高考化学一轮复习 第1讲 化学与工农业生产课件 新人教版选修2

欢迎进入化学课堂 选修2化学与技术 第一讲化学与工农业生产 一气贯通的课堂学案 一卷冲关的课后练案 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 1 生产流程和原理 2 化学原理在硫酸生产中的应用 1 增大反应速率的措施 升高温度 使用催化剂 在沸腾炉中燃烧燃料时 把原料粉碎 增大与空气的接触面积 2 逆流原理的应用 沸腾炉中原料从炉顶落下 热空气从炉底吹入 使原料与助燃气体充分接触 反应充分进行 吸收塔中使用大量耐酸瓷环 片 98 浓硫酸从塔顶喷下 三氧化硫气体从塔底吹入 提高吸收程度 3 热交换原理的应用 由于2SO2 O22SO3是放热反应 在接触室内使用热交换器 使反应后的气体预热作为接触室的原料气 达到节约能源 降低生产成本的目的 4 循环操作原理的应用 由于2SO2 O22SO3是可逆反应 尾气中含有一定的SO2和O2 再通过一定措施将这部分气体送回接触室 提高原料利用率 同时减少废气排放 3 三废 处理和能量综合利用 1 三废 处理方法 尾气吸收 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 得到含量较高的SO2 可返回用作原料 废水处理 根据杂质性质的不同 采用不同的化学方法 如酸碱中和法 重金属离子沉淀法 废渣利用 制砖或制造水泥 提炼贵重有色金属 2 能量的充分利用 硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要 还可以由硫酸厂向外界输出大量能量 供热发电 例1 2010 浙江自选模块 1 火山喷发所产生的硫磺可用作于生产重要的化工原料硫酸 某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸 请回答下列问题 为充分利用反应放出的热量 接触室中应安装 填设备名称 吸收塔中填充有许多瓷管 其作用是 为使硫磺充分燃烧 经流量计1通入燃烧室的氧气过量50 为提高SO2转化率 经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2 5倍 则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为 假设接触室中SO2的转化率为95 b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为 空气中氧气的体积分数按0 2计 该尾气的处理方法是 与以硫铁矿为原料的生产工艺相比 该工艺的特点是 可多选 A 耗氧量减少B 二氧化硫的转化率提高C 生产的废气减少D 不需要使用催化剂 2 硫酸的用途非常广泛 可应用于下列哪些方面 可多选 A 橡胶的硫化B 表面活性剂 烷基苯磺酸钠 的合成C 铅蓄电池的生产D 过磷酸钙的制备 3 矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一 在燃煤中加入适量的石灰石 可有效减少煤燃烧时SO2的排放 请写出此脱硫过程中反应的化学方程式 解析 1 本题考查了工业制取H2SO4的过程 在熟悉设备及工艺流程基础上可知接触室应安装热交换器 吸收塔为便于充分吸收SO3而填充了许多瓷管 1 1 若例题中制硫酸的原料改用硫铁矿 FeS2 则流量计1和流量计2的空气体积比应为 答案 1 65 1 解析 据4FeS2 11O22Fe2O3 8SO2知生产8molSO2流量计1需通入O216 5mol 据2SO2 O2 2SO3知理论上8molSO2消耗O24mol 即流量计2应通入O210mol 则流量计1 2通入氧气的体积比 等于空气体积比 为1 65 1 1 2 在硫酸的工业制法中 下列生产操作与生产操作的主要原因二者都是正确的是 