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选修2 化学与技术,第一章 化学与工农业生产,考纲要求 1.了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。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。,一、工业生产硫酸,考点一 化学与工业生产,COH2,CO2H2,CO3H2,CO24H2,(2)净化： 原料气中的主要杂质：H2S、CO、CO2、O2等。 主要危害：某些杂质会导致催化剂 。 净化方法： a用氨水吸收H2S： _ c用K2CO3溶液吸收CO2： _ d用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。,中毒,H2SNH3H2O=NH4HSH2O,K2CO3CO2H2O=2KHCO3,(3)合成与分离： 设备： 。 氨的分离：通过 将氨液化，然后将液氨分离，分离出来的混合气体经循环压缩机，再送到 中继续合成。 流程：,合成塔,冷凝器,合成塔,三、纯碱工业,1在硫酸工业生产中为增大反应速率，采取了哪些措施？ 2硫酸工业的适宜条件为400500 、常压、催化剂(V2O5)、通过量O2，请思考选择温度和压强的理由有哪些？ 3工业合成氨的原料气是N2、H2，请思考回答下列问题： (1)简述原料气(N2、H2)的获取方法。 (2)简述原料气必须净化后才能送入合成塔的原因及净化方法。,提示 1升高温度；使用催化剂；在沸腾炉中燃料燃烧前，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。 2温度：依据平衡移动原理，降低温度有利于提高SO2的转化率。但是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。在实际生产中，选定400500 ，这时反应速率和SO2的转化率都比较理想。 压强：依据平衡移动原理，增大压强有利于提高SO2的转化率。但是，在常压、400500 时，SO2的转化率已经很高，加压对设备要求高，增大投资和能量消耗，故在实际生产中采用常压操作，并不加压。,1下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是( ) A在接触室中使用铁粉作催化剂 B在接触室中运用热交换技术可充分利用能源 C把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原材料的利用率 D该反应采用400500 主要是因为该温度下催化剂活性好,硫酸工业生产的原理和工艺流程,解析：本题通过硫酸工业生产考查考生化学与技术，意在考查考生对硫酸工业的理解。硫酸工业生产中，在接触室中用铁触媒作催化剂，使SO2氧化为SO3，A项错误；使用热交换装置可节约能源，B项正确；把硫铁矿磨碎可增大其与氧气的接触面，使反应进行更充分，反应速率更快，可提高原材料的利用率，C项正确；反应温度采用400500 是因为该温度下催化剂活性最高，D项正确。 答案：A,(3)下列有关操作目的的说明中，不正确的是_。 a黄铁矿燃烧前需粉碎，是为了使其燃烧快而充分 b从甲设备出来的炉气需净化，是为了防止混合气体污染空气 c乙设备中使用催化剂，是为了提高反应速率和SO2的转化率 d吸收塔中装有大量瓷环，是为了增大SO3与98.3%浓硫酸的接触面积 (4)简述在乙设备中设置热交换器的目的：_。 (5)工业生产中常用氨硫酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的，用两个化学方程式表示其反应原理：_。,答案：(1)沸腾炉 接触室 (2)FeS2 (3)bc (4)利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2，提高SO2的转化率，使能量循环利用等 (5)SO2NH3H2O=NH4HSO3 2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O 或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O,合成氨工业生产的原理和流程,解析：化学反应放热还是吸热与反应途径无关，只与反应体系的始、终态有关，故错；新催化剂只是降低了反应所需要的能量，仍需要断开化学键，故错。 答案：B,4以天然气、焦炭、水、空气为初始原料，可以制得若干化工产品：,请回答下列问题： (1)合成氨中原料气体N2来源于空气，可采用将空气_和_两种方法制取，H2可采用上图中的反应制取，其化学方程式为_。,5联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如下图：,纯碱工业生产的原理和流程,(1)沉淀池中发生反应的化学方程式为_。 (2)X是_，Y是_(填化学式)。 (3)Z中除了溶解的氨气、食盐外，其他溶质还有_；排出液W中的溶质除了氢氧化钙外，还有_。,(4)从理论上分析，在氨碱法生产过程中_(填“需要”“不需要”)补充氨气，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式可表示为_。 (5)根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确的是_。 a常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小 b通入氨气的目的是使氯化铵更多析出 c加入食盐细粉的目的是提高Na的浓度，促进碳酸氢钠结晶析出 (6)联碱法中，每当通入44.8 L NH3(已折合成标准状况下)时可以得到纯碱100.0 g，则NH3的利用率为_。相比于氨碱法，联碱法的一项优点是_。,答案：(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl (2)CO2 NH3 (3)Na2CO3、NH4Cl CaCl2、NaCl (4)不需要 CaCO32NaCl=Na2CO3CaCl2 (5)b (6)94.3% 不产生无用的CaCl2(或提高了食盐的转化率等),6目前，我国采用“接触法”制硫酸。有关接触法制硫酸过程中定量分析，回答下列问题： (1)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成)，其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)。