2019-2020年高考化学二轮复习 上篇 专题突破方略 专题七 化学与技术学案.doc

2019-2020年高考化学二轮复习 上篇 专题突破方略 专题七 化学与技术学案xx高考导航适用于全国卷最新考纲高频考点高考印证命题趋势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。化学与资源的开发利用xxT36xxT36本专题在高考中一般选取某一考点进行考查，以化学知识和新材料、新能源、工农业生产及钢铁炼制等联系起来考查，预计在xx年高考中这一特点仍将延续。化学与材料的制造和应用化学与工农业生产xxT36xxT36考点一化学与资源的开发利用1获取洁净水的主要方法主要方法相关原理水的净化混凝法加入混凝剂(如明矾)沉淀水中悬浮杂质硬水软化加热法、药剂法、离子交换法降低水中钙、镁离子的含量污水处理中和法、沉淀法中和废水、将其中的重金属离子转化为沉淀海水淡化蒸馏法、电渗析法通过蒸馏浓缩、离子交换膜的选择透过性淡化海水2.海水资源的综合利用海水制盐以蒸发法(盐田法)为主，即在太阳照射后，海水受热，水分逐渐蒸发，当各种盐分别达到其饱和浓度时，依次以固态形式析出，此时得到的盐为粗盐氯碱工业用电解饱和食盐水的方法得到NaOH、Cl2和H2。工业上电解饱和食盐水的设备为离子交换膜电解槽海水提溴常用的一种海水提溴技术叫吹出法，即用氯气氧化海水中的Br，使其变成Br2，然后用空气或水蒸气吹出海水提镁工业上从海水中提镁的一种方法是将海水抽入反应槽中，加入石灰乳(或用海洋中的牡蛎壳烧成石灰粉末)，使海水中的镁转变成Mg(OH)2沉淀；加盐酸转化成MgCl2溶液，蒸发结晶、过滤、烘干，然后电解熔融MgCl2得到镁和氯气；氯气可用来制盐酸，再循环使用3.石油的三种加工炼制方法炼制方法变化主要原料主要产品分馏常压物理变化原油石油气、汽油、煤油、柴油等减压重油石蜡、沥青等续表炼制方法变化主要原料主要产品裂化化学变化重油、石蜡等汽油、煤油、柴油等轻质油裂解化学变化石油分馏产物主要是乙烯、丙烯、丁烯等4.煤的三种化学加工方法原理主要产品干馏将煤隔绝空气加强热使其分解焦炭、煤焦油、焦炉气气化把煤中的有机物转化为可燃性气体CO、H2、CH4液化直接液化高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料优质汽油、柴油、芳香烃和副产物燃料气、液化石油气等间接液化先把煤气化成CO和H2，再经催化合成烃类燃料、醇类燃料(如CH3OH)等合成汽油、甲醇等资源的开发利用1(资源的开发利用应用类)(xx高考全国卷，T36,15分)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题：(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是_(填序号)。用混凝法获取淡水提高部分产品的质量优化提取产品的品种改进钾、溴、镁等的提取工艺(2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2Na2CO3H2O NaBrNaBrO3NaHCO3，吸收1 mol Br2时，转移的电子为_mol。(3)海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下： 离子NaMg2ClSO浓度/(gL1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品2的化学式为_，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为_；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式：_。破题关键(1)混凝法主要是通过离子反应得到沉淀，很难实现海水淡化，故不正确。(2)首先将反应配平得方程式：3Br26Na2CO33H2O=5NaBrNaBrO36NaHCO3。(3)制取产品2时加入的石灰乳在沉降过滤后的滤液中含有大量Ca2，故脱硫反应实质为Ca2与SO的沉淀反应，浓海水中与Ca(OH)2产生沉淀的离子必为Mg2，故产品2为Mg(OH)2。(4)Mg作为活泼金属，在熔融状态下与水反应，从而导致产品镁的消耗。解析：(1)将海水经过处理得到淡水和浓海水，这是综合利用海水的重要途径之一，从而可以提高部分产品的质量，优化提取产品的品种，改进钾、溴、镁等的提取工艺。(2)根据反应原理，将方程式配平：3Br26Na2CO33H2O=5NaBrNaBrO36NaHCO3。每3 mol Br2被吸收时转移5 mol e，则吸收1 mol Br2转移 mol e。(3)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2SO=CaSO4；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2，故产品2为Mg(OH)2；1 L浓海水中Mg2为28.8 g，故可得到产品2即Mg(OH)2的质量为58 gmol169.6 g。(4)电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2(熔融)MgCl2。因为Mg会与H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg2H2OMg(OH)2H2。