2019版高考化學(xué) 第39講 化學(xué)與技術(shù)課件.ppt

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1、第 39講 化 學(xué) 與 技 術(shù)課 標(biāo) 版 化 學(xué) 題 組 一 化 學(xué) 與 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn)(一 )硫 酸 工 業(yè)1.合 成 硫 酸 的 三 種 原 料 教 材 研 讀三 種 原 料 為 硫 黃 (或 黃 鐵 礦 )、 空 氣 、 水 。2.三 個 反 應(yīng)(1)造 氣 : S(s)+O 2(g)SO2(g)或 4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)。 (2)催 化 氧 化 : 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。(3)三 氧 化 硫 的 吸 收 : SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)。3.黃 鐵 礦 制 硫 酸 的 三 個 主 要 設(shè) 備三 個 主 要

2、 設(shè) 備 為 沸 騰 爐 、 接 觸 室 、 吸 收 塔 。特 別 提 示 a.吸 收 塔 內(nèi) 用 98.3%的 濃 硫 酸 吸 收 SO3,是 因 為 用 水 吸 收 會 產(chǎn) 生酸 霧 ,腐 蝕 設(shè) 備 和 降 低 吸 收 率 。 b.為 了 降 低 成 本 ,通 入 沸 騰 爐 和 接 觸 室 的 不是 氧 氣 ,而 是 空 氣 。 4.接 觸 室 中 三 個 反 應(yīng) 條 件(1)溫 度 :根 據(jù) 平 衡 移 動 原 理 ,應(yīng) 在 低 溫 下 進 行 ,但 低 溫 時 催 化 劑 的 活 性 不 高 ,反 應(yīng) 速 率 低 ,實 際 生 產(chǎn) 中 采 用 400500 的 溫 度 。(2)常

3、壓 :根 據(jù) 平 衡 移 動 原 理 ,應(yīng) 在 高 壓 下 進 行 ,但 增 大 壓 強 對 SO2的 轉(zhuǎn) 化 率 提高 不 大 ,且 加 壓 會 提 高 成 本 和 能 量 消 耗 ,同 時 常 壓 下 的 轉(zhuǎn) 化 率 已 很 高 ,所 以實 際 生 產(chǎn) 在 常 壓 下 進 行 。(3)適 當(dāng) 過 量 的 空 氣 :目 的 是 提 高 SO 2的 轉(zhuǎn) 化 率 。 (1)“ 三 廢 ” 處 理 方 法a.尾 氣 吸 收 :SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4CaSO4+SO2+H2Ob.廢 水 處 理 :根 據(jù) 雜 質(zhì) 性 質(zhì) 的 不 同 ,采 用 不 同 的 化 學(xué)

4、 方 法 進 行 處 理 ,如 酸 堿 中和 法 、 重 金 屬 離 子 沉 淀 法 。c.廢 渣 利 用 :制 磚 或 制 造 水 泥 ,提 煉 貴 重 金 屬 。(2)能 量 的 充 分 利 用硫 酸 生 產(chǎn) 中 的 反 應(yīng) 熱 可 用 于 預(yù) 熱 反 應(yīng) 物 ,滿 足 自 身 能 量 的 需 要 ,還 可 以 由 硫酸 廠 向 外 界 輸 出 大 量 能 量 (供 熱 、 發(fā) 電 )。5.“ 三 廢 ” 處 理 和 能 量 綜 合 利 用 1.反 應(yīng) 原 理N2+3H22NH32.基 本 生 產(chǎn) 過 程(1)造 氣1)N2來 源 于 空 氣a.將 空 氣 加 壓 、 降 溫 液 化 后

5、蒸 發(fā) 分 離 出 O 2而 獲 得 N2;b.將 空 氣 與 碳 作 用 生 成 CO2,再 除 去 CO2后 得 N2。2)H2來 源 于 水 和 燃 料 (焦 炭 、 煤 、 石 油 、 天 然 氣 等 )的 反 應(yīng) ,反 應(yīng) 方 程 式 為 C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2等 。 (二 )合 成 氨 工 業(yè) (2)凈 化1)原 料 氣 中 的 主 要 雜 質(zhì) :H2S、 CO、 CO2、 O2等 。2)主 要 危 害 :會 導(dǎo) 致 催 化 劑 中 毒 。3)凈 化 方 法 :a.H2S用 氨 水 吸 收 ,NH3H2O+H2SNH4HS+H2O;b.CO首 先

6、 被 氧 化 生 成 CO 2,再 被 K2CO3溶 液 吸 收 ,CO+H2O(g)CO2+H2、 K2CO3+CO2+H2O2KHCO3。(3)合 成 與 分 離a.設(shè) 備 :合 成 塔 。b.氨 的 分 離 :通 過 冷 凝 器 使 氨 液 化 ,然 后 將 液 氨 分 離 出 來 ,分 離 后 的 混 合 氣 體 經(jīng) 循 環(huán) 壓 縮 機 ,再 送 到 合 成 塔 中 繼 續(xù) 合 成 。3.合 成 氨 條 件 的 選 擇溫 度 :400500 ;壓 強 :1030MPa;催 化 劑 :以 鐵 為 主 的 催 化 劑 。(三 )純 堿 工 業(yè) 氨 堿 法 聯(lián) 合 制 堿 法原 理 NaCl

7、+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O原 料 NaCl、 NH3、 CaCO3(制 備 CO2和 CaO) NaCl、 NH3、 CO2生 產(chǎn) 流 程 優(yōu) 、 缺 點 原 料 便 宜 ,步 驟 簡 單 ,但 是 產(chǎn) 生 大 量 CaCl2,食 鹽 利 用 率 低 產(chǎn) 品 純 度 高 ,原 料 利 用 率高 ,同 時 得 到 氮 肥 NH4Cl,但 會 加 重 設(shè) 備 的 腐 蝕 (四 )農(nóng) 藥 、 化 肥 和 表 面 活 性 劑1.化 肥(1)農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ,大 量 施 用 的 化 肥 主 要 是 氮 肥 、 磷 肥 和 鉀肥 。(2)

