,第十三章 化學(xué)與技術(shù)(選修),第一講 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),考綱要求 1了解我國無機化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。 2了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，認(rèn)識催化劑的研制對促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。 3了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點及在社會發(fā)展中的作用。 4了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。,1原料 主要有_、_、有色金屬冶煉的煙氣、石膏等。,考點一 硫酸工業(yè),知識梳理,黃鐵礦,空氣,2生產(chǎn)流程 (1)SO2的制取(設(shè)備：_)。 原料為硫黃：_， 原料為黃鐵礦：_。 (2)SO2的催化氧化(設(shè)備：_)。 _。 (3)SO3的吸收(設(shè)備：_)。 _。,沸騰爐,接觸室,吸收塔,3三廢的利用 (1)尾氣吸收：廢氣中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循環(huán)使用。 _或SO2NH3H2O=NH4HSO3 _或2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O (2)污水處理：廢水可用Ca(OH)2中和，發(fā)生反應(yīng)為_。 (3)廢渣處理：作水泥或用于建筑材料；回收有色金屬等綜合利用。,(2015·昆明二檢)硫酸是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的產(chǎn)品之一，在化學(xué)工業(yè)的很多領(lǐng)域都要用到濃硫酸。 (1)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，我國采用黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： _， 該反應(yīng)在_(填設(shè)備名稱)中進(jìn)行。 (2)下列有關(guān)接觸法制硫酸的說法中，正確的是_。 A二氧化硫的接觸氧化在合成塔中發(fā)生 B吸收塔得到的是98.3%的濃硫酸 C煅燒含硫48%的黃鐵礦時，若FeS2損失了2%，則S損失2% D接觸室中采取高溫是為了提高催化劑的活性和提高SO2的轉(zhuǎn)化率,題組訓(xùn)練,沸騰爐,C,(3)科研工作者開發(fā)了制備SO2，再用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸的方法，裝置如圖。為了穩(wěn)定技術(shù)生產(chǎn)，硫酸的濃度應(yīng)維持不變，則通入的SO2和水的質(zhì)量比為_。,1629,(4)實驗測得SO2反應(yīng)生成SO3的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強有關(guān)，請根據(jù)下表信息，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實際，選擇最合適的生產(chǎn)條件_。,400 、1個大氣壓,(5)硫酸工廠排放的尾氣中，含少量二氧化硫。為防止污染大氣，在排放前必須進(jìn)行尾氣處理并設(shè)法進(jìn)行綜合利用。硫酸工廠排放尾氣中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸處理。 請寫出這種尾氣處理方法的優(yōu)點(寫出兩點即可)：_；_ _。 若某硫酸廠每天排放的1萬立方米(標(biāo)準(zhǔn)狀況)尾氣中含0.2%(體積分?jǐn)?shù))的SO2，通過上述方法處理，理論上需生石灰_kg。,原料生石灰、硫酸價格便宜且容易獲得；可得到石膏副產(chǎn)品,產(chǎn)生的,SO2含量較高可再利用(任寫兩點),50,1化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理 (1)增大化學(xué)反應(yīng)速率的措施： 升高溫度。 使用催化劑。 在沸騰爐中燃料燃燒時，使原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。,(2)反應(yīng)條件的選擇： 溫度：400 500 ，根據(jù)平衡移動原理，應(yīng)在低溫下進(jìn)行，但低溫時催化劑的活性不高，反應(yīng)速率低，實際生產(chǎn)中采用400 500 的溫度。 常壓：根據(jù)平衡移動原理，應(yīng)在高壓下進(jìn)行，但增大壓強對SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大，且加壓會增大成本和能量消耗，而常壓下的轉(zhuǎn)化率已很高，實際生產(chǎn)采用常壓操作。 適當(dāng)過量的空氣：目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率。,考點二 合成氨工業(yè),知識梳理,可逆反應(yīng),減小,放熱,2條件的選擇 結(jié)合反應(yīng)的三個特點及實際生產(chǎn)中的動力，材料設(shè)備，成本等因素，得出合成氨的適宜條件。 (1)壓強：_MPa_MPa。 (2)溫度：_。 (3)催化劑：_。 (4)循環(huán)操作：反應(yīng)混合氣通過冷凝器，使氨液化并分離出來，N2、H2再通過循環(huán)壓縮機送入合成塔。,20,50,500 ,鐵觸媒,分離液態(tài)空氣,催化劑中毒,(4)三廢的利用。 廢氣：主要有H2S、SO2和CO2等。采用直接氧化法、循環(huán)法處理，CO2作為生產(chǎn)尿素和碳銨的原料。 廢水：主要含氰化物和氨，分別采用不同的方法處理。 廢渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作制肥料的原料。,.污水經(jīng)過一級、二級處理后，還含有少量Cu2、Hg2、Pb2等重金屬離子，可加入沉淀劑使其沉淀。下列物質(zhì)不能作為沉淀劑的是_(雙選)。 