高中化學(xué) 主題3 礦山資源 硫酸與無機(jī)材料制造章末整合提升課件 魯科版選修2

1、一、設(shè)計一座硫酸廠 二、陶瓷的燒制 三、金屬的冶煉和金屬材料的保護(hù) 專題2專題1專題專題1硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應(yīng)的計算硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應(yīng)的計算接觸法制硫酸時涉及三個連續(xù)反應(yīng),所以在關(guān)于工業(yè)制硫酸的計算性題目中往往涉及這幾步連續(xù)反應(yīng)的計算。而對于連續(xù)多步反應(yīng)的計算通常使用關(guān)系式法,這樣就避免了對中間產(chǎn)物的繁瑣計算,節(jié)約了時間。關(guān)系式法解題需要找準(zhǔn)關(guān)系式,找關(guān)系式的一般方法是根據(jù)涉及的連續(xù)多步反應(yīng)的化學(xué)方程式,依照元素質(zhì)量守恒的原則找出連續(xù)多步反應(yīng)中元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系,如在用硫鐵礦制硫酸時,根據(jù)轉(zhuǎn)化過程中硫元素守恒的原則可以找到這樣的關(guān)系式:fes22so22so32h2so4;或sso2so3h

2、2so4。在硫酸工業(yè)制硫酸的有關(guān)計算中通常就利用以上兩關(guān)系式解題。專題2專題1另外,在有關(guān)計算中往往還涉及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和損失率的問題,這在連續(xù)多步反應(yīng)的有關(guān)計算中也是一個難點問題。對于這一類的問題,需要我們掌握這樣幾個原則:1.一種化合物中,一種元素的轉(zhuǎn)化率等于該化合物的轉(zhuǎn)化率,例如在fes2向so2轉(zhuǎn)化的過程中,若硫元素的轉(zhuǎn)化率為99%,則fes2的轉(zhuǎn)化率也為99%。2.在一種組成固定的混合物中,一種組分的轉(zhuǎn)化率等于該混合物的轉(zhuǎn)化率,例如在含fes2 30%的黃鐵礦向so2轉(zhuǎn)化的過程中,若fes2的轉(zhuǎn)化率為85%,則該黃鐵礦的轉(zhuǎn)化率也為85%。3.在同一個化學(xué)反應(yīng)或多個相關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)中,具

3、有個別元素質(zhì)量守恒關(guān)系的反應(yīng)物和生成物,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于生成物的產(chǎn)率,例如在fes2向so2轉(zhuǎn)化的過程中,fes2的轉(zhuǎn)化率必等于so2的產(chǎn)率,在fes2向h2so4轉(zhuǎn)化的過程中,fes2的轉(zhuǎn)化率等于h2so4的產(chǎn)率。專題2專題1【例1】 黃鐵礦主要成分為fes2,某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測定時,取0.100 0 g樣品在空氣中充分灼燒,將生成的so2氣體與足量fe2(so4)3溶液完全反應(yīng)后,用濃度為0.020 00 moll-1的k2cr2o7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點,消耗k2cr2o7溶液25.00 ml。 (導(dǎo)學(xué)號52710065)(1)樣品中fes2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng))。 (

4、2)若灼燒6 g fes2產(chǎn)生的so2全部轉(zhuǎn)化為so3氣體時放出9.83 kj熱量,產(chǎn)生的so3與水全部化合生成h2so4,放出13.03 kj熱量,寫出so3氣體轉(zhuǎn)化為h2so4的熱化學(xué)方程式。 (3)煅燒10 t上述黃鐵礦,理論上產(chǎn)生so2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為l,制得98%的硫酸質(zhì)量為t,so2全部轉(zhuǎn)化為h2so4時放出的熱量是kj。 解析：(1)據(jù)元素守恒及物質(zhì)反應(yīng)時物質(zhì)的量關(guān)系可得3fes26so212fe2+32專題2專題1專題2專題1根據(jù)蓋斯定律并由(2)中信息可知,0.1 mol so2全部轉(zhuǎn)化為h2so4放出的熱量是13.03 kj+9.83 kj=22.86 kj,則1.51

5、05 mol so2應(yīng)放出的熱量是101.510522.86 kj3.43107 kj。專題2專題1答案：(1)90.00%(2)so3(g)+h2o(l) h2so4(l)h=-130.3 kjmol-1(3)3.36106153.43107專題1專題2專題專題2電解的應(yīng)用、金屬的腐蝕快慢電解的應(yīng)用、金屬的腐蝕快慢1.電解精煉如粗銅(含zn、fe、ag等)的提純。電解質(zhì)溶液:含cu2+的鹽溶液(如cuso4溶液)。電解過程中,活潑性比cu弱的ag不放電,形成陽極泥(可從陽極泥中提純ag),電解質(zhì)溶液中c(cu2+)會不斷減小,應(yīng)定期更換電解質(zhì)溶液。專題1專題22.電鍍(如鐵件鍍鋅)。電鍍液:

6、含zn2+的鹽溶液(如zncl2溶液)。電鍍過程中電鍍液濃度不發(fā)生變化。鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,電鍍液中必須含有鍍層金屬離子。3.金屬腐蝕的快慢判斷。(1)同種金屬作電解池陽極的腐蝕速率金屬作原電池負(fù)極的腐蝕速率金屬不加保護(hù)時的腐蝕速率用原電池原理保護(hù)時的腐蝕速率用電解原理保護(hù)時的腐蝕速率。(2)同種金屬強電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率弱電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率非電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率。專題1專題2【例2】 如下圖所示,各容器中盛有海水,鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是()a.4213b.2134c.4231d.3241專題1專題2解析：金屬的腐蝕,從本質(zhì)上講也是組成化學(xué)電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的結(jié)果。

