第一阶段 专题七 化学与技术——应用化

返回,备考策略指导,知识升级,知识点一,知识点二,知识点三,难点速通,课时检测,高考前沿快讯,考什么,考点锁定,怎么考,第一阶段,专题七,课堂,课下,达标检测,在新课标高考中，本部分为选考模块，主要是大题，以简答题为主，有时也综合化学计算的内容。本部分在新课标高考中体现的思想：关注化学在社会发展和科技进步中的作用，引导考生认识化学与生产、生活的密切联系，应用化学知识开发新材料、新能源，解决有关环境问题等。考查的主要题型包括海水综合利用、材料制造与应用、化学与工农业生产等。,海水综合利用包括精盐制取、提取,MgCl,、提取,Cl,2,和,Br,2,的原理及实验基本操作等。工业制硫酸的生产过程考查了化学方程式的书写、平衡移动原理及其应用、尾气处理等化学基础知识，体现了化学知识在化工制备中的应用。合成氨与硝酸制备主要考查化学平衡原理、热化学、电化学等知识，考查化学知识在化工生产中的应用。对于新材料的开发类试题的选材非常广泛，但重点不是考查材料的应用，而是考查制备与应用过程中所涉及的化学反应、热化学、沉淀溶解平衡等原理和实验数据处理能力等。从近年高考试题的稳定性预计，高考试卷中这些知识点仍是考查的重点。解题时既要联系化学原理、化学规律，又要注意联系生产实际，把理论和实践有机地结合起来，才能正确解答此类试题。,试题考查比较基础，所涉及的知识在教材中都会找到落点，体现了高考关注生活、生产，突出实用性知识的考查要求。复习中要以理解教材中资源综合利用流程图为重点，进行适当的变式练习。复习备考时，应紧紧依据考纲要求，立足于课本上的重点知识，有意识地强化,“,应用基本化学知识解释、解决有关技术问题的能力,”,。另外，本部分内容与实际工农业生产联系紧密，所以还应多关注社会热点新闻、科技动态，有助于对试题的分析与解答。,1,化学与资源的开发利用,(1),了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。,(2),了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。,(3),了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用。,(4),了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。,2,化学与材料的制造和应用,(1),了解社会发展和科技进步对材料的要求。了解化学对材料科学发展的促进作用。,(2),了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。,(3),了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。,(4),了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。了解新材料的发展方向。,3,化学与工农业生产,(1),了解化学在水处理中的应用。,(2),了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。,(3),了解精细化工产品的生产特点，精细化工在社会发展中的作用。,(4),了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。,高考对化学与技术的考查是以,卷大题或选做大题的形式出现，试题的综合性较强，常常选取某一化工生产作为核心来考查反应原理、设备结构、绿色工艺等问题，不仅检测了学生对核心知识的掌握程度，而且检查了化学知识的深、广度。主要的考查内容有：,(1),水处理技术：硬水的软化、海水的淡化、污水的处理等；,(2),自然资源的开发利用：依托海水元素的提取、氯碱工业、合成氨工业、硫酸工业、纯碱工业等综合考查化学反应原理、新技术、新设备的应用等；,(3),化学材料的制造与应用。,1,获取洁净水的主要方法,2,海水的综合利用,(2),海水提溴：,(3),海水提镁：,沉淀：将海水抽入反应槽中，加入石灰乳，使海水中的镁离子转变成,Mg(OH),2,沉淀；,转化：加盐酸，,Mg(OH),2,转化成,MgCl,2,溶液，浓缩、结晶、过滤、烘干；,电解：电解熔融,MgCl,2,得到镁和氯气。氯气可用来制盐酸，再循环使用。,3,煤化工和天然气化工的发展,一碳化学,一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物,(,如一氧化碳、甲烷、甲醇等,),为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。,4,石油加工及其应用,特别提醒,(1),氯碱工业中常用阳离子交换膜，它具有选择性，只允许钠离子透过，而氯离子、氢氧根离子和气体不能透过。