高考化學一輪復習 考點29 化學與技術（第44課時）化學與技術課件

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1、第44課時化學與技術課標版課標版 化學化學考試要點考試要點命題規(guī)律命題規(guī)律備考策略備考策略1.了解我國無機化工的生產資源和產品的主要種類。 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設備、流程和意義,認識催化劑的研制對促進化學工業(yè)發(fā)展的重大意。 3.了解精細化工產品的生產特點,精細化工在社會發(fā)展中的作用。 4.了解化學肥料、農藥等在農業(yè)生產中的作用。 5.了解海水的綜合利用。了解化學科學發(fā)展對自然資源利用的作用。 6.了解煤、石油和天然氣等的綜合利用。 7.了解化學對廢舊物資再生與綜合利用的作用。 8.了解社會發(fā)展和科技進步對材料的要求。了解化學對材料科學發(fā)展的促進作用。 1.本課時知識常見的考查形

2、式有:(1)以硫酸工業(yè)為背景,考查接觸法制硫酸的化學反應原理、工藝流程、生產設備、反應條件的選擇與“三廢”的處理;(2)以純堿為代表物考查無機化工生產中涉及的化學原理與生產工藝;(3)天然水凈化、污水處理的方法,從海水中提取溴、鎂的工藝流程;(4)氯堿工業(yè)的生產原理及工藝流程;(5)石油裂化、裂解的比較,分餾產品及煤的綜合利用;(6)以無機非金屬材料為背景,考查新型無機非金屬材料的制備、性質與用途。2.題型以填空題為主。如2015年課標,36T;2015年課標,36T等。復習備考中,應緊緊依據考綱要求,立足課本上的知識,有意識地強化應用基本化學知識解釋、解決有關技術問題的能力。另外,本課時內容

3、與實際工農業(yè)生產聯系緊密,所以還要關注社會新聞、了解科技動態(tài)?？季V導學考綱導學一、化學與工農業(yè)生產一、化學與工農業(yè)生產(一)硫酸工業(yè)1.合成硫酸的三種原料三種原料為 、 、 。2.三個反應(1)造氣: 或 。(2)催化氧化: 。(3)三氧化硫的吸收: 。3.黃鐵礦制硫酸的三個主要設備教材研讀教材研讀硫黃硫黃(或黃鐵礦或黃鐵礦)空氣空氣水水S(s)+O2(g) SO2(g)4FeS2(s)+11O2(g) 2Fe2O3(s)+8SO2(g)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)SO3(g)+H2O(l) H2SO4(l)三個主要設備為 、 、 。特別提示a.吸收塔內用98.3%的濃硫酸吸收S

4、O3,是因為用水吸收會產生酸霧,腐蝕設備和降低吸收率。b.為了降低成本,通入沸騰爐和接觸室的不是氧氣,而是空氣。4.接觸室中三個反應條件(1)溫度:根據平衡移動原理,應在低溫下進行,但低溫時催化劑的活性不高,反應速率低,實際生產中采用 的溫度。(2)常壓:根據平衡移動原理,應在高壓下進行,但增大壓強對SO2的轉化率提高不大,且加壓會提高成本和能量消耗,同時常壓下的轉化率已很高,所以實際生產在常壓下進行。(3)適當 的空氣:目的是提高SO2的轉化率。沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔400500 過量過量5.“三廢”處理和能量綜合利用(1)“三廢”處理方法a.尾氣吸收: CaSO3+H2SO4

5、 CaSO4+SO2+H2Ob.廢水處理:根據雜質性質的不同,采用不同的化學方法進行處理,如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法。c.廢渣利用:制磚或制造水泥,提煉貴重金屬。(2)能量的充分利用硫酸生產中的反應熱可用于預熱反應物,滿足自身能量的需要,還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量(供熱、發(fā)電)。(二)合成氨工業(yè)SO2+Ca(OH)2 CaSO3+H2O1.反應原理N2+3H2 2NH32.基本生產過程(1)造氣1)N2來源于空氣a.將空氣 、 液化后蒸發(fā)分離出O2而獲得N2;b.將空氣與碳作用生成CO2,再除去CO2后得N2。2)H2來源于水和燃料(焦炭、煤、石油、天然氣等)的反應,反應方程式為 C

