高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第6-7單元課件（打包7套）.zip

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7 14 1 32 2n2 2 原子軌道的形狀和能量關(guān)系 球形 紡錘形 1 軌道形狀 s電子的原子軌道呈 p電子的原子軌道呈 2 能量關(guān)系 相同能層上原子軌道能量的高低 ns np nd nf 形狀相同的原子軌道能量的高低 1s 2s 3s 4s 同一能層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等 如npx npy npz軌道的能量相等 3 原子核外電子的排布規(guī)律 1 三個(gè)原理 最低狀態(tài) 能量最低原理 原子核外電子排布遵循構(gòu)造原理 使整個(gè)原子的能量處于 構(gòu)造原理示意圖如下圖 泡利原理 在一個(gè)原子軌道里最多只能容納 個(gè)電子 而且自旋狀態(tài) 2 相反 單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道 洪特規(guī)則 電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí) 基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先 而且自旋狀態(tài) 2 基態(tài)原子核外電子排布的表示方法 相同 1s22s22p63s23p4 Ne 3s23p4 3s23p4 4 電子的躍遷與原子光譜 低能級(jí) 較高能級(jí) 1 電子的躍遷 較高能級(jí) 低能級(jí) 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后 會(huì)從 躍遷到 變成激發(fā)態(tài)原子 激發(fā)態(tài) 基態(tài) 激發(fā)態(tài)原子的電子從 躍遷到 時(shí)會(huì)釋放出能量 吸收 釋放 2 原子光譜 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì) 或 不同的光 可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜 總稱原子光譜 考點(diǎn)集訓(xùn) 例1 下列表示鈉原子的式子中能反映能級(jí)差別和電子自 旋狀態(tài)的是 A C 1s22s22p63s1 D 解析 只有軌道排布式 電子排布圖 才能反映出電子的自旋狀態(tài) 答案 D 例2 1 2014年新課標(biāo)卷 基態(tài)Fe原子有 個(gè)未成 對(duì)電子 Fe3 的電子排布式為 2 2014年江蘇卷 Cu 基態(tài)核外電子排布式為 3 2014年新課標(biāo)卷 改編 銅的價(jià)電子排布圖 4 2013年新課標(biāo)卷 基態(tài)硅原子中 電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為 該能層具有的原子軌道數(shù)為 電子數(shù)為 5 2013年四川卷 S的基態(tài)原子的核外電子排布式為 6 2013年福建卷 基態(tài)銅原子的核外電子排布式為 7 2013年浙江卷 基態(tài)鍺 Ge 原子的電子排布式是 8 2013年新課標(biāo)卷 Ni2 的價(jià)電子排布圖為 答案 1 41s22s22p63s23p63d5 2 Ar 3d10或1s22s22p63s23p63d10 3 4 M94 5 1s22s22p63s23p4 6 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 7 1s22s22p63s23p63d104s24p2 8 方法技巧 核外電子排布的表示方法 1 電子排布式 按電子排入各電子層中各能級(jí)的先后順序 用能級(jí)符號(hào)依次寫出各能級(jí)中的電子數(shù) 同時(shí)注意特例 如Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 2 簡(jiǎn)化電子排布式 用 稀有氣體 價(jià)層電子 的形式表 示 如Cu Ar 3d104s1 3 電子排布圖 軌道表示式 用方框 或圓圈 表示原子軌 道 用 或 表示自旋狀態(tài)不同的電子 按排入各電子層 中各能級(jí)的先后順序和在軌道中的排布情況書寫 如 4 原子結(jié)構(gòu)示意圖 如S的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 Mg2 1s22s22p6 C 例3 下列原子或離子的電子排布式或電子排布圖正確的是 違反能量最低原則的是 違反洪特規(guī)則的是 違反泡利原理的是 P Ca2 1s22s22p63s23p6 F 1s22s23p6 Cr 1s22s22p63s23p63d44s2 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 解析 根據(jù)核外電子排布規(guī)律 中錯(cuò)誤在于電子排完2s能級(jí)后應(yīng)排2p能級(jí)而不是3p能級(jí) 正確的應(yīng)為1s22s22p6 中沒有遵循洪特規(guī)則 電子在能量相同的軌道上排布時(shí) 應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋狀態(tài)相同 正確的應(yīng)為 中忽略了能量相同的原子軌道在半充滿狀態(tài)時(shí) 體系的能量較低 原子較穩(wěn)定 正確的應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1 和 正確 違反泡利原理和洪特規(guī) 則 正確的電子排布圖應(yīng)為 答案 方法技巧 1 在寫基態(tài)原子的電子排布圖時(shí) 常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤 違反能量最低原理 違反泡利原理 違反洪特規(guī)則 違反洪特規(guī)則 2 當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí) 雖然電子按ns n 1 d np的順序填充 但在書寫電子排布式時(shí) 仍把 n 1 d放在ns前 如Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 3 注意對(duì)比元素電子排布式 價(jià)電子排布式 即外圍電子排布式 的區(qū)別與聯(lián)系 如Fe的電子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 價(jià)電子排布式 3d64s2 考點(diǎn)二 電離能與電負(fù)性的規(guī)律及其應(yīng)用 知識(shí)梳理 1 電離能 態(tài)原子或氣態(tài)離子 1 定義 失去一個(gè)電子所需要的最 M2 g M3 g 小能量叫做電離能 2 分類 3 影響因素 電離能數(shù)值的大小取決于原子的 有效核電荷數(shù) 電子層結(jié)構(gòu) 及原子的半徑 4 電離能的變化規(guī)律 堿金屬 稀有氣體 由小到大 減小 增大 2 電負(fù)性 吸引電子能力 越強(qiáng) 1 概念 元素的原子在化合物中 的標(biāo)度 2 意義 電負(fù)性越大 其原子在化合物中吸引電子的能力 3 電負(fù)性的變化規(guī)律 逐漸增大 逐漸減小 同周期 左 右 同主族 上 下 3 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 1 元素周期表的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)特點(diǎn) A族 A族 ns1 2 A族 A族 0族 ns2np1 6 He除外 B族 B族 2 元素周期律 減小 增大 增大 大 減小 增大 減小 3 對(duì)角線規(guī)則 在元素周期表中 某些主族元素與右下方 的主族元素的有些性質(zhì)是相似的 如 考點(diǎn)集訓(xùn) 例4 已知X Y是主族元素 I為電離能 單位是 A 元素X的常見化合價(jià)是 1B 元素Y是第 A族元素C 元素X與氯形成化合物時(shí) 化學(xué)式可能是XClD 若元素Y處于第三周期 它可與冷水劇烈反應(yīng) 解析 由數(shù)據(jù)分析X中I2 I1 X易呈 1價(jià) 為第 A族 A C均正確 Y中I4 I3 易呈 3價(jià) 應(yīng)在第 A族 B正確 若Y處于第三周期 則Y為鋁元素 鋁單質(zhì)不與冷水反應(yīng) D錯(cuò)誤 答案 D 方法技巧 電離能的應(yīng)用 1 判斷元素金屬性的強(qiáng)弱 電離能越小 金屬越容易失去 電子 金屬性越強(qiáng) 反之越弱 2 判斷元素的化合價(jià) I1 I2 表示各級(jí)電離能 如果某元素的In 1 In 