8、尿 素 的 工 業(yè) 生 產(chǎn) 原 理 用 化 學(xué) 方 程 式 表 示 為 2NH3+CO2H2NCOONH 4、 H2NCOONH4H2NCONH2+H2O;硝 酸 銨 的 工 業(yè) 生 產(chǎn) 原 理 用化 學(xué) 方 程 式 表 示 為 4NH3+5O24NO+6H2O、 2NO+O22NO2、 3NO2+H2O2HNO3+NO、 NH3+HNO3NH4NO3。(3)常 見 的 復(fù) 合 肥 料 有 :NH4H2PO4、 (NH4)2HPO4、 KNO3、 KH2PO4。 (1)分 類1)按 成 分 分 類a.第 一 代 農(nóng) 藥 :天 然 產(chǎn) 物 和 無 機 物 ,屬 于 人 類 最 早 使 用 的 農(nóng)

9、藥 。b.第 二 代 農(nóng) 藥 :有 機 氯 、 有 機 磷 、 氨 基 甲 酸 酯 等 有 機 合 成 的 農(nóng) 藥 。c.第 三 代 農(nóng) 藥 :擬 除 蟲 菊 酯 和 特 異 性 農(nóng) 藥 等 人 類 開 發(fā) 和 利 用的 農(nóng) 藥 ,它 具 有 高 效 、 低 毒 、 低 殘 留 的 特 點 ,故 被 稱 為 “ 環(huán) 境 友 好 農(nóng) 藥 ” 。2)按 用 途 分 類a.殺 蟲 劑 ,如 有 機 氯 、 有 機 磷 、 擬 除 蟲 菊 酯 等 。b.殺 菌 劑 ,如 波 爾 多 液 等 。2.農(nóng) 作 物 的 保 護 神 農(nóng) 藥 c.除 草 劑 ,如 2,4-D等 。d.植 物 生 長 調(diào) 節(jié) 劑

10、,如 乙 烯 、 乙 烯 利 等 。(2)危 害a.對 農(nóng) 產(chǎn) 品 造 成 污 染 ,危 及 食 品 安 全 。b.破 壞 生 物 鏈 ,影 響 生 態(tài) 平 衡 。c.對 環(huán) 境 造 成 嚴(yán) 重 污 染 ,危 及 人 類 健 康 和 生 命 安 全 。3.合 成 洗 滌 劑洗 滌 劑 的 主 要 成 分 是 表 面 活 性 劑 (如 十 二 烷 基 苯 磺 酸 鈉),能 夠 去 除 油 污 ,里 面 還 含 有 殺 菌 劑 、 織 物 柔 軟 劑 等 輔 助 成 分 。 題 組 二 化 學(xué) 與 資 源 的 開 發(fā) 利 用(一 )獲 取 潔 凈 的 水1.天 然 水 的 凈 化 混 凝 法(1)

11、概 念 :加 入 混 凝 劑 ,使 天 然 水 中 細 小 的 懸 浮 物 和 膠 體聚 集 成 較 大 的 顆 粒 而 沉 淀 ,然 后 過 濾 除 去 的 方 法 。(2)常 見 混 凝 劑 : 明 礬 、 硫 酸 鋁 、 聚 合 鋁 、 硫 酸 亞 鐵 、 硫 酸 鐵 等 。2.硬 水 的 軟 化(1)分 類硬 水 :含 有 較 多 Ca 2+、 Mg2+的 天 然 水 。軟 水 :含 有 較 少 或 不 含 Ca2+、 Mg2+的 天 然 水 。 (2)硬 度 的 劃 分暫 時 硬 度 :水 的 硬 度 由 Ca(HCO3)2或 Mg(HCO3)2引 起 。永 久 硬 度 :水 的 硬

12、 度 由 鈣 、 鎂 的 硫 酸 鹽 或 氯 化 物 等 引 起 。(3)硬 水 的 軟 化 方 法a.加 熱 法原 理 :Ca(HCO 3)2CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2MgCO3+H2O+CO2MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2適 用 范 圍 :只 能 軟 化 具 有 暫 時 硬 度 的 水 。b.藥 劑 法 常 用 藥 劑 :純 堿 、 生 石 灰 等 。原 理 :HC+OH-C+H2O、 Ca2+CCaCO3、 Mg2+2OH-Mg(OH)2。適 用 范 圍 :可 軟 化 具 有 暫 時 硬 度 和 永 久 硬 度 的 水 。特 別 提 示 藥 劑 法 軟 化 硬

13、 水 必 須 注 意 加 入 試 劑 的 先 后 順 序 ,為 使 離 子 沉淀 完 全 ,所 加 入 的 試 劑 必 須 過 量 ,過 量 的 Ca 2+也 必 須 除 去 ,所 以 Na2CO3應(yīng) 在 Ca(OH)2或 生 石 灰 之 后 加 入 。c.離 子 交 換 法交 換 劑 中 的 陽 離 子 與 水 中 的 Ca2+、 Mg2+發(fā) 生 離 子 交 換 作 用 使 水 軟化 。 離 子 交 換 劑 常 用 NaR、 HR表 示 。 離 子 交 換 劑 使 用 一 段 時 間 后 失 去 交3O 23O 23O 換 能 力 ,可 以 利 用 食 鹽 水 使 NaR型 離 子 交 換

14、劑 發(fā) 生 逆 交 換 ,重 新 恢 復(fù) 交 換 能力 ,這 個 過 程 叫 做 再 生 。3.污 水 處 理(1)基 本 流 程(2)污 水 處 理 時 常 用 的 化 學(xué) 方 法a.中 和 法酸 性 廢 水 常 用 熟 石 灰 中 和 ,堿 性 廢 水 常 用 H 2SO4或 CO2中 和 。 b.沉 淀 法Hg2+、 Pb2+、 Cu2+等 重 金 屬 離 子 可 用 Na2S除 去 ,反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為 Hg2+S2-HgS,Pb2+S2-PbS,Cu2+S2-CuS。4.海 水 淡 化海 水 淡 化 的 方 法 有 蒸 餾 法 、 電 滲 析 法 等 。(二 )海 水