6、+H2O(g) CO+H2,CO+H2O(g) CO2+H2等。(2)凈化1)原料氣中的主要雜質:H2S、CO、CO2、O2等。加壓加壓降溫降溫2)主要危害:會導致催化劑中毒。3)凈化方法:a.H2S用 吸收,NH3H2O+H2S NH4HS+H2O;b.CO首先被氧化生成CO2,再被 吸收,CO+H2O(g) CO2+H2、K2CO3+CO2+H2O 2KHCO3。(3)合成與分離a.設備: 。b.氨的分離:通過 使氨液化,然后將液氨分離出來,分離后的混合氣體經循環(huán)壓縮機,再送到 中繼續(xù)合成。3.合成氨條件的選擇溫度: ;氨水氨水K2CO3溶液溶液合成塔合成塔冷凝器冷凝器合成塔合成塔4005

7、00 壓強: ;催化劑:以 為主的催化劑。(三)純堿工業(yè)1030 MPa鐵鐵 氨堿法聯合制堿法原理NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O原料NaCl、NH3、CaCO3(制備CO2和CaO)NaCl、NH3、CO2生產流程 優(yōu)、缺點原料便宜,步驟簡單,但是產生大量CaCl2,食鹽利用率低產品純度高,原料利用率高,同時得到氮肥NH4Cl,但會加重設備的腐蝕(四)農藥、化肥和表面活性劑1.化肥(1)農業(yè)生產中,大量施用的化肥主要是 、 和 。(2)尿素的工業(yè)生產原理用化學方程式表示為2NH3+CO2 H2NCOONH4、H2NCOON

8、H4 H2NCONH2+H2O;硝酸銨的工業(yè)生產原理用化學方程式表示為4NH3+5O2 4NO+6H2O、2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO、NH3+HNO3 NH4NO3。(3)常見的復合肥料有:NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、KNO3、KH2PO4。2.農藥(1)分類氮肥氮肥磷肥磷肥鉀肥鉀肥1)按成分分類a.第一代農藥: 和 ,屬于人類最早使 用的農藥。b.第二代農藥:有機氯、有機磷、氨基甲酸酯等有機合成的農藥。c.第三代農藥:擬除蟲菊酯和特異性農藥等人類開發(fā)和利用的農藥,它具有高效、低毒、低殘留的特點,故被稱為“環(huán)境友好農藥”。2)按用途分類a.殺蟲劑,如

9、有機氯、有機磷、擬除蟲菊酯等。b.殺菌劑,如波爾多液等。c.除草劑,如2,4-D等。d.植物生長調節(jié)劑,如乙烯、乙烯利等。天然產物天然產物無機物無機物(2)危害a.對農產品造成污染,危及食品安全。b.破壞生物鏈,影響生態(tài)平衡。c.對環(huán)境造成嚴重污染,危及人類健康和生命安全。3.合成洗滌劑洗滌劑的主要成分是表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉),能夠去除油污,里面還含有殺菌劑、織物柔軟劑等輔助成分。自測自測1下列關于硫酸工業(yè)生產過程的敘述錯誤的是( )A.在接觸室中使用鐵粉作催化劑B.在接觸室中運用熱交換技術可充分利用能源C.把硫鐵礦磨成細粉末,可以提高原料的利用率D.該反應采用400500 主要是因

