高考化學(xué) 專(zhuān)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) ΔH＝－297 kJ/mol 4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g) ΔH＝－3 412 kJ/mol (2)接觸氧化：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ/mol (3)三氧化硫的吸收：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝－130.3 kJ/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 ①尾氣吸收：______________________________ ____________________________________ ②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。 ③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) 10～30 MPa 2.基本生產(chǎn)過(guò)程 (1)造氣 ①N2,催化劑中毒,NH3H2O＋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(lèi)、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(lèi),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 ①對(duì)農(nóng)產(chǎn)品造成污染，危及食品安全； ②對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危及人類(lèi)身體健康和生命安全； ③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(lèi) 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) ①多品種小批量； ②生產(chǎn)流程和設(shè)備復(fù)雜、綜合性和功能性強(qiáng)； ③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,①常用的混凝劑： 、 、 、聚合鋁等。 ②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)3 FeSO4,漂白粉 液氯,2.硬水的軟化 (1)硬水和軟水： (2)硬度的類(lèi)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 ①中和法 酸性廢水常用 中和，堿性廢水常用 中和。 ②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_(kāi)______________________、______________________、_______________________。 ③氧化還原法 除去油類(lèi)、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) ①反應(yīng)原理：________________________________________。,蒸餾,蒸發(fā)法,③設(shè)備： 。(陽(yáng))離子交換膜只允許Na＋通過(guò)。 ④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) ①________________________________________________ ②________________________________________________ ③________________________________________________ ④________________________________________________,Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2,3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑ 5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O SO2＋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) ①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——?dú)錃猓?①__________________； ② __________________________ __________________________。,(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 ①主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。 ②主要設(shè)備：高爐(如圖),(2)工業(yè)煉鋼 ①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：,②煉鋼的主要設(shè)備 煉鋼的主要設(shè)備是轉(zhuǎn)爐。 ③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 ①提純Al2O3 化學(xué)方程式：________________________________、 ___________________________________________、 ____________________________ ②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(lèi)型 ①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。 ②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 ①金屬腐蝕的防護(hù)方法 ②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(lèi),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 ②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)100 t，問(wèn)可制得98%的濃硫酸多少?lài)崳?解析 設(shè)可制得98%的濃H2SO4的質(zhì)量為x，則： FeS2 ～ 2H2SO4 120 298 100 t95%(1－0.6%)92%(1－5%) x98% 列關(guān)系式，解得x＝137.55 t。 答案 137.55 t。,【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↓＋2H2O Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===2CaCO3↓＋2H2O＋Mg(OH)2↓ MgSO4＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaSO4 Ca2＋＋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(lèi)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(chēng)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)COOH C.PHB的降解產(chǎn)物可能有CO2和H2O D.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(lèi)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：,