高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第13章 化學(xué)與技術(shù)（選修）第1講 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)課件 新人教版

第十三章化學(xué)與技術(shù)(選修)第一講化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 考綱要求 1了解我國(guó)無(wú)機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類(lèi)。 2了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。 3了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)及在社會(huì)發(fā)展中的作用。 4了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。 1原料 主要有_、_、有色金屬冶煉的煙氣、石膏等?？键c(diǎn)一硫酸工業(yè)考點(diǎn)一硫酸工業(yè) 知識(shí)梳理知識(shí)梳理黃鐵礦黃鐵礦空氣空氣 2生產(chǎn)流程 (1)SO2的制取(設(shè)備：_)。 原料為硫黃：_， 原料為黃鐵礦：_。 (2)SO2的催化氧化(設(shè)備：_)。 _。 (3)SO3的吸收(設(shè)備：_)。 _。沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔 3三廢的利用 (1)尾氣吸收：廢氣中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循環(huán)使用。 _或SO2NH3H2O=NH4HSO3 _或2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O (2)污水處理：廢水可用Ca(OH)2中和，發(fā)生反應(yīng)為_(kāi)。 (3)廢渣處理：作水泥或用于建筑材料；回收有色金屬等綜合利用。 (2015昆明二檢)硫酸是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的產(chǎn)品之一，在化學(xué)工業(yè)的很多領(lǐng)域都要用到濃硫酸。 (1)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，我國(guó)采用黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： _， 該反應(yīng)在_(填設(shè)備名稱(chēng))中進(jìn)行。 (2)下列有關(guān)接觸法制硫酸的說(shuō)法中，正確的是_。 A二氧化硫的接觸氧化在合成塔中發(fā)生 B吸收塔得到的是98.3%的濃硫酸 C煅燒含硫48%的黃鐵礦時(shí)，若FeS2損失了2%，則S損失2% D接觸室中采取高溫是為了提高催化劑的活性和提高SO2的轉(zhuǎn)化率題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練沸騰爐沸騰爐 C (3)科研工作者開(kāi)發(fā)了制備SO2，再用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸的方法，裝置如圖。為了穩(wěn)定技術(shù)生產(chǎn)，硫酸的濃度應(yīng)維持不變，則通入的SO2和水的質(zhì)量比為_(kāi)。16 29 (4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得SO2反應(yīng)生成SO3的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，請(qǐng)根據(jù)下表信息，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，選擇最合適的生產(chǎn)條件_。壓強(qiáng)壓強(qiáng)SO2轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率溫度溫度1個(gè)大個(gè)大氣壓氣壓5個(gè)大個(gè)大氣壓氣壓10個(gè)大個(gè)大氣壓氣壓15個(gè)大個(gè)大氣壓氣壓400 0.996 10.997 20.998 40.998 8500 0.967 50.976 70.985 20.989 4600 0.852 00.889 70.927 60.946 8400 、1個(gè)大氣壓個(gè)大氣壓 (5)硫酸工廠排放的尾氣中，含少量二氧化硫。為防止污染大氣，在排放前必須進(jìn)行尾氣處理并設(shè)法進(jìn)行綜合利用。硫酸工廠排放尾氣中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸處理。 請(qǐng)寫(xiě)出這種尾氣處理方法的優(yōu)點(diǎn)(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)：_；_ _。 若某硫酸廠每天排放的1萬(wàn)立方米(標(biāo)準(zhǔn)狀況)尾氣中含0.2%(體積分?jǐn)?shù))的SO2，通過(guò)上述方法處理，理論上需生石灰_kg。