,(2),海水提镁时将氢氧化镁转化成氯化镁晶体烘干脱水时要在氯化氢气流中进行，防止镁离子水解。,(3),水的净化是除去水中的悬浮物，而硬水软化是为了除去水中的钙、镁离子，消毒是为了除去水中的细菌。,(4),石油裂化的目的是为了提高轻质燃料,(,汽油、煤油和柴油等,),的产量，特别是提高汽油的产量；裂解是采用更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃。,(5),直馏汽油和裂化汽油不同，可通过溴水或酸性,KMnO,4,溶液进行鉴别，前者是烷烃的混合物，后者含不饱和烃，因而现象不同。,(6),煤的干馏、液化和气化都属于化学变化。,1,硫酸工业,(1),化学原理与硫酸工业生产流程：,(2),化学原理在硫酸工业生产中的应用：,加快反应速率的措施：,a,升高温度；,b.,使用催化剂；,c.,在沸腾炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。,提高,SO,2,转化率，提高生产效率的措施：,a,采用热交换原理；,b.,使用循环利用原理。,提高,SO,3,吸收率的措施：,a,采用逆流原理；,b,用,98%,浓,H,2,SO,4,代替水作吸收剂，防止形成酸雾，影响吸收。,(3),尾气的处理：,石灰水吸收法：,SO,2,Ca(OH),2,=CaSO,3,H,2,O,，,CaSO,3,H,2,SO,4,=CaSO,4,SO,2,H,2,O,。,氨水吸收法：,SO,2,2NH,3,H,2,O=(NH,4,),2,SO,3,，,(NH,4,),2,SO,3,H,2,SO,4,=(NH,4,),2,SO,4,SO,2,H,2,O,。,(3),原料气的制取：,N,2,可用如下方法制取：,(,物理方法,),先将空气液化，再升温到氮气的沸点，使氮气挥发出来；,4,两种制碱法,(1),索尔维制碱法：,此法所用的原料为食盐、石灰石、氨和二氧化碳，生产过程如下：,食盐水精制：饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去,Ca,2,、,Mg,2,。,食盐水氨化：将氨气通入精制饱和食盐水中，制得氨盐水。,氨盐水碳酸化：氨盐水吸收,CO,2,，生成,NaHCO,3,(,溶解度较小,),和,NH,4,Cl,。,NaCl,NH,3,CO,2,H,2,O=NaHCO,3,NH,4,Cl,(2),侯氏制碱法,(,联合制碱法,),：,反应原理：将合成氨工业和制碱工业联合起来。将合成氨工业生成的氨和二氧化碳依次通入饱和食盐水中，生成碳酸氢钠和氯化铵。根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在,278 K,283 K(5,10,),时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出。,特别提醒,(1),工业制硫酸时在吸收塔中常用,98.3%,的硫酸而不用水吸收三氧化硫，是为了防止形成酸雾并提高吸收效率；尾气处理时用石灰水或氨水而不用氢氧化钠是为了降低成本，氢氧化钠的价格高。,(2),氨的工业合成常采用循环操作以提高原料转化率降低工业成本。,(3),纯碱工业中在向食盐中通入气体时先通入氨气是因为氨气的溶解度大，而二氧化碳的溶解度小。,(4),常见的工业生产流程的主线和核心：,规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环。,核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。,1.,无机非金属材料的生产,2,炼铁与炼铝的比较,3,有机高分子材料,材料名称,功能高分子材料,复合材料,概念,既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料,两种或两种以上材料组成的新型材料，由基体和增强体构成,性能,不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质,一般具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优良性能,实例,离子交换树脂、高分子药物、液晶材料、高吸水性树脂等,玻璃钢、陶瓷塑料、复合地板、汽车轮胎等,4,绿色化学与可持续发展,(1),含义：原料中所有的原子全部转化为产品中的原子，实现零排放。,(2),原则：,原料：无毒、无害、可再生；,过程：实现零排放。,(3),工艺,“,四化,”,：原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化。,(4),绿色化学产品特征：,使用时：不影响健康，不污染环境和不破坏生态平衡。,用完后：可循环利用或可降解成无害物质。