高考化學(xué) 專題二十六 化學(xué)與技術(shù)課件.ppt

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化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 一 硫酸工業(yè)1 三原料 硫黃 或黃鐵礦 空氣 水 2 三階段和三反應(yīng) 1 造氣 S s O2 g SO2 g H 297kJ mol4FeS2 s 11O2 g 2Fe2O3 s 8SO2 g H 3412kJ mol 2 接觸氧化 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6kJ mol 3 三氧化硫的吸收 SO3 g H2O l H2SO4 l H 130 3kJ mol 3 三設(shè)備 沸騰爐 接觸室 吸收塔 4 三工藝 1 熱交換 2 逆流操作 3 原料的循環(huán)利用 5 三廢 處理和能量綜合利用 1 三廢 處理方法 尾氣吸收 廢水處理 根據(jù)雜質(zhì)性質(zhì)的不同 采用不同的化學(xué)方法 如酸堿中和法 重金屬離子沉淀法 廢渣利用 制磚或制造水泥 提煉貴重有色金屬 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 2 能量的充分利用硫酸生產(chǎn)中的反應(yīng)熱可用于預(yù)熱即將參加反應(yīng)的SO2 還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量 供熱發(fā)電 6 硫酸廠址的選擇不能在人口密集的居住區(qū) 不能在風(fēng)景旅游區(qū) 由于硫酸不便于運(yùn)輸 故硫酸廠址要離消費(fèi)中心近 還要綜合考慮原料地 水源 交通 能源等因素的影響 二 合成氨工業(yè)1 反應(yīng)原理 催化劑 鐵觸煤 溫度400 500 壓強(qiáng)10 30MPa2 基本生產(chǎn)過(guò)程 1 造氣 N2 催化劑中毒 NH3 H2O H2S NH4HS H2O K2CO3 CO2 H2O 2KHCO3 催化劑中毒 3 合成 三 純堿工業(yè) NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 四 化學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1 常見(jiàn)化肥的種類 用途和使用注意事項(xiàng) 草木灰 易溶于水 2 農(nóng)藥 農(nóng)作物的保護(hù)神 1 分類 石硫合劑波爾多液 2 農(nóng)藥對(duì)土壤和環(huán)境造成的不良影響 對(duì)農(nóng)產(chǎn)品造成污染 危及食品安全 對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染 危及人類身體健康和生命安全 破壞生物鏈 影響生態(tài)平衡等 3 肥皂的生產(chǎn) 1 原理油脂在下水解生成高級(jí)脂肪酸鹽 肥皂的主要成分 2 工藝流程 堿性條件 4 合成洗滌劑 1 表面活性劑 2 洗滌劑主要成分是表面活性劑 是能夠發(fā)揮去污作用的主要物質(zhì) 還含有助劑 殺菌劑 織物柔順劑等輔助成分 5 精細(xì)化工產(chǎn)品 1 精細(xì)化學(xué)品的種類醫(yī)藥 農(nóng)藥 染料和顏料 涂料 黏合劑 表面活性劑 催化劑 食品和飼料添加劑 以及塑料 合成纖維和橡膠用的添加劑等 2 精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)特點(diǎn) 多品種小批量 生產(chǎn)流程和設(shè)備復(fù)雜 綜合性和功能性強(qiáng) 技術(shù)密集 附加值高 化學(xué)與資源的開(kāi)發(fā)利用 一 獲取潔凈的水1 水的凈化 1 基本流程 常用的混凝劑 聚合鋁等 常用的消毒劑有 ClO2 高鐵酸鹽等 2 明礬的凈水原理 明礬在水溶液中發(fā)生電離 Al3 發(fā)生水解 氫氧化鋁膠粒破壞天然水中的膠體雜質(zhì)的穩(wěn)定性 吸附懸浮物而沉降 明礬Al2 SO4 3FeSO4 漂白粉液氯 2 硬水的軟化 1 硬水和軟水 2 硬度的類型 暫時(shí)硬度 由鈣 鎂的引起的硬度永久硬度 由鈣 鎂的引起的硬度 Ca2 Mg2 Ca2 Mg2 碳酸氫鹽 硫酸鹽或氯化物 3 硬水的軟化方法 3 污水處理 1 基本流程 2 污水處理常用的化學(xué)方法 中和法酸性廢水常用中和 堿性廢水常用中和 