第13章·第41講·走進(jìn)化學(xué)工業(yè)ppt課件

1、考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 硫酸工業(yè)與綜合經(jīng)濟(jì)效益硫酸工業(yè)與綜合經(jīng)濟(jì)效益 例例1 (2019常德市高考模擬常德市高考模擬)以黃鐵礦為原料，采以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡(jiǎn)示如下：用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡(jiǎn)示如下： (1)將燃燒黃鐵礦的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整。 4_11O2=2Fe2O38SO2 (2)爐氣凈化的作用是將含SO2的爐氣_、水洗及干燥，如果爐氣不經(jīng)過(guò)凈化，對(duì)SO2催化氧化的影響_。 FeS2 除塵 礦塵(如砷、硒等化合物)導(dǎo)致催化劑中毒，水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響 高溫 (3)經(jīng)凈化的爐氣(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)系如圖所

2、示。在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇為常壓、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C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是_ 因?yàn)闇囟仍降停琒O2轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的催化活性受到影響，450時(shí)，催化劑的催化效率最高，故選擇A點(diǎn)，不選C點(diǎn) (4)依據(jù)工藝流程圖判斷下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))_。 a為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎 b過(guò)量空氣能提高SO2的轉(zhuǎn)化率 c使用催化劑能提高SO2的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率 d沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵abd (5)每160 g SO3氣體與H2O化合放出260.6 kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_。 (6)吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再

3、用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2和銨鹽。SO2既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過(guò)程中吸收潮濕空氣中的Br2。SO2吸收潮濕空氣中Br2的離子方程式是_。 SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.3 kJ/mol SO2Br22H2O=4H2Br2-4SO 【解析】本題主要考查硫酸工業(yè)，涉及反應(yīng)原理、反應(yīng)流程的分析、反應(yīng)條件的選擇、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，綜合性強(qiáng)。 (1)由質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)為4FeS211O2=2Fe2O38SO2。 (2)根據(jù)制備流程“礦石粉碎造氣凈化催化氧化吸收可知，爐氣凈化目的是防止礦塵(如砷、硒等化合物)導(dǎo)致催化劑中毒以及水蒸氣對(duì)設(shè)備和生

4、產(chǎn)有不良影響。高溫 (3)要根據(jù)反應(yīng)速率、催化劑活性的影響、轉(zhuǎn)化率的影響因素來(lái)分析，不選擇C點(diǎn)，因?yàn)闇囟仍降?，SO2轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的活性受到影響，450時(shí)，催化劑的催化效率最高，故選擇A點(diǎn)，不選C點(diǎn)。 (4)根據(jù)反應(yīng)速率和原料的轉(zhuǎn)化率來(lái)分析，選擇a、b、d項(xiàng)，催化劑只能提高反應(yīng)速率，不能提高轉(zhuǎn)化率。 ( 5 ) 根 據(jù) 條 件 ， 熱 反 應(yīng) 方 程 式 為 S O 2 ( g ) H2O(l)=H2SO4(l) H260.6 kJ/2 mol130.3 kJ/mol。 (6)由氧化還原性可得SO2Br22H2O=4H2Br 。2-4SO 【點(diǎn)評(píng)】涉及化工實(shí)際生產(chǎn)流程題，首先要依據(jù)已

5、掌握的化學(xué)反應(yīng)原理弄清化工生產(chǎn)的流程和每一步的目的，只有了解流程，才能順利地解答出相關(guān)問(wèn)題，同時(shí)要注意在生產(chǎn)中原料的循環(huán)利用、尾氣的凈化處理以及催化劑的防中毒處理等。 考點(diǎn)考點(diǎn)2 合成氨工業(yè)合成氨工業(yè) 例例2 現(xiàn)在普遍應(yīng)用的工業(yè)合成氨的方法是哈伯現(xiàn)在普遍應(yīng)用的工業(yè)合成氨的方法是哈伯于于1905年發(fā)明的，但此法反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不高。年發(fā)明的，但此法反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不高。 (1)知：知：1 mol N2(g)與適量與適量H2(g)完全反應(yīng)，生完全反應(yīng)，生成成NH3(g)，放出，放出92.2 kJ熱量，寫(xiě)出反應(yīng)的熱化學(xué)方熱量，寫(xiě)出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：程式：_。 (2)若該反應(yīng)在若該反應(yīng)在298K、398