,特别提醒,(1),水泥厂的主要污染物有粉尘、二氧化硫、氮氧化物和氟化物。生产性粉尘中含有二氧化硅，容易产生矽肺病，应该有除尘设施。,(2),不锈钢不是绝对不生锈，它也能因盐酸等强酸腐蚀而,“,生锈,”,。,(3),金属铝冶炼时不能电解熔融态的氯化铝，因为氯化铝属于共价化合物，在熔融状态下不导电。,(4),酚醛树脂不是酯，而是由苯酚跟甲醛发生缩聚反应生成的高分子化合物,(,一种俗称电木的塑料,),。,(5),复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维，碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、金属丝和硬质细粒等。,例,1,(2012,课标全国卷,),由黄铜矿,(,主要成分是,CuFeS,2,),炼制精铜的工艺流程示意图如下：,(1),在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到,1 000,左右，黄铜矿与空气反应生成,Cu,和,Fe,的低价硫化物，且部分,Fe,的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是,_,、,_,，反射炉内生成炉渣的主要成分是,_,；,(2),冰铜,(Cu,2,S,和,FeS,互相熔合而成,),含,Cu,量为,20%,50%,。转炉中，将冰铜加熔剂,(,石英砂,),在,1 200,左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的,Cu,2,S,被氧化为,Cu,2,O,，生成的,Cu,2,O,与,Cu,2,S,反应，生成含,Cu,量约为,98.5%,的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是,_,、,_,；,(3),粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的,电解过程中，粗铜板应是图中电极,_(,填,图中的字母,),；在电极,d,上发生的电极反应式为,_,_,；若粗铜中还含有,Au,、,Ag,、,Fe,，,它们在电解槽中的存在形式和位置为,_,。,(3)“,盐泥,”,是粗盐提纯及电解食盐水过程中形成的工业,“,废料,”,。某工厂的盐泥组成如下：,成分,NaCl,Mg(OH),2,CaCO,3,BaSO,4,其他不溶于酸的物质,质量分数,(%),15,20,15,20,5,10,30,40,10,15,为了生产七水硫酸镁，设计了以下工艺流程：,1,反应器,2,过滤器,3,蒸发浓缩器,4,结晶槽,5,洗涤槽,6,真空干燥器,装置,1,中加入的酸应选用,，加入的酸应适当过量，控制,pH,为,5,左右，反应温度在,50,左右。持续搅拌使之充分反应，以使,Mg(OH),2,充分溶解并转化为,MgSO,4,，在此过程中同时生成,CaSO,4,。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是,_,_,。,装置,2,中滤渣的主要成分为,_,。,装置,3,中通入高温水蒸气并控制温度在,100,110,，蒸发结晶，此时析出的晶体主要是,_,。,用装置,6(,真空干燥器,),干燥七水硫酸镁晶体的理由是,_,_,。,在经过装置的过滤后，还应除去,NaCl,，所以装置,3,中结晶出来的是,NaCl,晶体。,用真空干燥器干燥晶体，主要是防止失去结晶水。,工艺流程中的常见误区,(1),化工生产中由于片面追求生产的反应逐率和原料的转化率而忽视生产实际的可行性，如耐高压设备的要求、超高温条件的控制等。,(2),石油分馏是物理变化，石油裂化、裂解及煤的干馏、液化、气化都属于化学变化。,(3),在吸收塔内常用,98%,的浓硫酸而不用水吸收,SO,3,，是由于水与,SO,3,反应易形成酸雾，吸收速度慢，腐蚀设备。,(4),电解冶炼,Al,，阳极碳需要定期更换，因为阳极生成氧气会与碳反应。,(5),混淆纯碱的生产原理：氨碱法生产纯碱与联合制碱法,(,侯氏制碱法,),生产纯碱反应原理相同，均是,NaCl,NH,3,CO,2,H,2,O=NaHCO,3,NH,4,Cl,，只是原料气的来源不同。,(6),混淆硬水、软水、蒸馏水的区别：硬水与软水中,Ca,2,、,Mg,2,浓度不同，可以用肥皂水、纯碱鉴别；而蒸馏水与软水的区别是水中电解质的浓度不同，可以导电能力的大小进行鉴别。,(7),忽视流程图中的,“,循环使用,”,或,“,循环操作,”,。只从片面考虑，不能从整体、全面的角度分析、评价化工生产流程。,典例示法,(2012,枣庄模拟,),合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程如图所示。,合成塔和接触室中的反应分别为,N,2,(g),3H,2,(g),2NH,3,(g),H,0,；,2SO,2,(g),O,2,(g),2SO,3,(g),H,0,。