沉淀法Hg2 Pb2 Cu2 等重金屬可用Na2S除去 反應(yīng)的離子方程式為 氧化還原法除去油類 氮化物 硫化物等 熟石灰 H2SO4或CO2 Hg2 S2 HgS Pb2 S2 PbS Cu2 S2 CuS 二 海水的綜合利用1 海水淡化常用方法為 電滲析 離子交換法等 2 海水中食鹽的開(kāi)發(fā)利用 1 海水制鹽以為主 主要得到NaCl和CaCl2 MgCl2 Na2SO4 另外還有電滲析法和冷凍法 2 氯堿工業(yè) 反應(yīng)原理 蒸餾 蒸發(fā)法 設(shè)備 陽(yáng) 離子交換膜只允許Na 通過(guò) 產(chǎn)品 陽(yáng)極室 氯氣 補(bǔ)充飽和食鹽水流出淡鹽水 陰極室 氫氣和NaOH 補(bǔ)充純水 加入一定量NaOH 流出NaOH溶液 離子交換膜電解槽 3 從海水中提取溴單質(zhì) 1 工藝流程 2 反應(yīng)原理 完成流程圖中帶標(biāo)號(hào)的化學(xué)方程式 Cl2 2NaBr 2NaCl Br2 3Br2 3Na2CO3 5NaBr NaBrO3 3CO2 5NaBr NaBrO3 3H2SO4 3Br2 3Na2SO4 3H2OSO2 Br2 2H2O H2SO4 2HBr 4 從海水中提取鎂單質(zhì) 1 工藝流程 2 主要化學(xué)反應(yīng) 制備石灰乳 CaO H2O Ca OH 2 CaCO3CaO CO2 三 煤 石油 天然氣的綜合利用1 煤的綜合利用 隔絕空氣 焦炭煤焦油 可燃性氣體 液體燃料 汽油甲醇 2 石油的煉制 物理變化 化學(xué)變化 化學(xué)變化 汽油 煤油 柴油 乙烯 3 天然氣的綜合利用 1 作清潔燃料 2 為合成氨提供原料氣 氫氣 3 為有機(jī)化工提供重要原料 甲醇 4 煤化工和天然氣化工的發(fā)展 一碳化學(xué)一碳化學(xué)是指以分子中只含的化合物 如 等 為原料來(lái)合成一系列化工原料和燃料的化學(xué) 一個(gè)碳原子 CO CH4 CH4O 化學(xué)與材料制造 一 無(wú)機(jī)非金屬材料1 傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬 硅酸鹽 材料 石灰石 純堿 石英砂 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 黏土 石灰石 水硬性 2 新型無(wú)機(jī)非金屬材料 1 新型陶瓷 2 單晶硅 3 碳單質(zhì) 二 金屬材料1 鋼鐵的冶煉 1 工業(yè)煉鐵 主要原料 鐵礦石 焦炭 石灰石 空氣 主要設(shè)備 高爐 如圖 2 工業(yè)煉鋼 煉鋼原理煉鋼就是在高溫下用氧化劑將生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去 在煉鋼的過(guò)程中要發(fā)生多而復(fù)雜的氧化還原反應(yīng) 例如 煉鋼的主要設(shè)備煉鋼的主要設(shè)備是轉(zhuǎn)爐 煉鋼的主要原料煉鋼的主要原料是 和合金元素 3 實(shí)際生產(chǎn)中的作用實(shí)際生產(chǎn)中 控制氧及各種元素含量是煉鋼中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 用計(jì)算機(jī)控制過(guò)程 實(shí)現(xiàn)根據(jù)樣品中碳等元素的含量及鋼水的溫度等數(shù)據(jù) 及時(shí)調(diào)節(jié)氧氣的供應(yīng)量 準(zhǔn)確添加必要的元素 使煉出的鋼水達(dá)到設(shè)計(jì)要求 生鐵氧氣生石灰 2 鋁的冶煉 1 原料 主要成分為Al2O3 2 生產(chǎn)過(guò)程 提純Al2O3化學(xué)方程式 電解Al2O3化學(xué)方程式 加入冰晶石及少量氟化鈣的目的是 鋁土礦 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 降低Al2O3的熔化溫度 3 金屬的腐蝕及防止 1 金屬腐蝕的類型 化學(xué)腐蝕 金屬材料跟其表面接觸到的物質(zhì) 如O2 Cl2等 而引起的腐蝕 電化學(xué)腐蝕 不同金屬或金屬跟接觸時(shí) 發(fā)生反應(yīng) 比較活潑的金屬失去電子而被氧化引起的腐蝕 直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 不純 電解質(zhì)溶液 原電池 2 金屬腐蝕的防止和利用 金屬腐蝕的防護(hù)方法 金屬腐蝕的利用金屬的化學(xué)蝕刻 印刷電路的腐蝕 電子元件與集成電路的精細(xì)加工都是利用了金屬腐蝕的原理 