A 硫铁矿燃烧前要粉碎 因为大块的硫铁矿不能燃烧B SO3用98 的浓H2SO4吸收 目的是防止形成酸雾 以便SO3吸收完全C SO2氧化为SO3时需使用催化剂 这样可以提高SO2的转化率D 从沸腾炉出来的炉气需净化 因为炉气中SO2会与杂质反应 答案 B 解析 A项 粉碎的目的是增大矿石与空气的接触面积 C项 使用催化剂只能改变反应速率 不能改变化学平衡 故无法提高SO2转化率 D项 杂质会使催化剂中毒 1 3 以下有关接触法制硫酸的论述错误的是 A 为提高反应速率和原料利用率 硫铁矿要在 沸腾 状态下燃烧B 为防止催化剂中毒 气体在进入接触室前要先净化C 接触室中热交换器的主要作用是预热未反应的气体和冷却反应后的气体D 吸收塔中SO3从下向上 水从上向下喷 剩余气体从上部出来放空 答案 D 解析 实际生产中 用98 的硫酸从上向下喷 吸收SO3 从吸收塔放出的尾气不能直接放空 而应加以回收利用或进行处理 从而可提高原料的利用率 避免污染环境 故选D 2 净化 原料气中的主要杂质 H2S CO CO2 O2等 危害 某些杂质会导致催化剂中毒 净化方法 a 用稀氨水吸收H2S NH3 H2O H2S NH4HS H2O b CO转化为CO2 CO H2OFe2O3 CO2 H2 c 用K2CO3溶液吸收CO2 K2CO3 H2O CO2 2KHCO3 d 用醋酸 铜和氨配制的溶液精制处理 3 合成 3 催化剂在化工生产中的作用 1 催化剂的作用 改变化学反应速率 使化学反应更有针对性和选择性 2 使用催化剂应注意的事项 要选择适宜的活性温度 要避免因某些杂质致使催化剂中毒 例2 某化学学习小组决定在实验室模拟工业生产原理制备少量氨气 设计了如下实验 连接好装置并检查实验装置的气密性后 制备少量氢气并检验氢气纯度 用氢气将空气中的氧气消耗掉 得到氢气与氮气的混合气体 用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气 检验氨气的生成 1 检验氢气纯度的目的是 2 上述各装置的接口正确的连接顺序为 3 操作 时 弹簧夹a b c的开 关情况为 如何判断氧气已经完全被消耗掉 4 在步骤 中 先加热铁触媒 后通混合气体的原因是 反应管D中发生反应的化学方程式是 5 若有氨气生成 现象为 6 该装置 填 有 或 无 缺点 若填有 改进措施为 解析 点燃易燃气体时 若气体中混有空气 氧气 点燃会发生爆炸 故点燃之前一定要检验纯度 根据实验步骤的先后 可确定各装置的接口顺序为 用氢气将空气中的氧气消耗掉时 应该关闭弹簧夹b c 打开a 点燃氢气 当火焰熄灭时 则氧气被完全消耗掉 由于铁触媒有一定的活性温度要求 故先加热铁触媒 再通混合气体 若产生氨气 溶于水显碱性 会使E中溶液变红 为防止催化剂中毒 应该在反应前把氢气与氮气的混合气体干燥 另外氨气是一种污染性气体 不能直接排入大气中 应该设有尾气处理装置 答案 1 防止因氢气不纯而发生爆炸 2 3 关闭弹簧夹b c 打开a氢气在C瓶内燃烧 火焰熄灭时 证明氧气完全被消耗掉 4 铁触媒在较高温度时活性增大 加快氨合成的反应速率N2 3H22NH3 5 E中溶液变红 6 有氢气与氮气的混合气体应该先通过干燥装置 再通入反应装置 后连接一个吸收氨气的尾气处理装置 2 1 2011 深圳模拟测试 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义 哈伯法合成氨需要在20 50MPa的高压和500 左右的高温下 并用铁触媒作为催化剂 氨在平衡混合物中的含量仍较少 最近英国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为trans Fe DMeOPrPE 2的新催化剂 在常温下合成氨 反应方程式可表示为N2 3H2 2NH3 有关说法不正确的是 A 哈伯法合成氨是吸热反应 