第十一單元 化學與技術(選考)第1節(jié)化學與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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、重要設備、流程和意義，認識催化劑的研制對促進化學工業(yè)發(fā)展的重大意義。3了解精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點及在社會發(fā)展中的作用。4了解化學肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。 回歸教材 一、硫酸工業(yè)硫黃空氣水1合成硫酸的三種原料：_、_、_。2三個主要反應：造氣：_；接觸氧化：_；三氧化硫的吸收：_。H297 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H196.6 kJmol12SO2(g)O2(g)2SO3(g)SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.0 kJmol13黃鐵礦制硫酸的三個主要設備：_、_、_。沸騰爐接觸室吸收塔400 500 4接觸室中三個反應條件：_的溫度；常壓操作；適當_的空氣，提高 SO2 的轉化率。過量5“三廢”處理和能量綜合利用。(1)“三廢”處理方法：尾氣吸收：_，CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O；廢水處理：根據(jù)雜質的性質，采用不同的化學方法，如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法；廢渣利用：制磚或制造水泥，提煉貴重金屬。(2)能量的充分利用：硫酸生產(chǎn)中的反應熱可用于預熱反應物滿足自身能量的需要，還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量(供熱發(fā)電)。SO2Ca(OH)2= CaSO3H2O二、合成氨工業(yè)1反應原理：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H02基本生產(chǎn)過程：加壓降溫液化(1)造氣：將空氣_、_后蒸發(fā)分離出 O2 而獲得 N2；或將空氣通過灼熱的碳生成 CO2，再除去 CO2 后得 N2。H2 來源于水蒸氣和燃料(焦炭、煤、石油、天然氣等)的反應，反應方程式為_。CH2O COH2，COH2O CO2H2(2)凈化：原料氣中的主要雜質 H2S、CO、CO2、O2 等會導致 催 化劑 中 毒。 H2S 用_ 吸收 ，反 應 方程 式：_； CO 首先被氧化生成 CO2，再被_吸收，反應方程式為_、_。氨水NH3H2OH2S=NH4HSH2OK2CO3溶液COH2OK2CO3CO2H2O=2KHCO3CO2H2合成塔冷凝器合成塔(3)合成與分離：合成氨的主要設備為_。氨的分離是通過_將氨液化，然后將液氨分離，分離出來的混合氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機，再送到_中繼續(xù)合成。合成氨的流程為：原料氣的制取凈化壓縮 合成液氨3合成氨條件的選擇：溫度：_；壓強：_；催化劑：以_為主的催化劑。400 500 1030 MPa鐵三、純堿工業(yè)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3生產(chǎn)方法氨堿法(索爾維)聯(lián)合制堿法(侯德榜)原理原料NaCl、NH3、CaCO3(CO2和CaO制備)NaCl、NH3、CO2生產(chǎn)流程Na2CO3CO2H2O生產(chǎn)方法氨堿法(索爾維)聯(lián)合制堿法(侯德榜)優(yōu)、缺點原料便宜，步驟簡單，但是產(chǎn)生大量 CaCl2，食鹽利用率低產(chǎn)品純度高，原料利用率高，同時得到氮肥 NH4Cl，但加重設備的腐蝕（續(xù)表）四、農(nóng)藥、化肥和表面活性劑1化肥為農(nóng)作物補充必要的營養(yǎng)元素。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量施用的化肥主要是_、_和_。