2019-2020年高三化学考前复习《工业化学》教学案.doc

2019-2020年高三化学考前复习工业化学教学案1基本工业生产序号工业过程原 料设 备 及 反 应 原 理注意事项1合成氨煤、水、空气原料气的准备H2来源于水煤气：2C + O2 = 2CO（燃烧）C + H2OCO + H2CO + H2OCO2 + H2 N2来源于液化空气的分离因为合成氨反应中NH3所占体积分数较低，原料气需要循环使用，所以原料气n(N2):n(H2)=1:3（因N2中会含有少量的稀有气体，N2的体积会略大一些）合成氨的反应（条件：高温、高压、催化剂） N2 + 3H22NH32硝酸NH3、空气、水氧化炉：4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O这是强烈的放热反应，生成产物是NO，而不是NO2。氧化吸收塔：2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO经过循环吸收，最后NOx和O2的计量关系可表示为4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO34NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3总方程式：4NOx + (5-2x)O2 + 2H2O = 4HNO3尾气处理：NaOH溶液吸收 NH3的催化还原3硫酸FeS2和S空气和水沸腾炉 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 S + O2 = SO2加快反应速率，提高原料转化率的方法：将矿石粉碎、用空气将粉末吹散开接触室 2SO2 + O2 2SO3 （反应条件：高温、催化剂-V2O5）采用常压，是此条件下SO2转化为SO3的转化率较高。注意：若采用高压、高温、催化剂，则有利于提高硫酸工业的产量（加快反应速率）。因原料气不再直接循环使用，工业上采用O2过量的方法提高SO2的转化率吸收塔 SO3 + H2O = H2SO4用浓硫酸作吸收剂，不能用水作吸收剂（强烈放热，容易形成酸雾）尾气处理：NH3水吸收法Na2SO3吸收法4石油的分馏原油经脱盐、脱水以后，常压分馏汽油中加入溴水后的现象：减压分馏：5石油裂化柴油等重油裂化：C18H38 产物中加入溴水后的现象：6石油裂解石脑油等轻质油裂解：C4H10 将产生的气体通入溴水后的现象：7煤的干馏煤煤的干馏的主要产物：8玻璃纯碱（Na2CO3）石灰石（CaCO3）石英（SiO2）Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2原料：n(Na2CO3):n(CaCO3):n(SiO2)=1:1:6普通玻璃中：n(Na2O):n(CaO):n(SiO2)=1:1:6 n(Na2SiO3):n(CaSiO3):n(SiO2)=_。9水泥石灰石、黏土主要成分：硅酸二钙（2CaOSiO2）硅酸三钙（3CaOSiO2）铝酸三钙（3CaOAl2O3）2金属的冶炼金属活动性金属冶炼方法注意事项KNa(l) + KCl(l) = NaCl(l) + K(g)此反应得以发生是由于熵拉动的结果Na电解熔融的NaCl：阴极反应_阳极反应_粗盐提纯的实验（含Ca2+、Mg2+、SO42-的粗盐提纯）试剂的加入顺序：_过滤操作的位置：_Na2CO3的作用：_电解熔融的NaOH：阴极反应_阳极反应_NaOH可来源于氯碱工业：阴极反应_、阳极反应_Mg电解熔融的MgCl2：阴极反应_阳极反应_海水中提取MgCl2的反应：_在从海水中提取MaCl2时，有一将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，再将此沉淀转化为Mg2+的过程，其在生产上的意义是：_Al电解熔融的Al2O3：阴极反应_阳极反应_电解过程中的助剂是_，其作用是_。自然界的铝土矿中常含SiO2和Fe2O3等杂质，请设计实验流程提纯Al2O3。Fe高炉炼铁：生产还原剂_、_还原铁矿石_造渣反应_生产原料：_尾气利用：_高炉中的平衡反应：_生产设备：_Cu铜的冶炼原理：2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2精炼铜的方法（粗铜中含Zn、Fe、Ag、Au等杂质）设备的基本构造：_ _反应的基本原理：阳极反应_ 阴极反应_ 阳极泥的成分_湿法炼铜：Cu2+ + Fe = Cu + Fe2+HgHgO的热分解：_ 