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(wèn)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(guó)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(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)源于____氫氣主要來(lái)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(chēng)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(chēng) ) 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(mǎn)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(wú)關(guān)。答案：B 【例2】（xx年．上海化學(xué)．26）我國(guó)化學(xué)侯德榜（下圖）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(chēng) ，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(xiě)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(xiě)成化學(xué)方程式。回答第（6）問(wèn)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(guò)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(huà)出制取干燥NH3的裝置簡(jiǎn)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(huà)），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(mǎn)與大氣壓強(qiáng)相等的干燥HCl氣體。操作是 。控制活塞K4、K5，調(diào)節(jié)C，使B管充滿(mǎn)與A管同壓的干燥NH3。 ②緩慢開(kāi)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(huà)出制取干燥NH3的裝置簡(jiǎn)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(méi)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N(xiāo)H3，到此，考生應(yīng)該接著思考的問(wèn)題是，設(shè)計(jì)不通過(guò)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(kāi)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(mǎn)石蠟油。 實(shí)驗(yàn)時(shí)A管中未全部充滿(mǎn)干燥HCl氣體