10、為該溫度下催化劑活性好答案 A硫酸工業(yè)生產過程中,接觸室中發(fā)生的反應為2SO2+O2 2SO3,所用的催化劑為V2O5。自測自測2 (2015云南昆明模擬)比利時人索爾維以NaCl、CO2、H2O為原料生產Na2CO3,叫做索爾維法。其主要步驟是:在含氨的飽和NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3;再將NaHCO3焙燒制得純堿,CO2循環(huán)使用;析出小蘇打的母液中加入生石灰,NH3循環(huán)使用。我國著名化學家侯德榜對索爾維法做了改進,用NaCl固體代替生石灰,加入母液中使NH4Cl晶體析出,生產出純堿和氯化銨,這便是舉世聞名的“侯氏制堿法”。試回答:(1)向母液中通入氨氣的作用和目的是 。(2)在

11、含氨的飽和NaCl溶液中通入CO2的化學反應方程式為 。(3)不能在NaCl溶液中通入CO2制取NaHCO3的原因是 。(4)析出小蘇打的母液中加入生石灰反應的方程式是 。(5)侯氏制堿法與索爾維法相比,其優(yōu)點是 。答案 (1)利用氨在水中極易溶解且溶液呈堿性的性質,增加溶液吸收CO2的量(2)NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl(3)碳酸的酸性比鹽酸弱,CO2與NaCl不反應,CO2的溶解度小 (4)2NH4Cl+CaO+H2O 2NH3H2O+CaCl2 (5)析出可作為化肥的NH4Cl,減少CaCl2的生成,原料NaCl充分利用,沒有廢渣,減少污染解析因為碳酸的酸性

12、比鹽酸弱(CO2與NaCl不反應)且CO2的溶解度小,所以應向飽和氯化鈉溶液中首先通入氨氣,然后再通入二氧化碳氣體,從而產生碳酸氫鈉。侯氏制堿法的優(yōu)點在于析出可作為化肥的NH4Cl,減少Ca-Cl2的生成,保證原料NaCl充分利用,沒有廢渣,減少污染。二、化學與資源的開發(fā)利用二、化學與資源的開發(fā)利用(一)獲取潔凈的水1.天然水的凈化混凝法(1)概念:加入 ,使天然水中細小的 和 聚集成較大的顆粒而沉淀,然后過濾除去的方法。(2)常見混凝劑: 、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等。2.硬水的軟化(1)分類混凝劑混凝劑懸浮物懸浮物膠體膠體明礬明礬硬水:含有較多 、 的天然水。軟水:含有較少或不含

13、、 的天然水。(2)硬度的劃分暫時硬度:水的硬度由 或 引起。永久硬度:水的硬度由 等引起。(3)硬水的軟化方法a.加熱法原理:Ca(HCO3)2 CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2 MgCO3+H2O+CO2MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2適用范圍: 。Ca2+Mg2+Ca2+Mg2+Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物只能軟化具有暫時硬度的水只能軟化具有暫時硬度的水b.藥劑法常用藥劑: 、 等。原理:HC+OH- C+H2O、Ca2+C 、Mg2+2OH- 。適用范圍:可軟化具有 的水。特別提示藥劑法軟化硬水必須注意加入試劑的先

14、后順序,為使離子沉淀完全,所加入的試劑必須過量,過量的Ca2+也必須除去,所以Na2CO3應在Ca(OH)2或生石灰之后加入。c.離子交換法交換劑中的 與水中的Ca2+、Mg2+發(fā)生離子交換作用使水軟3O23O23O純堿純堿生石灰生石灰CaCO3Mg(OH)2暫時硬度和永久硬度暫時硬度和永久硬度陽離子陽離子化。離子交換劑常用NaR、HR表示。離子交換劑使用一段時間后失去交換能力,可以利用食鹽水使NaR型離子交換劑發(fā)生逆交換,重新恢復交換能力,這個過程叫做 。3.污水處理(1)基本流程(2)污水處理時常用的化學方法a.中和法酸性廢水常用熟石灰中和,堿性廢水常用H2SO4或CO2中和。再生再生b.