則該元素的常見化合價(jià)為 n 如鈉元素I2 I1 所以鈉元素的化合價(jià)為 1 3 判斷核外電子的分層排布情況 多電子原子中 元素的各級(jí)電離能逐級(jí)增大 有一定的規(guī)律性 當(dāng)電離能的變化出現(xiàn)突變時(shí) 電子層數(shù)就可能發(fā)生變化 4 反映元素原子的核外電子排布特點(diǎn) 同周期元素從左向右 元素的第一電離能并不是逐漸增大的 當(dāng)元素的核外電子排布是全空 半充滿和全充滿狀態(tài)時(shí) 第一電離能就會(huì)反常的大 有1個(gè) 并且A 和B 的電子數(shù)相差為8 與B位于同一周期 例5 1 2013年新課標(biāo)卷 前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A B C D中 A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只 的C和D 它們價(jià)電子層中的未成對(duì)電子數(shù)分別為4和2 且原子序數(shù)相差為2 D2 的價(jià)層電子排布圖為 四種元素中第一電離能最小的是 填元素符號(hào) 后同 電負(fù)性最大的是 2 2013福建卷 依據(jù)第二周期元素第一電離能的變化規(guī)律 參照?qǐng)D中B F元素的位置 用小黑點(diǎn)標(biāo)出C N O三種元素的相對(duì)位置 3 2013安徽卷 X Y Z W是元素周期表中原子序數(shù)依 次增大的四種短周期元素 其相關(guān)信息如下表 W位于元素周期表第 周期第 族 W的原子半徑比X的 填 大 或 小 下同 Z的第一電離能比W的 4 2013年山東卷 第一電離能介于B N之間的第二周期 元素有 種 解析 1 短周期主族元素中未成對(duì)電子數(shù)最多為3 所以B C D均為第四周期的元素 B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子數(shù)為1 結(jié)合B 可知B為K A為F 未成對(duì)電子數(shù)為4的只能為 Ar 3d64s2排布 C為Fe D為Ni 同一周期從左到右元素的第一電離能 除 A A族特殊外 電負(fù)性逐漸增大 四種元素中K的第一電離能最小 F的電負(fù)性最大 3 由題目信息推知 X為碳 Y為氧 Z為鋁 W為硅 硅位于第三周期 A族 其原子半徑大于碳 Al的第一電離能小于Si 4 同一周期中元素的第一電離能隨原子序數(shù)遞增 呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì) 但在 A族與 A族 A族與 A族間存在特殊性 所以第一電離能介于B和N之間的有Be C O三種 答案 1 KF 2 3 三 A大 小 4 3 方法技巧 例6 2015年河北秦皇島模擬 下表列出了某短周期元素R的各級(jí)電離能數(shù)據(jù) 用I1 I2 表示 單位為kJ mol 1 下列 關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是 R的最高正價(jià)為 3 R元素位于元素周期表中第 A族 R元素第一電離能大于同周期相鄰元素 R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 A B C D 解析 由表中數(shù)據(jù)可知 R元素的第三電離能與第二電離能的差距最大 故最外層有2個(gè)電子 最高正價(jià)為 2 位于第 A族 可能為Be或者M(jìn)g 因此 不正確 正確 不確定 短周期第 A族 ns2np0 的元素 因p軌道處于全空狀態(tài) 比較穩(wěn)定 所以其第一電離能大于同周期相鄰主族元素 正確 答案 B 例7 A B C D E F六種短周期元素 原子序數(shù)依次增大 A B的陰離子與C D的陽(yáng)離子的電子排布式均為1s22s22p6 A原子核外有2個(gè)未成對(duì)電子 C單質(zhì)可與熱水反應(yīng)但不能與冷水反應(yīng) E F原子在基態(tài)時(shí)填充電子的軌道數(shù)有9個(gè) 且E原子核外有3個(gè)未成對(duì)電子 F能與A形成相同價(jià)態(tài)的陰離子 且離子半徑A小于F 用元素符號(hào)回答 1 上述六種元素中 元素的第一電離能最大 理由是 2 C D元素的第一電離能較大的是 原因是 3 六種元素按電負(fù)性從小到大排列順序是 4 C D E F元素形成的最高價(jià)氧化物是離子化合物的是 是共價(jià)化合物的是 解析 A B的陰離子與C D的陽(yáng)離子的電子排布式均為1s22s22p6 A B在第二周期 A原子核外有2個(gè)未成對(duì)電子 是氧元素 B只能為氟元素 C D在第三周期 C單質(zhì)可與熱水反應(yīng)但不能與冷水反應(yīng) 為鎂元素 D只能是鋁元素 F能與A形成相同價(jià)態(tài)的陰離子 且離子半徑A小于F F為硫元素 E原子在基態(tài)時(shí)填充電子的軌道數(shù)有9個(gè) 且E原子核外有3個(gè)未成對(duì)電子 是磷元素 答案 1 F 其最外層有7個(gè)電子且原子半徑小 容易得 電子 不容易失電子 2 MgMg最外層3s軌道全滿 3p全空 是較穩(wěn)定狀態(tài) 3 Mg Al P S O F 4 MgO Al2O3P2O5 SO3 例8 有四種短周期元素 它們的結(jié)構(gòu) 性質(zhì)等信息如下表 所述 請(qǐng)根據(jù)表中信息填寫 1 A原子的核外電子排布式 2 B元素在元素周期表中的位置 離 子半徑 B 填 大于 或 小于 A 3 C原子的電子排布圖是 其原子核外有 個(gè)未成對(duì)電子 能量最高的電子為 軌道上的電子 其軌道呈 形 4 D原子的電子排布式為 D 的結(jié)構(gòu)示意圖是 5 B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物與A的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式為 與D的氫化物的水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為 答案 1 1s22s22p63s1 2 第三周期第 A族 小于 3 3 2p 啞鈴 4 1s22s22p63s23p5或 Ne 3s23p5 5 NaOH Al OH 3 NaAlO2 2H2O3HCl Al OH 3 AlCl3 3H2O 方法技巧 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 續(xù)表 第33講 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 考綱導(dǎo)視 考綱定位 1 了解共價(jià)鍵的形成 能用鍵長(zhǎng) 鍵能 鍵角等說明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì) 2 了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型 sp sp2 sp3 能用價(jià)層電子對(duì)互斥理論或者雜化軌道理論推測(cè)常見的簡(jiǎn)單分子或者離子的空間結(jié)構(gòu) 3 了解化學(xué)鍵與分子間作用力的區(qū)別 4 了解氫鍵的存在對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 能列舉含有氫鍵的物質(zhì) 基礎(chǔ)反饋 正誤判斷 正確的畫 錯(cuò)誤的畫 1 鍵比 鍵重疊程度大 形成的共價(jià)鍵強(qiáng) 2 氯化鈉易溶于水 也易溶于食用油 3 N O間形成的共價(jià)鍵是非極性鍵 4 SiH4的沸點(diǎn)高于CH4 可推測(cè)PH3的沸點(diǎn)高于NH3 果 5 PCl3分子是三角錐形 這是因?yàn)榱自邮莝p2雜化的結(jié) 6 AB3型的分子空間構(gòu)型必為平面三角形 7 水很穩(wěn)定 1000 以上才會(huì)部分分解 是因?yàn)樗泻写?