6、K時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)分別為分別為K1、K2，則，則K1_K2(填填“”“”“”或或“”)。 (3)在一定溫度下，向容積不變(始終為10 L)的密閉容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固體催化劑。10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗嫉?0%，此時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)，用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率為：_。若想提高氨氣的產(chǎn)率，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼慕ㄗh：_(任意寫(xiě)一條)。 (4)在上述相同條件下，若起始時(shí)加入4 mol NH3、2 mol H2及固體催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)比(3)中_(填“大”、“小或“相等”)。 (5)氨被氧化生成一氧化氮的化

7、學(xué)方程式為：_。 (6)隨著對(duì)合成氨研究的發(fā)展，2019年兩位希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮?dú)猓謩e通入一個(gè)加熱到570的電解池中，采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H)為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實(shí)現(xiàn)了常壓、570條件下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨(裝置如圖)。 請(qǐng) 回 答 ： 在 電 解 法 合 成 氨 的 電 解 池 中_(填“能或“不能”)用水作電解質(zhì)溶液的溶劑，原因是_。 鈀電極A是電解池的_極(填“陽(yáng)或“ 陰 ” ) ， 該 極 上 的 電 極 反 應(yīng) 式 是_。 【答案】 (1)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.

8、2 kJmol1 (2) (3)25%0.01 mol/(Lmin)增大氫氣濃度或增大氮?dú)鉂舛然蛟龃蠓磻?yīng)物濃度或降溫或增大壓強(qiáng)或及時(shí)轉(zhuǎn)移走生成的氨等 (4)相等 (5)4NH35O2=4NO6H2O (6)不能新法合成氨電解池的反應(yīng)溫度是570時(shí)，水為水蒸氣陰N26e6H=2NH3催化劑 【點(diǎn)評(píng)】 合成氨的習(xí)題多與化學(xué)平衡和熱化學(xué)聯(lián)系在一起，重點(diǎn)是原理分析。運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的條件是解答此題的關(guān)鍵?？键c(diǎn)考點(diǎn)3 純堿工業(yè)純堿工業(yè) 例例3 (2019湖南省三十二校聯(lián)考湖南省三十二校聯(lián)考)純堿純堿(Na2CO3)在工業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要應(yīng)用，其實(shí)驗(yàn)室制法和工在工業(yè)生產(chǎn)和生活中有

9、重要應(yīng)用，其實(shí)驗(yàn)室制法和工業(yè)制法如下：業(yè)制法如下： 【實(shí)驗(yàn)室制備純堿】【實(shí)驗(yàn)室制備純堿】 將飽和將飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度為為3035； 攪拌下分批加入研細(xì)的攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加料固體，加料完畢，保溫完畢，保溫30分鐘；分鐘； 靜置、過(guò)濾得靜置、過(guò)濾得NaHCO3晶體；晶體； 用少量蒸餾水洗滌、抽干；用少量蒸餾水洗滌、抽干； 將所得固體轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中灼燒得將所得固體轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中灼燒得Na2CO3固體。固體。 問(wèn)題： (1)反應(yīng)將溫度控制在3035，通常采取的加熱方法為_(kāi)；控制該溫度的原因是_。 ( 2 ) 靜 置 后 只 析 出