15、沉淀法Hg2+、Pb2+、Cu2+等重金屬離子可用Na2S除去,反應的離子方程式為Hg2+S2- HgS,Pb2+S2- PbS,Cu2+S2- CuS。4.海水淡化海水淡化的方法有 、 等。(二)海水的綜合利用1.氯堿工業(yè)(1)設備離子交換膜電解槽離子交換膜只允許 離子通過。(2)原理蒸餾法蒸餾法電滲析法電滲析法陽陽2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2氯堿工業(yè)的生產原理用化學方程式表示為 。(3)粗鹽的精制a.目的:除去泥沙,使Ca2+、Mg2+、S等的含量達到要求。b.原因:Ca2+、Mg2+等在堿溶液中形成沉淀,破壞離子交換膜。c.試劑: 。用BaCl2除去S,用NaOH除去M

16、g2+,用Na2CO3除去Ba2+及Ca2+,所加沉淀劑需稍過量。試劑的加入順序:純堿需在鋇試劑后加,稀鹽酸在過濾后加。d.有關反應的離子方程式:Ba2+S BaSO4Mg2+2OH- Mg(OH)224O24O24OBaCl2、NaOH、Na2CO3、稀鹽酸、稀鹽酸Ca2+C CaCO3Ba2+C BaCO3C+2H+ H2O+CO2(4)產品a.陽極室產品: ,補充精制飽和食鹽水,流出淡鹽水。b.陰極室產品:氫氣和NaOH,補充水(含少量NaOH)流出NaOH溶液。2.從海水中提取溴單質(1)工藝流程23O23O23O氯氣氯氣(2)反應原理Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2或3.從海水

17、中提取鎂單質(1)工藝流程(2)主要化學反應a.制備石灰乳:CaCO3 CaO+CO2、CaO+H2O Ca(OH)2;b.沉淀Mg2+:Mg2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+Ca2+;c.制備MgCl2:Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O;d.電解MgCl2:MgCl2(熔融) Mg+Cl2。(3)生產中應用的平衡原理1)沉淀溶解平衡原理a.向海水中加入沉淀劑Ca(OH)2,由于c(OH-)增大,Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2,則最大限度地將Mg2+轉化為Mg(OH)2沉淀。b.向Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸,使沉淀溶解平衡右移。2)水解平衡原理在MgCl26H2O脫

18、水變?yōu)镸gCl2時,由于存在水解平衡MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl,在HCl氣體環(huán)境中,增大了c(HCl),抑制了MgCl2的水解,避免了Mg(OH)2的生成。(三)石油、煤、天然氣的綜合利用1.石油的煉制煉制方法原理變化主要原料主要產品分餾常壓利用烴的沸點不同,將石油分離成沸點不同的產物物理變化原油石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等減壓重油柴油、潤滑油、燃料油、石蠟、瀝青等裂化在一定條件下,使長鏈烴斷裂為短鏈烴化學變化重油、石蠟等汽油、煤油、柴油等輕質油裂解深度裂化(更高溫度下的裂化)化學變化石油分餾產物(包括石油氣)主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等2.煤的綜合利用 原理產品干餾

19、將煤隔絕空氣加強熱使其分解焦炭、煤焦油、焦爐氣氣化把煤中的有機物轉化為可燃性氣體CO、H2、CH4等可燃性氣體和CO2、N2等液化直接液化高溫、高壓和有催化劑條件下,把煤與溶劑混合,使煤與H2作用生成液體燃料優(yōu)質汽油、柴油、芳香烴和副產物燃料氣、液化石油氣等間接液化先把煤轉化成CO和H2,再經催化合成烴類燃料、醇類燃料(如CH3OH)等合成汽油、甲醇等3.煤化工和天然氣化工的發(fā)展一碳化學(1)煤氣化2C+O2 2COC+H2O CO+H2CO+H2O H2+CO2(2)天然氣的重整CH4+H2O CO+3H2自測自測3煤、石油、天然氣是重要的能源和化工原料,下列說法正確的是( )A.石油裂解得