磷肥包括_ 主要成分是_ ，簡稱_，還有_主要成分是_；鉀肥主要包括_、_、_、_等；氮肥包括_、_、_等；尿素的工業(yè)生產(chǎn)原理用化學方程式表示為_，_；硝酸銨工業(yè)生產(chǎn)方法為氮肥磷肥鉀肥過磷酸鈣普鈣鈣鎂磷肥草木灰KCl尿素Ca(H2PO4)2H2O和CaSO4 Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2 K2SO4KNO3NH4NO3NH4HCO32NH3CO2=H2NCOONH4加壓、加熱加熱H2NCOONH4=H2NCONH2H2O4NH35O2=4NO6H2O_，_，_，_；復合肥料是指氮、磷、鉀三種養(yǎng)分中，至少有兩種養(yǎng)分，常見的復合肥料有：NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、KNO3、KH2PO4。Pt-Rh，高溫2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NONH3HNO3=NH4NO32按用途分為殺蟲劑，如有機氯類、有機磷類、擬除蟲菊酯類等；殺菌劑，如波爾多液等；除草劑，如 2,4-D 等；植物生長調節(jié)劑，如_等。農(nóng)藥的主要危害是：對農(nóng)產(chǎn)品造成污染，危及食品安全；破壞生物鏈，影響生態(tài)平衡；對環(huán)境造成嚴重污染，危及人類健康和生命安全。乙烯利3肥皂。4合成洗滌劑：洗滌劑的主要成分是表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉)，能夠去除油污，里面還含有殺菌劑、織物柔軟劑、助劑等輔助成分。 自主測評 1(2015 年東北三校聯(lián)考)下列有關工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是()。A在硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)中，均必須對尾氣進行吸收處理B硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用 SO3轉化為 H2SO4 時放出的熱量C煉鐵是鐵礦石在高溫下被氧化的過程D燒堿溶液吸收硝酸工業(yè)尾氣中的氮氧化物，不僅可以防止有害物質的排放，還可以生產(chǎn)有用的 NaNO2解析：合成氨工業(yè)不需要對尾氣進行吸收；硫酸工業(yè)中接觸室中發(fā)生的反應為2SO2O22SO3，利用該反應放出的熱量來預熱SO2；金屬冶煉的實質是金屬被還原的過程；NONO22NaOH=2NaNO2H2O，NO、NO2 完全被堿液吸收。答案：D2(2015 年山東青島模擬)工業(yè)上制硫酸的設備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔。在沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦生成二氧化硫；在接觸室內(nèi)有催化劑存在下，二氧化硫進一步與氧氣結合，生成三氧化硫；三氧化硫流經(jīng)吸收塔時，采用 98%的濃硫酸吸收，使三氧化硫最終與水化合形成硫酸。下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫酸的工藝流程設計出來的，用于探究工業(yè)上為何采用 98%的濃硫酸吸收三氧化硫。請回答下列問題：(1)寫出沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦的反應方程式：_。(2)上圖中的乙、丙分別相當于工業(yè)上制取硫酸設備中的_、_。(3)丙中的現(xiàn)象為_，丁中的現(xiàn)象為_。(4)下表是壓強和溫度對 SO2 平衡轉化率的影響。對 SO2 轉化為 SO3 的反應，增大壓強可使轉化率_，通常采用常壓操作是因為_。轉化率/%壓強/MPa0.10.5110溫度/40099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4答案：(1)4FeS211O22Fe2O38SO2(2)接觸室吸收塔(3)無酸霧有酸霧(4)增大常壓下SO2 的轉化率已很高3(2015 年遼寧沈陽模擬)制取硝酸銨的流程圖如下：請回答下列問題：(1)合成氨原料的來源：_。(2)已知 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1。請解釋：可逆反應：_。為有效提高氨的產(chǎn)率，實際生產(chǎn)中宜采取的措施是_。(3)氨催化氧化的化學方程式為_，Pt-Rh 合金網(wǎng)的作用為_，鉑銠合金網(wǎng)未預熱也呈紅熱狀態(tài)的原因是_。(4)生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生一些氮的氧化物，如何消除它們對大氣的污染？_，寫出有關化學反應方程式： _。