A氨水 B硫化氫氣體 C硫酸鈉溶液 D純堿溶液 .合成氨的流程示意圖如下：,題組訓(xùn)練,AC,回答下列問題： (1)工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是_，_；氫氣的來源是水和碳?xì)浠衔铮瑢懗龇謩e采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式_，_； (2)設(shè)備A中含有電加熱器，鐵觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱是_，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_；,液化、分餾,與碳反應(yīng)后除去O2,合成(氨)塔,冷卻塔(或冷凝器),n,高溫氣體由冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好,將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離,13.8,1原料 氨堿法：食鹽、氨氣、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)。 聯(lián)合制堿法：食鹽、氨氣、二氧化碳(合成氨廠的廢氣)。,考點三 工業(yè)制純堿,知識梳理,聯(lián)合制堿法：在低溫條件下，向濾液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已基本上是氯化鈉的飽和溶液，可循環(huán)使用。,4綜合評價 (1)氨堿法：優(yōu)點：原料(食鹽和石灰石)便宜；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。 缺點：原料食鹽的利用率低，大約70%74%，其余的食鹽隨CaCl2溶液作為廢液被拋棄；過程中產(chǎn)生了沒多大用途且難以處理的CaCl2。 (2)聯(lián)合制堿法：使食鹽的利用率提高到96%以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了合成氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品純堿和氯化銨；過程中不生成沒多大用途、又難以處理的CaCl2，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。,技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新永無止境，我國化學(xué)家侯德榜改進(jìn)國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下： (1)向沉淀池中通入CO2和氨氣，應(yīng)先通入_(填化學(xué)式)，原因是_。,題組訓(xùn)練,NH3,CO2溶解度較小，而NH3易溶于水，先通NH3有利于CO2的吸收,(2)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 (3)母液中的溶質(zhì)主要是_。向母液中通氨氣或加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通入氨氣的作用是_。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是因為設(shè)計了循環(huán)_(填“”或“”)，物質(zhì)X是_(填化學(xué)式)，從沉淀池中獲取沉淀的操作是_。 (5)寫出煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。 (6)上述流程制得的產(chǎn)品碳酸鈉中可能含有的雜質(zhì)是_(填化學(xué)式)，為檢驗該雜質(zhì)的存在，具體實驗操作是_ _。,NH4Cl,CO2,過濾,NaCl,取少量產(chǎn)品溶解，滴加用HNO3酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，說明含有NaCl雜質(zhì),解析 (1)向沉淀池中先通入氨氣，使溶液顯堿性，有利于CO2的吸收。(2)母液中的溶質(zhì)主要是副產(chǎn)品NH4Cl，通氨氣或加入細(xì)小食鹽顆粒都可使NH4Cl的溶解平衡向結(jié)晶方向移動。(4)采取循環(huán)操作可提高原料NaCl的利用率。,1化肥 (1)氮肥。,考點四 化肥、農(nóng)藥和肥皂,知識梳理,KH2PO4,硫酸銅,生石灰,高級脂肪酸,化學(xué)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。回答下列問題： (1)寫出一種銨態(tài)氮肥的化學(xué)式_。實際生產(chǎn)中，銨態(tài)氮肥不能與磷肥如Ca3(PO4)2混合使用，原因是_ _。 (2)硝酸銨的生產(chǎn)方法是采用硝酸與氨氣化合，工業(yè)合氨是一個放熱反應(yīng)，因此低溫有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，但實際生產(chǎn)中卻采用400 500 的高溫，其原因是_； 工業(yè)生產(chǎn)，以氨氣為原料合成硝酸，寫出工業(yè)生產(chǎn)硝酸的最后一步反應(yīng)的化學(xué)方程式_。,題組訓(xùn)練,NH4Cl,銨態(tài)氮肥水解顯酸性，磷肥水解,顯堿性，導(dǎo)致銨態(tài)氮以氨氣形式逸出,提高反應(yīng)速率,解析 (1)銨態(tài)氮肥很多，如氯化銨、硫酸銨、碳酸銨等；銨態(tài)氮肥與磷肥在土壤環(huán)境中會發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，導(dǎo)致肥效降低。(2)高溫盡管不利于氨的生成，但可以提高反應(yīng)速率；用氨氣合成硝酸經(jīng)過了氨氣氧化生成NO，NO生成NO2，然后NO2與水反應(yīng)生成硝酸三個階段。(3)水體中因為含有過多的含氮、磷、鉀的物質(zhì)而富營養(yǎng)化，加上陽光充足，水生植物瘋長，從而出現(xiàn)赤潮。(4)一定濃度的銨根離子在堿性條件下可以生成氨氣，氨氣能夠使?jié)駶櫟膒H試紙變藍(lán)。,水體富營養(yǎng)化,將溶液微熱濃縮，加入NaOH固體，然后用濕潤的pH試紙檢驗有無使試紙變藍(lán)的氣體生成,