20、到的汽油是純凈物B.石油產品都可用于聚合反應C.水煤氣是通過煤的液化得到的氣態(tài)燃料 D.天然氣是清潔燃料答案 D汽油是一種混合物,石油產品中只有含有不飽和鍵的烴才能用于聚合反應,故A、B選項均錯誤;水煤氣是通過煤的氣化得到的氣態(tài)燃料。自測自測4化學在生產和日常生活中有著重要的應用。下列說法不正確的是( )A.明礬水解形成的Al(OH)3膠體能吸附水中的懸浮物,可用于水的凈化B.在海輪外殼上鑲入鋅塊,可減緩船體的腐蝕速率C.MgO的熔點很高,可用于制作耐高溫材料D.電解MgCl2飽和溶液,可制得金屬鎂答案 D電解熔融的MgCl2能制取單質鎂,發(fā)生的反應為MgCl2(熔融) Mg+Cl2。三、化學

21、與材料的發(fā)展三、化學與材料的發(fā)展(一)無機非金屬材料1.傳統硅酸鹽材料傳統硅酸鹽材料一般是以 、石英、鉀長石、鈉長石等為原料生產的。(1)陶瓷:傳統陶瓷大多是將 和 的混合物通過高溫燒結制成的。(2)玻璃:普通玻璃是以 、 、 為主要原料,經過若干工序制成的。它的主要成分為Na2SiO3和CaSiO3。黏土黏土黏土黏土水水石英砂石英砂石灰石石灰石純堿純堿(3)水泥:普通硅酸鹽水泥的原料主要是 、 ;在窯中煅燒得到熟料再配以適量的 及其他混合材料即得產品;水泥的主要成分是3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3等。2.新型無機非金屬材料(1)新型陶瓷:新型陶瓷突破了以Si和O兩種元

22、素為主的傳統組成體系,進一步提高了陶瓷的性能,可作航天器的 。(2)石墨、金剛石和C60等。C60是碳的另一類單質,類似的還有C70、C240、C540、C960等。C60可能成為新型貯氫材料;K3C60具有超導性,由此可能開發(fā)出高溫超導材料;碳納米管則具有更大的韌性。(二)金屬的冶煉1.鋼鐵的冶煉石灰石石灰石黏土黏土石膏石膏涂層材料涂層材料(1)工業(yè)煉鐵a.主要原料:鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。b.主要設備:高爐。c.反應原理:C+O2 CO2(提供熱能,制造CO2)CO2+C 2CO(制造還原劑)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2(制造生鐵)CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2(除

23、去SiO2)(2)工業(yè)煉鋼a.煉鋼原理煉鋼就是在高溫下用 劑將生鐵中過多的碳和其他雜質氧化成氣體或爐渣除去。在煉鋼的過程中發(fā)生的化學反應主要有:2C+O2 2CO2Fe+O2 2FeOFeO+C CO+Fe(脫碳)FeS+CaO FeO+CaS(脫硫)b.煉鋼的主要設備:轉爐。c.煉鋼的主要原料: 、 、 和合金元素。2.鋁的冶煉(1)原料: (主要成分為Al2O3)。氧化氧化生鐵生鐵氧氣氧氣生石灰生石灰鋁土礦鋁土礦(2)提純Al2O3Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O Al(OH)3+NaHCO3,2Al(OH)3 Al2O3+3H2O(3)電解A