新法合成氨是放热反应B 新法可节约大量能源 具有发展前景C 新法使用的催化剂降低了反应的活化能D 新旧两种合成方法中化学键的变化是一样的 答案 A 解析 反应的热效应由反应物和生成物的能量决定 因两种合成法的反应物和生成物完全一样 所以热效应是一样的 反应过程中的化学键变化也是一样的 2 2 工业上制NH3的反应如下 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92kJ mol 1 假设这个反应处于平衡状态 在体积不变的条件下 下列措施能提高NH3产率的是 升温 增大压强 使用铁触媒 降温 减小压强 充入一定体积的氩气 按N2与H2起始状态相同的投料比再充入N2与H2的混合气体A B C D 答案 C 解析 依据合成氨反应的特点N2 3H22NH3 正反应是一个体积减小 放热的反应 故增大压强 降低温度 增大反应物浓度都能使平衡正向移动 提高NH3的产率 而使用催化剂只能加快反应速率 不能使平衡发生移动 在体积不变的条件下 充入不反应的稀有气体 不会改变平衡混合气体中各成分的浓度 故平衡也不移动 选项C正确 2 3 现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的 但此法反应物的转化率不高 2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法 即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气 分别通入一个加热到570 的电解池中 氢气和氮气在电极上合成了氨 反应物转化率大大提高 请回答下列问题 1 哈伯合成氨的化学方程式为 在电解法合成氨的电解池中 填 能 或 不能 用水作电解质溶液的溶剂 原因是 2 新法合成氨电解池中的电解质能传导H 请写出阴极反应式 3 氨是一种重要的化工原料 在一定条件下氨可与其他物质反应生成化肥 尿素 CO NH2 2 已知3 01 1022个尿素分子在高温 高压下分解生成0 85gNH3 0 56LCO2 标准状况下 和一定数量的三聚氰胺分子 三聚氰胺的相对分子质量为126 则三聚氰胺的分子式为 尿素分解的化学反应方程式为 已知三个A分子可反应得到一分子三聚氰胺 请写出A的结构式 解析 1 电解池的工作温度是570 此时水为蒸气状态 在电解条件下 水会参与电解反应而影响合成氨反应 2 电解质能传导H 所以N2在阴极得电子后与H 结合成NH3 阴极反应式为N2 6H 6e 2NH3 例3 工业上可用食盐和石灰石为主要原料 经不同的方法生产纯碱 请回答下列问题 1 路布兰法是以食盐 石灰石 浓硫酸 焦炭为原料 在高温下进行煅烧 再浸取 结晶而制得纯碱 食盐和浓硫酸反应的化学方程式为 硫酸钠和焦炭 石灰石反应的化学方程式为 已知产物之一为CaS 2 氨碱法的工艺如下图所示 得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱 图中的中间产物C是 D 写化学式 装置乙中发生反应的化学方程式为 3 联合制碱法对氨碱法的改进 其优点是 4 有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似 故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾 请结合下图的溶解度 S 随温度变化曲线 分析说明是否可行 解析 1 是考查工业生产中的基本原理 2 是生产过程中工艺的考查 在细读生产工艺图中各物质的变化后 可得出 3 考查对教材知识的掌握情况 4 分析图可看出NaHCO3与新信息KHCO3在溶解度图中的差别 可推测溶解度的差别是判断的依据 3 保留了氨碱法的优点 使食盐的利用率提高到96 NH4Cl可做氮肥 可与合成氨厂联合 原料气氨气和二氧化碳都由氨厂提供 