原料生石灰、硫酸價(jià)格便宜且容易獲得；可得到石膏副產(chǎn)品原料生石灰、硫酸價(jià)格便宜且容易獲得；可得到石膏副產(chǎn)品 產(chǎn)生的產(chǎn)生的SO2含量較高可再利用含量較高可再利用(任寫(xiě)兩點(diǎn)任寫(xiě)兩點(diǎn)) 50 1化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理 (1)增大化學(xué)反應(yīng)速率的措施： 升高溫度。 使用催化劑。 在沸騰爐中燃料燃燒時(shí)，使原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。 (2)反應(yīng)條件的選擇： 溫度：400 500 ，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，應(yīng)在低溫下進(jìn)行，但低溫時(shí)催化劑的活性不高，反應(yīng)速率低，實(shí)際生產(chǎn)中采用400 500 的溫度。 常壓：根據(jù)平衡移動(dòng)原理，應(yīng)在高壓下進(jìn)行，但增大壓強(qiáng)對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大，且加壓會(huì)增大成本和能量消耗，而常壓下的轉(zhuǎn)化率已很高，實(shí)際生產(chǎn)采用常壓操作。 適當(dāng)過(guò)量的空氣：目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率。考點(diǎn)二合成氨工業(yè)考點(diǎn)二合成氨工業(yè) 知識(shí)梳理知識(shí)梳理可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)減小減小放熱放熱 2條件的選擇 結(jié)合反應(yīng)的三個(gè)特點(diǎn)及實(shí)際生產(chǎn)中的動(dòng)力，材料設(shè)備，成本等因素，得出合成氨的適宜條件。 (1)壓強(qiáng)：_MPa_MPa。 (2)溫度：_。 (3)催化劑：_。 (4)循環(huán)操作：反應(yīng)混合氣通過(guò)冷凝器，使氨液化并分離出來(lái)，N2、H2再通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)送入合成塔。2050500 鐵觸媒鐵觸媒分離液態(tài)空氣分離液態(tài)空氣催化劑中毒催化劑中毒 (4)三廢的利用。 廢氣：主要有H2S、SO2和CO2等。采用直接氧化法、循環(huán)法處理，CO2作為生產(chǎn)尿素和碳銨的原料。 廢水：主要含氰化物和氨，分別采用不同的方法處理。 廢渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作制肥料的原料。 .污水經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)處理后，還含有少量Cu2、Hg2、Pb2等重金屬離子，可加入沉淀劑使其沉淀。下列物質(zhì)不能作為沉淀劑的是_(雙選)。 A氨水B硫化氫氣體 C硫酸鈉溶液D純堿溶液 .合成氨的流程示意圖如下：題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練AC 回答下列問(wèn)題： (1)工業(yè)合成氨的原料是氮?dú)夂蜌錃?。氮?dú)馐菑目諝庵蟹蛛x出來(lái)的，通常使用的兩種分離方法是_，_；氫氣的來(lái)源是水和碳?xì)浠衔铮瑢?xiě)出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式_，_； (2)設(shè)備A中含有電加熱器，鐵觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱(chēng)是_，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)；液化、分餾液化、分餾 與碳反應(yīng)后除去與碳反應(yīng)后除去O2 合成合成(氨氨)塔塔 冷卻塔冷卻塔(或冷凝器或冷凝器) n 高溫氣體由冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好高溫氣體由冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好 將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離 13.8 1原料 氨堿法：食鹽、氨氣、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)。 聯(lián)合制堿法：食鹽、氨氣、二氧化碳(合成氨廠的廢氣)?？键c(diǎn)三工業(yè)制純堿考點(diǎn)三工業(yè)制純堿 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 聯(lián)合制堿法：在低溫條件下，向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時(shí)濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已基本上是氯化鈉的飽和溶液，可循環(huán)使用。 4綜合評(píng)價(jià) (1)氨堿法：優(yōu)點(diǎn)：原料(食鹽和石灰石)便宜；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡(jiǎn)單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。 缺點(diǎn)：原料食鹽的利用率低，大約70%74%，其余的食鹽隨CaCl2溶液作為廢液被拋棄；過(guò)程中產(chǎn)生了沒(méi)多大用途且難以處理的CaCl2。 (2)聯(lián)合制堿法：使食鹽的利用率提高到96%以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了合成氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時(shí)生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品純堿和氯化銨；過(guò)程中不生成沒(méi)多大用途、又難以處理的CaCl2，減少了對(duì)環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。 技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新永無(wú)止境，我國(guó)化學(xué)家侯德榜改進(jìn)國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下： (1)向沉淀池中通入CO2和氨氣，應(yīng)先通入_(填化學(xué)式)，原因是_。題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練NH3 CO2溶解度較小，而溶解度較小，而NH3易溶于水，先通易溶于水，先通NH3有利于有利于CO2的吸收的吸收 (2)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 (3)母液中的溶質(zhì)主要是_。向母液中通氨氣或加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通入氨氣的作用是_。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)了循環(huán)_(填“”或“”)，物質(zhì)X是_(填化學(xué)式)，從沉淀池中獲取沉淀的操作是_。 (5)寫(xiě)出煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。 (6)上述流程制得的產(chǎn)品碳酸鈉中可能含有的雜質(zhì)是_(填化學(xué)式)，為檢驗(yàn)該雜質(zhì)的存在，具體實(shí)驗(yàn)操作是_ _。NH4Cl CO2過(guò)濾過(guò)濾 NaCl 取少量產(chǎn)品溶解，滴加用取少量產(chǎn)品溶解，滴加用HNO3酸化的酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明含有溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明含有NaCl雜質(zhì)雜質(zhì) 解析(1)向沉淀池中先通入氨氣，使溶液顯堿性，有利于CO2的吸收。(2)母液中的溶質(zhì)主要是副產(chǎn)品NH4Cl，通氨氣或加入細(xì)小食鹽顆粒都可使NH4Cl的溶解平衡向結(jié)晶方向移動(dòng)。(4)采取循環(huán)操作可提高原料NaCl的利用率。 1化肥 (1)氮肥。考點(diǎn)四化肥、農(nóng)藥和肥皂考點(diǎn)四化肥、農(nóng)藥和肥皂 知識(shí)梳理知識(shí)梳理KH2PO4 硫酸銅硫酸銅生石灰生石灰高級(jí)脂肪酸高級(jí)脂肪酸 化學(xué)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)寫(xiě)出一種銨態(tài)氮肥的化學(xué)式_。實(shí)際生產(chǎn)中，銨態(tài)氮肥不能與磷肥如Ca3(PO4)2混合使用，原因是_ _。 (2)硝酸銨的生產(chǎn)方法是采用硝酸與氨氣化合，工業(yè)合氨是一個(gè)放熱反應(yīng)，因此低溫有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，但實(shí)際生產(chǎn)中卻采用400 500 的高溫，其原因是_； 工業(yè)生產(chǎn)，以氨氣為原料合成硝酸，寫(xiě)出工業(yè)生產(chǎn)硝酸的最后一步反應(yīng)的化學(xué)方程式_。題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練NH4Cl 銨態(tài)氮肥水解顯酸性，磷肥水解銨態(tài)氮肥水解顯酸性，磷肥水解顯堿性，導(dǎo)致銨態(tài)氮以氨氣形式逸出顯堿性，導(dǎo)致銨態(tài)氮以氨氣形式逸出 提高反應(yīng)速率提高反應(yīng)速率 解析(1)銨態(tài)氮肥很多，如氯化銨、硫酸銨、碳酸銨等；銨態(tài)氮肥與磷肥在土壤環(huán)境中會(huì)發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，導(dǎo)致肥效降低。(2)高溫盡管不利于氨的生成，但可以提高反應(yīng)速率；用氨氣合成硝酸經(jīng)過(guò)了氨氣氧化生成NO，NO生成NO2，然后NO2與水反應(yīng)生成硝酸三個(gè)階段。(3)水體中因?yàn)楹羞^(guò)多的含氮、磷、鉀的物質(zhì)而富營(yíng)養(yǎng)化，加上陽(yáng)光充足，水生植物瘋長(zhǎng)，從而出現(xiàn)赤潮。(4)一定濃度的銨根離子在堿性條件下可以生成氨氣，氨氣能夠使?jié)駶?rùn)的pH試紙變藍(lán)。水體富營(yíng)養(yǎng)化水體富營(yíng)養(yǎng)化 將溶液微熱濃縮，加入將溶液微熱濃縮，加入NaOH固體，然后用濕潤(rùn)的固體，然后用濕潤(rùn)的pH試紙檢驗(yàn)有無(wú)使試紙變藍(lán)的氣體生成試紙檢驗(yàn)有無(wú)使試紙變藍(lán)的氣體生成