量的氫鍵 8 CS2為V形的極性分子 9 C2H4與C2H2分子中的中心原子雜化軌道的類型相同 10 對(duì)X O H型化合物而言 X是除去H O外的其他元素 當(dāng)X是得電子能力很強(qiáng)的非金屬元素時(shí) X O H一定 為酸 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考點(diǎn)一 共價(jià)鍵 知識(shí)梳理 1 本質(zhì) 在原子之間形成 2 基本特征 具有 性和 性 共用電子對(duì) 飽和 方向 頭碰頭 肩并肩 發(fā)生 不發(fā)生 一對(duì) 兩對(duì) 三對(duì) 3 共價(jià)鍵的類型 4 鍵參數(shù) 短 穩(wěn)定性 立體構(gòu)型 1 定義 2 鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響 鍵能越 鍵長(zhǎng)越 分子越穩(wěn)定 原子總數(shù) 價(jià)電子總數(shù) 相似 N2 5 等電子原理 相同 相同的分子 即等電子體 具有相似的化學(xué)鍵特征 它們的許多性質(zhì) 如CO和 考點(diǎn)集訓(xùn) 例1 2015年浙江模擬 下列物質(zhì)中 只含有極性鍵的分子是 既含離子鍵又含共價(jià)鍵的化合物是 只存在 鍵的分子是 同時(shí)存在 鍵與 鍵的分子是 A N2B CO2C CH2Cl2D C2H4E C2H6F CaCl2G NH4Cl 解析 只含極性鍵的分子有CO2 CH2Cl2 既含離子鍵又含共價(jià)鍵的化合物必須是含 根 的離子化合物 只有NH4Cl符合 共價(jià)單鍵為 鍵 雙鍵或三鍵中有一個(gè) 鍵 其余為 鍵 因此只存在 鍵的分子有CH2Cl2 C2H6 同時(shí)存在 鍵和 鍵的分子有N2 CO2 C2H4 答案 BC GCE ABD 方法技巧 共價(jià)鍵類型的判斷 1 鍵與 鍵的判斷 1 依據(jù)強(qiáng)度判斷 鍵的強(qiáng)度較大 較穩(wěn)定 鍵活潑 比 較容易斷裂 2 共價(jià)單鍵是 鍵 共價(jià)雙鍵中含有一個(gè) 鍵 一個(gè) 鍵 共價(jià)三鍵中含有一個(gè) 鍵 兩個(gè) 鍵 2 極性鍵與非極性鍵的判斷 看形成共價(jià)鍵的兩原子 不同種元素的原子之間形成的是極性共價(jià)鍵 同種元素的原子之間形成的是非極性共價(jià)鍵 例2 2015年河北唐山一模 以鎂橄欖石2MgO SiO2 簡(jiǎn)寫為M2Si 為主晶相制作的鎂橄欖石磚 是一種弱堿性耐火材料 可用于有色金屬熔煉爐 煉鋼平爐蓄熱室和水泥回轉(zhuǎn)窯等的內(nèi)襯 1 基態(tài)硅原子的價(jià)電子排布式為 2 與鎂和硅都相鄰的元素是鋁 則3種元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)?用元素符號(hào)表示 3 高純硅一般通過SiCl4還原得到 晶體硅中硅原子的雜化方式為雜化 寫出與SiCl4互為等電子體的一種陰離子的化學(xué)式 方法技巧 等電子體及其應(yīng)用 1 常見的等電子體 考點(diǎn)二 分子的立體構(gòu)型 夾角 價(jià)電子對(duì) 知識(shí)梳理 成鍵電子對(duì) 1 雜化軌道 當(dāng)原子成鍵時(shí) 原子的價(jià)電子軌道相互混雜 形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道 雜化軌道數(shù)不同 軌道間的 不同 形成分子的空間形狀不同 2 價(jià)電子對(duì)互斥模型 價(jià)電子對(duì)互斥模型說明的是 的立體構(gòu)型 而分子的立體構(gòu)型指的是 的立體構(gòu)型 不包括孤電子對(duì) 有孤電子對(duì) 1 當(dāng)中心原子 時(shí) 兩者的構(gòu)型一致 2 當(dāng)中心原子 時(shí) 兩者的構(gòu)型不一致 無(wú)孤電子對(duì) 3 價(jià)電子對(duì)互斥模型 雜化軌道理論與分子立體構(gòu)型的關(guān)系 3 配位鍵與配合物 1 配位鍵 孤電子對(duì) 分子或離子中沒有與其他原子共用的電子對(duì)稱孤電子對(duì) 配位鍵 成鍵原子一方提供孤電子對(duì) 另一方提供空軌道 含有孤電子對(duì)的微粒有 分子如CO NH3 H2O等 離子如Cl CN F 等 含有空軌道的微粒有 過渡金屬的原子或 離子 提供 接受 配位鍵的表示方法 如A B A表示 孤電子對(duì)的原子 B表示 孤電子對(duì)的原子 2 配位化合物 配合物 概念 由金屬離子 或原子 與某些分子或離子 稱為配體 配位鍵 以 結(jié)合而成的化合物 組成 空軌道 孤電子對(duì) 直線形 平面三角形 形成條件 中心原子有 如Fe3 Cu2 Zn2 Ag 等 配位體有 如H2O NH3 CO F Cl CN 等 立體構(gòu)型 配位數(shù)是2時(shí) 如 Ag NH3 2 配位數(shù)是3時(shí) 如 HgI3 配位數(shù)為4時(shí) 正四面體形 如 ZnCl4 2 平面正方形 如 PtCl4 2 考點(diǎn)集訓(xùn) 例3 下列描述中正確的是 A C B D 答案 C 方法技巧 判斷分子中心原子的雜化類型的方法 1 根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷 若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形 則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化 若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形 則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化 若雜化軌道在空間的分布呈直線形 則分子的中心原子發(fā)生sp雜化 N3與CO2是等電子體 所以分子構(gòu)型均為直線形 中心原 2 根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷 若雜化軌道之間的夾角為109 5 則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化 若雜化軌道之間的夾角為120 則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化 若雜化軌道之間的夾角為180 則分子的中心原子發(fā)生sp雜化 3 根據(jù)等電子原理進(jìn)行推斷 如CO2是直線形分子 CNS 子均采用sp雜化 4 根據(jù)中心原子的電子對(duì)數(shù) 參與雜化的軌道數(shù)目判斷 如中心原子的電子對(duì)數(shù)為4 是sp3雜化 為3是sp2雜化 為2是sp雜化 5 根據(jù)分子或離子中有無(wú) 鍵及 鍵數(shù)目判斷 如沒有 鍵為sp3雜化 含一個(gè) 鍵為sp2雜化 含兩個(gè) 鍵為sp雜化 例4 銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途 如金屬銅用來(lái)制造電線電纜 五水硫酸銅可用作殺菌劑 1 Cu位于元素周期表第 B族 Cu2 的核外電子排布式為 2 往硫酸銅溶液中加入過量的氨水 可生成 Cu NH3 4 2 配離子 已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形 但NF3不 易與Cu2 形成配離子 其原因是 解析 1 Cu 電子排布式為 Ar 3d104s1 Cu2 的過程中 參與反應(yīng)的電子是最外層4s及3d上的各一個(gè)電子 故Cu2 的電子排布式為 Ar 3d9或1s22s22p63s23p63d9 2 N F H三種元素的電負(fù)性 F N H 所以NH3中共用電子對(duì)偏向N 而在NF3中 共用電子對(duì)偏向F 偏離N原子 答案 1 Ar 3d9或1s22s22p63s23p63d9 2 N F H三種元素的電負(fù)性 F N H 在NF3中 共用 電子對(duì)偏向F 偏離N原子 使得氮原子上的孤電子對(duì)難與Cu2 形成配位鍵 方法技巧 1 理解配位鍵的形成條件 一種原子含有孤電子對(duì) 一種 原子存在空軌道 2 根據(jù)原子的最外層電子數(shù)知該原子可以形成共價(jià)鍵的數(shù)目 如N最外層為5個(gè)電子 所以它應(yīng)該最多能形成3個(gè)共價(jià)鍵 若其與其他原子還存在化學(xué)鍵 則只能是配位鍵 例5 Cu2 能與NH3 H2O Cl 等形成配位數(shù)為4的配合物 1 Cu NH3 4 2 中存在的化學(xué)鍵類型有 填序號(hào) A 配位鍵B 極性共價(jià)鍵C 非極性共價(jià)鍵D 離子鍵 2 Cu NH3 4 2 具有對(duì)稱的立體結(jié)構(gòu) Cu NH3 4 2 中的兩個(gè)NH3被兩個(gè)Cl 取代 能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 則 Cu NH3 4 2 的立體結(jié)構(gòu)為 3 某種含Cu2 的化合物催化丙烯醇制備丙醛的反應(yīng)為HOCH2CH CH2 CH3CH2CHO 在丙烯醇分子中發(fā)生某種方式雜化的碳原子數(shù) 是丙醛分子中發(fā)生同樣方式雜化的碳原子數(shù)的2倍 則這類碳原子的雜化方式為 答案 1 AB 2 平面正方形 3 sp2雜化 解析 Cu NH3 4 2 中銅離子與氨分子之間的化學(xué)鍵是配位鍵 氨分子內(nèi)部的化學(xué)鍵是極性鍵 Cu NH3 4 2 是平面正方形 HOCH2CH CH2中的碳原子 有一個(gè)采取sp3雜化 兩個(gè)采取sp2雜化 CH3CH2CHO中的碳原子有兩個(gè)采取sp3雜化 一個(gè)采取sp2雜化 例6 已知 A B C D E F六種元素 原子序數(shù)依次增大 A原子核外有兩種形狀的電子云 兩種形狀的電子云軌道上電子相等 