(5)硝酸銨的兩種主要用途是_。(6)在一定溫度和壓強的密閉容器中，將 H2 和 N2 混合，混合物的平均相對分子質量為 8.5，當該反應達到平衡時，測出平衡混合氣的平均相對分子質量為 10，此時 N2 的轉化率和平衡混合氣體中 NH3 的體積分數(shù)分別為_、_。解析：(6)根據(jù)“十字交叉法”可得8，則n(N2)n(H2)6.5 19.51 3。設反應前混合氣體的總物質的量為4 mol，平均相對分子質量與氣體的總物質的量成反比，設反應后氣體的總物質的量為x mol，則有8.5 mol10 molx mol4 mol，x3.4，反應前后氣體的物質的量差值為 0.6 mol，設反應消耗N2 的物質的量為y mol，生成氨的物質的量為 z mol，則有：100%30%；3H2N21y mol2NH32z mol物質的量之差20.6 moly0.3，z0.6，N2 的轉化率為0.3 mol1 mol氨的體積分數(shù)為0.6 mol3.4 mol100%17.6%。(3)4NH3 5O2 = 4NO 6H2O答案：(1)N2 來源于空氣，H2 可來源于水煤氣(2)在同一條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應增壓、適當溫度Pt-Rh作催化劑氨的催化氧化反應是放熱反應，可使 Pt-Rh 合金網(wǎng)達到一定溫度而不必預熱(4) 可用堿溶液吸收氮的氧化物(5)可作化肥和炸藥NO NO2 2NaOH=2NaNO2 H2O(6)30% 17.6%高溫4(2015 年湖北武漢調研)化學肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和鉀肥。(1)普鈣是磷肥，它的有效成分是_(寫化學式)。(2)尿素是一種含氮量較高的氮肥，工業(yè)生產(chǎn)尿素是將氨氣與二氧化碳在加壓、加熱的條件下反應生成氨基甲酸銨(H2NCOONH4)，再使氨基甲酸銨脫水得到尿素。反應的化學方程式為_、_。=在一起會降低肥效。請你說明其中的化學原理：_。答案：(1) Ca(H2PO4)2H2O(2)2NH3CO2加壓(3)糞尿中的氮元素最終轉化為銨鹽，而草木灰的有效成分為 K2CO3，K2CO3 受潮后水解為 KOH，顯堿性，NH4 與 OH可發(fā)生反應生成 NH3 逸出而降低肥效(3)農(nóng)諺說的“糞和灰，肥料飛”指的是糞尿與草木灰攪和H2NCOONH4H2NCOONH2 H2NCONH2H2O考點一硫酸的工業(yè)生產(chǎn)例1以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示如下：請回答下列問題：(1)在爐氣制造中，生成 SO2 的化學方程式為_。(2)爐氣精制的作用是將含SO2 的爐氣_、_及干燥，如果爐氣不經(jīng)過精制，對 SO2 催化氧化的影響是_。(3)精制爐氣(含SO2 體積分數(shù)為 7%、O2 為 11%、N2 為 82%)中 SO2 平衡轉化率與溫度及壓強關系如圖所示。在實際生產(chǎn)中，SO2 催化氧化反應的條件選擇常壓、450 左右(對應圖中 A 點)，而沒有選擇 SO2 轉化率更高的 B 或 C 點對應的反應條件，其原因分別是_，_。(4)在 SO2 催化氧化設備中設置熱交換器的目的是_，從而充分利用能源。解析：SO2 在催化氧化過程中，爐氣中含有的砷、硒化合物等雜質和礦塵，都會使催化劑中毒，失去催化能力，因而需要除塵、水洗；水蒸氣對設備和生產(chǎn)有不良影響，故需干燥。答案：(1)4FeS211O22Fe2O38SO2(2)除塵水洗礦塵和砷、硒等元素的化合物使催化劑中毒，水蒸氣對設備和生產(chǎn)有不良影響(3)不選 B 點，是因為壓強大對設備的投資大，消耗的動能大，同溫度下 SO2 原料的轉化率在 0.1 MPa 已達到97%左右；不選擇 C 點，是因為溫度低，SO2 轉化率雖然更高，但催化劑的催化作用受影響，反應速率低，450 時，催化劑的催化效率最高(4)利用反應放出的熱量預熱原料氣方法技巧硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的幾個原理。(1)逆流原理：沸騰爐中原料從爐頂落下，熱空氣從爐底吹入，使原料與助燃氣體充分接觸，反應充分進行；吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)(片)，濃硫酸從塔頂噴下，三氧化硫氣體從塔底吹入，提高吸收程度。(2)熱交換原理：由于2SO2O22SO3 是放熱反應，在接觸室內(nèi)使用熱交換器，用反應放出的熱量預熱接觸室的原料氣，達到節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本的目的。