,无机化工生产中的数据处理,已知CuSO4在低于660 时不会分解，请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因_。,答案：(1)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应，随温度升高，平衡逆向移动，SO2的转化率减小，SO3物质的量减少，所以CuSO4的量减少 (2)827.7 94.3% (3)6.25105,1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。,2化工生产中常涉及的三种计算方法 (1)元素守恒法： 理论上，原料中的某种核心元素全部进入产品中，因此依据守恒原理可以得出相应的关系式，如： 硫铁矿制硫酸：FeS2(2SO22SO3)2H2SO4； 硫黄制硫酸：S(SO2SO3)H2SO4； 氨氧化法制硝酸：NH3(NONO2)HNO3； 磁铁矿炼铁：Fe3O43Fe。,1精细化工产品 (1)精细化学品的种类： 医药、农药、染料和颜料、涂料、黏合剂、表面活性剂、催化剂、食品和饲料添加剂，以及塑料、合成纤维和橡胶用的添加剂等。 (2)精细化学品的生产特点： 多品种、小批量、产值高； 生产流程和设备复杂、综合性和功能性强； 技术密集、附加值高。,考点二 精细化工与农药、化肥、合成洗涤剂,2化肥,3.农药农作物的保护神 (1)分类：,(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。,4肥皂与合成洗涤剂,请画出工业生产肥皂的工艺流程。,1下列对使用化肥、农药的描述中正确的是( ) A高温多雨时比较适合施用钾肥 B长期施用硫铵会造成土壤板结 C石硫合剂必须与硫酸混合后才能施用 D过磷酸钙必须经硫酸处理后才能施用,化肥、农药与农业生产,解析：A中钾肥易溶于水，多雨时易造成化肥的流失；B中硫铵溶于水呈酸性，易破坏土壤的胶体结构使土壤板结；C中石硫合剂主要成分是多硫化钙，具有渗透和侵蚀病菌细胞及害虫体壁的能力，能在植物体表面形成一层药膜起保护作用，如果和硫酸混合后施用，会生成硫酸钙使石硫合剂失去作用；D中有效成分为Ca(H2PO4)2，属水溶性速效磷肥，应直接施用。 答案：B,2农作物生长不仅需要阳光、空气和水，还需要多种化学元素。当植物缺乏N元素时，表现为植株生长缓慢、叶色发黄，严重时叶片脱落直至死亡。而农作物的生长仅靠土壤中的N元素不能满足生长的需要，必须靠施肥加以补充。 (1)下列可作氮肥的化合物是_(填字母，下同)，其中含N量最高的是_。 A碳酸氢铵 B磷酸二氢钙 C硫酸钾 D硝酸钾 E尿素 (2)尿素的合成有多种方法，请写出一个合成尿素的化学方程式_。 (3)尿素在土壤中需经过水解后方可被农作物吸收，请写出尿素水解的化学方程式_。 简述尿素作氮肥的优点_、_。,(4)氮肥的制备，首先涉及氨的合成，请填写下列合成氨工艺流程图中的设备名称：A_、B_。,3下列有关合成洗涤剂的叙述错误的是( ) A在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基含碳原子的个数以1218为宜 B在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基应以带有支链的为宜 C在合成洗涤剂中添加酶制剂可提高洗涤效果 D在合成洗涤剂中应以无磷助剂代替含磷助剂 解析：根据合成洗涤剂的洗涤原理可知烷基应以直链为宜，且其碳原子数不能太多，也不能太少，以1218为宜；为提高洗涤效果可添加酶制剂；为防止污染，用无磷助剂代替含磷助剂。 答案：B,肥皂和合成洗涤剂的生产与使用,4洗衣粉的主要成分之一是烷基苯磺酸钠，常用的是十二烷基苯磺酸钠，其合成路线如下：,(3)用油脂可以制肥皂，试写出由硬脂酸甘油酯生成硬脂酸钠和甘油的化学方程式：_，反应类型为_。 (4)在洗涤剂中添加酶制剂能促进污垢中的蛋白质(如奶渍、肉汤)等水解为可溶性的物质而被除去。在使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡1030 min，水温在4050 最佳。加酶洗衣粉不宜在高温下、潮湿环境中贮存，也不宜久存。为什么？_。 (5)过去使用的合成洗涤剂中常加入三聚磷酸钠(Na5P3O10)作助剂，它可使硬度大的洗涤水软化，对微细的无机粒子或油脂具有分散、乳化、胶溶作用，防止污渍再次沉积到衣物上；它还能维持水溶液的弱碱性，提高洗涤剂的去污能力和洗涤效果。但是，自20世纪90年代以来，世界各国先后提出必须生产和使用无磷洗涤剂。请解释原因_。,(4)酶发挥催化作用需要适宜的条件(温度、酸碱度等)，酶自身是蛋白质，在不适宜的条件下(如高温)容易变质而失去活性(答案合理即可) (5)三聚磷酸钠造成水体富营养化，破坏了水体原有的生态平衡，对人类的生存环境造成了很大的危害(答案合理即可),化工生产流程的评价与优化方法 化工生产方案应用从环境保护和综合利用原料、合理利用能量以及化工生产的规模和厂址选择等方面进行考虑。 1绿色化学：绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。理想的化工方式是：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现“零排放”。 2循环操作：是化工生产的重要工艺之一，利用循环操作能有效地提高原料的利用率，降低生产成本。 3循环利用：可以充分利用原料、节约资源，同时也是减少排放、实现变废为宝的重要手段。,4化工生产中的逆流原理：热交换器中的冷、热气体(或液体)，沸腾炉中的燃料与空气，制硫酸工业吸收塔中的气体和吸收液浓硫酸等。逆流的作用是使反应物充分接触，此外，在化学实验中的冷凝管也采用了逆流原理。,典例 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是_(写化学式)； 装置乙中发生反应的化学方程式为_； (3)联合制碱法是对氨碱法的改进，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等为原料制碳酸钾。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)由得失电子守恒确定Na2SO4和C的关系。 (2)CaCO3高温分解生成CaO，CaO与H2O反应生成Ca(OH)2；Ca(OH)2与NH4Cl反应生成NH3。 NaHCO3析出用沉淀符号。 (4)由于溶解度不同，NaHCO3析出而KHCO3仍留在溶液中。,
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