2022屆《走向高考》化學(xué)（蘇教版）全程復(fù)習(xí)（選修）《化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)》

1.原料：主要有

、有色金屬冶煉的煙氣、石膏等。2．生產(chǎn)流程(1)SO2的制取(設(shè)備：

)①原料為硫黃：

②原料為硫鐵礦：

鐵礦石、硫黃沸騰爐(2)SO2的催化氧化(設(shè)備：

)：

(3)SO3的吸收(設(shè)備：

)：接觸室吸收塔SO3＋H2O===H2SO43．三廢的利用(1)尾氣吸收廢氣中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循環(huán)使用。

或SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3

或NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2SO2↑＋2H2OSO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O(2)污水處理廢水可用Ca(OH)2中和，發(fā)生反應(yīng)為

。(3)廢渣的處理作水泥或用于建筑材料；回收有色金屬等綜合利用。Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O反應(yīng)特點：(1)該反應(yīng)為

。(2)正反應(yīng)為氣體體積

的反應(yīng)。(3)正反應(yīng)為

反應(yīng)。2．條件的選擇結(jié)合反應(yīng)的三個特點及實際生產(chǎn)中的動力。材料設(shè)備，成因等因素，得出合成氨的適宜條件。可逆反應(yīng)減小放熱(1)壓強：

MPa～

MPa(2)溫度：

(3)催化劑：

(4)循環(huán)操作：反應(yīng)混合氣通過冷凝器，使氨液化并分離出來，N2、H2再通過循環(huán)壓縮機送入合成塔。3．生產(chǎn)流程(1)造氣①N2：可用

獲得。1030400℃～500℃鐵觸媒分離液態(tài)空氣②H2：a.利用焦炭制?。?/p>

b．利用CH4制?。?2)凈化：原料氣凈化處理，防止

。(3)合成：N2和H2通過壓縮機進(jìn)入合成塔并發(fā)生反應(yīng)。(4)三廢的利用①廢氣：主要有H2S，SO2和CO2等，采用直接氧化法、循環(huán)法處理，CO2作為生產(chǎn)尿素和碳銨的原料。②廢水：主要含氰化物和氨，分別采用不同的方法處理。催化劑中毒③廢渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。1.原料：

。2．生產(chǎn)過程(1)在精制的飽和食鹽水中通入氨氣。(2)將CO2通入氨化的飽和食鹽水中，發(fā)生反應(yīng)為：

(3)過濾出NaHCO3，煅燒得到純堿，發(fā)生反應(yīng)為：同時在母液中加入石灰乳，以回收NH3，并循環(huán)利用，發(fā)生反應(yīng)為：

碳酸鈣和氯化鈉CO2＋NH3＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓2NH4Cl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O1.化肥(1)氮肥(2)鉀肥：主要有KCl、

