高考化學(xué)新課標(biāo)一輪總復(fù)習(xí)14第3講化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)課件

課 堂 反 饋課 堂 探 究考 點(diǎn) 突 破 課 時(shí) 作 業(yè) 單元綜合測(cè)試 堂課探究 解讀考綱考點(diǎn)考綱解讀化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系1.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。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)、精細(xì)化工在社會(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。 基礎(chǔ)回扣 一、化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題1依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程(1)關(guān)于工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理及過(guò)程，可從以下幾方面考慮：原料應(yīng)該是自然界存在的含硫的物質(zhì)，如硫黃、黃鐵礦等；生產(chǎn)H 2SO4的主要化學(xué)過(guò)程可以分成SO2的生成和SO2轉(zhuǎn)化為SO3兩個(gè)階段。(2)工業(yè)上制硫酸主要分造氣、催化氧化和吸收三個(gè)階段。 2生產(chǎn)中原料的選擇工業(yè)生產(chǎn)某種化工產(chǎn)品，選擇原料時(shí)要從多方面去考慮，如化學(xué)反應(yīng)原理、廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供應(yīng)能力、貯存、運(yùn)輸、預(yù)處理成本及環(huán)境保護(hù)等。3生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制對(duì)二氧化硫的催化氧化：(1)溫度條件。(2)壓強(qiáng)條件。(3)催化劑。 4生產(chǎn)中的三廢處理(以硫酸生產(chǎn)為例)(1)尾氣吸收硫酸生產(chǎn)尾氣成分：SO2；處理試劑：石灰水、硫酸。(2)污水處理。(3)廢渣的利用。5能量的充分利用 2合成氨的基本生產(chǎn)過(guò)程三個(gè)步驟：造氣、凈化、合成。(1)制備合成氨的原料氣；(2)原料氣的凈化；(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；(2)催化劑的改進(jìn)；(3)環(huán)境保護(hù)。廢渣：用作建材和肥料的原料。廢氣：主要是H 2S和CO2等有害氣體。廢液：主要是含氰化物和含氨的污水。 三、純堿的生產(chǎn)1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、氨和二氧化碳。(1)制取碳酸氫鈉和氯化銨(2)制取碳酸鈉 (3)氨堿法生產(chǎn)純堿的優(yōu)缺點(diǎn)氨堿法的優(yōu)點(diǎn)：原料便宜易得，產(chǎn)品純度高、氨和部分二氧化碳可以循環(huán)使用、制造步驟簡(jiǎn)單。氨堿法的缺點(diǎn)：食鹽的利用率低(約70%)，約有30%的NaCl留在母液中；產(chǎn)生了當(dāng)時(shí)認(rèn)為無(wú)用的氯化鈣。2聯(lián)合制堿法(又稱侯氏制堿法)(1)將制堿中含氯的廢液與合成氨過(guò)程中的二氧化碳廢氣加以回收、利用，制成純堿和氯化銨化肥，使氨堿法與合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合起來(lái)。(2)原料是食鹽、氨和二氧化碳。 (3)聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)：氯化鈉的利用率達(dá)96%以上；綜合利用了合成氨廠的二氧化碳；節(jié)省了設(shè)備；沒(méi)有難以處理的氯化鈣廢料。 四、化肥和農(nóng)藥1化肥為農(nóng)作物補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)元素農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和鉀肥。2常見(jiàn)殺菌劑和消毒劑(1)農(nóng)藥石硫合劑：石灰和硫黃配制。(2)波爾多液：硫酸銅和石灰配制。(3)含氯化合物666(六氯化苯)和DDT(難代謝，污染環(huán)境)。(4)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑：例如乙烯可以催熟果實(shí)。 (5)常用消毒劑：酒精溶液、碘酒、雙氧水、高錳酸鉀溶液、氯系消毒劑(氯氣、漂白粉、二氧化氯)、過(guò)氧乙酸溶液等。3化肥、農(nóng)藥的合理使用與環(huán)境保護(hù)(1)農(nóng)藥主要用于對(duì)有害生物的防治，但它們對(duì)周圍生物群落的影響是廣泛而復(fù)雜的，如能毒害水生生物和污染水源等；(2)不合理施用化肥會(huì)影響土壤的酸堿性和土壤結(jié)構(gòu)；過(guò)量的化肥會(huì)隨著雨水流入河流和湖泊，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)生水華等污染現(xiàn)象。 五、表面活性劑與精細(xì)化學(xué)品1肥皂可以用來(lái)去油污(1)肥皂的去污原理肥皂的成分：肥皂的化學(xué)成分為高級(jí)脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽。去污原理：在洗滌衣物時(shí)，肥皂、油污與水之間發(fā)生潤(rùn)濕、乳化和起泡三種主要作用而達(dá)到去污的目的。 (2)肥皂的生產(chǎn)原理：高級(jí)脂肪酸甘油酯在堿性條件下水解形成高級(jí)脂肪酸鹽(即肥皂)。工藝流程： 2合成洗滌劑(1)表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉：(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。 3肥皂與合成洗滌劑的比較(1)肥皂不適合在硬水中使用，而合成洗滌劑使用不受限制；(2)合成洗滌劑去污能力更強(qiáng)，并且適合洗衣機(jī)使用；合成洗滌劑的原料便宜；(3)制造合成洗滌劑的主要原料是石油裂解產(chǎn)品(烷烴、苯)，而制造肥皂的主要原料是油脂；(4)合成洗滌劑在自然界中不易被細(xì)菌分解，大量使用造成了水體污染，尤其含磷洗滌劑造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。 