15、 的 綜 合 利 用1.氯 堿 工 業(yè)(1)設(shè) 備 離 子 交 換 膜 電 解 槽離 子 交 換 膜 只 允 許 陽 離 子 通 過 。 氯 堿 工 業(yè) 的 生 產(chǎn) 原 理 用 化 學(xué) 方 程 式 表 示 為 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。(3)粗 鹽 的 精 制a.目 的 :除 去 泥 沙 ,使 Ca2+、 Mg2+、 S等 的 含 量 達 到 要 求 。b.原 因 :Ca2+、 Mg2+等 在 堿 溶 液 中 形 成 沉 淀 ,破 壞 離 子 交 換 膜 。c.試 劑 :BaCl 2、 NaOH、 Na2CO3、 稀 鹽 酸 。用 BaCl2除 去 S,用 NaOH除 去

16、Mg2+,用 Na2CO3除 去 Ba2+及 Ca2+,所 加 沉 淀 劑需 稍 過 量 。 試 劑 的 加 入 順 序 :純 堿 需 在 鋇 試 劑 后 加 ,稀 鹽 酸 在 過 濾 后 加 。24O 24O (2)原 理 Ba2+SBaSO4 Mg2+2OH-Mg(OH)2Ca2+CCaCO3 Ba2+CBaCO3C+2H+H2O+CO2(4)產(chǎn) 品a.陽 極 室 產(chǎn) 品 :氯 氣 ,補 充 精 制 飽 和 食 鹽 水 ,流 出 淡 鹽 水 。b.陰 極 室 產(chǎn) 品 :氫 氣 和 NaOH,補 充 水 (含 少 量 NaOH)流 出 NaOH溶 液 。24O 23O 23O 23O d.有

17、 關(guān) 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 : (2)反 應(yīng) 原 理Cl2+2NaBr2NaCl+Br2或 2.從 海 水 中 提 取 溴 單 質(zhì)(1)工 藝 流 程 (1)工 藝 流 程(2)主 要 化 學(xué) 反 應(yīng)a.制 備 石 灰 乳 :CaCO 3CaO+CO2、 CaO+H2OCa(OH)2;b.沉 淀 Mg2+:Mg2+Ca(OH)2Mg(OH)2+Ca2+;c.制 備 MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O; 3.從 海 水 中 提 取 鎂 單 質(zhì) d.電 解 MgCl2:MgCl2(熔 融 )Mg+Cl2。(3)生 產(chǎn) 中 應(yīng) 用 的 平 衡 原 理1)沉 淀 溶 解

18、 平 衡 原 理a.向 海 水 中 加 入 沉 淀 劑 Ca(OH)2,由 于 c(OH-)增 大 ,Mg(OH)2的 溶 解 度 小 于 Ca(OH)2,則 最 大 限 度 地 將 Mg2+轉(zhuǎn) 化 為 Mg(OH)2沉 淀 。b.向 Mg(OH) 2沉 淀 中 加 入 鹽 酸 ,使 沉 淀 溶 解 平 衡 右 移 。2)水 解 平 衡 原 理在 MgCl26H2O脫 水 變 為 MgCl2時 ,由 于 存 在 水 解 平 衡 MgCl2+2H2OMg(OH)2+2HCl,在 HCl氣 體 環(huán) 境 中 ,增 大 了 c(HCl),抑 制 了 MgCl2的 水 解 ,避 免 了Mg(OH)2的

19、生 成 。 煉 制 方 法 原 理 變 化 主 要 原 料 主 要 產(chǎn) 品分 餾 常 壓 利 用 烴 的 沸 點 不 同 ,將 石 油 分 離 成 沸 點不 同 的 產(chǎn) 物 物 理 變 化 原 油 石 油 氣 、 汽 油 、 煤 油、 柴 油 、 重 油 等減 壓 重 油 柴 油 、 潤 滑 油 、 燃 料油 、 石 蠟 、 瀝 青 等(三 )石 油 、 煤 、 天 然 氣 的 綜 合 利 用1.石 油 的 煉 制裂 化 在 一 定 條 件 下 ,使 長鏈 烴 斷 裂 為 短 鏈 烴 化 學(xué) 變 化 重 油 、 石蠟 等 汽 油 、 煤 油 、 柴 油 等輕 質(zhì) 油裂 解 深 度 裂 化 (更

20、 高 溫 度下 的 裂 化 ) 化 學(xué) 變 化 石 油 分 餾產(chǎn) 物 (包 括 石 油 氣 ) 主 要 是 乙 烯 、 丙 烯 、丁 烯 、 甲 烷 等 原 理 產(chǎn) 品干 餾 將 煤 隔 絕 空 氣 加 強 熱 使 其 分 解 焦 炭 、 煤 焦 油 、 焦 爐 氣氣 化 把 煤 中 的 有 機 物 轉(zhuǎn) 化 為 可 燃 性 氣 體 CO、 H2、 CH4等 可 燃 性氣 體 和 CO2、 N2等2.煤 的 綜 合 利 用液化 直 接液 化 高 溫 、 高 壓 和 有 催 化 劑 條 件 下 ,把 煤與 溶 劑 混 合 ,使 煤 與 H 2作 用 生 成 液 體燃 料 優(yōu) 質(zhì) 汽 油 、 柴 油