(3)循環(huán)操作原理：由于2SO2O22SO3 是可逆反應，尾氣中還有一定的 SO2 和 O2，再通過一定措施將這部分氣體送回接觸室，提高原料利用率，同時減少廢氣排放?！究键c練透】1. (2015年寧夏銀川模擬)在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與主要原因二者都正確的是()。A黃鐵礦燃燒前要粉碎，因為大塊的黃鐵礦不能燃燒BSO3 用 98%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以便SO3 吸收完全CSO2 氧化為 SO3 時需使用催化劑，這樣可以提高 SO2的轉化率D從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中 SO2 會與雜質反應解析：礦石粉碎是為了提高反應速率，并不是因為大塊的黃鐵礦不能燃燒；用濃硫酸吸收SO3 是為了防止水與其形成酸霧；使用催化劑可以提高反應速率，但不能提高 SO2 的轉化率；從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中的雜質會使催化劑中毒。答案：B2. (2015 年遼寧大連模擬)硫酸工廠排放的尾氣中，含少量的二氧化硫。為防止污染大氣，在排放前必須進行尾氣處理并設法進行綜合利用。(1)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。寫出上述過程的化學反應方程式：_。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(標準狀況)尾氣中含0.2%(體積百分數(shù))的 SO2，通過上述方法處理，理論上需生石灰_kg。(2) 近年美國和日本正在研究用 Na2SO3 吸收法作為治理SO2 污染的一種新方法，該方法的第一步是用 Na2SO3 水溶液吸收 SO2，第二步是加熱吸收溶液，可得到含高濃度 SO2 的水蒸氣副產(chǎn)品。這種尾氣處理方法與(1)相比的優(yōu)點是_。(3)某研究小組用 NaOH 溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將所得的 Na2SO3 溶液進行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法；其中陰陽膜組合循環(huán)再生機理如圖，a、b 離子交換膜將電解槽分為三個區(qū)域，電極材料為石墨。解析：(3)根據(jù)電解規(guī)律，陰極反應式為2H2e=H2，成物為H2SO4，則陽極反應式為SO H2O2e=2HSO 。圖中 a 表示_(填“陰”或“陽”)離子交換膜。AE 分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品，其中 C為硫酸，則A 表示_，E 表示_。陽極的電極反應式為_。促進了水的電離，該極附近溶液堿性增強，生成NaOH，A 為NaOH，E 為H2，a 為陽離子交換膜；陽極發(fā)生氧化反應，且生H2 SO 2eH2O=2HSO答案：(1)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O、CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O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 含量較高可循環(huán)作為原料(任選兩點) 50(2)Na2SO3 可循環(huán)使用(3)陽NaOH考點二工業(yè)合成氨反應條件的選擇例2(2014年天津卷節(jié)選)合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol-1，一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：(1)步驟中制氫氣原理如下：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206.4 kJmol1 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H41.2 kJmol1，對于反應，一定可以提高平衡體系中 H2 百分含量，又能加快反應速率的措施是_(填字母序號)。a升高溫度c加入催化劑b增大水蒸氣濃度d降低壓強利用反應，將CO進一步轉化，可提高H2 的產(chǎn)量。