方法也有所不同。(3)废渣利用：制砖、制水泥，提纯贵重有色金属。2 .能源的利用硫酸生产中产生的热可以用于预

3、热反应物满足自己的能源需求，也可以从硫酸工厂向外部输出大量的能量(供热发电)。 三、化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关修订1 .化学反应速度和化学平衡原理(1)增加化学反应速度的措施提高温度。使用催化剂。在沸腾炉中燃烧燃料时，粉碎原料，增大与空气的接触面积。(2)反应条件的选择温度：根据平衡转移的原理，应该在低温下进行，但低温时催化剂活性不高，反应速度低，实际生产中采用400500 的温度。常压：根据平衡移动原理，应该在高压下进行，但增大压力后向SO2的转化率不怎么上升，加压后成本和能量消耗增大，但常压下的转化率变高，实际生产中采用常压操作。适度过剩的空气：提高SO2的转化率。2 .逆流原理

4、沸腾炉中的原料从炉顶下落，从炉底吹入热风，原料与助燃气体充分接触，在反应完全进行的吸收塔中大量使用耐酸瓷环(片材)，浓硫酸从塔顶吹入，三氧化硫气体从塔底吹入，吸收的程度提高。3 .热交换原理由于2SO2 O22SO3为发热反应，因此在接触室内使用热交换器，利用反应放出的热量对接触室的原料气体进行预热，实现节能、生产成本的降低。4 .循环工作原理由于2SO2 O22SO3是可逆反应，废气中有一定的SO2和O2，这部分的气体采取一定的措施转移到接触室，在提高原料利用率的同时，减少废气的排放。5 .关于订正算法(1)元素守恒法：根据某些重要元素的质量守恒，找出关系式，可简化修正过程，方便快捷。(2)

5、常见量的修正公式矿物的纯度=100%。原料利用率=100%。原料转化率=原料利用率=1-原料损失率。收率=100%。多阶段反应的总转化率=各阶段反应转化率的乘积。(2016银川模拟)在硫酸的工业制法中，说明以下生产操作和生产操作的主要原因和目的是正确的()a .黄铁矿在燃烧前必须粉碎。 因为大黄铁矿烧不着B.SO3的目的是用98%浓硫酸吸收，防止酸雾的形成，完全吸收SO3C.SO2氧化为SO3需要催化剂，由此能够提高SO2的转化率d .沸腾炉产生的炉气需要净化。 因为炉气中的SO2与杂质反应分析：选择b本问题探讨化工生产中的技术处理问题。 从化学反应速度、化学平衡转移及实际生产三个方面可以考虑

6、各种操作条件的原因。 矿石的粉碎是为了提高反应速度，大的黄铁矿不能燃烧的浓硫酸吸收SO3是为了防止水变成酸雾使用催化剂反应速度提高，但是不能提高SO2的转化率从沸腾炉出来的炉气需要净化。 因为炉气中的杂质会造成催化剂中毒。名士订货(1)之所以不用水和稀硫酸，而是用98%的浓H2SO4吸收so3，是因为用水和稀硫酸吸收so3会产生酸雾，影响吸收。(2)黄铁矿焙烧得到的炉气需要净化处理，主要有避免催化剂中毒、防腐蚀设备等。(3)在生产硫酸的工业生产中，综合考虑原料来源、动力、设备、环境污染等因素，控制适当的反应条件，取得最佳的经济效益。(2016大连高三双)硫酸厂排出的废气中含有少量的二氧化硫。

7、为了防止大气污染，必须在排放前进行尾气处理，谋求综合利用。(1)从硫酸工厂排出的废气中的SO2通常被足够量的石灰水吸收，然后用稀硫酸处理。建立上述过程的化学反应方程式：中国语，中国语，中国语。此废气处理方法的优点(只需写出2点即可):_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。中国语，中国语，中国语。某硫酸厂每天排放的1万立方米(标准情况)废气中含有0.2% (体积百分率)的SO2时，按上述方法处理，理论上需要生石灰_kg。(2)近闻美国和日本，作为SO2污染对策的新方法，正

8、在研究Na2SO3吸收法。 该方法通过用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二阶段加热吸收溶液，可以得到含有高浓度SO2的水蒸气副产物。 与(1)相比，此废气处理方法可以：(1)分析其中的化学反应时，、表示关系式二氧化碳1摩尔1摩尔x可以求出x=mol、m (Cao )=mol 56 gmol-110-3 k gg-1=50 k g(2)分析了该新方法过程中的化学反应：与na2so3 h2o so2=2nahso3、2nahso3na2so3 h2o so2、(1)中的反应进行比较。回答2=caso3h2o、CaSO3 H2SO4=CaSO4 SO2 H2O原料生石灰、硫酸可以得到廉价易得的石膏副