B是短周期中原子半徑最大的元素 C元素3p能級(jí)半充滿 E是所在周期電負(fù)性最大的元素 F是第四周期未成對(duì)電子最多的元素 試回答下列有關(guān)的問題 1 寫出F元素的電子排布式 2 己知A元素的一種氫化物分子中含四個(gè)原子 則在該化 合物的分子中A原子的雜化軌道類型為 3 己知C E兩種元素合成的化合物通常有CE3 CE5兩種 這兩種化合物中一種為非極性分子 一種為極性分子 屬于極性分子的化合物的分子空間構(gòu)型是 4 B C D E的第一電離能由大到小的順序是 寫元素符號(hào) 解析 1 A B C D E F六種元素 原子序數(shù)依次增大 A原子核外有兩種形狀的電子云 兩種形狀的電子云軌道上電子相等 則其原子核外電子排布為1s22s22p4 則A為氧元素 B是短周期中原子半徑最大的元素 則B為Na元素 C元素3p能級(jí)半充滿 則其原子核外電子排布為1s22s22p63s23p3 則C為磷元素 F是第四周期未成對(duì)電子最多的元素 則F的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d54s1 則F為Cr元素 E是所 在周期電負(fù)性最大的元素 原子序數(shù)大于P小于Cu 則應(yīng)處于第三周期 故E為Cl元素 D原子序數(shù)介于磷 氯之間 則D為硫元素 2 已知A元素的一種氫化物分子中含四個(gè)原子 該氫化物為H2O2 H2O2分子中O原子成1個(gè)O O鍵 1個(gè)O H鍵 含有2對(duì)孤電子對(duì) 雜化軌道數(shù)目為4 采取sp3雜化 3 P Cl兩種元素合成的化合物通常有PCl3 PCl5兩種 PCl3中P原子成3個(gè)P Cl鍵 含有1對(duì)孤電子對(duì) P原子采取sp3雜化 為三角錐形結(jié)構(gòu) 不是對(duì)稱結(jié)構(gòu) 屬于極性分子 4 同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì) P元素3p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài) 能量較低 第一電離能高于同周期相鄰元素 故第一電離能P Cl S Na 氫氧化鈉為強(qiáng)堿 磷酸屬于弱酸 高氯酸 硫酸屬于強(qiáng)酸 二者濃度相等 硫酸中氫離子濃度大 硫酸酸性最強(qiáng) 故四種元素最高價(jià)氧化物的水化物形成的溶液 物質(zhì)的量濃度相同時(shí) pH由大到小的順序是NaOH H3PO4 HClO4 H2SO4 答案 1 1s22s22p63s23p63d54s1 2 sp3 3 三角錐形 4 NaOH H3PO4 HClO4 H2SO4 考點(diǎn)三 分子間作用力與分子的性質(zhì) 知識(shí)梳理 1 分子間作用力 1 概念 物質(zhì)分子間普遍存在的一種 2 分類 相互作用 相互作用力 電性 方向性 相對(duì)分子質(zhì)量 熔點(diǎn) 3 范德華力與物質(zhì)性質(zhì) 靜電相互作用 X H Y 原子半徑 4 氫鍵與物質(zhì)性質(zhì) 升高 分子內(nèi)氫鍵 不重合 重合 2 分子的極性 1 極性分子與非極性分子 極性分子 正負(fù)電荷 中心 非極性分子 正負(fù)電荷中心 2 分子的極性與鍵的極性 分子構(gòu)型的關(guān)系 極性分子 非極性分子 極性分子 極性分子 非極性分子 3 相似相溶 的規(guī)律 非極性溶質(zhì)一般能溶于 極性溶質(zhì)一般能溶于 若能形成氫鍵 則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大 溶解性越好 相似相溶 還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性 如乙醇和水互溶 C2H5OH和H2O中的羥基相近 而戊醇在水中的溶解度明顯減小 4 手性 具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子 如同左手與右手一樣互為 卻在三維空間里不能重疊 互稱手性異構(gòu)體 具有手性異構(gòu)體的分子叫手性分子 非極性溶劑 極性溶劑 鏡像 考點(diǎn)集訓(xùn) 例7 1 H2O分子內(nèi)的O H鍵 分子間的范德華力和氫鍵從強(qiáng)到弱依次為 的沸點(diǎn)比 高 原因是 2 H 可與H2O形成H3O H3O 中O原子采用 雜化 H3O 中H O H鍵角比H2O中H O H鍵角大 原因?yàn)?解析 1 沸點(diǎn)高說明分子間作用力大 因此結(jié)合氫鍵的形 成方式得出 形成分子間氫鍵 而 形 雜化 孤電子對(duì)數(shù)越多 鍵夾角越小 成的是分子內(nèi)氫鍵的結(jié)論 2 H3O 的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4 sp3 答案 1 O H鍵 氫鍵 范德華力 形成分 子內(nèi)氫鍵 而HOCHO形成分子間氫鍵 分子間氫鍵使分子間作用力增大 2 sp3 H2O中O原子有2對(duì)孤對(duì)電子 H3O 中O原子只 有1對(duì)孤對(duì)電子 排斥力較小 方法技巧 氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 1 對(duì)熔 沸點(diǎn)的影響 分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔 沸點(diǎn)升高 因?yàn)橐挂后w汽化 必須破壞大部分分子間的氫鍵 這需要較多的能量 要使晶體熔化 也要破壞一部分分子間的氫鍵 所以 存在分子間氫鍵的化合物的熔 沸點(diǎn)要比沒有氫鍵的同類化合物高 形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)比形成分子間氫鍵的物質(zhì)的熔 沸點(diǎn)低 如鄰羥基苯甲醛的熔 沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔 沸點(diǎn)低 2 對(duì)溶解度的影響 在極性溶劑里 如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以形成氫鍵 則溶質(zhì)的溶解性增大 例如 乙醇和水能以任意比互溶 3 對(duì)水的密度的影響 絕大多數(shù)物質(zhì)固態(tài)時(shí)的密度大于液態(tài)時(shí)的密度 但是液態(tài)水的密度卻是大于固態(tài)冰的 水的這一反?，F(xiàn)象也可用氫鍵解釋 例8 某化合物的分子式為AB2 A屬 A族元素 B屬 A族元素 A和B在同一周期 它們的電負(fù)性值分別為3 44 A AB2分子的空間構(gòu)型為V形B A B鍵為極性共價(jià)鍵 AB2分子為非極性分子C AB2與H2O相比 AB2的熔 沸點(diǎn)比H2O的低D AB2分子中無(wú)氫原子 分子間不能形成氫鍵 而H2O分子間能形成氫鍵 解析 根據(jù)A B的電負(fù)性值及所處位置關(guān)系 可判斷A為O元素 B為F元素 該分子為OF2 O F鍵為極性共價(jià)鍵 因?yàn)镺F2分子的鍵角為103 3 OF2分子中鍵的極性不能抵消 所以為極性分子 答案 B 方法技巧 分子極性的判斷 1 雙原子分子的極性 雙原子分子的極性取決于成鍵原子之間的共價(jià)鍵是否有極性 以極性鍵結(jié)合的雙原子分子是極性分子 以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子為非極性分子 2 多原子分子的極性 多原子分子的極性與分子中的鍵的極性關(guān)系比較復(fù)雜 如果組成分子的所有化學(xué)鍵均為非極性鍵 則分子通常為非極性分子 如白磷分子 P4 以極性鍵結(jié)合的多原子分子 AB3 A為中心原子 分子是否有極性取決于分子的 立體構(gòu)型 如水分子和二氧化碳分子都是由三個(gè)原子構(gòu)成的分子 但二氧化碳分子為直線形 分子內(nèi)兩個(gè)C O極性鍵位于碳原子的兩側(cè) 使正 負(fù)電荷中心重合 因此CO2分子是非極性分子 在水分子中 分子內(nèi)的兩個(gè)O H鍵的夾角為105 這兩個(gè)O H鍵極性不能相互抵消 正負(fù)電荷中心不重合 所以水分子是極性分子 例9 短周期的5種非金屬元素 其中A B C的特征電子排布可表示為A asa B bsbbpb C csccp2c D與B同主族 E在C的下一周期 且是同周期元素中電負(fù)性最大的元素 回答下列問題 1 由A B C E四種元素中的兩種元素可形成多種分子 下列分子 BC2 BA4 A2C2 BE4 其中屬于極性分子的是 填序號(hào) 2 C的氫化物比下周期同族元素的氫化物沸點(diǎn)還要高 其原因是 3 B C兩元素都能和A元素組成兩種常見的溶劑 其分子式為 DE4在前者中的溶解性 填 大于 或 小于 在后者中的溶解性 4 BA4 BE4和DE4的沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?