减少CaCO3制CO2这一工序 降低了能耗与污染 4 不可行 因为碳酸氢钾溶解度较大 且在常温下与氯化钾的溶解度差别小 在氨盐水碳酸化时无法大量析出 3 1 与氨碱法比较 下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是 A 提高了原料的原子利用率B 降低了生产成本C 减少了环境污染D 减轻了对设备的腐蚀 答案 D 解析 联合制碱法把合成氨和纯碱两种产品联合生产 提高了食盐利用率 缩短了生产流程 减少了对环境污染 3 2 在制小苏打 NaCl CO2 NH3 H2O NaHCO3 NH4Cl 的操作中 应在饱和食盐水中 A 先通入CO2 达到饱和后再通入NH3B 先通入NH3 达到饱和后再通入CO2C CO2和NH3同时通入D 以上三种方法都行 解析 由于氨气在水中的溶解度远远大于二氧化碳在水中的溶解度 因此要先通氨气 再通入二氧化碳 答案 B 3 3 某纯碱厂技术科的人员对该厂纯碱样品的质量进行检验 其中能够说明纯碱样品中可能含有杂质 NaHCO3 的实验是 样品溶于水 并加入足量的澄清石灰水 变浑浊 样品溶于水 并加入足量的BaCl2溶液 变浑浊 样品在硬质试管中加强热 排出的气体通入澄清石灰水 变浑浊 向样品中滴加稀盐酸 排出的气体通入澄清石灰水 变浑浊A B C D 只有 解析 依据纯碱 Na2CO3 与NaHCO3的性质不同进行区别 Na2CO3 NaHCO3都能与Ca OH 2反应产生沉淀 即Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 2NaHCO3 Ca OH 2 CaCO3 2H2O Na2CO3 Na2CO3 NaHCO3都能与盐酸反应放出气体 即Na2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 所以 不能说明样品中是否含有 答案 D 1 常见化肥的种类 用途和使用注意事项 2 农药 农作物的保护神 2 农药对土壤和环境造成的不良影响 对农产品造成污染 危及食品安全 对环境造成严重污染 危及人类身体健康和生命安全 破坏生物链 影响生态平衡 例4 小明家责任田里的庄稼生长不茂盛 叶色淡绿 茎叶细小 同时还出现了不同程度的倒伏现象 请问 1 小明家的庄稼缺两种营养元素 它们是 填 N P K 或 微量元素 2 某生产资料公司的化肥价格如下表 在考虑既经济实用又解决问题的条件下 你认为小明应购买的化肥是 填化学式 解析 根据N P K营养元素对农作物生长的作用 易判断该同学家的庄稼缺氮肥和钾肥 从生产资料公司提供的化肥价格看 花同样多的钱购买化肥 碳铵中氮元素的质量高于尿素中氮元素的质量 氯化钾中钾元素的质量高于硫酸钾中钾元素的质量 因此 该同学应购买NH4HCO3和KCl 答案 1 N K 2 NH4HCO3 KCl 4 1 双选题 下列说法中错误的一项是 A 化肥中含有重金属元素 有毒有机物和放射性物质 施入土壤后会形成潜在的土壤污染B 化肥的施用会造成土壤污染和水污染 但不会造成大气污染C 持续农业运动是以将化肥 农药施用保持最低水平 保障食品安全为中心的D 农药本身无毒无害 但使用不合理会对环境造成污染 答案 BD 解析 化肥中有的能挥发出NH3 造成大气污染 农药本身有毒 4 2 下列化学肥料属于复合肥料的是 A KH2PO4和NH4ClB NH4Cl和NH4NO3C KNO3和KH2PO4D NH4Cl和KNO3 答案 C 解析 复合肥料是指含有两种或两种以上营养元素 通常指氮 磷 钾元素 的化肥 上述物质中 KH2PO4含有K P两种营养元素 KNO3含有K N两种营养元素 它们都属于复合肥料 4 3 为了同时施用分别含氮 磷 钾三种元素的化肥 对于提供的化肥 K2CO3 KCl Ca H2PO4 2 NH4 2SO4 氨水 最适宜的组合是 A B C