24、l2O32Al2O3 4Al+3O2(三)高分子材料1.線型結構、體型結構高分子材料比較合成材料線型高分子材料體型高分子材料常見物質合成纖維、部分塑料部分塑料(如電木)結構特點以共價鍵結合成高分子鏈,鏈與鏈之間以分子間作用力相結合以共價鍵結合成高分子鏈,鏈與鏈之間形成化學鍵產生交聯性質特點具有彈性、可塑性,在有機溶劑中能溶解,加熱能熔融,硬度、脆性較小,不能導電,屬于 性材料沒有彈性和可塑性,不能溶解或熔融,在溶劑中能溶脹,硬度和脆性較大,不能導電,屬于 性材料熱塑熱塑熱固熱固2.新型高分子材料(1)功能高分子材料的特定功能主要通過以下三種途徑獲得:a.由含有某種特定功能官能團的單體直接聚合(

25、如能導電的高分子化合物等);b.通過化學反應在高分子主鏈或側鏈上引入某些具有特定功能的基團(如高吸水性樹脂等);c.通過合理的加工成型實現材料的功能化(如微膠囊等)。(2)復合材料一般是由起黏結作用的基體和起增強作用的增強體兩種材料構成。玻璃鋼就是玻璃纖維和高分子化合物復合而成的復合材料。3.廢舊高分子材料的回收利用(1)通過再生和改性利用,重新做成多種有用的材料和制品。(2)采用熱裂解或化學處理的方法使其分解,用于制備多種化工原料。(3)將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能。自測自測5下列有關材料的說法不正確的是( )A.傳統的無機非金屬材料雖有不少優(yōu)點,但質脆,經不起熱沖擊B.新型無機非金屬

26、材料雖然克服了傳統無機非金屬材料的缺點,但強度比較差C.高溫結構材料具有耐高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點D.新型無機非金屬材料的特性之一是具有電學特性答案 B質地較脆、經不起熱沖擊是傳統無機非金屬材料的缺點;新型無機非金屬材料不但克服了傳統無機非金屬材料的缺點,同時還具有了能承受高溫、強度較高、具有電學性能等若干優(yōu)點。自測自測6 (2015陜西西安模擬)材料是人類生存和發(fā)展的重要物質基礎,隨著科學技術的發(fā)展,人們使用材料的種類、數量和質量也在不斷地發(fā)展,生產、生活的條件和質量也隨之發(fā)生深刻的變化。請回答下列問題:(1)無機非金屬材料包括傳統無機非金屬材料和新型無機非金

27、屬材料。下列屬于新型無機非金屬材料的是 (選字母代號)。a.復合材料b.單晶硅c.金剛石d.石墨e.碳-60f.玻璃(2)撐竿跳項目中運動員使用的撐桿材料是復合材料。這種材料由 和增強體兩部分組成,其中增強體的作用是 。(3)玻璃和水泥是兩種用途極為廣泛的材料。工業(yè)上制備這兩種材料使用的共同原料是 。(4)鐵是重要的金屬材料,用鐵礦石(主要成分是Fe2O3)冶煉鐵是在 (填寫工業(yè)生產設備名稱)中完成的,這種方法冶煉出來的產品是生鐵,該產品是煉鋼的原料,煉鋼的原理是 。(5)合成高分子材料的小分子叫 。某聚乙烯車間打算合成4.2103 kg的聚乙烯,則需要投料(乙烯) mol。(假設反應過程中不

28、存在損失)答案 (1)b、c、d、e(2)基體骨架作用(或支撐作用)(3)石灰石(或CaCO3)(4)煉鐵高爐在高溫下用氧化劑除去生鐵中的雜質,調整碳的含量,再添加其他元素調整其成分(5)單體1.5105 考點化工生產流程題考點化工生產流程題1.化工生產流程的評價與優(yōu)化化工生產方案應從環(huán)境保護和綜合利用原料、合理利用能量以及化工生產的規(guī)模和廠址選擇等方面進行考慮。(1)綠色化學:綠色化學又稱環(huán)境友好化學、環(huán)境無害化學、清潔化學,是用化學的技術和方法去減少或消除有害物質的生產和使用。理想的化工方式是:反應物的原子全部轉化為期望的最終產物,實現“零排放”。(2)循環(huán)操作:循環(huán)操作是化工生產的重要工