三 高分子化合物與材料1 高分子化合物的分類 2 新型高分子材料 1 功能高分子材料具有某種特定功能的高分子材料 常見(jiàn)的有導(dǎo)電塑料 如聚乙炔 離子交換樹(shù)脂或交換膜 高分子醫(yī)藥材料 人造器官 高分子吸水材料 導(dǎo)電高分子化合物等 2 復(fù)合材料 常見(jiàn)的復(fù)合材料 等 3 廢舊高分子材料的回收利用 1 再生和改性 2 生物降解和熱裂解生成小分子化工原料 3 焚燒利用熱能 玻璃鋼 碳纖維復(fù)合材料 黏結(jié) 增強(qiáng) 要點(diǎn)一關(guān)系式法巧解化工生產(chǎn)中多步連續(xù)反應(yīng)計(jì)算題 1 建立關(guān)系式的常用方法 1 元素守恒法理論上 原料中的某種核心元素全部進(jìn)入產(chǎn)品中 因此依據(jù)守恒原理可以得出相應(yīng)的關(guān)系式 如 硫鐵礦制硫酸 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4硫黃制硫酸 S SO2 SO3 H2SO4氨氧化法制硝酸 NH3 NO NO2 HNO3磁鐵礦煉鐵 Fe3O4 3Fe 典例示范1 某硫酸廠用接觸法制硫酸的生產(chǎn)過(guò)程中 在煅燒黃鐵礦時(shí)損失硫5 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 在SO2的催化氧化時(shí)有92 的二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫 在吸收塔中損失SO3為0 6 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 現(xiàn)有含F(xiàn)eS295 的黃鐵礦 雜質(zhì)不含硫元素 100t 問(wèn)可制得98 的濃硫酸多少噸 解析設(shè)可制得98 的濃H2SO4的質(zhì)量為x 則 FeS2 2H2SO41202 98100t 95 1 0 6 92 1 5 x 98 列關(guān)系式 解得x 137 55t 答案137 55t 借題發(fā)揮 在關(guān)系式中 對(duì)反應(yīng)物而言 列出的是實(shí)際有效轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的質(zhì)量 所以 原料中有效成分的含量 純度 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 利用率 原料損失率 產(chǎn)率等均應(yīng)計(jì)入反應(yīng)物的損失 與原料質(zhì)量相乘列在反應(yīng)物下面 對(duì)生成物而言 列出的是產(chǎn)物的質(zhì)量 所以要將產(chǎn)品的質(zhì)量乘以其溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)或純度列于生成物下面 化合物的損失率等于該化合物中任一元素的損失率 如FeS2的損失率等于S或Fe的損失率 要點(diǎn)二水的凈化和軟化 1 水的凈化 消毒和軟化的區(qū)別 2 硬水的軟化方法 1 加熱法 適用于降低水的暫時(shí)硬度 具有暫時(shí)硬度的水 經(jīng)加熱煮沸可使其軟化 使其碳酸氫鹽轉(zhuǎn)化為碳酸鹽 其中煮沸時(shí)形成的碳酸鎂在繼續(xù)受熱的情況下轉(zhuǎn)化為更難熔的Mg OH 2 其反應(yīng)原理表示為 2 藥劑法 適用于降低水的暫時(shí)硬度和永久硬度 把生石灰 純堿等試劑加入硬水中 與硬水中的Ca2 Mg2 反應(yīng)形成沉淀 分離 其反應(yīng)原理表示為 Ca HCO3 2 Ca OH 2 2CaCO3 2H2OMg HCO3 2 2Ca OH 2 2CaCO3 2H2O Mg OH 2 MgSO4 Ca OH 2 Mg OH 2 CaSO4Ca2 CO CaCO3 3 離子交換法 適用于降低水的暫時(shí)硬度和永久硬度 離子交換法是使離子交換樹(shù)脂上的離子與水中的離子進(jìn)行交換 以除去水中的陰 陽(yáng)離子的方法 如陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 用HR表示 其中R代表離子交換樹(shù)脂中的碳?xì)浠鶊F(tuán) 常為烴基 H 則為交換基團(tuán) 和水中的金屬離子Mn 如Na Ca2 Mg2 交換 發(fā)生的反應(yīng)表示為nHR Mn MRn nH 