21、 、 芳 香烴 和 副 產(chǎn) 物 燃 料 氣 、 液化 石 油 氣 等間 接液 化 先 把 煤 轉(zhuǎn) 化 成 CO和 H2,再 經(jīng) 催 化 合 成烴 類 燃 料 、 醇 類 燃 料 (如 CH3OH)等 合 成 汽 油 、 甲 醇 等 3.煤 化 工 和 天 然 氣 化 工 的 發(fā) 展 一 碳 化 學(xué)(1)煤 氣 化2C+O22COC+H2OCO+H2CO+H2OH2+CO2(2)天 然 氣 的 重 整CH 4+H2OCO+3H2 題 組 三 化 學(xué) 與 材 料 的 發(fā) 展(一 )無 機 非 金 屬 材 料1.傳 統(tǒng) 硅 酸 鹽 材 料傳 統(tǒng) 硅 酸 鹽 材 料 一 般 是 以 黏 土 、 石 英

22、 、 鉀 長 石 、 鈉 長 石 等 為 原 料生 產(chǎn) 的 。(1)陶 瓷 :傳 統(tǒng) 陶 瓷 大 多 是 將 黏 土 和 水 的 混 合 物 通 過 高 溫 燒 結(jié)制 成 的 。(2)玻 璃 :普 通 玻 璃 是 以 石 英 砂 、 石 灰 石 、 純 堿 為 主 要原 料 ,經(jīng) 過 若 干 工 序 制 成 的 。 它 的 主 要 成 分 為 Na 2SiO3和 CaSiO3。(3)水 泥 :普 通 硅 酸 鹽 水 泥 的 原 料 主 要 是 石 灰 石 、 黏 土 ;在 窯 中 煅 燒 得 到 熟 料 再 配 以 適 量 的 石 膏 及 其 他 混 合 材 料 即 得 產(chǎn) 品 ;水 泥的 主

23、 要 成 分 是 3CaOSiO2、 2CaOSiO2、 3CaOAl2O3等 。2.新 型 無 機 非 金 屬 材 料(1)新 型 陶 瓷 :新 型 陶 瓷 突 破 了 以 Si和 O兩 種 元 素 為 主 的 傳 統(tǒng) 組 成 體 系 ,進 一步 提 高 了 陶 瓷 的 性 能 ,可 作 航 天 器 的 涂 層 材 料 。(2)石 墨 、 金 剛 石 和 C 60等 。 C60是 碳 的 另 一 類 單 質(zhì) ,類 似 的 還 有 C70、 C240、 C540、 C960等 。 C60可 能 成 為 新 型 貯 氫 材 料 ;K3C60具 有 超 導(dǎo) 性 ,由 此 可 能 開 發(fā) 出 高溫

24、超 導(dǎo) 材 料 ;碳 納 米 管 則 具 有 更 大 的 韌 性 。 (1)工 業(yè) 煉 鐵a.主 要 原 料 :鐵 礦 石 、 焦 炭 、 石 灰 石 、 空 氣 。b.主 要 設(shè) 備 :高 爐 。c.反 應(yīng) 原 理 :C+O2CO2(提 供 熱 能 ,制 造 CO2)CO 2+C2CO(制 造 還 原 劑 )Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(制 造 生 鐵 )CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2(除 去 SiO2)(2)工 業(yè) 煉 鋼a.煉 鋼 原 理 (二 )金 屬 的 冶 煉1.鋼 鐵 的 冶 煉 煉 鋼 就 是 在 高 溫 下 用 氧 化 劑 將 生 鐵 中 過 多 的 碳 和

25、其 他 雜 質(zhì) 氧 化 成氣 體 或 爐 渣 除 去 。 在 煉 鋼 的 過 程 中 發(fā) 生 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 主 要 有 :2C+O22CO2Fe+O22FeOFeO+CCO+Fe(脫 碳 )FeS+CaOFeO+CaS(脫 硫 )b.煉 鋼 的 主 要 設(shè) 備 :轉(zhuǎn) 爐 。c.煉 鋼 的 主 要 原 料 :生 鐵 、 氧 氣 、 生 石 灰 和 合 金 元素 。 (1)原 料 :鋁 土 礦 (主 要 成 分 為 Al2O3)。(2)提 純 Al2O3Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO3,2Al(OH)3Al2O3+3H2

26、O(3)電 解 Al2O32Al 2O34Al+3O2 2.鋁 的 冶 煉 合 成 材 料 線 型 高 分 子 材 料 體 型 高 分 子 材 料常 見 物 質(zhì) 合 成 纖 維 、 部 分 塑 料 部 分 塑 料 (如 電 木 )結(jié) 構(gòu) 特 點 以 共 價 鍵 結(jié) 合 成 高 分 子 鏈 ,鏈 與鏈 之 間 以 分 子 間 作 用 力 相 結(jié) 合 以 共 價 鍵 結(jié) 合 成 高 分 子 鏈 ,鏈 與 鏈 之間 形 成 化 學(xué) 鍵 產(chǎn) 生 交 聯(lián)性 質(zhì) 特 點 具 有 彈 性 、 可 塑 性 ,在 有 機 溶 劑中 能 溶 解 ,加 熱 能 熔 融 ,硬 度 、 脆性 較 小 ,不 能 導(dǎo) 電

27、,屬 于 熱 塑 性 材 料 沒 有 彈 性 和 可 塑 性 ,不 能 溶 解 或 熔 融 ,在 溶 劑 中 能 溶 脹 ,硬 度 和 脆 性 較 大 ,不能 導(dǎo) 電 ,屬 于 熱 固 性 材 料(三 )高 分 子 材 料1.線 型 結(jié) 構(gòu) 、 體 型 結(jié) 構(gòu) 高 分 子 材 料 比 較 2.新 型 高 分 子 材 料(1)功 能 高 分 子 材 料 的 特 定 功 能 主 要 通 過 以 下 三 種 途 徑 獲 得 :a.由 含 有 某 種 特 定 功 能 官 能 團 的 單 體 直 接 聚 合 (如 能 導(dǎo) 電 的 高 分 子 化 合 物 等 );b.通 過 化 學(xué) 反 應(yīng) 在 高 分 子

