復習備考高考化學紅對勾系列一輪復習第14章第1講化學與工農業(yè)生產ppt課件

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選考部分,第十四章,化學與技術,導 航 高 考,考 點 突 破,隨 堂 演 練,自 我 診 斷,課 時 作 業(yè),1了解化學在水處理中的應用。 2了解合成氨的主要原理、原料、重要設備、流程和意義，認識催化劑的研制對促進化學工業(yè)發(fā)展的重大意義。 3了解精細化工產品的生產特點、精細化工在社會發(fā)展中的作用。 4了解化學肥料、農藥等在農業(yè)生產中的作用。,考綱解讀,本講內容重點考查： 1硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)中的反應原理、原料、主要設備、生產工藝流程及尾氣處理。 2侯氏制堿法的生產原理及工藝流程。 3硝酸工業(yè)中的反應原理、原料及尾氣處理。 4化學反應速率理論和勒夏特列原理在化工生產中的應用。 5日常生活、化工生產中的環(huán)境污染和防護。,考向分析,一、化工生產過程中的基本問題 1依據化學反應原理確定生產過程 (1)關于工業(yè)制硫酸的反應原理及過程，可從以下幾方面考慮： 原料應該是自然界存在的含硫的物質，如硫黃、黃鐵礦等； 生產H2SO4的主要化學過程可以分成SO2的生成和SO2轉化為SO3兩個階段。 (2)工業(yè)上制硫酸主要分造氣、催化氧化和吸收三個階段。,基礎知識梳理,2生產中原料的選擇 工業(yè)生產某種化工產品，選擇原料時要從多方面去考慮，如化學反應原理、廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供應能力、貯存、運輸、預處理成本及環(huán)境保護等。 3生產中反應條件的控制 對二氧化硫的催化氧化： (1)溫度條件。 (2)壓強條件。 (3)催化劑。,4生產中的三廢處理(以硫酸生產為例) (1)尾氣吸收 硫酸生產尾氣成分：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合成氨的基本生產過程 三個步驟：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； (3)環(huán)境保護。 廢渣：用作建材和肥料的原料。 廢氣：主要是H2S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 1氨堿法生產純堿 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)氨堿法生產純堿的優(yōu)缺點 氨堿法的優(yōu)點：原料便宜易得，產品純度高、氨和部分二氧化碳可以循環(huán)使用、制造步驟簡單。 氨堿法的缺點：食鹽的利用率低(約70%)，約有30%的NaCl留在母液中；產生了當時認為無用的氯化鈣。,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。 (2)原料是食鹽、氨和二氧化碳。 (3)聯(lián)合制堿法的優(yōu)點： 氯化鈉的利用率達96%以上； 綜合利用了合成氨廠的二氧化碳； 節(jié)省了設備； 沒有難以處理的氯化鈣廢料。,四、化肥和農藥 1化肥為農作物補充必要的營養(yǎng)元素 農業(yè)生產中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和鉀肥。 2常見殺菌劑和消毒劑 (1)農藥石硫合劑：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)植物生長調節(jié)劑：例如乙烯可以催熟果實。 (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)、過氧乙酸溶液等。,3化肥、農藥的合理使用與環(huán)境保護 (1)農藥主要用于對有害生物的防治，但它們對周圍生物群落的影響是廣泛而復雜的，如能毒害水生生物和污染水源等； (2)不合理施用化肥會影響土壤的酸堿性和土壤結構；過量的化肥會隨著雨水流入河流和湖泊，造成水體富營養(yǎng)化，產生水華等污染現象。,五、表面活性劑與精細化學品 1肥皂可以用來去油污 (1)肥皂的去污原理 肥皂的成分：肥皂的化學成分為高級脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽。 去污原理：在洗滌衣物時，肥皂、油污與水之間發(fā)生潤濕、乳化和起泡三種主要作用而達到去污的目的。,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，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，并且適合洗衣機使用；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養(yǎng)化。,4精細化學品及其生產特點 (1)精細化學品具有品種多、批量小、產值高等特點。 (2)精細化工具有技術密集、附加值高等特點，主要體現在精細化學品研發(fā)階段投資高、生產工藝流程長、原料多、反應復雜和條件要求嚴格等方面，還具有技術保密性強、專利壟斷性強等特點。,一、合成硫酸 1三原料：硫磺(或黃鐵礦)、空氣、水 2三階段和三反應 (1)造氣：S(s)O2(g)=SO2(g) H297 kJ/mol 4FeS2(s)11O2(g)=2Fe2O3(s)8SO2(g) H3 412 kJ/mol,考點一,4三工藝：(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 ，根據平衡移動原理，應在低溫下進行，但低溫時催化劑的活性不高，反應速率低，實際生產中采用400500 的溫度。 (2)常壓：根據平衡移動原理，應在高壓下進行，但增大壓強對SO2的轉化率提高不大，且加壓會增大成本和能量消耗，而常壓下的轉化率已很高，實際生產采用常壓操作。 (3)適當過量的空氣：目的是提高SO2的轉化率。,6“三廢”處理和能量綜合利用 (1)“三廢”處理方法 尾氣吸收：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O， CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O。 廢水處理：根據雜質性質的不同，采用不同的化學方法，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。 (2)能量的充分利用 硫酸生產中的反應熱可用于預熱即將參加反應的SO2，還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量(供熱發(fā)電)。,二、化學原理在H2SO4生產中的應用 1增大反應速率的措施 (1)升高溫度； (2)使用催化劑； (3)燃料在沸騰爐中燃燒時，使原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。,例1工業(yè)制硫酸生產流程如下圖： (1)在催化反應室，下列措施中有利于提高SO2平衡轉化率的有_。 A升高溫度 B減小壓強 C不斷補充空氣 D及時分離出SO3,(2)在生產中，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增大催化劑與反應氣體的接觸面積 D不斷補充空氣,(4)經檢測生產硫酸的原料氣成分(體積分數)為SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ，0.1 MPa條件下達到平衡時，各種氣體的體積比為V(SO2)V(SO3)V(O2)V(N2)0.466.57.782，則SO2的利用率為_。 (5)生產硫酸過程中的尾氣通常用氨水吸收，請寫出該反應的化學反應方程式_。,(5)生產H2SO4的尾氣成分主要是SO2、N2、O2等，其中SO2既是大氣污染物，又是生產H2SO4的原料，用氨水作吸收劑主要目的是吸收SO2。,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完全反應生成2 mol SO3，放出196.6 kJ熱量，該反應為可逆反應，不可能進行完全，所以放出的熱量小于196.6 kJ (4)93.4% (5)2NH3H2OSO2=(NH4)2SO3H2O,工業(yè)上用98%的H2SO4溶液吸收SO3，是因為用水吸收會產生酸霧，腐蝕設備。 煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有三種有害雜質：礦塵，砷、硒等化合物，水蒸氣；對應三個凈化過程：除塵、水洗和干燥，避免催化劑中毒。,特別提醒,考點二,工業(yè)合成氨,(4)循環(huán)操作 合成氨轉化率較低，要采用循環(huán)操作，混合氣體通過冷凝器，使氨液化，將氨分離出來，并將沒有反應的N2和H2經過循環(huán)壓縮機，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H2S、SO2和CO2等有害氣體，可用直接氧化法、循環(huán)法等回收技術處理，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。,請回答下列問題： (1)第步除需要催化劑這個條件外，還需要的條件是_。 (2)第步操作中的原料氣體的“凈化”目的是_，第步操作的目的是_。,(3)工業(yè)合成氨反應后可以通過降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來。這種分離物質的方法的原理類似于下列哪種方法？_(填編號)。 a過濾 B蒸餾 c分餾 D萃取 你做出這個判斷的理由是_ _。,答案(1)高溫、高壓 (2)防止催化劑中毒，失去活性，提高原料的利用率 使N2、H2循環(huán)利用，提高原料利用率 (3)b 通過溫度的改變而改變物質的狀態(tài)，達到使物質分離的目的，是蒸餾的原理,1原料 (1)氨堿法：食鹽、氨氣、石灰石(經煅燒生成生石灰和二氧化碳)。 (2)聯(lián)合制堿法：食鹽、氨氣、二氧化碳(合成氨廠的廢氣)。,考點三,(2)聯(lián)合制堿法：在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨結晶沉淀析出，經過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產品。此時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綜合評價 (1)氨堿法：原料(食鹽和石灰石)便宜；產品純堿的純度高；副產品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產，但原料食鹽的利用率低，過程中產生了沒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，同時生產出兩種重要的產品純堿和氯化銨；過程中不生成CaCl2，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現了大規(guī)模聯(lián)合生產的優(yōu)越性。,例3我國化學家侯德榜，改革國外的純堿生產工藝，生產流程可簡要表示如下：,(1)上述生產純堿的方法稱_，副產品的一種用途為_。 (2)沉淀池中發(fā)生的化學反應方程式是 _。 (3)寫出上述流程中X物質的化學式_。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了_(填上述流程中的編號)，從沉淀池中取出沉淀的操作是_。