填化學(xué)式 5 A C E三種元素可形成多種含氧酸 如AEC AEC2 AEC3 AEC4等 以上列舉的四種酸其酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?填化學(xué)式 解析 由s軌道最多可容納2個(gè)電子可得 a 1 b c 2 即A為H B為C C為O 由D與B同主族 且為非金屬元素得D為Si 由E在C的下一周期且E為同周期電負(fù)性最大的元素可知E為Cl 1 分別為CO2 CH4 H2O2 CCl4 其中H2O2為極性分子 其他為非極性分子 3 B A兩元素組成苯 C A兩元素組成水 兩者都為常見的溶劑 SiCl4為非極性分子 易溶于非極性溶劑苯中 4 BA4 BE4 DE4分別為CH4 CCl4 SiCl4 三者結(jié)構(gòu)相似 相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大 分子間作用力逐漸增強(qiáng) 故它們的沸點(diǎn)順序?yàn)镾iCl4 CCl4 CH4 5 這四種酸分別為HClO HClO2 HClO3 HClO4 含氧酸的通式可寫為 HO mClOn m 1 n 0 n值越大 酸性越強(qiáng) 故其酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠ClO4 HClO3 HClO2 HClO 答案 1 2 H2O分子間形成氫鍵 3 C6H6 H2O大于 4 SiCl4 CCl4 CH4 5 HClO4 HClO3 HClO2 HClO 第六單元化學(xué)與技術(shù) 選考 第29講 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 考綱導(dǎo)視 考綱定位1 了解我國(guó)無(wú)機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類 2 了解合成氨的主要原理 原料 重要設(shè)備 流程和意義 認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義 3 了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)及在社會(huì)發(fā)展中的作用 4 了解化學(xué)肥料 農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用 基礎(chǔ)反饋 正誤判斷 正確的畫 錯(cuò)誤的畫 1 國(guó)際上提出的 綠色化學(xué) 是指在化工生產(chǎn)中少用或 不用有害物質(zhì)以及少排放或不排放有害物質(zhì) 2 與以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比 以硫黃為原料的生 產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是SO2的轉(zhuǎn)化率提高 3 對(duì)于可逆反應(yīng)N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 加入催化劑可以縮短到達(dá)平衡的時(shí)間 這是因?yàn)榧涌炝苏磻?yīng)的速 率 而減慢了逆反應(yīng)的速率 4 合成氨工業(yè)使反應(yīng)混合物中的氨液化有利于合成氨的 反應(yīng)能用勒夏特列原理解釋 5 氨堿法生產(chǎn)純堿的原料便宜易得 步驟簡(jiǎn)單 是最早的 制堿工藝 6 索爾維制堿法析出NaHCO3后的母液中已無(wú)NaCl 只有 NH4Cl 7 硫酸工業(yè)的尾氣必須回收 凈化處理 主要為了充分利 用原料 8 可逆反應(yīng)X g 2Y g 2Z g 正反應(yīng)吸熱 為了有 利于Z的生成 應(yīng)采用的反應(yīng)條件是高溫低壓 9 合成氨工業(yè)中 從合成塔出來(lái)的混合氣體 其中NH3只 占15 所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低 10 分別用炒鍋加熱純堿和小蘇打樣品 全部分解揮發(fā) 沒有殘留物的是小蘇打 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考點(diǎn)一 硫酸工業(yè) 知識(shí)梳理 1 合成硫酸的三種原料 2 三個(gè)主要反應(yīng) 造氣 接觸氧化 三氧化硫的吸收 3 黃鐵礦制硫酸的三個(gè)主要設(shè)備 硫黃 或黃鐵礦 空氣 水 S s O2 g SO2 g H 297kJ mol 1 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6kJ mol 1 SO3 g H2O l H2SO4 l H 130 0kJ mol 1 沸騰爐 吸收塔 接觸室 4 接觸室中三個(gè)反應(yīng)條件 的溫度 常壓操 作 適當(dāng) 的空氣提高SO2的轉(zhuǎn)化率 400 500 過量 5 三廢 處理和能量綜合利用 1 三廢 處理方法 尾氣吸收 CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 廢水處理 根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì) 采用不同的化學(xué)方法 如酸堿中和法 重金屬離子沉淀法 廢渣利用 制磚或制造水泥 提煉 貴重金屬 CaSO3 H2O SO2 Ca OH 2 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 考點(diǎn)集訓(xùn) 例1 在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中 SO3的吸收過程是在吸收塔 如右圖 中進(jìn)行的 吸收塔里還裝入大量瓷環(huán) 下列有關(guān)說法中 A 從 處通入SO3 整個(gè)吸收操作采取逆流的形式 B 從 處噴下98 3 的硫酸 瓷環(huán)的作用是增大接觸面積C 從 處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2 可直接排入大氣D 從 處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的硫酸答案 C 例2 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 請(qǐng)回答下列問題 1 在爐氣制造中 生成SO2的化學(xué)方程式為 2 爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣 及干燥 如果爐氣不經(jīng)過精制 對(duì)SO2催化氧化的影響是 3 精制爐氣 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)系如圖所示 在實(shí)際生產(chǎn)中 SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓 450 左右 對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn) 而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件 其原因分別是 4 在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是 從而充分利用能源 思路指導(dǎo) SO2在催化氧化過程中 爐氣中含有的砷 硒化合物等雜質(zhì)和礦塵 都會(huì)使催化劑中毒 失去催化能力 答案 1 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 2 除塵 水洗 礦塵 砷 硒等元素的化合物使催化劑中 毒 水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響 3 不選B點(diǎn) 是因?yàn)閴簭?qiáng)大對(duì)設(shè)備的投資大 消耗的動(dòng)能 大 同溫度下SO2原料的轉(zhuǎn)化率在0 1MPa已達(dá)到97 左右 不 選擇C點(diǎn) 是因?yàn)闇囟鹊?SO2轉(zhuǎn)化率雖然更高 但催化劑的催化作用受影響 反應(yīng)速率低 450 時(shí) 催化劑的催化效率最高 4 利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣 例3 2015年遼寧大連質(zhì)檢 硫酸工廠排放的尾氣中 含少量的二氧化硫 為防止污染大氣 在排放前必須進(jìn)行尾氣處理并設(shè)法進(jìn)行綜合利用 1 硫酸工廠排放尾氣中的SO2通常用足量石灰水吸收 然 后再用稀硫酸處理 寫出上述過程的化學(xué)反應(yīng)方程式 請(qǐng)寫出這種尾氣處理方法的優(yōu)點(diǎn) 寫出兩點(diǎn)即可 若某硫酸廠每天排放的1萬(wàn)立方米 標(biāo)準(zhǔn)狀況 尾氣中含0 2 體積百分?jǐn)?shù) 