答案：(1)(2)(3)Ca2SO=CaSO4Mg(OH)269.6(4)MgCl2(熔融)MgCl2Mg2H2OMg(OH)2H2互动拓展电解MgCl2溶液能制取镁吗？为什么不用电解法制取铝一样电解熔融的MgO?答案：水溶液中Mg2放电顺序在H之后，电解MgCl2溶液得不到金属镁；MgO熔点较高，熔融能耗大，故不采用。水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：(1)天然水中溶解的气体主要有_、_；(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(写两种)，其净水作用的原理是_；(3)水的净化与软化的区别是_；(4)硬度为1 的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2)1.2103 molL1，c(Mg2)6104 molL1，则此水的硬度为_；(5)若(4)中的天然水还含有c(HCO)8104 molL1，现要软化10 m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2_g，后加入Na2CO3_g。解析：(4)将Mg2形成的硬度转化为Ca2形成的硬度时，将Mg2看作是等物质的量的Ca2即可，则此天然水中钙离子的总浓度为1.8103 molL1，每升水中相当于含CaO的质量为1.8103molL11 L56 gmol10.1 g，所以该天然水的硬度为10。(5)含有暂时硬度的硬水在软化时需先将Mg2形成的硬度转化为Ca2形成的硬度。10 m3天然水中含有Mg2的物质的量为104 L6104 molL16 mol，将其转化为Mg(OH)2 沉淀时需OH12 mol。此天然水中含有的HCO也会和OH发生反应，将8 mol HCO转化为CO时需OH 8 mol，所需OH总量为20 mol，即需Ca(OH)2 10 mol，其质量为740 g。天然水中含有Ca212 mol，所加Ca(OH)2中含Ca2 10 mol，此时共有Ca222 mol，其中由HCO转化的CO沉淀出Ca2 8 mol，将其余Ca2沉淀下来还需外加CO 14 mol，即需要加入Na2CO3 1 484 g。答案：(1)O2CO2(或N2)(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(任写两种)铝盐(或铁盐)在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他胶粒带异电的胶体，使其聚沉，达到净化目的(3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子(4)10(5)7401 4842(xx高考江苏卷)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4H2O，反应的化学方程式为MnO2SO2=MnSO4。(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化_L (标准状况) SO2。(2)已知：KspAl(OH)311033，KspFe(OH)331039，pH7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3(使其浓度均小于1106 molL1)，需调节溶液pH范围为_。(3)下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体，需控制的结晶温度范围为_。(4)准确称取0.171 0 g MnSO4H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2全部氧化成Mn3，用c(Fe2 )0.050 0 molL1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3被还原为Mn2)，消耗Fe2溶液20.00 mL。计算MnSO4H2O样品的纯度(请给出计算过程)。解析：(1)n(MnO2)0.2 mol，由化学方程式MnO2SO2=MnSO4知，n(SO2)n(MnO2)0.2 mol，标准状况下V(SO2)22.4 Lmol10.2 mol4.48 L。(2)Fe3全部转化为Fe(OH)3时，c(OH) molL11011 molL1；Al3全部转化为Al(OH)3时，c(OH) molL11109 molL1，故Al3、Fe3完全沉淀时，溶液中OH的最小浓度应为1109 molL1，即pH最小应为5.0，因为Mn(OH)2沉淀时的最小pH为7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3，应调节溶液至5.0pH7.1。(3)由图可知，60 时，MgSO46H2O与MnSO4H2O的溶解度相等，随着温度的不断升高，MgSO46H2O的溶解度逐渐增大，而MnSO4H2O的溶解度逐渐减小，因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4H2O，需控制温度在60 以上。(4)Fe2的氧化产物为Fe3，由质量守恒定律和电子守恒可得：Mn2Mn3Fe2。因此，n(Mn2)n(Fe2)0.050 0 molL10.020 L1.00103 mol，则m(MnSO4H2O)1.00103 mol169 gmol10.169 g，故MnSO4H2O样品的纯度为100% 98.8%。