陰離子交換樹(shù)脂 ROH 含有的交換基團(tuán)則是OH 它會(huì)與水中陰離子Ym 如SO Cl HCO等 交換 發(fā)生的反應(yīng)可表示mROH Ym RmY mOH 在離子交換反應(yīng)中 水中的陽(yáng)離子 陰離子被轉(zhuǎn)移到了樹(shù)脂上 交換出的H 或OH 轉(zhuǎn)入水中 典例示范2 2015 湖南十三校聯(lián)考 節(jié)選 以下是與綠色化學(xué) 環(huán)境保護(hù)和人類健康息息相關(guān)的三個(gè)主題 請(qǐng)根據(jù)已知信息回答有關(guān)問(wèn)題 1 有毒物質(zhì)的無(wú)害化也是綠色化學(xué)研究的內(nèi)容之一 ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑 還可將廢水中少量的S2 NO和CN 等有毒有害的還原性酸根離子氧化去除 請(qǐng)寫(xiě)出用ClO2將廢水中劇毒的CN 氧化成無(wú)毒氣體的離子方程式 并說(shuō)明該方法的優(yōu)點(diǎn)是 2 下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水 去離子水 的工藝流程示意圖 活性炭的作用是 O3消毒的優(yōu)點(diǎn)是 A B中放置的物質(zhì)名稱分別是 A B 解析 1 根據(jù)電荷守恒 電子守恒 元素守恒可配平 2 活性炭能吸附水中某些有毒或有異味的分子 O3消毒不引入新雜質(zhì) A B應(yīng)為離子交換樹(shù)脂 其中陰離子交換樹(shù)脂不能在前 因?yàn)殡x子交換過(guò)程中產(chǎn)生的OH 與Ca2 Mg2 離子形成不溶性物質(zhì)而造成堵塞 答案 1 2ClO2 2CN 2CO2 N2 2Cl 產(chǎn)生了無(wú)毒的CO2 N2 2 吸附水中的有機(jī)物 或去除水中的異味 反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 借題發(fā)揮 1 水垢的主要成分是CaCO3和Mg OH 2 不是CaCO3和MgCO3 原因是Mg OH 2的溶解度小于MgCO3的溶解度 加熱煮沸和石灰純堿法除去Mg2 時(shí)都轉(zhuǎn)化為硬難溶的Mg OH 2 2 石灰純堿法軟化后的硬水 仍然會(huì)有一定的硬度 原因是生成的鈣鎂化合物仍然有一定的溶解度 3 鑒別硬水和軟水可利用肥皂水 加肥皂水時(shí)硬水會(huì)產(chǎn)生較多的沉淀 軟水會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫 4 離子交換樹(shù)脂不只有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 也有陰離子交樹(shù)樹(shù)脂 要點(diǎn)三合成高分子化合物的主要化學(xué)反應(yīng) 典例示范3 2015 四川雅安高三診斷 PHB塑料是一種在微生物的作用下可降解的環(huán)保型塑料 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 下列有關(guān)PHB說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A PHB是一種聚酯B PHB的單體是CH3CH2CH OH COOHC PHB的降解產(chǎn)物可能有CO2和H2OD PHB可通過(guò)加聚反應(yīng)制得解析PHB是由CH3CH2CH OH COOH發(fā)生分子間縮聚反應(yīng)形成的一種聚酯 只含有碳 氫 氧三種元素 降解產(chǎn)物可能有CO2和H2O 答案D 借題發(fā)揮 1 由加聚聚合物推單體的方法單體 CH2 CH2 邊鍵沿箭頭指向匯合 箭頭相遇成新鍵 箭尾相遇按虛線部分?jǐn)噫I成單鍵 凡鏈節(jié)主鏈只有碳原子 并存在碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的高聚物 按規(guī)律 見(jiàn)雙鍵 四個(gè)C 無(wú)雙鍵 兩個(gè)C 畫(huà)線斷開(kāi) 然后將半鍵閉合 即單雙鍵互換 2 由縮聚聚合物推單體的方法在尋找單體時(shí) 先看它的鏈節(jié)結(jié)構(gòu) 分析它是通過(guò)哪一類有機(jī)化學(xué)反應(yīng)縮合的 然后根據(jù)縮合反應(yīng)中斷鍵和成鍵的特點(diǎn) 逆向分析尋找單體 縮聚物單體的推斷方法常用 切割法 如圖所示