D 解析 要同时施用分别含有氮 磷 钾三种元素的化肥 必须注意化肥之间不能发生反应以免降低肥效 此题中 与 或 相遇 都会发生反应 前者生成难溶性物质 后者生成挥发性物质 都会降低土壤对有效成分的吸收 D项组合不含钾元素 故选B 答案 B 1 肥皂可以用来去油污 1 肥皂的去污原理 肥皂的成分 肥皂的化学成分为高级脂肪酸的钠盐或钾盐 去污原理 在洗涤衣物时 肥皂 油污与水之间发生润湿 乳化和起泡三种主要作用而达到去污的目的 2 合成洗涤剂 1 表面活性剂 如十二烷基苯磺酸钠 2 洗涤剂 主要成分是表面活性剂 是能够发挥去污作用的主要物质 还含有助剂 杀菌剂 织物柔顺剂等辅助成分 3 肥皂与合成洗涤剂的比较 1 肥皂不适合在硬水中使用 而合成洗涤剂使用不受限制 2 合成洗涤剂去污能力更强 并且适合洗衣机使用 合成洗涤剂的原料便宜 3 制造合成洗涤剂的主要原料是石油裂解产品 烷烃 苯 而制造肥皂的主要要原料是油脂 4 合成洗涤剂在自然界中不易被细菌分解 大量使用造成了水体污染 尤其含磷洗涤剂造成水体富营养化 4 精细化学品及其生产特点 1 精细化学品具有品种多 批量小 产值高等特点 2 精细化工具有技术密集 附加值高等特点 主要体现在精细化学品研发阶段投资高 生产工艺流程长 原料多 反应复杂和条件要求严格等方面 还具有技术保密性强 专利垄断性强等特点 例5 常用洗涤剂的主要成分是十二烷基苯磺酸钠 十二烷基苯磺酸钠是常用普通洗衣粉的主要成分 其结构可用图形 来表示 端为链烃基 端为极性基 根据这一结构特点 试分析和回答下列问题 1 十二烷基苯磺酸钠分子在水溶液表面分布的结构示意图 应是下列各图中的 图 填写序号 理由是 2 进入水内部的十二烷基苯磺酸钠分子 可能会以下列结构形式中的 结构形式存在 填写序号 理由是 解析 1 水分子为极性分子 根据相似相溶原理 洗衣粉分子的极性基 端 应溶解于水中 亲水基 链烃基 端 不应溶于水中 憎水基 C项符合要求 2 A中极性基交替排列 可减少分子之间的斥力 D中极性基 端 向外 链烃基 端 向内的排列 在一定程度上使憎水基团脱离与水的接触 使体系能量最低 A D项为其可能的存在形式 答案 1 C链烃基在液面上 极性基团在液面之下与水相亲 可使体系能量降低 2 AD极性基团交错排列 可减少分子之间的斥力 链烃基向内 极性基团向外的结构 在一定程度上使亲油基团 链烃基脱离与水的接触 使体系能量降低 5 1 肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠 洗洁精的主要成分是十二烷基苯磺酸钠 关于它们的说法不正确的是 A 肥皂和洗洁精都含有亲水基和亲油基B 肥皂和洗洁精都有去污作用C 肥皂和洗洁精都适合于酸性溶液中使用D 肥皂和洗洁精都能溶于水 答案 C 解析 肥皂和洗洁精都是钠盐 可溶于水 两者都含有亲水基和亲油基 能去污 但前者属于强碱弱酸盐 能与酸作用而降低去污效果 后者属于强碱强酸盐 能在酸性或中性或碱性溶液中使用 5 2 油脂皂化后 使肥皂和甘油从混合物里充分分离 可以采用 分液 蒸馏 过滤 盐析 渗析A B C D 答案 C 解析 为了使高级脂肪酸钠从皂化后的反应液中析出 须加入食盐以降低其溶解度而发生盐析 再过滤可得高级脂肪酸钠 但甘油溶解在下层的水溶液中 其沸点与水差别较大 可用蒸馏法分离得到 5 3 双选题 下列物质中 分子的一端亲水 另一端亲油的是 A CH3 CH2 15SO3NaB CH2CH2CH3C CCl4D CH3 CH2 4COOH 解析 表面活性剂的基本性质是具有极性基团 亲水 和非极性基团 亲油 烃基是非极性基团能亲油 而酸根为极性基团能亲水 故CH3 CH2 15SO3Na和CH3 CH2 4COOH具有上述性质 答案 AD 点击下图进入 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全