,答案(1)聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法 制化肥(其他合理答案也可) (2)NH3CO2H2ONaCl=NH4ClNaHCO3(或NH3CO2H2O=NH4HCO3，NH4HCO3NaCl=NaHCO3NH4Cl) (3)CO2 (4)循環(huán) 過濾 (5)稀硝酸和硝酸銀溶液 (6)a、c,1.在硫酸工業(yè)生產中，SO3的吸收過程是在吸收塔(如圖)中進行的，吸收塔里還裝入大量瓷環(huán)。下列有關SO3說法中，錯誤的是( ),A從處通入SO3，整個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C，SO2是一種大氣污染物，需回收利用。,2下列有關肥皂的敘述中錯誤的是( ) 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和親水基團 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、能源和水產資源等(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，再進一步生產一系列化工產品，A項錯誤；反應為：Br2SO22H2O=H2SO42HBr，溴元素被還原，C選項錯誤；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選項錯誤。,4侯氏制堿法的步驟如下：,試回答下列問題： (1)若上述懸濁液中含NaHCO3和NH4Cl，則和兩步反應的總反應方程式為_。 (2)由上面的反應原理可知NaCl比NaHCO3的溶解度_。 (3)操作、不能顛倒的原因是_ _。 (4)的操作叫_，的操作叫_。,解析侯氏制堿法是利用在飽和食鹽水中使氨飽和之后，再通入CO2，這時發(fā)生反應NH3CO2H2O=NH4HCO3，此反應制得NH4HCO3的溶解度非常大，但由于溶液中Na濃度也很大，而NaHCO3溶解度較小，故形成沉淀而析出：NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl。因為NaHCO3仍有一定的溶解度，所以NaCl不能全部變成NaHCO3。將析出的沉淀加熱，即可以得到Na2CO3。,答案(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl (2)大 (3)CO2的溶解度太小，若在飽和食鹽水中先通入足量CO2，由于溶解的CO2量太少，再通入NH3時，幾乎得不到NaHCO3、NH4Cl (4)過濾 加熱,5利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下：,依據上述流程，完成下列填空： (1)天然氣脫硫時的化學方程式是_。 (2)n mol CH4經一次轉化后產生CO 0.9 n mol，產生H2_mol(用含n的代數式表示)。 (3)K2CO3(aq)和CO2反應在加壓下進行，加壓的理論依據是_。 A相似相溶原理 B勒夏特列原理 C酸堿中和原理,(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_(寫出CO2的一種重要用途)。 (5)整個流程有三處循環(huán)，一處是Fe(OH)3的循環(huán)，另一處是K2CO3(aq)的循環(huán)，請在上述流程中標出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質)。,答案(1)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O (2)2.7 n (3)B (4)生產純堿(或作制冷劑等),解析(1)流程圖中已給出反應物是H2S和Fe(OH)3，生成物是Fe2S3和H2O，CH4沒有參加反應，寫出方程式配平即可。 (2)寫出反應的方程式CH4H2O=CO3H2，可知產生的H2為CO的3倍。 (3)CO2為氣體，利用勒夏特列原理，增加壓強有利于平衡右移。 (5)合成氨是一個可逆反應，N2和H2的轉化率低，可以循環(huán)利用。,6以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產硫酸的流程可簡示如下：,請回答下列問題： (1)在爐氣制造中，生成SO2的化學方程式為 _。 (2)爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣_、_及干燥，如果爐氣不經過精制，對SO2催化氧化的影響是 _。,(3)精制爐氣(含SO2體積分數為7%、O2為11%、N2為82%)中SO2平衡轉化率與溫度及壓強關系如下圖所示。在實際生產中，SO2催化氧化反應的條件選擇常壓、450 左右(對應圖中A點)，而沒有選擇SO2轉化率更高的B或C點對應的反應條件，其原因分別是 _、 _。,(4)在SO2催化氧化設備中設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；應對爐氣進行除塵、水洗和干燥，避免催化劑中毒。(3)由圖可知，該反應在低溫下進行SO2轉化率高，但低溫時催化劑的活性不高，反應速率低，實際生產中采用400500 的溫度。在高壓下進行也有利于該反應正向進行，但增大壓強對SO2的轉化率提高不大，且加壓會增大成本和能量消耗，而常壓下的轉化率已很高，實際生產采用常壓操作。(4)SO2和O2反應為放熱反應，而經凈化后的爐氣需要加熱，故可通過熱交換器，對冷的SO2、O2加熱，達到充分利用能源的作用。,(3)不選B點，因為壓強越大對設備的投資大，消耗的動能大；SO2原料的轉化率在1個大氣壓下的轉化率已是97%左右，再提高壓強，SO2的轉化率提高的余地很小，所以采用1個大氣壓 不選C點，因為溫度越低，SO2轉化率雖然更高，但催化劑的催化作用受影響，450 時，催化劑的催化效率最高 (4)利用反應放出的熱量預熱原料氣體 上層反應氣經熱交換器溫度降到400500 進入下層使反應更加完全,溫,示,提,馨,請做：課時作業(yè) （40）,課時作業(yè)堂堂清 （點擊進入）,