的SO2 通過上述方法處理 理論上需生石灰 kg 2 近年美國(guó)和日本正在研究用Na2SO3吸收法作為治理SO2污染的一種新方法 該方法為第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2 第二步是加熱吸收溶液 可得到含高濃度SO2的水蒸氣副產(chǎn)品 這種尾氣處理方法與 1 相比的優(yōu)點(diǎn)是 3 某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫 將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解循環(huán)再生 這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法 其中陰陽(yáng)膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖 a b離子交換膜將電解槽分為三個(gè)區(qū)域 電極材料為石墨 圖中a表示 離子交換膜 填 陰 或 陽(yáng) A E分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品 其中C為硫酸 則A表示 E表示 陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 H2 答案 1 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 原料生石灰 硫酸價(jià)格便宜且容 易獲得 可得到石膏副產(chǎn)品 產(chǎn)生的SO2含量較高可循環(huán)作為 原料 任選兩點(diǎn) 50 2 Na2SO3可循環(huán)使用 3 陽(yáng) NaOH 方法技巧 化學(xué)原理在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1 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)充分進(jìn)行 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 2 熱交換原理 由于2SO2 O2 2SO3是放熱反應(yīng) 在接觸室內(nèi)使用熱交換器 用反應(yīng)放出的熱量預(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 3 循環(huán)操作原理 由于2SO2 O2 2SO3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(shí)減少?gòu)U氣排放 考點(diǎn)二 合成氨工業(yè) 知識(shí)梳理 1 反應(yīng)原理 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 2 基本生產(chǎn)過程 加壓 降溫液化 1 造氣 將空氣 后蒸發(fā)分離出O2而獲得N2 或?qū)⒖諝馔ㄟ^灼熱的碳生成CO2 再除去CO2后得N2 H2來(lái)源于水蒸氣和燃料 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 2 凈化 原料氣中的主要雜質(zhì)H2S CO CO2 O2等會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒 H2S用 吸收 反應(yīng)方程式 CO首先被氧化生成CO2 再被 吸收 反應(yīng)方程式為 3 合成與分離 合成氨的主要設(shè)備為 氨的分離是通過 將氨液化 然后將液氨分離 分離出來(lái)的混合氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī) 再送到 中繼續(xù)合成 合成氨的流程 為 原料氣的制取 凈化 壓縮 液氨 氨水 H2S NH4HS H2O NH3 H2O K2CO3溶液 CO H2O CO2 H2 K2CO3 CO2 H2O 2KHCO3 合成塔 合成塔 冷凝器 3 合成氨條件的選擇 溫度 壓強(qiáng) 催化劑 以 為主的催化劑 400 500 10MPa 30MPa 鐵 考點(diǎn)集訓(xùn) 例4 2014年天津卷 合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大 突破 其反應(yīng)原理為N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 4 kJ mol 1 一種工業(yè)合成氨的簡(jiǎn)易流程圖如下 H 41 2kJ mol 1 對(duì)于反應(yīng) 一定可以提高平衡體系 1 步驟 中制氫氣原理如下 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 206 4kJ mol 1 CO g H2O g CO2 g H2 g 中H2百分含量 又能加快反應(yīng)速率的措施是 a 升高溫度c 加入催化劑 b 增大水蒸氣濃度d 降低壓強(qiáng) 利用反應(yīng) 將CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)化 可提高H2的產(chǎn)量 若1molCO和H2的混合氣體 CO的體積分?jǐn)?shù)為20 與H2O反應(yīng) 得到1 18molCO CO2和H2的混合氣體 則CO轉(zhuǎn)化率為 2 圖甲表示500 60 0MPa條件下 原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系 根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù) 3 依據(jù)溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的影響 在圖乙坐標(biāo)系中 畫出一定條件下的密閉容器內(nèi) 從通入原料氣開始 隨溫度不斷升高 NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖 4 上述流程圖中 使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是 填序號(hào) 簡(jiǎn)述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法 解析 1 反應(yīng) 是一個(gè)吸熱反應(yīng) 升高溫度平衡正向移動(dòng) 將會(huì)增加H2的百分含量 同時(shí)提高反應(yīng)速率 增大水蒸氣的濃度 會(huì)提高反應(yīng)速率 但H2的百分含量會(huì)降低 加入催化劑 不會(huì)引起H2百分含量的改變 降低壓強(qiáng) 反應(yīng)速率減小 設(shè)CO反應(yīng)了nmol CO g H2O g CO2 g H2 g 起始量 mol變化量 mol平衡量 mol 0 2n0 2 n 0nn 0 8n0 8 n 則 0 2 n n 0 8 n 1 18解得 n 0 18 CO的轉(zhuǎn)化率為 0 18mol0 2mol 100 90 100 42 解得m 0 59 所以平衡 2 a點(diǎn)時(shí) H2 N2物質(zhì)的量之比為3 1 設(shè)投入N2和H2的物質(zhì)的量分別是1mol 3mol 平衡時(shí)N2反應(yīng)掉mmol N2 g 3H2 g 2NH3 g 起始量 mol變化量 mol平衡量 mol 1m1 m 33m3 3m 02m2m 根據(jù)題意 2m4 2m 1 0 59 mol時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)為 4 2 0 59 mol 100 14 5 3 通入原料氣 反應(yīng)開始 溫度達(dá)到一定程度時(shí)反應(yīng)開始 氨氣的量增加 因?yàn)楹铣砂笔且粋€(gè)放熱反應(yīng) 當(dāng)達(dá)到平衡后溫度升高 氨氣的含量將減小 2 14 5 答案 1 a90 3 對(duì)原料氣加壓 分離液氨后 未反應(yīng)的N2 H2循 4 環(huán)使用 例5 2015年遼寧沈陽(yáng)模擬 制取硝酸銨的流程圖如下 請(qǐng)回答下列問題 1 合成氨原料的來(lái)源 2 已知N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92kJ mol 1 請(qǐng)解釋 可逆反應(yīng) 為有效提高氨的產(chǎn)率 實(shí)際生產(chǎn)中宜采取的措施是 3 氨催化氧化的化學(xué)方程式為 鉑 銠合金網(wǎng)的作用為 鉑 銠合金網(wǎng)未預(yù)熱也呈紅熱狀態(tài)的原因是 4 生產(chǎn)硝酸的過程中常會(huì)產(chǎn)生一些氮的氧化物 如何消除它們對(duì)大氣的污染 寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式 