答案：(1)4.48(2)5.0pH7.1(3)高于60 (4)n(Fe2)0.050 0 molL11.00103 mol，n(Mn2)n(Fe2)1.00103 mol，m(MnSO4H2O)1.00103 mol169 gmol10.169 g，MnSO4H2O样品的纯度为100%98.8%。3石油和煤都是重要的能源和化工原料，下图是煤化工产业链的一部分。试用所学知识，解决下列问题：(1)柴油是由石油加工得到的重要产品，它在燃烧时往往冒黑烟，可能的原因是_。(2)煤经过干馏可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭等。煤焦油经过_(填加工方法)可得到芳香族化合物。(3)煤的直接液化是煤和适当溶剂混合在高温和_存在下与_作用生成液态燃料的过程。(4)煤和石油等化石燃料燃烧排放的大量二氧化碳会引起全球气候变暖。一种新的处理方法是将二氧化碳气体通入含有长石(地壳中最常见的矿石，含量高达60%)成分的水溶液里，其中一种反应的化学方程式：KAlSi3O8CO22H2O=KHCO3X3SiO2，则X的化学式为_。(5)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：FeS2Fe2SOFe3这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为_，第二步反应的离子方程式为_。(6)工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨空气混合气体中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值，曲线表示实际生产情况。当氨氧化率达到100%，理论上n(O2)/n(NH3)_，实际生产将值维持在1.72.2之间，原因是_。解析：(1)柴油燃烧时冒黑烟是因为燃烧不充分。(2)分离沸点不同的混合物可以用蒸馏(或分馏)的方法。(4)根据反应前后原子的种类和数目不变，推出X为Al(OH)3。(5)根据题给反应物和生成物，再结合化合价升降法配平，可得：2FeS27O22H2O微生物,4H2Fe24SO，4H4Fe2O24Fe32H2O。(6)根据氨的催化氧化方程式可知，若氨氧化率达到100%，根据4NH35O24NO6H2O，则理论上n(O2)/n(NH3)541.25，但反应中氧气浓度太小时不利于NH3的转化，且在n(O2)/n(NH3)2.2时，氨氧化率已接近100%，所以实际生产将值维持在1.72.2之间。答案：(1)燃烧不充分(2)蒸馏(或分馏)(3)催化剂H2(4)Al(OH)3(5)2FeS27O22H2O微生物,4H2Fe24SO4H4Fe2O24Fe32H2O(6)1.25氧气太少，不利于氨气的转化；值为2.2时，NH3的转化率已近100%归纳总结化工生产常涉及的问题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”循环操作利用循环操作能有效地提高原料的利用率，降低生产成本，如合成氨中的循环操作，可提高氮气和氢气的转化率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，如制碱工业中氯化钠溶液的循环利用可提高氯化钠的利用率化工生产中的逆流原理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气体和吸收液浓硫酸等。逆流的作用是为了充分接触，此外，在化学实验中的冷凝管也采用了逆流原理考点二化学与材料的制造和应用1金属的冶炼(1)炼铁和炼钢炼铁炼钢主要原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁、氧化剂(空气、纯氧)、脱氧剂反应原理CO2CO2 CO2C2COFe2O33CO2Fe3CO22CO22CO 2FeO22FeO FeOCFeCO(脱碳) FeSCaOCaSFeO(脱硫)(2)电解法炼铝主要原料：铝土矿反应原理a由铝土矿精制Al2O3Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO32Al(OH)3Al2O33H2Ob电解Al2O32Al2O3(熔融)4Al3O22无机非金属材料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、耐腐蚀等优异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、汽车轮胎等材料的制造和应用1(化学与材料应用类)(xx高考海南卷)铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。回答下列问题：(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图(a)所示。原料中除铁矿石和焦炭外还有_。除去铁矿石中脉石(主要成分为SiO2 )的化学反应方程式为_、_；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和_(填化学式)。(2)已知：Fe2O3 (s)3C(s)=2Fe(s)3CO(g)H=+494KJmol-1CO2(g)+O2(g)= CO2(g)H=-283KJmol-1C(s)+ O2(g)=CO(g) H =-110 kJmol-1则反应Fe2O3 (s)3C(s)O2(g)=2Fe(s)3CO2(g)的H_kJmol1。