2019-2020年高中化學(xué)選修2人工固氮技術(shù)合成氨與純堿的生產(chǎn).doc
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2019-2020年高中化學(xué)選修2人工固氮技術(shù)合成氨與純堿的生產(chǎn) 復(fù)習(xí)目標(biāo): 1.利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問題; 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義。 3.了解我國純堿工業(yè)的現(xiàn)狀,掌握相關(guān)的化學(xué)原理; 復(fù)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn):利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問題;掌握與純堿工業(yè)相關(guān)的化學(xué)原理。 課時(shí)劃分:一課時(shí) 教學(xué)過程 知識(shí)梳理 一、人工固氮 ― 合成氨 氮的固定: 。 1、合成氨的反應(yīng)原理 反應(yīng)原理(方程式) 工業(yè)上常采用以鐵為主的催化劑,在 和 的條件下合成。 2、合成氨的基本生產(chǎn)過程(三步) ● ● ● (1)制備合成氨的原料氣 氮?dú)猓? 。 氫氣: 。 (2)原料氣的凈化 對(duì)原料氣的凈化的原因: 。 吸收H2S: 。 除去CO: 。 精制原料氣:如用 、 和 配制的溶液來吸收少量的 、 、 、 等少量氣體氣體 (3)氨的合成與分離 3、合成氨工業(yè)的發(fā)展 (1)原料及原料氣的凈化:N2主要來源于____氫氣主要來源于____。 (2)催化劑的改進(jìn) (3)環(huán)境保護(hù) 廢渣: 。 廢氣: 。 廢液: 。 二、純堿的生產(chǎn) 1、路布蘭法生產(chǎn)純堿 (1)用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變成硫酸鈉 。 (2)將硫酸鈉與碳、石灰石一起加熱,反應(yīng)生成碳酸鈉和硫化鈣 。 2、氨堿法生產(chǎn)純堿 氨堿法也稱索爾維制堿法,其原料是:食鹽、氨、二氧化碳 (1)生產(chǎn)碳酸氫鈉和氯化銨: 將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽水中,可得到碳酸氫鈉和氯化氨 。 (2)制取碳酸鈉 。 氨堿法的優(yōu)點(diǎn): 。 氨堿法的缺點(diǎn): 。 3、聯(lián)合制堿法(又稱 ) 原料: 。 典例剖析 【例1】合成氨所用的H2可由煤與水反應(yīng)制得,其中有一步反應(yīng)為CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),ΔH<0,欲提高CO轉(zhuǎn)化率可采用的方法有:①降低溫度;②增加壓強(qiáng);③使用催化劑;④增大CO的濃度;⑤增大水蒸氣的濃度,其中正確的組合是 A.①②③④⑤ B.①⑤ C.①④⑤ D.只有⑤ 解析:該反應(yīng)是一個(gè)氣體總體積不變的放熱反應(yīng),欲提高CO的轉(zhuǎn)化率,可設(shè)法使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),顯然降低溫度可以滿足這一要求,增加水蒸氣的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率也可以增大;但若增加CO的濃度,平衡雖然向右移動(dòng),但CO的總量增大,其轉(zhuǎn)化率反而減小。增大壓強(qiáng)和使用催化劑的操作只能加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,而與平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率無關(guān)。答案:B 【例2】(xx年.上?;瘜W(xué).26)我國化學(xué)侯德榜(下圖)改革國外的純堿生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)流程可簡要表示如下: (1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱 ,副產(chǎn)品的一種用途為 。 (2)沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 (3)寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式 。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上,主要是設(shè)計(jì)了 (填上述流程中的編號(hào))的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是 。 (5)為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉,可取少量試樣溶于水后,再滴加 。 (6)向母液中通氨氣,加入細(xì)小食鹽顆粒,冷卻析出副產(chǎn)品,通氨氣的作用有 。 (a) 增大NH4+的濃度,使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3,提高析出的NH4Cl純度 解析:解題的主要信息是題給生產(chǎn)流程圖,觀察流程圖可知沉淀池中加入了二氧化碳、氨、氯化鈉三種原料,聯(lián)系化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)就可寫成化學(xué)方程式。回答第(6)問時(shí)要注意審題,題中明確提出“冷卻析出副產(chǎn)品”,不要誤解為析出碳酸氫鈉。 答案:(1)聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法 化肥或電解液或焊藥等(其他合理答案均可)(2)NH3 + CO2 + H2O + NaCl = NH4Cl + NaHCO3↓或 NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl == NaHCO3↓ + NH4Cl(3)CO2 (4)循環(huán)I 過濾 (5)稀硝酸和硝酸銀溶液 (6)a、c 【例3】((xx廣東))某研究小組進(jìn)行與NH3有關(guān)的系列實(shí)驗(yàn)。 (1)從下圖中挑選所需的儀器,畫出制取干燥NH3的裝置簡圖(添加必須的塞子、玻璃導(dǎo)管、膠皮管;固定裝置和尾氣處理裝置不用畫),并標(biāo)明所用試劑。 (2)將NH3通入溴水中,有N2生成,反應(yīng)的化學(xué)方程式為將 。 (3)為驗(yàn)證:“同溫同壓下,相同體積的任何氣體都含有相同的數(shù)目的分子”。該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如右圖所示的裝置,圖中B管的容積是A管的2倍。活塞K1、K2、K3、K4、K5均關(guān)閉(固定裝置和尾氣處理裝置略:HCl和NH3均不溶于石蠟油,也不與之反應(yīng);裝置氣密性好) ①在A管中充滿與大氣壓強(qiáng)相等的干燥HCl氣體。操作是 ??刂苹钊鸎4、K5,調(diào)節(jié)C,使B管充滿與A管同壓的干燥NH3。 ②緩慢開啟活塞K3,A管中的現(xiàn)象是 。要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?dāng)反應(yīng)完成并恢復(fù)到室溫時(shí),B管中預(yù)期的現(xiàn)象是 ;若觀察不到預(yù)期現(xiàn)象,主要原因是 。 解析:本題是以氨氣實(shí)驗(yàn)室制備和氨氣性質(zhì)為依托的一道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題。題目設(shè)計(jì)巧妙,富有創(chuàng)意。⑴依據(jù)題目所給實(shí)驗(yàn)儀器圖,挑選所需儀器,畫出制取干燥NH3的裝置簡圖,并標(biāo)明所用試劑??疾榭忌哪嫦蛩季S能力,即,要求考生根據(jù)儀器確定反應(yīng)原理,題目所給儀器中,沒有酒精燈和大試管,顯然不能用銨鹽與堿(固體與固體混合物)加熱制備NH3,到此,考生應(yīng)該接著思考的問題是,設(shè)計(jì)不通過加熱而制取NH3的反應(yīng)原理,再根據(jù)反應(yīng)原理選擇必要儀器,組裝實(shí)驗(yàn)裝置圖。 答案:(1) ⑵8NH3+3Br2=N2+6NH4Br 或2NH3+3Br2=N2+6HBr⑶①打開K1、K2,從K2處通入干燥的HCl氣體,直到K1處有白霧出現(xiàn),關(guān)閉K1、K2。 ②生成大量的白煙。 B管中充滿石蠟油。 實(shí)驗(yàn)時(shí)A管中未全部充滿干燥HCl氣體- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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