29、藝之一,利用循環(huán)操作能有效地提高原料的利用率,降低生產成本?？键c突破考點突破(3)循環(huán)利用:可以充分利用原料、節(jié)約資源,同時也是減少排放、實現變廢為寶的重要手段。(4)化工生產中的逆流原理:熱交換器中的冷、熱氣體(或液體),沸騰爐中的燃料與空氣,制硫酸工業(yè)吸收塔中的氣體和吸收液濃硫酸等。逆流的作用是使反應物充分接觸,此外,在化學實驗中的冷凝管也采用了逆流原理。2.化學工藝流程題的解題方法化學工藝生產主要解決的問題,歸納起來主要有六方面:一是解決將原料轉化為產品的生產原理;二是除去所有雜質并分離提純產品;三是提高產量與產率;四是減少污染,考慮 “綠色化學”生產;五是原料的來源既要考慮豐富,還要考

30、慮成本問題;六是生產設備簡單,生產工藝簡便可行等工藝生產問題?；瘜W工藝流程題,一般也就圍繞這六個方面設問求解。要準確、順利解答化學工藝流程題,除了必須要掌握物質的性質和物質之間相互作用的基本知識,以及除雜、分離提純物質的基本技能外,最關鍵的問題是要具備分析工藝生產流程的方法和能力,為此特提出下列四種解題方法。(1)首尾分析法對一些線型流程工藝(從原料到產品為一條龍生產工序)試題,首先對比分析生產流程示意圖中的第一種物質(原材料)與最后一種物質(產品),從對比分析中找出原料與產品之間的關系,弄清生產流程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離提純產品的化工工藝,然后再結合題設的問題,逐一推敲解答。

31、(2)截段分析法對于用同樣的原材料生產多種(兩種或兩種以上)產品(包括副產品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點。(3)交叉分析法有些化工生產選用多組原材料,事先合成一種或幾種中間產品,再用這一中間產品與部分其他原材料生產所需的主流產品。以這種工藝生產方式設計的工藝流程題,為了便于分析、掌握生產原理,方便解題,最簡單的方法就是將提供的工藝流程示意圖劃分成幾條生產流水線,上下交叉分析。(4)“瞻前顧后”分析法有些化工生產,為了充分利用原料,變廢為寶,設計的生產流水線除了主要考慮將原料轉化為產品外,同時還要考慮將生產過程中的副產品轉化為原料的循環(huán)生產工藝。解答這種類型題,用“瞻前顧后

32、”分析法。“瞻前顧后”分析法指分析工藝生產流程時,主要考慮原料轉化成的產品(瞻前),同時也要考慮原料的充分利用和再生產問題(顧后)。典例典例1以Ca3(PO4)2、SiO2、焦炭等為原料生產硅膠(SiO2nH2O)、磷、磷酸及CH3OH。下列工藝過程原料綜合利用率高,廢棄物少。(1)上述反應中,屬于置換反應的是 (選填、)。(2)高溫下進行的反應的化學方程式為 。(5)4P+5O2 2P2O5P2O5+3H2O(熱水) 2H3PO4(3)反應需在隔絕氧氣和無水條件下進行,其原因是 。(4)指出這一環(huán)節(jié)在工業(yè)生產上的意義 。(5)寫出由PH3PO4的有關反應的化學方程式: ; 。答案 (1)、(

33、2)Ca3(PO4)2+5C+3SiO2 3CaSiO3+2P+5CO(3)SiHCl3會水解,同時產生的H2與O2混合會發(fā)生爆炸(4)節(jié)能減排、充分利用原料解析.SiO2+2C Si+2CO,.Ca3(PO4)2+5C+3SiO2 3CaSiO3+2P+5CO,.Si+3HCl SiHCl3+H2,.SiHCl3+(n+2)H2O SiO2nH2O+H2+3HCl,.CO+2H2 CH3OH。(1)、屬于置換反應;(4)這一環(huán)節(jié)在工業(yè)生產上的意義是原料的循環(huán)利用,節(jié)能減排、充分利用原料。1-1 (2015江西南昌二模)鋁是一種重要的金屬,在生產、生活中具有許多重要的用途。下圖是從鋁土礦中制備