4精細(xì)化學(xué)品及其生產(chǎn)特點(diǎn)(1)精細(xì)化學(xué)品具有品種多、批量小、產(chǎn)值高等特點(diǎn)。(2)精細(xì)化工具有技術(shù)密集、附加值高等特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在精細(xì)化學(xué)品研發(fā)階段投資高、生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、原料多、反應(yīng)復(fù)雜和條件要求嚴(yán)格等方面，還具有技術(shù)保密性強(qiáng)、專利壟斷性強(qiáng)等特點(diǎn)。 點(diǎn)考突破 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。5三條件(1)溫度：400500 ，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400500 的溫度。 (2)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。(3)適當(dāng)過(guò)量的空氣：目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率。 (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)。 二、化學(xué)原理在H 2SO4生產(chǎn)中的應(yīng)用1增大反應(yīng)速率的措施(1)升高溫度；(2)使用催化劑；(3)燃料在沸騰爐中燃燒時(shí)，使原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。 2逆流原理的應(yīng)用沸騰爐中原料從爐頂落下，熱空氣從爐底吹入，使原料與助燃?xì)怏w充分接觸，反應(yīng)進(jìn)行徹底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)(片)，濃硫酸從塔頂噴下，三氧化硫氣體從塔底吹入，提高吸收程度。 例1以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡(jiǎn)示如下： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在爐氣制造中，生成SO2的化學(xué)方程式為_(kāi)。(2)爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣_、_及干燥，如果爐氣不經(jīng)過(guò)精制，對(duì)SO2催化氧化的影響是_。 (3)精制爐氣(含SO2體積分?jǐn)?shù)為7%、O2為11%、N2為82%)中SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)關(guān)系如下圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450 左右(對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn))，而沒(méi)有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是_、_。 (4)在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是_、_，從而充分利用能源。 解析(2)煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有礦塵、砷、硒等的化合物，水蒸氣；應(yīng)對(duì)爐氣進(jìn)行除塵、水洗和干燥，避免催化劑中毒。(3)由圖可知，該反應(yīng)在低溫下進(jìn)行SO2轉(zhuǎn)化率高，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400500 的溫度。在高壓下進(jìn)行也有利于該反應(yīng)正向進(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。(4)SO2和O 2反應(yīng)為放熱反應(yīng)，而經(jīng)凈化后的爐氣需要加熱，故可通過(guò)熱交換器，對(duì)冷的SO2、O2加熱，達(dá)到充分利用能源的作用。 (2)除塵水洗礦塵、砷、硒等的化合物使催化劑中毒，水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響(3)不選B點(diǎn)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資大，消耗的動(dòng)能大；SO2原料的轉(zhuǎn)化率在1個(gè)大氣壓下的轉(zhuǎn)化率已是97%左右，再提高壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小，所以采用1個(gè)大氣壓不選C點(diǎn)，因?yàn)闇囟仍降?，SO2轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的催化作用受影響，450 時(shí)，催化劑的催化效率最高(4)利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣體上層反應(yīng)氣經(jīng)熱交換器溫度降到400500 進(jìn)入下層使反應(yīng)更加完全 特別提醒工業(yè)上用98%的H 2SO4溶液吸收SO3，是因?yàn)橛盟諘?huì)產(chǎn)生酸霧，腐蝕設(shè)備。煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有三種有害雜質(zhì)：礦塵，砷、硒等化合物，水蒸氣；對(duì)應(yīng)三個(gè)凈化過(guò)程：除塵、水洗和干燥，避免催化劑中毒。 (3)催化劑使用催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡采用以鐵為主的催化劑。 (4)循環(huán)操作合成氨轉(zhuǎn)化率較低，要采用循環(huán)操作，混合氣體通過(guò)冷凝器，使氨液化，將氨分離出來(lái)，并將沒(méi)有反應(yīng)的N2和H 2經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)，再送入合成塔，使其被充分利用。 2“三廢”處理(1)廢渣：主要是煤渣和炭黑，可用作制造肥料的原料和建筑材料。(2)廢氣：主要是H 2S、SO2和CO2等有害氣體，可用直接氧化法、循環(huán)法等回收技術(shù)處理，CO2可作為生成尿素和碳酸銨的原料。(3)廢液：主要是含氰化物和氨的污水。處理氰化物主要有生化、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法，處理含氨的廢水可用蒸餾回收和離子交換等方法。 