3海水资源的综合利用1000g海水中含Cl-19.1gNa+10.6gSO42-2.66gMg2+1.28gCa2+0.40g微量元素Br-、I-等Na+、Cl-Ca2+、Mg2+SO42-海洋动物贝壳（CaCO3）晒盐盐卤（Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-）粗盐（Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、SO42-）煅烧Mg(OH)2HClMgCl2(aq)MgCl26H2OMgCl2(无水)Mg(c)(a)(b)除杂试剂加入的顺序操作试剂精盐操作微量元素Br-Cl2用空气吹出SO2溶液Cl2蒸馏Br2Cl2用空气吹出Na2CO3溶液HCl萃取Br2 (有机相)蒸馏Br2海洋植物海带、藻类等酒精浸泡后灼烧含I-的溶液+H2O、溶解(d)含I2的溶液I2（有机相）I2 (e) (f) (g)1在粗盐的提纯过程中，除杂试剂加入的先后顺序是_（或_ ） 在加入除杂试剂后的操作是_，随之的试剂和操作分别是_、_。2在提取镁的过程中，从MgCl2溶液中获得MgCl26H2O的实验室操作将是_，由MgCl26H2O制取无水MgCl2需要注意_，由无水MgCl2制得Mg的方法是_，相应的化学反应方程式为_。如果直接电解MgCl2溶液，将发生反应的离子方程式为_。3经由海水提取的Mg(OH)2分解获得的MgO，因纯度高而使用寿命长，可作为钢铁工业中高炉的内衬。请写出生产过程中获得Mg(OH)2的离子方程式 _，在反应过程中，为使最后得到纯净的Mg(OH)2，可采取的方法是_。4在上图获得各种化工产品的过程中，为节约能源，均设计了一个相似的生产工艺，这就是_。5请根据以上工艺流程，设想为发挥其工业生产的最大效益，在海边生产基地还可以建立怎样的工业企业？精盐电解熔融的NaCl电解NaCl溶液 氯碱工业制备纯碱 氨碱工业第20题:20无论从经济的发展还是人类的进步而言，合成氨的发明都是本世纪科学领域中最辉煌的成就之一。”以下是与NH3相关的工业过程示意图。空气N2O2天然气CH4H2 + CO H2 + CO2 H2ONH3HNO3NH4NO3CO(NH2)21:3已知CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g)+2H2O(g) H = - 890kJ/mol 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) H = - 566.0 kJ/mol 2H2(g) + O2(g) =2H2O(g) H = -571.6 kJ/mol（1）请写出CH4（g）与O2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学反应方程式 _。（2）在生产过程中，会涉及H2和CO2的分离。你认为可取的方法是 a. 在加压条件下用水吸收CO2 b. 用NaOH溶液吸收CO2 c. 加压，使CO2液化 并说明你的理由：_。（3）NH3作为一种富氢化合物，因其具有良好的产业基础，且价格低廉，成为人们关注的重点。直接供氨式燃料电池在碱性条件下的负极反应为_。（4）合成尿素的反应是分作两步进行的： 2CO2（g）+ NH3（g）H2NCOONH4（aq） H = - 159.47kJ/mol (氨基甲酸铵)H2NCOONH4（aq）CO(NH2)2（aq）+ H2O（l） H = + 28.49kJ/mol单位时间CO(NH2)2的产量压强/KPan(NH3):n(CO2) = 1:1n(NH3):n(CO2) = 2:1n(NH3):n(CO2) = 3:1n(NH3):n(CO2) = 4:1 在生产条件下，单位时间内获得尿素的产量与压强和n(NH3):n(CO2)的关系如右图所示。生产过程中n(NH3):n(CO2)的最佳配比为_，而实际实际生产条件下，往往使n(NH3):n(CO2)3，这是因为_、_。在得到的尿素溶液中会含有少量的氨基甲酸铵，除去这种杂质最简便的方法是_。（5）将氨分为两部分，一部分经逐级氧化吸收转化为硝酸，另一部分又与HNO3反应生成NH4NO3。若HNO3与NH3的反应是完全的，有标准状况下50LNH3经上述反应过程生成84g NH4NO3。则NH3逐级转化为HNO3的转化率为_。参考答案：（1）2CH4(g) + O2(g) = 2CO(g) + 4H2(g) H = -70.8 kJ/mol （2）c，因为CO2的熔沸点比H2高，且在常温条件下经加压，CO2可液化，此法较为节约资源，有利于环境保护。（解释：在不存在氢键的条件下，分子的相对分子质量与相应物质的熔沸点有相关性，可以推测CO2的熔沸点较高，且常温下CO2可以干冰的形式存在，说明常温下CO2经加压可以直接液化，从而很简便地实现与H2的分离）（3）2NH3 + 6OH- -6e- = N2 + 6H2O （4）2:1。有利于提高CO2的转化率，因为NH3极易溶于水，便于分离、回收利用。加热（解释：因为生成氨基甲酸铵的反应是强烈放热反应，而第二步生成尿素的反应是一个温和的吸热反应，因此加热将有利于氨基甲酸铵的分解，但是不会显著影响氨基甲酸铵的稳定性）。 （5）88.8%