《工業(yè)生產(chǎn)綜合類問題解決策略》學(xué)習(xí)任務(wù)單

《工業(yè)生產(chǎn)綜合類問題解決策略》學(xué)習(xí)任務(wù)單【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解工業(yè)生產(chǎn)綜合類問題的基本結(jié)構(gòu)和基本考查角度。2.掌握單一變量單一要素的工業(yè)生產(chǎn)條件優(yōu)化的答題策略。3.掌握變量疊加和反應(yīng)疊加的工業(yè)生產(chǎn)類問題的分析原則。4.了解工業(yè)生產(chǎn)類問題中隱性因素的考查角度。5.了解工業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)的分離過程中化學(xué)方法和電化學(xué)方法的區(qū)別。6.理解和挖掘工業(yè)生產(chǎn)類題目中高頻關(guān)鍵詞的化學(xué)內(nèi)涵?！菊n前預(yù)習(xí)任務(wù)】1.獨(dú)立完成2019-2010年海淀高三期中和期末試題2.提取工業(yè)流程題中的高頻關(guān)鍵詞【課前作業(yè)】1．化工原料異丁烯（C4H8）可由異丁烷（C4H10）直接催化脫氫制備：C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)ΔH＝+139kJ/mol（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為。（2）一定條件下，以異丁烷為原料生產(chǎn)異丁烯。溫度、壓強(qiáng)改變對異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率的影響如下圖所示。①判斷p1、p2的大小關(guān)系：p1（填“>”或“<”）p2，理由是。②若異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，則平衡混合氣中異丁烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最多為%（保留小數(shù)點(diǎn)后1位）。（3）目前，異丁烷催化脫氫制備異丁烯的研究熱點(diǎn)是催化活性組分以及載體的選擇。下表是以溫度/℃570580590600610以γ-Al2O3為載體異丁烷轉(zhuǎn)化率/%36.4136.4938.4239.2342.48異丁烯收率/%26.1727.1127.5126.5626.22以TiO2為載體異丁烷轉(zhuǎn)化率/%30.2330.8732.2333.6333.92異丁烯收率/%25.8827.3928.2328.8129.30說明：收率=（生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的原料量/原料的進(jìn)料量）×100%①由上表數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是（填字母序號(hào)）。a.載體會(huì)影響催化劑的活性b.載體會(huì)影響催化劑的選擇性c.載體會(huì)影響化學(xué)平衡常數(shù)②分析以γ-Al2O3為載體時(shí)異丁烯收率隨溫度變化的可能原因：。2.煤的潔凈技術(shù)（包括固硫技術(shù)和脫硫技術(shù)兩類）可有效降低燃煤廢氣中SO2的含量，已成為我國解決環(huán)境問題的主導(dǎo)技術(shù)之一。I.固硫技術(shù)：通過加入固硫劑，將硫元素以固體形式留在煤燃燒的殘?jiān)?。石灰石是常用的固硫劑，固硫過程中涉及的部分反應(yīng)如下：①CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)△H1=+178.30kJ/mol②CaO(s)+SO2(g)+0.5O2(g)CaSO4(s)△H2=-501.92kJ/mol③CO(g)+0.5O2(g)CO2(g)△H3④CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H4=+218.92kJ/mol（1）溫度升高，反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)________（填“增大”“減小”或“不變”）。（2）△H3=________kJ/mol。（3）在煤燃燒過程中常鼓入稍過量的空氣以提高固硫率（燃燒殘?jiān)辛蛟氐馁|(zhì)量占燃煤中硫元素總質(zhì)量的百分比），結(jié)合反應(yīng)②、③、④分析其原因：________。II.（4）將煤打成煤漿加入電解槽的目的是________。（5）陽極的電極反應(yīng)式為________。（6）補(bǔ)全用羥基自由基除去煤中二硫化亞鐵（FeS2）的反應(yīng)的離子方程式：FeS2+Fe3++SO42-++________（7）利用上述裝置對某含F(xiàn)eS2的煤樣品進(jìn)行電解脫硫，測得一定時(shí)間內(nèi)隨溶液起始pH的改變脫硫率（溶于水中的硫元素質(zhì)量占煤樣中硫元素總質(zhì)量的百分比）的變化如下圖所示。pH大于1.5后脫硫率下降的可能原因有：隨著pH的升高，反應(yīng)物的氧化性或還原性降低；________?！菊n前作業(yè)參考答案】1、（1）（2）①<該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)；圖像表明，溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)由p1變?yōu)閜2，異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，可知p1<p2②28.6（3）①ab②溫度升高時(shí)異丁烯的收率增加的可能原因：催化劑活性增加（催化劑活性增加的影響強(qiáng)于選擇性降低的影響），反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)；溫度繼續(xù)升高，異丁烯的收率下降的可能原因：催化劑的選擇性下降，發(fā)生副反應(yīng)的異丁烷的比例增加2.（1）增大（2）-283（3）鼓入稍過量的空氣，增大了反應(yīng)體系中氧氣的濃度，使反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)，有利于固硫；同時(shí)，氧氣濃度增大也會(huì)使反應(yīng)③平衡正向移動(dòng)，降低CO濃度，增大CO2濃度，使反應(yīng)④平衡逆向移動(dòng)，（或其他合理分析）有利于固硫（4）增大接觸面積，提高反應(yīng)速率（或使反應(yīng)更充分）（5）H2O–e-（或OH-–e-（6）1FeS2+151Fe3++2SO42-+7H2O+1___H+___（7）pH升高，促進(jìn)Fe3+水解生成Fe(OH)3，覆蓋在煤漿表面，阻止反應(yīng)進(jìn)行【課上學(xué)習(xí)任務(wù)】1.思考工業(yè)綜合類問題的基本類型和考查角度2.學(xué)習(xí)工業(yè)綜合類問題的答題策略3.學(xué)習(xí)工業(yè)綜合類問題的化學(xué)方法和電化學(xué)方法對比。