34、鋁的工藝流程:已知:鋁土礦的主要成分是Al2O3,此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質;溶液中的Na2SiO3與NaAl(OH)4反應,能生成硅鋁酸鹽沉淀,化學反應方程式為:2Na2SiO3+2NaAl(OH)4 Na2Al2Si2O8+2H2O+4NaOH回答下列問題:(1)溶解鋁土礦時,發(fā)生反應的離子方程式為 。(2)濾渣A的主要成分是 ;硅鋁酸鹽沉淀寫成氧化物的形式是 。(3)在工藝流程第三步中,選用二氧化碳作酸化劑而不使用鹽酸的原因是 。(4)若該工廠用m kg鋁土礦共制得n kg Al(假設每步反應進行完全),則鋁土礦中Al2O3的質量分數為 %。(5)若將鋁溶解,下列試劑中最好

35、選用 (填編號)。A.濃硫酸B.稀硫酸C.稀HNO3D.濃HNO3(6)電解冶煉鋁時用Na3AlF6作助熔劑,Na3AlF6是配合物,其中內界是 ,配位數為 。答案 (1)Al2O3+2OH- 2Al+H2O、SiO2+2OH- Si+H2O(2)Fe2O3、Na2Al2Si2O8Na2OAl2O32SiO2(3)Al(OH)3溶于強酸而不溶于弱酸,提高Al2O3的提取率(4)(5)B(6)AlF63-6解析鋁土礦的主要成分是Al2O3,此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質,加2O23O5 10027nm入足量的氫氧化鈉溶液,氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應均生成鹽和水,只有氧化鐵與堿不

36、反應,結合信息可知還生成Na2Al2Si2O8沉淀,過濾后得濾渣Fe2O3、Na2Al2Si2O8;酸化濾液時,將NaAlO2完全轉化為Al(OH)3,反應的離子方程式為Al+2H2O+CO2 HC+Al(OH)3;過濾得氫氧化鋁沉淀,灼燒得氧化鋁,電解氧化鋁得單質鋁。(1)氧化鋁、二氧化硅與NaOH溶液反應均生成鹽和水,反應的離子方程式分別為Al2O3+2OH- 2Al+H2O、SiO2+2OH- Si+H2O。(2)只有2O3O2O23O氧化鐵與堿不反應,結合信息可知還生成Na2Al2Si2O8,則濾渣A的主要成分為Fe2O3、Na2Al2Si2O8;Na2Al2Si2O8改寫為氧化物形式

37、為Na2OAl2O32SiO2。(3)經過足量氫氧化鈉溶液的溶解,大部分鋁元素均以NaAlO2的形式存在于濾液中,通入過量二氧化碳可以將NaAlO2完全轉化為Al(OH)3,若選用鹽酸,則生成的氫氧化鋁會溶于過量的鹽酸,所以第三步中選用二氧化碳作酸化劑。(4)設鋁土礦中氧化鋁為x kg,2AlAl2O3272102n kg x kg則x= kg,102kg272n5127n鋁土礦中Al2O3的質量分數為100%=%。(5)鋁與濃硫酸、濃硝酸在常溫下發(fā)生鈍化,加熱溶解會產生有毒氣體,原料利用率低;稀硝酸能溶解鋁但會產生NO氣體,污染空氣,硝酸利用率低;鋁與稀硫酸反應速率較快,產生的H2對空氣無污染,故選稀硫酸溶解Al最好。(6)中心離子和配體組成內界,其余部分為外界,則Na3AlF6中Na+為外界,AlF63-為內界;配位數為6。5127nm5 10027nm