28、 主 鏈 或 側(cè) 鏈 上 引 入 某 些 具 有 特 定 功 能 的 基 團 (如高 吸 水 性 樹 脂 等 );c.通 過 合 理 的 加 工 成 型 實 現(xiàn) 材 料 的 功 能 化 (如 微 膠 囊 等 )。(2)復(fù) 合 材 料 一 般 是 由 起 黏 結(jié) 作 用 的 基 體 和 起 增 強 作 用 的 增 強 體 兩 種 材 料構(gòu) 成 。玻 璃 鋼 就 是 玻 璃 纖 維 和 高 分 子 化 合 物 復(fù) 合 而 成 的 復(fù) 合 材 料 。3.廢 舊 高 分 子 材 料 的 回 收 利 用 (1)通 過 再 生 和 改 性 利 用 ,重 新 做 成 多 種 有 用 的 材 料 和 制 品

29、。(2)采 用 熱 裂 解 或 化 學(xué) 處 理 的 方 法 使 其 分 解 ,用 于 制 備 多 種 化 工 原 料 。(3)將 廢 舊 的 聚 合 物 作 為 燃 料 回 收 利 用 熱 能 。 1.在 接 觸 法 生 產(chǎn) H2SO4的 過 程 中 ,對 “ 廢 氣 、 廢 水 、 廢 熱 ” 的 處 理 正 確 的 是( ) 廢 氣 用 氨 水 處 理 污 水 用 石 灰 乳 處 理 廢 渣 用 來 造 水 泥 或 煉 鐵 用 “ 廢 熱 ” 鍋 爐 產(chǎn) 生 蒸 氣 來 供 熱 或 發(fā) 電A.只 有 B.只 有 C.只 有 D.全 部答 案 D SO 2等 廢 氣 可 以 用 氨 水 吸

30、收 制 得 化 肥 硫 酸 銨 等 ;污 水 顯 酸 性 可以 用 石 灰 乳 處 理 ;爐 渣 和 礦 灰 可 作 為 煉 鐵 的 原 料 ;工 業(yè) 制 硫 酸 過 程 中 產(chǎn) 生 大量 的 熱 ,不 但 可 以 自 行 提 供 能 量 ,還 可 以 向 外 界 提 供 能 量 ,以 降 低 成 本 。 題 組 一 化 學(xué) 與 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 2.下 列 說 法 正 確 的 是 ( )A.硫 酸 生 產(chǎn) 中 常 采 用 高 壓 條 件 來 提 高 SO2的 轉(zhuǎn) 化 率B.合 成 氨 工 業(yè) 中 由 于 N2的 轉(zhuǎn) 化 率 不 高 ,故 N2的 利 用 率 不 高C.SO2的 催 化 氧

31、化 和 合 成 氨 工 業(yè) 都 采 用 鐵 作 催 化 劑D.SO2的 催 化 氧 化 和 合 成 氨 工 業(yè) 都 采 用 相 同 的 溫 度答 案 D 在 常 壓 條 件 下 SO 2的 轉(zhuǎn) 化 率 已 經(jīng) 很 高 了 ,增 大 壓 強 對 SO2的 轉(zhuǎn)化 率 提 高 不 大 ,且 加 壓 會 增 大 成 本 ,A錯 ;合 成 氨 工 業(yè) 中 采 用 原 料 循 環(huán) 利 用 原理 ,N2的 轉(zhuǎn) 化 率 較 高 ,B錯 ;SO2的 催 化 氧 化 采 用 V2O5作 催 化 劑 ,C錯 。 3.煤 、 石 油 、 天 然 氣 是 重 要 的 能 源 和 化 工 原 料 ,下 列 說 法 正 確

32、 的 是 ( )A.石 油 裂 解 得 到 的 汽 油 是 純 凈 物B.石 油 產(chǎn) 品 都 可 用 于 聚 合 反 應(yīng)C.水 煤 氣 是 通 過 煤 的 液 化 得 到 的 氣 態(tài) 燃 料 D.天 然 氣 是 清 潔 燃 料答 案 D 汽 油 是 一 種 混 合 物 ,石 油 產(chǎn) 品 中 只 有 含 有 不 飽 和 鍵 的 烴 才 能 用于 聚 合 反 應(yīng) ,故 A、 B選 項 均 錯 誤 ;水 煤 氣 是 通 過 煤 的 氣 化 得 到 的 氣 態(tài) 燃料 。題 組 二 化 學(xué) 與 資 源 的 開 發(fā) 利 用 4.化 學(xué) 在 生 產(chǎn) 和 日 常 生 活 中 有 著 重 要 的 應(yīng) 用 。 下

33、 列 說 法 不 正 確 的 是 ()A.明 礬 水 解 形 成 的 Al(OH)3膠 體 能 吸 附 水 中 的 懸 浮 物 ,可 用 于 水 的 凈 化B.在 海 輪 外 殼 上 鑲 入 鋅 塊 ,可 減 緩 船 體 的 腐 蝕 速 率C.MgO的 熔 點 很 高 ,可 用 于 制 作 耐 高 溫 材 料D.電 解 MgCl2飽 和 溶 液 ,可 制 得 金 屬 鎂答 案 D 電 解 熔 融 的 MgCl 2能 制 取 單 質(zhì) 鎂 ,發(fā) 生 的 反 應(yīng) 為 MgCl2(熔 融 )Mg+Cl2。 5.從 石 器 、 青 銅 器 到 鐵 器 時 代 ,金 屬 的 冶 煉 體 現(xiàn) 了 人 類 文

34、 明 的 發(fā) 展 水 平 。下 圖 表 示 了 三 種 金 屬 被 人 類 開 發(fā) 利 用 的 大 致 年 限 ,之 所 以 有 先 后 ,主 要 取 決于 ( )A.金 屬 的 導(dǎo) 電 性 強 弱B.金 屬 在 地 殼 中 的 含 量 多 少C.金 屬 的 化 合 價 高 低D.金 屬 的 活 動 性 大 小 答 案 D 金 屬 越 活 潑 ,越 難 冶 煉 。 題 組 三 化 學(xué) 與 材 料 的 發(fā) 展 6.下 列 有 關(guān) 材 料 的 說 法 不 正 確 的 是 ( )A.傳 統(tǒng) 的 無 機 非 金 屬 材 料 雖 有 不 少 優(yōu) 點 ,但 質(zhì) 脆 ,經(jīng) 不 起 熱 沖 擊B.新 型 無