、K2SO4。(3)磷肥：過磷酸鈣2．農(nóng)藥最早使用的農(nóng)藥石硫合劑，農(nóng)藥波爾多液是由

配制的。3．表面活性劑(1)肥皂的主要成分是

的鈉鹽(或鉀鹽)。K2CO3CuSO4和Ca(OH)2高級脂肪酸一、化工生產(chǎn)原理在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用1．化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理(1)增大化學(xué)反應(yīng)速率措施：①升高溫度；②使用催化劑；③在沸騰爐中燃料燃燒時，使原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。(2)促進(jìn)SO2的催化氧化正向移動措施：通入過量空氣，增大O2濃度，促進(jìn)平衡正移。2．逆流原理沸騰爐中原料從爐頂落下，熱空氣從爐底吹入，使原料與助燃?xì)怏w充分接觸，反應(yīng)進(jìn)行徹底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)(片)，濃硫酸從塔頂噴下，三氧化硫氣體從塔底吹入，提高吸收程度。3．熱交換原理由于2SO2＋O22SO3是放熱反應(yīng)，在接觸室內(nèi)使用熱交換器，用反應(yīng)后熱的氣體預(yù)熱接觸室的原料氣，達(dá)到節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本的目的。4．循環(huán)操作原理由于2SO2＋O22SO3是可逆反應(yīng)，尾氣中還有一定的SO2和O2，再通過一定措施將這部分氣體送回接觸室，提高原料利用率，同時減少廢氣排放。二、兩種制堿法的比較1．索爾維制堿法此法所用的原料為食鹽、氨和二氧化碳，生產(chǎn)過程如下：(1)鹽水的精制：在飽和食鹽水中加入熟石灰和純堿，除去水中的Ca2＋和Mg2＋。(2)鹽水氨化：將氨氣通入精制鹽水中，制成氨鹽水。(5)將氯化銨加石灰乳反應(yīng)，生成氨回收利用。2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．侯德榜制堿法(1)反應(yīng)原理侯氏聯(lián)合制堿法，是將合成氨工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來，以煤為原料制得碳銨，碳銨再與氯化鈉進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸氫鈉和氯化銨。(2)有關(guān)反應(yīng)方程式NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3NaCl＋NH4HCO3===NH4Cl＋NaHCO3↓[例1](2010·浙江自選模塊，16)(1)火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫磺可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸。某企業(yè)用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：請回答下列問題：1)為充分利用反應(yīng)放出的熱量，接觸室中應(yīng)安裝________(填設(shè)備名稱)。吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是________。2)為使硫磺充分燃燒，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%。為提高SO2轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應(yīng)為________。假設(shè)接觸室中SO2的轉(zhuǎn)化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為________。(空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按0.2計)，該尾氣的處理方法是________。3)與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點是________(可多選)。A．耗氧量減少B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高C．產(chǎn)生的廢渣減少D．不需要使用催化劑(2)硫酸的用途非常廣泛，可應(yīng)用于下列哪些方面________(可多選)。A．橡膠的硫化B．表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成C．鉛蓄電池的生產(chǎn)D．過磷酸鈣的制備(3)礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時SO2的排放，請寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式________。[解析](1)1)接觸室安裝熱交換器，目的就是充分利用熱量；在吸收塔中填充瓷器管可增大SO3與濃硫酸接觸面積，有利于SO3的吸收。2)設(shè)燃燒1mol硫，則需通入O2的物質(zhì)的量為1.5mol(過量50%)。所流經(jīng)流量計1的空氣為1.5mol/0.2＝7.5mol；在接觸室中，1molSO2反應(yīng)，則消耗n(O2)＝0.5mol，所流經(jīng)流量計2的空氣為0.5mol×2.5/0.2＝6.25mol，所以二者之比為1.2：1。在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作及說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是 (

)A．從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中SO2會與雜質(zhì)反應(yīng)B．硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的不能燃燒C．SO3用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，有利于SO3吸收完全D．SO2被氧化為SO3時需要使用催化劑，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率[解析]從沸騰爐出來的爐氣含有很多雜質(zhì)，其中的某些雜質(zhì)氣體能使催化劑(V2O5)發(fā)生中毒失去催化作用，需凈化后才能通入接觸室；硫鐵礦燃燒前粉碎的目的是使燃燒速率加快，因為大塊的固體與空氣接觸的面積小，使反應(yīng)速率減慢；由于SO3極易溶于水，直接用水吸收時形成酸霧，且吸收效果不好，用98.3%的濃硫酸吸收SO3更完全，且能阻止酸霧的形成；催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能影響化學(xué)反應(yīng)的程度，D錯誤。[答案]C(2010·山西太原高三一測，8)接觸法制硫酸中，從沸騰爐里出來的爐氣，在進(jìn)行氧化之前必須凈化的原因是(

)A．降低爐氣的溫度便于吸收B．防止礦塵堵塞管道C．防止催化劑中毒以及水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)產(chǎn)生的不良影響D．增加SO2的含量[解析]由于沸騰爐中產(chǎn)生的SO2中含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)能與V2O5發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使V2O5的催化作用喪失，引起催化劑中毒，所以需先凈化SO2。[答案]C[例2](2010·寧夏中衛(wèi)一中模擬)合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑，對化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.2kJ/mol。合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到，H2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得。我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為：催化劑：鐵觸媒，溫度400～500℃，壓強20MPa～50MPa?；卮鹣铝袉栴}：(1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到20MPa～50MPa的原因是______________________；從平衡移動原理分析，低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化，實際生產(chǎn)中采用400～500℃的高溫，原因是__________________。(2)500℃、50MPa時，在容積為1L的容器中加入nmolN2、3nmolH2，反應(yīng)達(dá)平衡后測得平衡常數(shù)為K，此時N2的轉(zhuǎn)化率為x。則K和x的關(guān)系滿足K＝________。(3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的方程式：CH4＋H2O===CO＋3H2。已知部分物質(zhì)燃燒的熱化學(xué)方程式如下：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571/6kJ/mol2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566kJ/molCH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3kJ/mol又知1molH2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?molH2O(l)時放出44.0kJ熱量。寫出CH4和H2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______________________。(4)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl－NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。請寫出該電池的正極反應(yīng)式：__________________________。[解析](1)合成氨反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強既有利于增大反應(yīng)速率，又有利于平衡正向移動，提高原料氣體的轉(zhuǎn)化率；生產(chǎn)中采用400～500℃的高溫，目的是增大反應(yīng)速率，提高催化劑活性。我國化學(xué)家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下圖所示：(1)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。(2)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計了____________(填上述流程中的編號)的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是______________。(3)為檢驗產(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____________________。(4)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[答案](1)NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (2)Ⅰ過濾 (3)用硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，說明含NaCl雜質(zhì) (4)a1．(2010·山西太原高三一測，2)城市的環(huán)境污染是當(dāng)前突出的環(huán)境問題。如圖A所示，X河流經(jīng)某工業(yè)城市Y，其中a處在上游，附近有豐富的黃鐵礦資源；d處在下游，附近有多個企業(yè)以硫酸為原料。根據(jù)某月Y市環(huán)保局監(jiān)測站對X河水質(zhì)檢測的結(jié)果，繪制成簡圖如圖B所示。下列說法不正確的是 (