理论上反应_(填上述方程式序号，下同)放出的热量足以供给反应_所需的热量。(3)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图(b)所示，其中，还原竖炉相当于高炉的_部分，主要反应的化学方程式为_；熔融造气炉相当于高炉的_部分。(4)铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2 污染空气，脱SO2 的方法是_。破题关键(1)除脉石的造渣反应必须使用石灰石，反应为CaCO3CaOCO2，CaOSiO2=CaSiO3。(2)利用盖斯定律计算总反应的焓变。(3)弄清高炉各部分的主要反应，炉腹的反应为还原剂的生成：CO2CO2，CCO22CO，相当于熔融造气炉部分；炉身主要发生还原反应：Fe2O33CO2Fe3CO2，则相当于还原竖炉部分。解析：(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的原料中除铁矿石和焦炭外还有石灰石，除去铁矿石中脉石(主要成分为SiO2)的化学反应方程式为CaCO3CaOCO2、 CaOSiO2CaSiO3；反应过程中一氧化碳可能有剩余，则高炉排出气体的主要成分有N2、CO2 和CO。(2)已知：Fe2O3(s)3C(s)=2Fe(s)3CO(g)H=CO2(g)HCO(g)H110 kJmol1，根据盖斯定律：3得热化学方程式Fe2O3 (s)3C(s)O2(g)=2Fe(s)3CO2 (g) H高温2Fe3CO2；高炉炼铁工艺中还原剂CO的生成在炉腹部分，则熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分。(4)SO2为酸性氧化物可与碱反应，工业上脱SO2 的方法是将高炉气通入石灰乳中或用碱液(氢氧化钠溶液或氨水等)吸收。答案：(1)石灰石 CaCO3CaOCO2 CaOSiO2CaSiO3CO(2)355(3)炉身Fe2O3 3CO2Fe3CO2炉腹(4)将高炉气通入石灰乳(或其他合理答案)互动拓展写出高炉炼铁的主要反应。答案：CaCO3CaOCO2，CaOSiO2CaSiO3；CO2CO2，CO2C2CO；Fe2O33CO2Fe3CO2。(xx高考广东卷)石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6 ，金属氯化物的沸点均高于150 )(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体中的碳氧化物主要为_，由气体中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_。(3)步骤为搅拌、_，所得溶液中的阴离子有_。(4)由溶液生成沉淀的总反应的离子方程式为_，100 kg初级石墨最多可获得的质量为_ kg。(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。解析：(1)若装置中混有空气，在1 500 时初级石墨与O2反应，故通入Cl2前，先通一段时间N2，排出装置内的空气，防止初级石墨电极被O2氧化。(2)当石墨中的氧化物均转化为氯化物时，氧元素与碳元素结合，而此时碳的含量较多，所以气体中的碳氧化物主要为一氧化碳；根据信息“SiCl4的沸点为57.6 ，金属氯化物的沸点均高于150 ”和“含水玻璃的混合溶液”，气体的温度为80 ，所以气体为SiCl4气体。根据已知的反应物和生成物，结合原子个数守恒可写出得到水玻璃的化学方程式为SiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O。(3)固体中含有的是氯化铁、氯化铝和氯化镁，加入过量的氢氧化钠溶液后， 会生成氢氧化铁和氢氧化镁沉淀，所以需要过滤才能得到溶液，而得到的溶液中含有的阴离子为AlO、Cl和过量的OH。(4)沉淀应该是氢氧化铝，反应物包括偏铝酸根离子和乙酸乙酯，根据乙酸乙酯可水解的性质，进一步判断生成物中除氢氧化铝外，还应该有CH3COO和C2H5OH。即AlOCH3COOC2H52H2O=Al(OH)3CH3COOC2H5OH。100 kg初级石墨中含有5.1 kg氧化铝，其物质的量为50 mol，根据铝原子个数守恒可知，能生成100 mol氢氧化铝，其质量为7.8 kg。(5)要用石墨通过电化学腐蚀保护铜件，只能用电解池原理，所以装置如图所示。答案：(1)排出系统中的氧气，防止氧化初级石墨电极(2)COSiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O(3)过滤AlO、Cl和OH(4)AlOCH3COOC2H52H2O=Al(OH)3CH3COOC2H5OH7.8(5)见解析2玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛，且反应釜应装有_装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、_和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。玻璃钢具有_等优异性能(写出两点即可)。