5 硝酸銨的兩種主要用途是 6 在一定溫度和壓強(qiáng)的密閉容器中 將H2和N2混合 混合物平均相對(duì)分子質(zhì)量為8 5 當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 測(cè)出平衡混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量為10 試求此時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率和平衡混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)分別為 x 3 4 反 解析 6 根據(jù) 十字交叉法 可得 則 n N2 n H2 6 5 19 5 1 3 設(shè)反應(yīng)前混合氣體的總物質(zhì)的量為4mol 平均相對(duì)分子質(zhì)量與氣體的總物質(zhì)的量成反比 設(shè) 反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為xmol 則有 8 510 x4 應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量差值為0 6mol 設(shè)反應(yīng)消耗N2的物質(zhì)的量為ymol 生成氨的物質(zhì)的量為zmol 則有 N2 3H2 2NH3 物質(zhì)的量之差 1ymol 2zmol 20 6mol y 0 3 z 0 6 N2的轉(zhuǎn)化率為 0 31 100 30 氨的體積分?jǐn)?shù)為 0 63 4 100 17 6 3 4NH3 5O2 4NO 6H2O 答案 1 N2來(lái)源于空氣 H2可來(lái)源于水煤氣 2 在同一條件下 既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行 又能向逆反 應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng) 增壓 適當(dāng)溫度 Pt Rh 作催化劑 氨的催化氧 化反應(yīng)是放熱反應(yīng) 可使Pt Rh合金網(wǎng)達(dá)到一定溫度而不必預(yù)熱 NO NO2 4 可用堿溶液吸收氮的氧化物2NaNO2 H2O 5 可作化肥和炸藥 6 30 17 6 2NaOH 方法技巧 在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中 要綜合考慮原料來(lái)源 動(dòng)力 設(shè)備等因素 控制適宜的反應(yīng)條件 以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益 1 溫度 2 壓強(qiáng) 3 催化劑 加快反應(yīng)速率但不影響平衡 提高單位時(shí)間氨 的產(chǎn)量 目前工業(yè)上以鐵觸媒為催化劑 4 循環(huán)操作 合成氨轉(zhuǎn)化率較低 要采用循環(huán)操作 混合氣體通過冷凝器 使氨液化 將氨分離出來(lái) 并將沒有完全反應(yīng)的N2和H2經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī) 再送入合成塔 使其被充分利用 考點(diǎn)三 純堿工業(yè) 知識(shí)梳理 考點(diǎn)集訓(xùn) 例6 工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下 完成下列填空 1 粗鹽水加入沉淀劑A B除雜質(zhì) 沉淀劑A來(lái)源于石灰窯 廠 寫出A B的化學(xué)式 A B 2 實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為 取樣 沉淀 冷卻結(jié)晶 烘干 3 工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中 碳酸化時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象是 碳酸化時(shí)沒有析出碳酸鈉晶體 其原因是 4 碳酸化后過濾 濾液D最主要的成分是 填寫化學(xué)式 檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是 5 氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的 為此 濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨 加石灰水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為 濾液D加石灰水前先要加熱 原因是 6 產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉 如果用加熱分解的方法測(cè)定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為 注明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號(hào)的含義 其和石灰水反應(yīng)時(shí) NH4 OH 84 m1 m2 84 m1 m2 解析 1 沉淀劑A源于石灰窯 說明其是生石灰或熟石灰 粗鹽中的鎂離子和鈣離子一般用碳酸鈉除去 4 根據(jù)操作過程 氨化后通入二氧化碳的溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng) 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 H2O CO2 NH3 NaCl NaHCO3 NH4Cl 最終得到NH4Cl還有碳酸氫鈉等 碳酸氫鈉溶解度很小而結(jié)晶 故酸化后濾液的主要成分是NH4Cl 檢驗(yàn)其中的氯離子時(shí) 要經(jīng)過取樣 加硝酸酸化 加硝酸銀 有白色沉淀 該陰離子是氯離子 5 濾液中主要含有的是氯化銨 NH3 H2O 由于濾液中還 含有一定量的碳酸氫鈉 故此加石灰水前先加熱 是為防止加石灰水時(shí)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀 6 假設(shè)加熱前純堿的質(zhì)量為m1 加熱后的質(zhì)量為m2 則加熱損失的質(zhì)量為 m1 m2 則純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量為 31 故純堿中含有的碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 31m1 答案 1 Ca OH 2或CaO Na2CO3 2 溶解 過濾 蒸發(fā) 過濾 3 有晶體析出 或出現(xiàn)渾濁 碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大 取樣 加硝酸酸化 加硝酸銀 有白色沉淀 該陰離 4 NH4Cl子是氯離子 6 84 m1 m2 31m1 加熱前純堿的質(zhì)量為m1 加熱后的質(zhì)量為m2 例7 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)回答下列問題 1 路布蘭法是以食鹽 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)晶而制得純堿 食鹽和濃硫酸反應(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 已知產(chǎn)物之一為CaS 2 氨堿法的工藝如圖所示 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 寫化學(xué)式 后同 D是 裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 聯(lián)合制堿法是對(duì)氨堿法的改進(jìn) 其優(yōu)點(diǎn)是 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等為原料制碳酸鉀 請(qǐng)結(jié)合下圖的溶解度 S 隨溫度變化曲線 分析說明是否可行 答案 1 2NaCl H2SO4 濃 Na2SO4 CaCO3 4C Na2SO4 2HCl CaS Na2CO3 4CO 或 Na2SO4 2C CaCO3 CaS Na2CO3 2CO2 2 Ca OH 2NH3 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 提高了食鹽的利用率 NH4Cl可作氮肥 可與合成氨廠聯(lián)合 使合成氨的原料氣轉(zhuǎn)化成CO2 節(jié)省原料 4 不可行 由溶解度 S 隨溫度變化曲線可知 NaHCO3的溶解度較小且受溫度的影響不大 KHCO3的溶解度較大且受溫度的影響較大 并且KHCO3的溶解度與NH4Cl相差不大 故不能用氨堿法制碳酸鉀 方法技巧 1 向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的順序是先通氨氣再通二氧化碳 因?yàn)榘睔庠谒械娜芙舛却?