35、機 非 金 屬 材 料 雖 然 克 服 了 傳 統(tǒng) 無 機 非 金 屬 材 料 的 缺 點 ,但 強 度 比較 差C.高 溫 結(jié) 構(gòu) 材 料 具 有 耐 高 溫 、 不 怕 氧 化 、 耐 酸 堿 腐 蝕 、 硬 度 大 、 耐 磨損 、 密 度 小 等 優(yōu) 點D.新 型 無 機 非 金 屬 材 料 的 特 性 之 一 是 具 有 電 學(xué) 特 性 答 案 B 質(zhì) 地 較 脆 、 經(jīng) 不 起 熱 沖 擊 是 傳 統(tǒng) 無 機 非 金 屬 材 料 的 缺 點 ;新 型無 機 非 金 屬 材 料 不 但 克 服 了 傳 統(tǒng) 無 機 非 金 屬 材 料 的 缺 點 ,同 時 還 具 有 了 能承 受 高

36、 溫 、 強 度 較 高 、 具 有 電 學(xué) 性 能 等 若 干 優(yōu) 點 。 7.一 種 有 機 玻 璃 的 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 。 關(guān) 于 它 的 敘 述 不 正 確 的 是 ( )A.該 有 機 玻 璃 是 一 種 高 分 子 材 料B.該 有 機 玻 璃 屬 于 加 聚 產(chǎn) 物C.可 用 過 濾 法 除 去 CCl4中 的 少 量 該 有 機 玻 璃D.它 在 一 定 條 件 下 發(fā) 生 水 解 反 應(yīng) 時 ,CO鍵 發(fā) 生 斷 裂 答 案 C CCl4是 一 種 有 機 溶 劑 ,能 夠 溶 解 該 有 機 玻 璃 。 重 難 化 學(xué) 工 藝 流 程 題典 例 1(2014河 北

37、石 家 莊 質(zhì) 量 檢 測 ,36)硫 酸 的 工 業(yè) 制 備 是 一 個 重 要 的 化 工生 產(chǎn) 過 程 ,但 在 生 產(chǎn) 過 程 中 會 產(chǎn) 生 大 量 污 染 ,需 要 在 生 產(chǎn) 工 藝 中 考 慮 到 綠 色工 藝 。 .尾 氣 的 吸 收 和 綜 合 利 用 。以 工 業(yè) 制 硫 酸 的 尾 氣 、 氨 水 、 石 灰 石 、 焦 炭 、 碳 酸 氫 銨 和 KCl為 原 料 可 以合 成 硫 化 鈣 、 硫 酸 鉀 、 亞 硫 酸 銨 等 物 質(zhì) 。 合 成 路 線 如 下 :重 難 突 破 (1)反 應(yīng) 中 氧 化 劑 與 還 原 劑 的 物 質(zhì) 的 量 之 比 為 。(2)

38、反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為 。 (3)反 應(yīng) 在 25 、 40%的 乙 二 醇 溶 液 中 進 行 ,該 反 應(yīng) 能 順 利 進 行 的 原 因 為。 .催 化 劑 的 回 收 利 用 。SO2的 催 化 氧 化 所 使 用 的 催 化 劑 為 V2O5,實 際 生 產(chǎn) 中 ,催 化 劑 在 使 用 一 段 時間 后 ,會 含 有 V2O5、 VOSO4和 SiO2等 ,其 中 VOSO4能 溶 于 水 。 回 收 V2O5的 主要 流 程 如 下 :(4)若 反 萃 取 使 用 的 硫 酸 用 量 過 大 ,進 一 步 處 理 時 會 增 加 的 用 量 。 (5)浸 取 還 原

39、過 程 的 產(chǎn) 物 之 一 是 VOSO4,反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為 ,氧 化 過 程 的 化 學(xué) 方 程 式 為 KClO3+6VOSO4+3H2SO43(VO)2(SO4)3+KCl+3H2O;若 兩 步 所 用 試 劑 Na2SO3與 KClO3的 物 質(zhì) 的 量之 比 為 12 7,則 該 催 化 劑 中 V2O5、 VOSO4的 物 質(zhì) 的 量 之 比 為 ?？?查 內(nèi) 容 化 工 生 產(chǎn) 流 程 、 氧 化 還 原 反 應(yīng) 、 化 學(xué) 計 算 等 。解 題 關(guān) 鍵 解 答 本 題 的 關(guān) 鍵 是 將 流 程 圖 與 氧 化 還 原 反 應(yīng) 的 概 念 、 所 學(xué)的 基 本

40、 理 論 相 結(jié) 合 。 解 析 (1)由 流 程 圖 可 知 反 應(yīng) 是 CaSO4與 C反 應(yīng) 生 成 CaS、 CO,即 :CaSO4+4C4CO+CaS,故 氧 化 劑 與 還 原 劑 的 物 質(zhì) 的 量 之 比 為 1 4。 (2)反 應(yīng) 是 CaSO4、 NH4HCO3、 NH3反 應(yīng) 生 成 CaCO3及 (NH4)2SO4。 (3)反 應(yīng) 是 (NH4)2SO4、 KCl反 應(yīng) 生 成 NH4Cl、 K2SO4,K2SO4在 該 條 件 下 溶 解 度 更 小 ,可結(jié) 晶 析 出 。 (4)由 流 程 圖 可 知 硫 酸 用 量 過 大 ,進 一 步 處 理 時 會 增 加 N