7、在原電池中,活潑金屬為負(fù)極,該金屬被氧化,不活潑金屬便被保護(hù)起來,其被腐蝕的速率大大減小,所以裝置3中的鐵被腐蝕的速率比1中的慢,反之,當(dāng)鐵與比它不活潑的金屬,如sn、cu等連接起來,則被腐蝕的速率增大,所以容器2中的鐵比容器1中的鐵被腐蝕的速率慢。容器4是一個電解池,在這里fe是陽極,不斷地以fe2+的形式進(jìn)入溶液中,從而加速了鐵的腐蝕。在上述四種容器中,容器4中鐵的腐蝕速率是最快的。綜上分析,鐵被腐蝕的快慢順序為4213。答案：a1234561.下列敘述錯誤的是()a.高溫下鋁粉和二氧化錳粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)b.高溫下鋁粉和氧化鎂粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)c.鎂能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒

8、置換出碳d.惰性電極電解氯化鎂溶液能生成mg(oh)2、h2和cl2答案：b1234562.下列有關(guān)金屬的說法中,正確的是()在人類對金屬材料的使用過程中,性質(zhì)活潑的金屬單質(zhì)最早被人們冶煉和使用純鐵比生鐵抗腐蝕性更強單質(zhì)鋁在空氣中比較耐腐蝕,所以鋁是不活潑金屬正常人體缺鈣會引起骨質(zhì)疏松癥,缺鐵會引起貧血等疾病青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金可通過焰色反應(yīng)區(qū)分鉀元素和鈉元素a.b.c.d.答案：a1234563.把1 g含脈石(sio2)的黃鐵礦樣品在氧氣流中灼燒,反應(yīng)完全后得0.78 g殘渣,則此黃鐵礦的純度是 ()a.33%b.66%c.78%d.88%答案：b 1234564.工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程

9、如圖: (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(填字母)。 a.升高溫度b.減小壓強c.不斷補充空氣d.及時分離出so3123456(2)在生產(chǎn)中,為提高催化劑效率采取的措施是(填字母)。 a.凈化氣體b.控制溫度在400500 c.增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積d.不斷補充空氣(3)已知2so2(g)+o2(g) 2so3(g)h=-196 kjmol-1。在450 、常壓和v2o5催化條件下向一密閉容器中充入2 mol so2和1 mol o2,充分反應(yīng)后, 放出的熱量(填“”或“=”)196 kj,理由是 。 (4)生產(chǎn)硫酸過程中的尾氣通常用氨水吸收,請寫出該反應(yīng)的

10、化學(xué)方程式:。 123456解析：(3)2 mol so2和1 mol o2完全反應(yīng)時,放熱196 kj,但可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底,加入的2 mol so2和1 mol o2不能全部反應(yīng),所以生成的三氧化硫小于2 mol,故放熱小于196 kj。(4)尾氣中含有so2、so3等酸性氣體,與氨水反應(yīng)生成(nh4)2so4和(nh4)2so3。答案：(1)cd(2)abc(3)2 mol so2和1 mol o2完全反應(yīng)生成2 mol so3,放出196 kj的熱量,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 kj(4)2nh3h2o+so3 (nh4)2so4+h2o,2nh3h2

11、o+so2 (nh4)2so3+h2o1234565.由電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣,這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去,產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁(nacl熔點為801 ,alcl3在181 升華)。工藝流程如下: (導(dǎo)學(xué)號52710066)123456(1)精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂,防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì),相關(guān)的化學(xué)方程式為 和。 (2)將cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除cl2外還含有;固態(tài)雜質(zhì)黏附于氣泡上,在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在。 (3)在用廢堿液處理氣體a的過程中,所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

12、 (4)鍍鋁電解池中,金屬鋁為極,熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以 的形式存在,鋁電極的主要電極反應(yīng)式為 。 (5)鋼材鍍鋁后,表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕,其原因是。 123456解析：(1)由題意知,fe2o3、sio2和金屬al在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)。(2)粗鋁中還存在h2與cl2結(jié)合形成hcl,高溫下cl2也能與na和al反應(yīng)生成nacl和alcl3,alcl3在700 時為氣態(tài)。(3)冷凝后所得的氣體a為cl2和hcl,二者均能與堿液反應(yīng)。(4)電鍍時,鍍層金屬作陽極,失電子形成陽離子,即al失電子形成al3+,al3+再與cl-結(jié)合形成 。(5)致密的氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕

13、是因為氧化鋁膜能隔絕空氣,防止fe與o2反應(yīng)。1234566.(2016全國乙,36)高錳酸鉀(kmno4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為mno2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下:回答下列問題:(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1 1的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應(yīng)將軟錳礦粉碎,其作用是。 (2)“平爐”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。 (3)“平爐”中需要加壓,其目的是。 123456(4)將k2mno4轉(zhuǎn)化為kmno4的生產(chǎn)有兩種工藝?！癱o2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在k2mno4溶液中通入co2氣體,使體系呈中性或弱酸性,k2mno4發(fā)生歧化反應(yīng)。反應(yīng)中生成kmno4、mno2和(寫化學(xué)式)。 “電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解k2mno4水溶液。電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為,陰極逸出的氣體是。 “電解法”和“co2歧化法”中,k2mno4的理論利用率之比為。(5)高錳酸鉀純度的測定:稱取1.080 0 g樣品,溶解后定容于100 ml容量瓶