4.學(xué)習(xí)工業(yè)綜合類問題的關(guān)鍵詞的理解和關(guān)聯(lián)【課后作業(yè)】1．優(yōu)化反應(yīng)條件是研究化學(xué)反應(yīng)的重要方向。（1）以硫代硫酸鈉與硫酸的反應(yīng)Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2+S↓+H2O為例，探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)方案如下表所示。實(shí)驗(yàn)序號(hào)Na2S2O3溶液H2SO4溶液蒸餾水溫度/℃濃度/(mol/L)體積/mL濃度/(mol/L)體積/mL體積/mLI0.11.50.11.51020II0.12.50.11.59aIII0.1b0.11.5930①表中，a為，b為。②實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)III的反應(yīng)速率最快，支持這一結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為。（2）硫代硫酸鈉可用于從含氧化銀的礦渣中浸出銀，反應(yīng)如下：Ag2O+4S2O32-+H2O2[Ag(S2O3)2]3-+2OH-實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高銀的浸出率需要調(diào)節(jié)pH的范圍為8.5~9.5，解釋其原因：。（3）工業(yè)上常用空氣催化氧化法除去電石渣漿（含CaO）上清液中的S2-，并制取石膏（CaSO4·2H2O），其中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如下圖所示。①過程I、II中，起催化劑作用的物質(zhì)是。②過程II中，反應(yīng)的離子方程式為。③根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，若將10L上清液中的S2-轉(zhuǎn)化為SO42-（S2-濃度為320mg/L），理論上共需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2的體積為L2．頁巖氣中含有較多的乙烷，可將其轉(zhuǎn)化為更有工業(yè)價(jià)值的乙烯。（1）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。將C2H6和CO2按物質(zhì)的量之比為1∶1通入反應(yīng)器中，發(fā)生如下反應(yīng)：?。瓹2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1＝+136.4kJ·mol?1ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2＝+41.2kJ·mol?1ⅲ．C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH3①用ΔH1、ΔH2計(jì)算ΔH3＝______kJ·mol?1。②反應(yīng)ⅳ：C2H6(g)2C(s)+3H2(g)為積碳反應(yīng)，生成的碳附著在催化劑表面，降低催化劑的活性，適當(dāng)通入過量CO2可以有效緩解積碳，結(jié)合方程式解釋其原因：______。③二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究熱點(diǎn)之一是選擇催化劑，相同反應(yīng)時(shí)間，不同溫度、不同催化劑的數(shù)據(jù)如下表（均未達(dá)到平衡狀態(tài)）：實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/℃催化劑轉(zhuǎn)化率/%選擇性/%C2H6CO2C2H4COⅠ650鈷鹽19.037.617.678.1Ⅱ650鉻鹽32.123.077.310.4Ⅲ60021.212.479.79.3Ⅳ55012.08.685.25.4【注】C2H4選擇性：轉(zhuǎn)化的乙烷中生成乙烯的百分比。CO選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成CO的百分比。對比Ⅰ和Ⅱ，該反應(yīng)應(yīng)該選擇的催化劑為______，理由是______。實(shí)驗(yàn)條件下，鉻鹽作催化劑時(shí)，隨溫度升高，C2H6的轉(zhuǎn)化率升高，但C2H4的選擇性降低，原因是______。3．氫能源是最具有應(yīng)用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)。（1）甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。①反應(yīng)器中初始反應(yīng)的生成物為H2和CO2，其物質(zhì)的量之比為4：1，甲烷和水蒸氣反應(yīng)的方程式是。②已知反應(yīng)器中還存在如下反應(yīng)：ⅰ．CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H1ⅱ．CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H2ⅲ．CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H3ⅲ為積炭反應(yīng)，利用△H1和△H2計(jì)算△H3時(shí)，還需要利用反應(yīng)的△H。③反應(yīng)物投料比采用n（H2O）：n（CH4）＝4：1，大于初始反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，目的是（選填字母序號(hào)）。a．促進(jìn)CH4轉(zhuǎn)化b．促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化為CO2c．減少積炭生成第二張ppt④用CaO可以去除CO2．H2體積分?jǐn)?shù)和CaO消耗率隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。從t1時(shí)開始，H2體積分?jǐn)?shù)顯著降低，單位時(shí)間CaO消耗率（填“升高”“降低”或“不變”）。此時(shí)CaO消耗率約為35%，但已失效，結(jié)合化學(xué)方程式解釋原因：?！菊n后作業(yè)參考答案】1.（1）①202.5②實(shí)驗(yàn)III中出現(xiàn)渾濁所需時(shí)間最短或?qū)嶒?yàn)III最先（早）出現(xiàn)渾濁（2）若浸出率下降；若pH大于9.5，c(OH-)增大，不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，浸出率下降（3）①M(fèi)n(OH)2②4MnO32-+2S2-+9H2OS2O32-+4Mn(OH)2↓+10OH-③4.482．一定溫度（1）①+177.6一定溫度②增大CO2的量，發(fā)生反應(yīng)C+CO22CO，消耗C；增大CO2的量，反應(yīng)ⅲ正向