9、产物，产生的SO2含量高可以作为原料循环(任意2点)。50(2)Na2SO3可循环利用问题组一接触法硫酸的原理1 .关于硫酸工业生产过程的以下记述错误的是()a .在接触室使用铁粉作为催化剂b .通过在接触室中活用热交换技术，可以有效利用能源c .将硫铁矿制成微粉末，可以提高原料的利用率d .之所以使该反应为450500 ，主要是因为在该温度下催化活性良好分析：选择a在硫酸工业生产过程中，接触室发生的反应为2SO2 O22SO3，使用催化剂为V2O5。问题组二工业生产硫酸的适当条件和综合效益2 .工业制硫酸的生产流程如下图所示(1)我国黄铁矿资源比较丰富，但许多工厂以硫黄为原料生产硫酸。 原因

10、是什么？(2)在催化反应室中，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的是：a .提高温度b .降低压力c .继续补充空气d .及时分离SO3(3)在生产中为提高催化剂的催化效率采取了什么措施？只能采取两项措施，至少要采取两项措施已知有(4)2so2(g ) o2(g )2s o3(g )h=-196kj摩尔- 1。 在450 、常压和钒催化条件下，在密闭容器中填充2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量_ _ _ _ _ (或=)196中国语，中国语，中国语。(5)经检查生产的硫酸的原料气体成分(体积分率)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。 在500 、0.1 MP

11、a的条件下达到平衡时，各种气体的体积比为v (so2):v (so3):v (o2):v (n2)=0. 46:6.54:7.73解析：二氧化硫到三氧化硫的反应是正反应气体体积减少的发热反应，因此低温高压有利于提高二氧化硫的转化率。 在生产过程中，由于氮气没有参加反应，因此其体积不变，反应前的气体的体积SO2、O2、N2分别为7 L、11 L、82 L，反应后的SO2的体积可以看作是0.46 L，因此SO2的转化率为100%=93.4%。答案： (1)以黄铁矿为原料生产中产生的废弃物过多，处理成本高(2)光碟(3)净化气控制温度为400500 ； 增大催化剂与反应气体的接触面积(合理即可)(4

12、)在1ATM和298 K的条件下，2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO2，放出196 kJ的热量，但该反应是可逆反应，不能完全进行，另外由于反应温度为450 ，所以放出的热量小于196 kJ(5)93.4%试验点2工业合成氨反应条件的选择合成氨的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备等因素，控制适当的反应条件，取得最佳的经济效益。1 .温度2 .压力3 .催化剂可以不影响平衡地加快反应速度，提高单位时间氨的生产量，现在工业上以铁催化剂为催化剂。4 .循环操作合成氨转化率低，采用循环操作。 混合气体通过冷凝器使氨液化，分离氨，将没有完全反应的N2和H2通过循环压缩

13、机送到合成塔，使之充分利用。1 .关于合成氨工业的以下记述，可以用休闲原理说明的是()a .通过使用铁作为催化剂，可以提高合成氨反应的速度b .高压比常压条件更有利于合成氨的反应C.500 左右比室温有利于合成氨的反应d .合成合成氨时采用循环操作，可以提高原料的利用率分析：选择b催化剂不影响平衡转移，a错误。 正反是气体体积缩小的反应，增压有利于平衡右移，b是正确的。 c、d项都不能用鲁沙特列的原理来说明。2 .关于合成氨工业的以下说法中正确的是()a .合成塔排出的混合气体中，氨气占15%，合成氨工厂的效率低b .氨容易液化，N2和H2在实际生产中被再利用，因此整体上氨的生产率高c .合成

14、氨工业的反应温度控制在500 ，目的是使化学平衡向正反应方向移动d .我国合成氨工厂采用的压力为1030 MPa，因为在这个压力下铁催化剂的活性最大分析： b选择氨的实际生产中N2、H2可循环利用，氨容易液化分离，因此生产效率高。名士订货(1)使用催化剂不影响氨的生产率，但可以提高单位时间的氨产量。 催化剂对反应有选择性，催化剂容易误认为所有反应都有催化作用。(2)温度的选择必须兼顾反应速度、氨的生产率、催化活性3个方面。(3)压力不会过大的原因是考虑反应速度和氨的收率，实际上从生产成本方面考虑。(2014高考天津卷)合成氨是人类科学技术上的重大突破，其反应原理是n2(g )3h2(g )2n

15、 h3(g )h=-92.4 kj摩尔- 1工业合成氨的简易流程图如下所示(1)工序ii中制氢的原理如下所述CH4(g) H2O(g)CO(g) 3H2(g )h=206.4 kj摩尔- 1CO(g) H2O(g)CO2(g) H2(g )h=-41.2千克摩尔- 1对于反应，必定能够提高平衡体系中h2%的含量，并且能够加快反应速度的措施是a .提高温度b .提高水蒸气浓度c .加入催化剂d .降低压力利用反应，进一步转化CO，可以提高H2产量。 1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分率为20% )与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体时，CO转化率为(2)下图表示500 、60.0 MPa条件下原料气体投入比与平衡时的NH3体积分率的关系。 根据图中的a点数计算N2的平衡体积分数： _ _ _ _ _ _ _ _ _ .(3)在上述的流程图中，充分利用从合