先通氨氣會(huì)吸收更多的二氧化碳 有利于生成較多的碳酸氫鈉而析出 2 在氨堿法和聯(lián)合制堿法的過程中 CO2均可循環(huán)利用 3 聯(lián)合制堿法和氨堿法相比較 主要優(yōu)點(diǎn)是提高了原料的 利用率 同時(shí)得到氮肥 考點(diǎn)四 農(nóng)藥 化肥和表面活性劑 知識(shí)梳理 1 化肥為農(nóng)作物補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)元素 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 大量施用的化肥主要是 和 磷肥包括 主要成分是 簡(jiǎn)稱 還有 主要成分是 鉀肥主要包括 等 氮肥包括 等 尿素的工業(yè)生產(chǎn)原 氮肥 磷肥 鉀肥 過磷酸鈣 Ca H2PO4 2 H2O和CaSO4 普鈣 Ca3 PO4 2和Mg3 PO4 2 草木灰 鈣鎂磷肥 KCl K2SO4 尿素 CO NH2 2 NH4NO3 NH4HCO3 理用化學(xué)方程式表示為 硝酸銨工業(yè)生產(chǎn)方法為 復(fù)合肥料是指氮 磷 鉀三種養(yǎng)分中 至少有兩種養(yǎng)分 常見的復(fù)合肥料有 NH4H2PO4 NH4 2HPO4 KNO3 KH2PO4 2NH3 CO2 H2NCOONH4 H2NCOONH4 H2NCONH2 H2O 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO NH3 HNO3 NH4NO3 2 農(nóng)藥按用途分為 殺蟲劑 如有機(jī)氯類 有機(jī)磷類 擬除蟲菊酯類等 殺菌劑 如波爾多液等 除草劑 如2 4 D等 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 如 等 農(nóng)藥的主要危害是 對(duì)農(nóng)產(chǎn)品造成污染 危及食品安全 破壞生物鏈 影響生態(tài)平衡 對(duì) 環(huán)境造成嚴(yán)重污染 危及人類健康和生命安全 乙烯利 3 肥皂 4 合成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 助劑等輔助成分 考點(diǎn)集訓(xùn) 例8 某生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)如圖所示 1 哪一類生物能將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨 A 分解者B 藻類 C 化能合成類生物 2 該生態(tài)系統(tǒng)的豆科植物不施氮肥 仍能表現(xiàn)出良好的長(zhǎng)勢(shì) 其原因是 3 寫出工業(yè)固氮的化學(xué)方程式 4 雷雨中常有微量的硝酸生成 而為農(nóng)作物所利用 用化學(xué)方程式表示HNO3的形成過程 某學(xué)生為證明某一白色固體是硫酸銨 他設(shè)計(jì)了兩種方法 答案 1 A 2 豆科植物根部的根瘤菌能將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮 從而滿足自身營(yíng)養(yǎng)的需要 3 N2 3H2 2NH3 4 N2 O2 2NO 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 取少量樣品 加入NaOH溶液 微熱 用濕潤(rùn)的紅色石 蕊試紙檢驗(yàn) 紅色試紙變藍(lán) 方案 先加入稀鹽酸 排除 例9 2015年湖北武漢調(diào)研 化學(xué)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要作用 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 1 普鈣是磷肥 它的有效成分是 寫化 學(xué)式 2 尿素是一種含氮量較高的氮肥 工業(yè)生產(chǎn)尿素是將氨氣與二氧化碳在加壓 加熱的條件下反應(yīng)生成氨基甲酸銨 H2NCOONH4 再使氨基甲酸銨脫水得到尿素 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 農(nóng)諺說的 糞和灰 肥料飛 指的是糞尿與草木灰攪和在一起會(huì)降低肥效 請(qǐng)你說明其中的化學(xué)原理 為K2CO3 K2CO3受潮后水解為KOH 顯堿性 NH4與OH 答案 1 Ca H2PO4 2 H2O 2 2NH3 CO2 H2NCOONH4 H2NCOONH4 H2NCONH2 H2O 3 糞尿中的氮元素最終轉(zhuǎn)化為銨鹽 而草木灰的有效成分 可發(fā)生反應(yīng)生成NH3 NH3逸出而降低肥效 規(guī)律總結(jié) 化工生產(chǎn)中常涉及計(jì)算的幾種方法 1 關(guān)系式法 1 元素守恒法 理論上 原料中的某種核心元素全部進(jìn)入產(chǎn)品中 因此依據(jù)守恒原理可以得出相應(yīng)的關(guān)系式 如 硫鐵礦制硫酸 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 硫黃制硫酸 S SO2 SO3 H2SO4 氨氧化法制硝酸 NH3 NO NO2 HNO3 磁鐵礦煉鐵 Fe3O4 3Fe 2 化學(xué)方程式加合法 例如 C H2O CO H2 CO H2O得C 2H2O CO2 H2 將 式和 式加合消去CO CO2 2H2 再與N2 3H2 2NH3 加合消去H2 得3C 6H2O 2N2 3CO2 4NH3 即C與NH3之間的理論關(guān)系式為3C 4NH3 3 電子守恒法 如CN CNO CO2 N2 將CN 2Cl 得2e 故關(guān)系式 氧化為CO2和N2 失去5e 而Cl2為2CN 5Cl2 2 物質(zhì)純度 轉(zhuǎn)化率 產(chǎn)率的計(jì)算 礦物的純度 純礦物的質(zhì)量礦物的總質(zhì)量 100 原料利用率 消耗原料質(zhì)量原料的總質(zhì)量 100 原料轉(zhuǎn)化率 原料利用率 多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率 各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的乘積 產(chǎn)率 實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量 100 例10 目前 我國(guó)采用 接觸法 制硫酸 有關(guān)接觸法制 硫酸過程中定量分析 回答下列問題 1 由沸騰爐排出的礦渣中含有Fe2O3 CuO CuSO4 由CuO與SO3在沸騰爐中化合而成 其中硫酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨沸騰爐溫度不同而變化 見下表 已知CuSO4在低于660 時(shí)不會(huì)分解 請(qǐng)簡(jiǎn)要分析上表中CuSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而降低的原因 2 制硫酸時(shí) 混合氣體的組成是SO27 O211 N282 100體積混合氣體進(jìn)入接觸室反應(yīng)后 將導(dǎo)出的氣體恢復(fù)到原溫度和壓強(qiáng)時(shí)變?yōu)?6 7體積 反應(yīng)后混合氣體中N2和O2的體積比為 SO2的轉(zhuǎn)化率是 3 據(jù)測(cè)算 接觸法制硫酸過程中 若反應(yīng)熱都未被利用 則每生產(chǎn)1t98 的硫酸需消耗3 6 105kJ的熱量 請(qǐng)通過計(jì)算 判斷 若只有反應(yīng)2SO2 g O2 g 2SO3 H 197 解析 2 差量法 設(shè)O2 SO2分別參與反應(yīng)的體積為x y 則 2SO2 O2 2SO3 V 2 2y 1x 13 3 所以反應(yīng)的SO2 y 6 6體積 反應(yīng)的O2 x 3 3體積 100 94 3 氮?dú)庠诜磻?yīng)中不變 故體積比為82 11 3 3 82 7 7 SO2的轉(zhuǎn)化率為 6 67 3 根據(jù)原子守恒 得出關(guān)系式 SO2 SO3 H2SO4 放出熱量 98g1 106g 98 98g1 106g 98 98 5kJQ98 5kJQ 解得Q 9 85 105kJ 即可向外界輸出的能量 9 85 105kJ 3 6 105kJ 6 25 105kJ 答案 1 SO2轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng) 隨溫度升高 平衡逆向移動(dòng) SO2的轉(zhuǎn)化率減小 SO3的物質(zhì)的量減少 所以CuSO4的量減少 2 82 7 7 94 3 3 6 25 105