例2利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下： 依據(jù)上述流程，完成下列填空：(1)天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是_。(2)n mol CH 4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9 n mol，產(chǎn)生H 2_mol(用含n的代數(shù)式表示)。(3)K2CO3(aq)和CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是_。A相似相溶原理B勒夏特列原理C酸堿中和原理 (4)由KH CO3分解得到的CO2可以用于_(寫(xiě)出CO2的一種重要用途)。(5)整個(gè)流程有三處循環(huán)，一處是Fe(OH )3的循環(huán)，另一處是K2CO3(aq)的循環(huán)，請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒讨袠?biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。 3生產(chǎn)過(guò)程第一步：二者基本相同。將NH 3通入飽和食鹽水形成氨鹽水，再通入CO2生成NaH CO3沉淀，經(jīng)過(guò)濾、洗滌得到NaH CO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有NH 4Cl和NaCl的溶液。第二步： (2)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溶液，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：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)，但原料食鹽的利用率低，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：食鹽的利用率較高，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)出兩種重要的產(chǎn)品純堿和氯化銨；過(guò)程中不生成CaCl 2，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。 例3侯氏制堿法的步驟如下：試回答下列問(wèn)題：(1)若上述懸濁液中含NaH CO3和NH 4Cl，則和兩步反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為_(kāi)。(2)由上面的反應(yīng)原理可知NaCl比NaH CO 3的溶解度_。 (3)操作、不能顛倒的原因是_。(4)的操作叫_，的操作叫_。 堂課反饋 1在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO3的吸收過(guò)程是在吸收塔(如圖)中進(jìn)行的，吸收塔里還裝入大量瓷環(huán)。下列有關(guān)SO3說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是() A從處通入SO3，整個(gè)吸收操作采取逆流的形式B從處噴下濃硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積C從處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2，可直接排入大氣D從處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的硫酸答案C解 析 選項(xiàng)C，SO2是一種大氣污染物，需回收利用。 2下列有關(guān)肥皂的敘述中錯(cuò)誤的是()A肥皂與純堿的去污原理相同B肥皂可以加速油污在水中的分散C肥皂是油脂在堿性條件下水解生成的D肥皂主要成分的分子中含有親油基團(tuán)和親水基團(tuán)答案A解 析 A中純堿的去污原理是堿性條件使油污水解，去污原理與肥皂不同；其他均為正確的敘述。 3海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源和水產(chǎn)資源等(如下圖所示)， 答案B解 析 氯堿工業(yè)是指在工業(yè)上電解飽和氯化鈉溶液制備氫氧化鈉與氯氣、氫氣，再進(jìn)一步生產(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)為：Br2SO22H 2O=H 2SO42H Br，溴元素被還原，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；粗鹽提純的順序中要特別注意Na2CO3溶液在BaCl2溶液后面加入，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 4工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如下圖： (1)在催化反應(yīng)室，下列措施中有利于提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率的有_。A升高溫度B減小壓強(qiáng)C不斷補(bǔ)充空氣 D及時(shí)分離出SO3(2)在生產(chǎn)中，為提高催化劑效率采取了哪些措施？_。A凈化氣體B控制溫度在400 500 C增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積D不斷補(bǔ)充空氣 (5)生產(chǎn)硫酸過(guò)程中的尾氣通常用氨水吸收，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式_。答案(1)C、D(2)A、B、C(3)在1 atm和298 K條件下，2 mol SO2和1 mol O2完全反應(yīng)生成2 mol SO3，放出196.6 kJ熱量，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進(jìn)行完全，所以放出的熱量小于196.6 kJ(4)93.4%(5)2NH 3H 2OSO2=(NH 4)2SO3H 2O 5我國(guó)化學(xué)家侯德榜，改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下： (1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱_，副產(chǎn)品的一種用途為_(kāi)。(2)沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_。(3)寫(xiě)出上述流程中X物質(zhì)的化學(xué)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))，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_。