10、N a H C O 3 晶 體 的 原 因 是_。 【工業(yè)制備純堿】水浴加熱 防止NH4HCO3分解而影響NaHCO3晶體的生成 碳酸氫鈉溶解度最小 ( 3 ) 沉 淀 池 中 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為_(kāi)。 (4)循環(huán)()、循環(huán)()中物質(zhì)的化學(xué)式分別為_(kāi)、_；兩種制備純堿的方法中 ， 共 同 涉 及 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 方 程 式 為_(kāi)。NaNH3H2OCO2=NaHCO3 +4NHNaCl CO2 2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2 【解析】本題主要考查純堿的制備中所涉及的元素化合物知識(shí)。 (1)只要加熱的溫度低于100，且需控制一定溫度范圍，均可采用水浴加熱的方式。因NH4

11、HCO3受熱易分解，導(dǎo)致溶液中不能析出NaHCO3晶體，因此加熱溫度不能過(guò)高。 (2)因NaHCO3的溶解度比NH4HCO3、NaCl的溶解度均小，故溶液靜置析出的物質(zhì)只有NaHCO3。 (3)工業(yè)制備Na2CO3時(shí)沉淀池發(fā)生的反應(yīng)：NaNH3H2OCO2=NaHCO3 ，書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí)應(yīng)注意NaHCO3必須寫(xiě)化學(xué)式且加沉淀符號(hào)“”。+4NH (4)將沉淀過(guò)濾后得到的母液中主要含有NaCl和NH4Cl，因此循環(huán)()中的物質(zhì)為NaCl；煅燒爐中發(fā)生的反應(yīng)為2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2，因此循環(huán)()中的物質(zhì)為CO2。由兩種制備純堿的方法可知，共同涉及NaHCO3的分解反應(yīng)。 【點(diǎn)評(píng)】

12、 無(wú)機(jī)化工題實(shí)際上是考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及元素化合物知識(shí)來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題的能力。解答此類問(wèn)題的基本思路：(1)首先閱讀題干信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)分析工業(yè)操作流程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)、步驟：反應(yīng)物是什么；加入了什么試劑；作用是什么；對(duì)后序操作起了什么作用；將整個(gè)流程分析透徹，理清關(guān)系，然后針對(duì)提問(wèn)進(jìn)行解答。 重要的幾種化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是模塊的核心，所有高考中的考查都以這些生產(chǎn)過(guò)程中的原理、生產(chǎn)工藝與設(shè)計(jì)新思路為依據(jù)。所以在備考過(guò)程中，要熟練掌握相關(guān)的思想、知識(shí)細(xì)節(jié)、生產(chǎn)原理、工藝設(shè)計(jì)原理，還有新時(shí)期對(duì)化學(xué)工業(yè)原理的新要求，如循環(huán)經(jīng)濟(jì)、原子經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等方面的要求在工業(yè)中的運(yùn)用。平時(shí)的學(xué)習(xí)中要抓住

13、原料和生產(chǎn)工藝作為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，要對(duì)教材中常見(jiàn)的知識(shí)內(nèi)容了如指掌。 1.煅燒硫鐵礦產(chǎn)生煅燒硫鐵礦產(chǎn)生SO2，為了提高生成，為了提高生成SO2的速率。的速率。下列措施可行的是下列措施可行的是( ) 把塊狀礦石碾成粉末把塊狀礦石碾成粉末 向爐內(nèi)噴吹氧氣向爐內(nèi)噴吹氧氣 使用使用Fe2O3做催化劑做催化劑 降低體系的溫度降低體系的溫度 A只需只需 B只需只需 C D C 2.與氨堿法比較，下列關(guān)于聯(lián)合制堿法優(yōu)點(diǎn)的與氨堿法比較，下列關(guān)于聯(lián)合制堿法優(yōu)點(diǎn)的判斷中不正確的是判斷中不正確的是( ) A提高了原料的原子利用率提高了原料的原子利用率 B降低了生產(chǎn)成本降低了生產(chǎn)成本 C減少了環(huán)境污染減少了環(huán)境污染 D減