)A．造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B．工業(yè)生活污水、固體廢棄物等可能是造成X河污染的污染源C．d處污染程度減小，可能是某些污染物的離子間發(fā)生反應(yīng)生成沉淀所致D．該城市建設(shè)硫酸廠時，綜合考慮諸多因素選址在b處最合理[解析]由于bc段污染程度是上升趨勢，則bc段是產(chǎn)生污染的地區(qū)，cd段逐漸下降，說明污染的物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以氣體或沉淀的形式析出，河水水質(zhì)變?yōu)樵紶顟B(tài)。由于b處是市區(qū)用水的上游，則硫酸廠應(yīng)選在河水的下游。[答案]D2．在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。下列反應(yīng)類型能體現(xiàn)“原子經(jīng)濟性”原則的是(

)①置換反應(yīng) ②化合反應(yīng)③分解反應(yīng) ④取代反應(yīng)⑤加成反應(yīng) ⑥消去反應(yīng)⑦加聚反應(yīng) ⑧縮聚反應(yīng)A．①②⑤B．②⑤⑦C．只有⑦⑧D．只有⑦[解析]根據(jù)題意，“綠色化學(xué)”要求從經(jīng)濟、環(huán)保和技術(shù)三個方面設(shè)計可行的化學(xué)反應(yīng)。從經(jīng)濟角度考慮，B項最不合算，環(huán)節(jié)多、使用試劑種類也多；D項不合算，用了兩種較貴的試劑。從環(huán)保角度考慮，A、D兩項分別產(chǎn)生了污染環(huán)境的氮的氧化物和SO2，B項也使用了會對環(huán)境造成污染的Cl2。從技術(shù)角度看，D項中Ba(NO3)2溶液的加入量較難控制。[答案]C3．火力發(fā)電在能源利用中占較大比重，但是排放出的爐氣中含有SO2，會造成一系列環(huán)境和生態(tài)問題。利用海水脫硫是一種有效的方法，其工藝流程如下圖所示：(1)天然海水呈堿性。請寫出SO2與OH－反應(yīng)的離子方程式：______________________。(2)天然海水吸收了含硫煙氣后會溶有H2SO3分子，使用氧氣將其氧化的化學(xué)原理是____________(用化學(xué)方程式表示)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水與之混合后才能排放，該操作的主要目的是________________。(3)為了測定爐氣中SO2的含量，把500mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的爐氣通入20mL0.05mol/L的高錳酸鉀溶液中，使紫色剛好褪去。請回答：①配平方程式：____KMnO4＋____SO2＋____H2O===____MnSO4＋____K2SO4＋____H2SO4②測定結(jié)果爐氣中SO2的含量為________。A．當(dāng)單位時間內(nèi)消耗2molSO2的同時生成2molSO3，說明該反應(yīng)達(dá)到平衡B．升高溫度，可以增大正反應(yīng)速率C．增大壓強，促使平衡向右移動D．工業(yè)上通過鼓入大量的空氣而提高SO2的轉(zhuǎn)化率[答案](1)SO2＋2OH－===SO32－＋H2O(2)2H2SO3＋O2===2H

2SO4中和、稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸(H＋)(3)①2KMnO4＋5SO2＋2H2O===2MnSO4＋K2SO4＋2H2SO4

11.2%(4)BCD4．(2009·寧夏、遼寧理綜，37)請回答氯堿工業(yè)的如下問題：(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k＝________(要求計算表達(dá)式和結(jié)果)；(2)