(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。a深埋b粉碎后用作树脂填料c用作燃料d用有机溶剂将其溶解，回收树脂解析：(1)为防止温度过高，应缓慢加入甲醛，并且反应釜中应装有冷却装置。(2)利用纯碱、石灰石、石英砂生成玻璃的化学反应方程式为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(3)玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维的作用是增强体，高分子材料是基体；它具有强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等优异性能。(4)热固性酚醛塑料不易燃烧，不能被有机溶剂溶解，处理时应粉碎后用作树脂填料。答案：(1)缓慢冷却(2)纯碱Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2(3)增强体强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好(答对两点即可)(4)b3硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是_。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有_。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：HClH2高纯硅电弧炉流化床反应器还原炉发生的主要反应电弧炉SiO22CSi2CO流化床反应器Si3HClSiHCl3H2还原炉SiHCl3H2Si3HCl用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_；碳化硅又称_，其晶体结构与_相似。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/2 35557.631.88.230.484.9111.9SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为_。(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是_。解析：(1)反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是含有硅、碳的铁合金。(2)生产普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂。(3)SiC又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常温下呈液态，会成为杂质。由于SiCl4与SiHCl3沸点相差较大，因此可用蒸馏的方法进行分离。SiHCl3完全水解的化学方程式为SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl。(4)氯碱工业的产品是NaOH、H2、Cl2，其中H2、Cl2反应可制备HCl。H2、HCl都是制备高纯硅工艺中的原料。答案：(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石(3)SiO23CSiC2CO金刚砂金刚石(或单晶硅)精馏(或蒸馏)H2SiO3、H2、HCl(4)H2、HCl归纳总结化工生产选择适宜条件的原则化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，依据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律确定生产条件，其原则如下：(1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为12.8。(2)对气体分子数减少的反应，增大压强使平衡向增加生成物的方向移动。但压强太大，动力消耗、设备要求、成本均会提高，故必须综合考虑。(3)对放热反应，升温，反应速率加快，但转化率降低；若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温，能加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。(4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且应注意防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。例如：合成氨适宜条件为400500 、铁触媒、1030 MPa。考点三化学与工农业生产1硫酸工业生产流程中的四个“三”2合成氨的四种生产条件的选择加快化学反应速率促进化学平衡右移实际生产条件浓度增大反应物浓度增大反应物浓度氮气与氢气的配比为12.8压强增大压强增大压强1030 MPa温度升高温度降低温度400500 催化剂使用催化剂无影响采用以铁为主的催化剂3.