41、H3H2O的 用 量 。 (5)由 流 程 圖 知 浸 取 還 原 時 ,是 Na2SO3在 酸 性 條 件 下 把 V2O5還 原 成VOSO4,利 用 得 失 電 子 守 恒 、 原 子 守 恒 可 寫 出 反 應(yīng) 方 程 式 。 因 所 消 耗 Na2SO3與 KClO3物 質(zhì) 的 量 之 比 為 12 7,則 12molNa2SO3消 耗 12molV2O5,生 成 24molVOSO 4;7molKClO3共 消 耗 42molVOSO4,則 催 化 劑 中 原 有 VOSO4為42mol-24mol=18mol,故 催 化 劑 中 n(V2O5) n(VOSO4)=12 18=2

42、3。答 案 (1)1 4(2)NH4HCO3+NH3+CaSO4CaCO3+(NH4)2SO4(3)K2SO4在 40%的 乙 二 醇 溶 液 中 溶 解 度 更 小(4)NH 3H2O(5)Na2SO3+V2O5+2H2SO42VOSO4+Na2SO4+2H2O 2 3 1-1 海 水 是 寶 貴 的 自 然 資 源 。 利 用 海 水 可 以 得 到 一 系 列 產(chǎn) 品 ,也 可 以 進 行廢 氣 處 理 。(1)利 用 氯 堿 工 業(yè) 產(chǎn) 品 處 理 含 SO2的 煙 氣 的 流 程 如 下 : “ 吸 收 裝 置 ” 中 發(fā) 生 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 是 。 上 述 流 程

43、中 循 環(huán) 利 用 的 物 質(zhì) 是 。(2)利 用 海 水 脫 硫 可 以 有 效 地 解 決 煤 燃 燒 排 放 的 SO 2造 成 的 一 系 列 環(huán) 境 問題 。 其 工 藝 流 程 如 圖 所 示 : 天 然 海 水 吸 收 含 硫 的 煙 氣 后 ,需 要 用 氧 氣 進 行 氧 化 處 理 ,其 反 應(yīng) 原 理 的 化 學(xué)方 程 式 是 ;氧 化 后 的 “ 海 水 ” 中 需 要 加 入 氫 氧 化 鈉 ,該 操作 的 主 要 目 的 是 。(3)從 海 水 中 提 純 粗 鹽 后 的 母 液 中 含 有 K+、 Na+、 Mg2+等 陽 離 子 ,對 母 液 進行 一 系 列

44、的 加 工 可 制 得 金 屬 鎂 。 從 離 子 反 應(yīng) 的 角 度 思 考 ,在 母 液 中 加 入 石 灰 乳 所 起 的 作 用 是 。 要 利 用 MgCl26H2O制 得 無 水 氯 化 鎂 ,應(yīng) 采 取 的 措 施 是 。 電 解 熔 融 的 無 水 氯 化 鎂 所 得 的 鎂 蒸 氣 在 特 定 的 環(huán) 境 中 冷 卻 后 即 為 固 體鎂 ,下 列 物 質(zhì) 中 可 以 用 作 鎂 蒸 氣 的 冷 卻 劑 的 是 (填 字 母 )。A.Ar B.CO2 C.空 氣 D.O2 F.水 蒸 氣 答 案 (1) SO2+OH-HS NaCl(2)2H2SO3+O22H2SO4 中 和

45、 硫 酸(3) 沉 淀 Mg2+ 在 HCl氣 流 中 脫 水 ,抑 制 氯 化 鎂 水 解 A解 析 (1) 氯 堿 工 業(yè) 產(chǎn) 品 之 一 為 NaOH,用 NaOH吸 收 SO2,其 離 子 方 程 式為 SO2+OH-HS; 回 收 裝 置 中 NaHSO3與 HCl反 應(yīng) 生 成 NaCl,NaCl又3O3O 是 氯 堿 工 業(yè) 的 原 料 ,故 循 環(huán) 利 用 的 物 質(zhì) 是 NaCl。(2)氧 氣 將 H2SO3氧 化 為 硫 酸 ,該 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為 2H2SO3+O22H2SO4;氧 化 后 的 “ 海 水 ” 中 加 入 氫 氧 化 鈉 是 為 了 中

46、和 生 成 的 酸 。(3) 石 灰 乳 能 將 鎂 離 子 轉(zhuǎn) 化 為 沉 淀 ,則 在 母 液 中 加 入 石 灰 乳 所 起 的 作 用 是沉 淀 Mg2+; 利 用 MgCl26H2O制 得 無 水 氯 化 鎂 ,應(yīng) 采 取 的 措 施 是 在 HCl氣 流中 脫 水 ,抑 制 氯 化 鎂 水 解 ; 用 作 鎂 蒸 氣 的 冷 卻 劑 ,應(yīng) 不 與 Mg反 應(yīng) ,只 有 A符合 。 一 、 化 工 生 產(chǎn) 流 程 的 評 價 與 優(yōu) 化 化 工 生 產(chǎn) 方 案 應(yīng) 從 環(huán) 境 保 護 和 綜 合 利 用 原 料 、 合 理 利 用 能 量 ,以 及 化工 生 產(chǎn) 的 規(guī) 模 和 廠

47、址 選 擇 等 方 面 進 行 考 慮 。 (1 )綠 色 化 學(xué) :綠 色 化 學(xué) 又 稱 環(huán) 境 友 好 化 學(xué) 、 環(huán) 境 無 害 化 學(xué) 、 清 潔 化 學(xué) ,是用 化 學(xué) 的 技 術(shù) 和 方 法 去 減 少 或 消 除 有 害 物 質(zhì) 的 生 產(chǎn) 和 使 用 。 理 想 的 化 工 方式 是 :反 應(yīng) 物 的 原 子 全 部 轉(zhuǎn) 化 為 期 望 的 最 終 產(chǎn) 物 ,實 現(xiàn) “零 排 放 ”。 (2 )循 環(huán) 操 作 :循 環(huán) 操 作 是 化 工 生 產(chǎn) 的 重 要 工 藝 之 一 ,利 用 循 環(huán) 操 作 能 有 效地 提 高 原 料 的 利 用 率 ,降 低 生 產(chǎn) 成 本 。