,(1),写出流程中设备的名称：,B_,，,X_,。,(2),进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理，最理想的热处理方法是,_,。,(3),采用循环操作可提高原料的利用率，下列生产中，采用循环操作的是,_(,填序号,),。,硫酸工业,合成氨工业,硝酸工业,(4),工业上常用,98.3%,的浓硫酸吸收,SO,3,而不用稀硫酸或水的原因是,_,。,(5),工业生产中常用氨酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的。硫酸工业尾气中的,SO,2,经处理可以得到一种化肥，该肥料的化学式是,_,。,(6),根据化学平衡移动原理，下列条件或措施合理的是,_(,填序号,),。,合成氨工业在高压下进行,合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂,及时将氨液化而分离,硫酸工业中，净化后的炉气中要有过量空气,合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度,解析,(1),工业生产,H,2,SO,4,的设备为沸腾炉，接触室，吸收塔，而合成氨时，,N,2,、,H,2,要循环使用，二者通过循环压缩机把,N,2,、,H,2,压入合成塔中。,(2),由于,SO,2,氧化成,SO,3,的反应是放热反应，而该反应又需要在,450,左右的高温下进行，且温度过高会降低,SO,2,的转化率，故采用反应放出的热量来预热反应气体，既冷却了反应后的气体，又预热反应前的气体。,(3),硫酸工业上循环,SO,2,，合成氨工业循环,N,2,和,H,2,，硝酸工业上循环,NO,。,(4)SO,3,与水反应放出大量的热，能形成酸雾，影响吸收效果，故用,98.3%,的浓,H,2,SO,4,吸收,SO,3,。,(5),用氨水吸收,SO,2,后生成,(NH,4,),2,SO,3,，再与稀,H,2,SO,4,作用转化为,(NH,4,),2,SO,4,作化肥。,(6),催化剂与化学平衡移动无关，,错误；合成氨和,SO,2,催化氧化成,SO,3,的反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故工业上采取高温的措施与化学平衡无关，,错误。,答案,(1),循环压缩机沸腾炉,(2),充分利用反应中放出的热量加热反应气,(,或其他合理答案,),(3),(4),用稀硫酸或水吸收,SO,3,时易形成酸雾，不利于,SO,3,的吸收,(5)(NH,4,),2,SO,4,(6),即时应用,(2012,烟台模拟,),合成氨是,“,将空气变成面包,”,的反应，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程图：,.,原料气的制备,(1),合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分离；请另设计一种从空气中分离出氮气的方法：,_,。,(2),请写出工业上获得氢气的一种方法,(,用化学方程式表示,),：,_,。,.,氨的合成,(5),合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是,_(,填序号,),。,A,采用较高的压强,(20 MPa,50 MPa),B,采用,500,的高温,C,用铁触媒作催化剂,D,将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，,N,2,和,H,2,循环到合成塔中并补充,N,2,和,H,2,(6),如图是实验室模拟工业,法合成氨的简易装置。,简述检验有氨气生成的方法,_,。,解析：,.,空气的主要成分为氧气和氮气，设法除去氧气后即可得到氮气。,.,该反应是一个气体体积减小的放热反应，根据平衡移动原理，增大压强、降低温度都有利于平衡正向移动，提高,CO,的转化率。氧气将,Cu(NH,3,),2,Ac,氧化为,Cu(NH,3,),4,Ac,2,时，,Cu,元素的化合价由,1,升高到,2,，,Cu(NH,3,),2,Ac,是还原剂，,O,2,是氧化剂，根据电子得失守恒原理，可知二者的物质的量之比是,41,。,.,合成氨反应是一个气体体积减小的放热反应，增大压强、降低温度、增大反应物浓度或减小生成物浓度等措施都可以使平衡正向移动。实际操作中，采用,500,的高温，是考虑催化剂的催化效率，兼顾平衡转化率和反应速率的结果。催化剂能同等程度改变反应速率，不能使平衡发生移动。氨溶于水呈碱性，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。,点击下图进入,点击下图进入,