两种制碱法的对比氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)原理NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl、2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O原料食盐、氨气、石灰石(经煅烧后生成CO2和CaO)食盐、氨气、二氧化碳生产流程优点原料便宜，步骤简单产品纯度高，原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl缺点产生大量CaCl2，食盐利用率低4.氯碱工业原理总反应式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2主要设备离子交换膜电解槽阳极用金属钛制成(涂有钛钌氧化物层)，阴极用碳钢制成(覆有镍镀层)。阳离子交换膜具有选择透过性，只允许Na透过，而Cl、OH和气体不能透过产品用途烧碱：可用于造纸、玻璃、肥皂等工业氯气：可用于农药、有机合成、氯化物的合成氢气：可用于金属冶炼、有机合成、盐酸的制取5.氨氧化法制硝酸原理4NH35O24NO6H2O(常用铂作催化剂)，2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO(加压、降温，同时补充空气)尾气净化用Na2CO3溶液吸收氮的氧化物得到亚硝酸钠和硝酸钠：2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2用各种燃料气中的甲烷、氢气等将氮的氧化物还原为氮气和水：H2NO2=NOH2O、2H22NO=N22H2O；CH44NO2=4NOCO22H2O、CH44NO=2N2CO22H2O6.有关化工生产的计算(1)物质纯度、转化率、产率的计算物质的纯度(%)100%原料利用率(%)100%1原料的损耗率产率(%)100%化合物中某元素的损失率该化合物的损失率(2)多步反应的计算关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量的关系，列出关系式，即可一步计算。元素守恒法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系，如FeS22H2SO4、SH2SO4，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算为起始物FeS2(或S)进行计算。化学与工农业生产1(化学与工农业生产应用类)(xx高考全国卷，T36,15分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系。在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤中得到的氧化产物是_，溶解温度应控制在6070 ，原因是_。(2)写出步骤中主要反应的离子方程式：_。(3)步骤包括用pH2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_(写名称)。(4)上述工艺中，步骤不能省略，理由是_。(5)步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_(填字母)。A分馏塔B离心机C反应釜 D框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a molL1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反应中Cr2O被还原为Cr3。样品中CuCl的质量分数为_。破题关键(1)NO在酸性条件下，具有强氧化性；反应速率随温度升高而加快；(2)SO具有还原性，故步骤Cu2与SO发生反应生成CuCl；(3)根据循环物质判断酸洗应用硫酸；(4)信息提示CuCl易在潮湿空气中水解氧化，故用醇洗快速去除CuCl表面的水分。(6)根据得失电子守恒得关系式6CuClCr2O计算。解析：(1)酸性条件下，NO具有强氧化性，可将Cu氧化为Cu2。温度低，固体溶解较慢，因此温度不宜过低；NH4NO3不稳定，受热易分解，因此温度不宜过高。(2)由工艺过程图可知，CuCl应在步骤中生成。SO具有还原性，可将Cu2还原，反应的离子方程式为2Cu2SO2ClH2O=2CuClSO2H。(3)因步骤最终得到的是(NH4)2SO4，且洗涤液要循环使用，故此处酸洗采用的酸应为硫酸。(4)由题中信息知，CuCl在潮湿的空气中易水解氧化，因此步骤醇洗的目的是去除CuCl表面的水分，防止CuCl因水解氧化而变质。(5)工业上固液分离，根据不同情况可选择离心机分离或框式压滤机分离。(6)CuClCu2，1 mol CuCl失去1 mol电子；Cr2O2Cr3，1 mol Cr2O得到6 mol电子，根据电子守恒得：6CuClCr2O。m g CuCl样品中，n(CuCl)6ab103 mol，CuCl的质量分数为100%100%(或%)。答案：(1)CuSO4(或Cu2)温度低溶解速度慢、温度过高硝酸铵分解(2)2Cu2SO2ClH2O=2CuClSO2H(3)硫酸(4)醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化而变质(5)BD(6)100%(或%)互动拓展工艺流程问题中控制温度的目的一般考虑哪些角度？答案：若控制温度低于常温，一般是冷凝产品；若控制温度高于常温，一般为提高反应速率。此外，温度若不宜过高，一般为防止原料物质挥发或原料、产品的分解。(xx高考全国卷，T36,15分)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况。