48、(3 )循 環(huán) 利 用 :可 以 充 分 利 用 原 料 、 節(jié) 約 資 源 ,同 時 也 是 減 少 排 放 、 實 現(xiàn) 變廢 為 寶 的 重 要 手 段 。 (4 )化 工 生 產(chǎn) 中 的 逆 流 原 理 :熱 交 換 器 中 的 冷 、 熱 氣 體 (或 液 體 ),沸 騰 爐 中的 燃 料 與 空 氣 ,制 硫 酸 工 業(yè) 吸 收 塔 中 的 氣 體 和 吸 收 液 濃 硫 酸 等 。 逆 流 的 作用 是 使 反 應(yīng) 物 充 分 接 觸 ,此 外 ,在 化 學(xué) 實 驗 中 的 冷 凝 管 也 采 用 了 逆 流 原 理 。二 、 化 學(xué) 工 藝 流 程 題 的 解 題 方 法 化 學(xué)

49、 工 藝 生 產(chǎn) 主 要 解 決 的 問 題 ,歸 納 起 來 主 要 有 六 方 面 :一 是 解 決 將 原料 轉(zhuǎn) 化 為 產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 原 理 ;二 是 除 去 所 有 雜 質(zhì) 并 分 離 提 純 產(chǎn) 品 ;三 是 提 高 產(chǎn)量 與 產(chǎn) 率 ;四 是 減 少 污 染 ,考 慮 “綠 色 化 學(xué) ”生 產(chǎn) ;五 是 原 料 的 來 源 既 要 考 慮豐 富 ,還 要 考 慮 成 本 問 題 ;六 是 生 產(chǎn) 設(shè) 備 簡 單 ,生 產(chǎn) 工 藝 簡 便 可 行 等 工 藝 生產(chǎn) 問 題 。 化 學(xué) 工 藝 流 程 題 ,一 般 也 就 圍 繞 這 六 個 方 面 設(shè) 問 求 解 。 要

50、準(zhǔn) 確 、順 利 解 答 化 學(xué) 工 藝 流 程 題 ,除 了 必 須 要 掌 握 物 質(zhì) 的 性 質(zhì) 和 物 質(zhì) 之 間 相 互 作用 的 基 本 知 識 ,以 及 除 雜 、 分 離 提 純 物 質(zhì) 的 基 本 技 能 外 ,最 關(guān) 鍵 的 問 題 是 要 具 備 分 析 工 藝 生 產(chǎn) 流 程 的 方 法 和 能 力 ,為 此 特 提 出 下 列 四 種 解 題 方 法 。 2 .截 段 分 析 法對 于 用 同 樣 的 原 材 料 生 產(chǎn) 多 種 (兩 種 或 兩 種 以 上 )產(chǎn) 品 (包 括 副 產(chǎn) 品 )的 工 藝流 程 題 ,用 截 段 分 析 法 更 容 易 找 到 解 題

51、的 切 入 點 。 3 .交 叉 分 析 法有 些 化 工 生 產(chǎn) 選 用 多 組 原 材 料 ,事 先 合 成 一 種 或 幾 種 中 間 產(chǎn) 品 ,再 用 這 一 中間 產(chǎn) 品 與 部 分 其 他 原 材 料 生 產(chǎn) 所 需 的 主 流 產(chǎn) 品 。 以 這 種 工 藝 生 產(chǎn) 方 式 設(shè) 計的 工 藝 流 程 題 ,為 了 便 于 分 析 、 掌 握 生 產(chǎn) 原 理 ,方 便 解 題 ,最 簡 單 的 方 法 就 是將 提 供 的 工 藝 流 程 示 意 圖 劃 分 成 幾 條 生 產(chǎn) 流 水 線 ,上 下 交 叉 分 析 。 1 .首 尾 分 析 法對 一 些 線 型 流 程 工 藝 (

52、從 原 料 到 產(chǎn) 品 為 一 條 龍 生 產(chǎn) 工 序 )試 題 ,首 先 對 比 分 析 生產(chǎn) 流 程 示 意 圖 中 的 第 一 種 物 質(zhì) (原 材 料 )與 最 后 一 種 物 質(zhì) (產(chǎn) 品 ),從 對 比 分 析 中 找出 原 料 與 產(chǎn) 品 之 間 的 關(guān) 系 ,弄 清 生 產(chǎn) 流 程 中 原 料 轉(zhuǎn) 化 為 產(chǎn) 品 的 基 本 原 理 和 除 雜 、分 離 提 純 產(chǎn) 品 的 化 工 工 藝 ,然 后 再 結(jié) 合 題 設(shè) 的 問 題 ,逐 一 推 敲 解 答 。 有 些 化 工 生 產(chǎn) ,為 了 充 分 利 用 原 料 ,變 廢 為 寶 ,設(shè) 計 的 生 產(chǎn) 流 水 線 除 了 主 要考 慮 將 原 料 轉(zhuǎn) 化 為 產(chǎn) 品 外 ,同 時 還 要 考 慮 將 生 產(chǎn) 過 程 中 的 副 產(chǎn) 品 轉(zhuǎn) 化 為 原料 的 循 環(huán) 生 產(chǎn) 工 藝 。 解 答 這 種 類 型 題 ,用 “瞻 前 顧 后 ”分 析 法 。 “瞻 前 顧 后 ”分 析 法 指 分 析 工 藝 生 產(chǎn) 流 程 時 ,主 要 考 慮 原 料 轉(zhuǎn) 化 成 的 產(chǎn) 品 (瞻 前 ),同 時 也要 考 慮 原 料 的 充 分 利 用 和 再 生 產(chǎn) 問 題 (顧 后 )。 4 .“瞻 前 顧 后 ”分 析 法