14、輕了對(duì)設(shè)備的腐蝕減輕了對(duì)設(shè)備的腐蝕 【解析】【解析】 聯(lián)合制堿法把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合制堿法把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，聯(lián)合生產(chǎn)，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減少了對(duì)環(huán)境污染。減少了對(duì)環(huán)境污染。D 3.下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是( ) A合成氨生產(chǎn)中將合成氨生產(chǎn)中將NH3液化分離，可加快正液化分離，可加快正反應(yīng)速率，提高反應(yīng)速率，提高N2和和H2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率 B硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用了利用SO3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為H2SO4時(shí)放出的熱量時(shí)放出的熱量 C電解飽和食

15、鹽水制燒堿采用離子交換膜法，電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的可防止陰極室產(chǎn)生的Cl2進(jìn)入陽(yáng)極室進(jìn)入陽(yáng)極室 D電解精煉銅時(shí)電解精煉銅時(shí)(粗銅中含有粗銅中含有Fe、Zn、Ag等等)，溶液中銅離子濃度減小溶液中銅離子濃度減小D 4.(2019海南卷海南卷)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)盧布蘭芳是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭盧布蘭芳是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進(jìn)行煅燒，再浸取，結(jié)晶而制得為原料，在高溫下進(jìn)行煅燒，再浸取，結(jié)晶而制得純堿。純堿

16、。 食 鹽 和 濃 硫 酸 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為食 鹽 和 濃 硫 酸 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為_(kāi)； 硫酸鈉和焦炭、石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為硫酸鈉和焦炭、石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi) (已知產(chǎn)物之一為已知產(chǎn)物之一為CaS)；2NaClH2SO4(濃)=Na2SO42HClNa2SO44CCaCO3=CaSNa2CO34CO 或 Na2SO42CCaCO3=CaSNa2CO32CO2 (2)氨堿法的工藝如下圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。 圖中的中間產(chǎn)物C是_，D_。(寫(xiě)化學(xué)式) 裝 置 乙 中 發(fā) 生 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為_(kāi)； (3)聯(lián)合制堿法對(duì)氨堿法

17、的改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是_；Ca(OH)2NH3NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，原料氣氨氣和一氧化碳都由氨廠提供，減少CaCO3制CO2這一工序，降低了能耗與污染 (4)有人認(rèn)為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石為原料制碳酸鉀。請(qǐng)結(jié)合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說(shuō)明是否可行？_。不可行，因?yàn)樘妓釟溻浫芙舛容^大，且在常溫下與氯化鉀的溶解度差別小，在氨鹽水碳酸化時(shí)無(wú)法大量析出 【解析】 (1)是考查工業(yè)生產(chǎn)中的基本原理；(2)是生產(chǎn)過(guò)程中工藝的考查，在細(xì)讀生產(chǎn)工藝

18、圖中各物質(zhì)的變化后，可得出；(3)考查對(duì)教材知識(shí)的掌握情況；(4)分析圖可看出NaHCO3與新信息KHCO3在溶解度圖中的差別，可推測(cè)溶解度的差別是判斷的依據(jù)。1.(2019丹東四校聯(lián)考丹東四校聯(lián)考)下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是述中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( ) A制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石、制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英石英 B氨是制作氮肥、硝酸、銨鹽的重要原料氨是制作氮肥、硝酸、銨鹽的重要原料 C將二氧化硫催化氧化生成三氧化硫后，將二氧化硫催化氧化生成三氧化硫后，在吸收塔內(nèi)用水吸收制得濃硫酸在吸收塔內(nèi)用水吸收制得濃硫酸 D煉鐵的主要原理是在高溫下，用還原劑煉鐵的主要原理是在高溫下，用還原劑從鐵礦石中把鐵還原出來(lái)從鐵礦石中把鐵還原出來(lái)C 2.工業(yè)上用黃銅礦工業(yè)上用黃銅礦(CuFeS2)煉銅的后期主要發(fā)生煉銅的后期主要發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)如下兩個(gè)反應(yīng)(假