其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。 部分物质的相关性质如下：熔点/沸点/备注白磷44280.5PH3133.887.8难溶于水，有还原性SiF49086易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的_%。(2)以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为 _。现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸_t。(3)如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是_(填化学式)。冷凝塔1的主要沉积物是_，冷凝塔2的主要沉积物是_。(4)尾气中主要含有_，还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去_，再通入次氯酸钠溶液，可除去_。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是_。解析：(1)4%96%85%80%69%。(2)Ca5F(PO4)35H2SO4=5CaSO4HF3H3PO4，依据P元素守恒：生成磷酸的量为130%14229885%0.49(t)。(3)炉渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉积物是液态白磷，冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷。(4)尾气主要含有CO、SiF4，还含有少量PH3、H2S和HF等。通过碱液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。(5)热法磷酸工艺的优点是产品的纯度高。答案：(1)69(2)Ca5F(PO4)35H2SO4=5CaSO4HF3H3PO40.49(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)CO、SiF4SiF4、H2S、HFPH3(5)产品纯度高2合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，它缓解了地球上因粮食不足而导致的数亿人口的饥饿和死亡问题。已知合成氨的反应为N23H22NH3H0。请回答下列问题：(1)合成氨所需的氮气来源于_；氢气来源于水和碳氢化合物，如在9001 000 时，甲烷和水蒸气在催化剂作用下能生成H2和CO2，写出此反应的化学方程式：_。(2)合成氨为放热反应，但工业上采用400500 的温度，主要原因是_。(3)在合成氨的原料气中混有的杂质必须除去的原因是_；从合成塔出来的混合气体，通常仅含有15%(体积分数)的氨。为提高原料的利用率，通常采取的措施是_。(4)氨主要用来制取硝酸等产品。在制取浓硝酸时，将浓硫酸与50%的硝酸一起蒸馏，浓硫酸的作用是作_(填“催化剂”、“氧化剂”、“吸水剂”或“脱水剂”)。采用氨的催化氧化法制硝酸时，若氧化炉中氨的转化率为90%，且氮的氧化物得到充分的循环利用，则1 t液氨理论上可合成50%的硝酸_t(计算结果精确到小数点后两位)。解析：(4)设1 t液氨理论上可合成50%的硝酸x t。根据氮原子守恒有：NH3HNO317 631 t90% 50%x t得x6.67。答案：(1)空气CH42H2OCO24H2(2)该温度范围内反应速率较快，且催化剂的活性较大(3)防止催化剂中毒将N2、H2循环利用(4)吸水剂6.673(xx高考山东卷)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：(1)由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为_。通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是_。(2)向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是_。(3)固体A主要为_(填化学式)。固体B主要为_(填化学式)。(4)用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液_(填“”、“”或“”)中，既能提高产率又可使能耗最低。解析：(1)(2)Na2Cr2O7结晶后的母液中含有Fe3，加碱液调节pH4，目的就是要以Fe(OH)3的形式除去Fe3，则过滤后得到纯的Na2Cr2O7(母液)；加入KCl并加热至沸腾，冷却结晶得到K2Cr2O7，反应方程式为Na2Cr2O72KCl=2NaClK2Cr2O7；通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随着温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小。(3)母液中含有K2Cr2O7和NaCl，蒸发浓缩得到的固体A是NaCl，因为高温下K2Cr2O7的溶解度大；母液中的主要成分是K2Cr2O7，冷却结晶得到固体B是K2Cr2O7。(4)固体A表面附着K2Cr2O7，应将洗涤液转移到母液中，这样，既能提高产率(回收了K2Cr2O7)，又可使能耗