若1 molCO 和 H2 的混合氣體(CO 的體積分數(shù)為 20%)與 H2O 反應，得到 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合氣體，則 CO 轉化率為_。(2)圖甲表示 500 、60.0 MPa 條件下，原料氣投料比與平衡時 NH3 體積分數(shù)的關系。根據(jù)圖中 a 點數(shù)據(jù)計算 N2 的平衡體積分數(shù)：_。(3)依據(jù)溫度對合成氨反應的影響，在圖乙坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3 物質的量變化的曲線示意圖。(4)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)_。簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法：_。解析：(1)反應是一個吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，將會增加H2 的百分含量，同時提高反應速率；增大水蒸氣的濃度，會提高反應速率，但H2 的百分含量會降低；加入催化劑，不會引起 H2 百分含量的改變；降低壓強，反應速率減小。設CO 反應了n mol。CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始量/mol變化量/mol平衡量/mol0.2n0.2n0nn0.8n0.8n則 0.2nn0.8n1.18，解得 n0.18CO的轉化率為0.18 mol0.2 mol100%90%。100%42%，解得m0.59，所以平衡(2)a 點時，H2、N2 物質的量之比為3 1，設投入N2 和H2的物質的量分別是1 mol、3 mol，平衡時N2 反應了m mol。N2(g) 3H2(g)2NH3(g)起始量/mol變化量/mol平衡量/mol1m1m33m33m02m2m根據(jù)題意：2m42m(10.59) mol時N2 的體積分數(shù)為(420.59)mol100%14.5%。(3)通入原料氣，升高溫度，溫度達到一定程度時反應開始，氨氣的量增加，因為合成氨是一個放熱反應，當達到平衡后溫度升高，氨氣的含量將減小。(2)14.5%答案：(1)a 90%(3)對原料氣加壓；分離液氨后，未反應的 N2、H2 循(4)環(huán)使用【考點練透】3. 合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。哈伯法合成氨需要在 17.520 MPa 的高壓和 500 左右的高溫下，并用鋨作為催化劑，氨在平衡混合物中的含量仍較少。最近美國俄勒岡大學的化學家使用了一種名為 transFe(DMeOPrPE)2 的新催化劑，在常溫下合成氨，反應方程式可表示為 N23H2 2NH3，有關說法正確的是()。哈伯法合成氨是吸熱反應，新法合成氨是放熱反應；新法合成氨不需要在高溫條件下，可節(jié)約大量能源，具有發(fā)展前景；新法合成氨能在常溫下進行是因為不需要斷裂化學鍵；新催化劑降低了反應所需要的能量，提高了活化分子百分數(shù)。ABCD解析：化學反應放熱還是吸熱與反應途徑無關，只與反應體系的始、終態(tài)有關，故錯；新催化劑只是降低了反應所需要的能量，仍需要斷裂化學鍵，故錯。答案：B4合成氨的流程示意圖如下：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氫化合物，寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式：_，_。(2)設備 A 中含有電加熱器、觸媒和熱交換器，設備 A 的名稱是_，其中發(fā)生的化學反應方程式為_。(3)設備 B 的名稱是_，其中 m 和 n 是兩個通水口，入水口是_(填“m”或“n”)。這樣通水的原因是_。(4)設備 C 的作用是_。(5)在原料氣制備過程中混有的 CO 對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的 CO ，可通過如下反應來實現(xiàn)：CO(g) H2O(g)CO2(g)H2(g)，已知 1000 K 時該反應的平衡常數(shù) K0.627，若要使 CO 的轉化率超過 90%，則起始物中 c(H2O)c(CO)不低于_。解析：(5)以轉化率為90%為基準做計算，用平衡常數(shù)求水與一氧化碳濃度比。設CO、H2O 起始濃度分別為 x、y，CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始濃度變化濃度平衡濃度x0.9x0.1xy0.9xy0.9x00.9x0.9x00.9x0.9xK(0.9x)20.1x(y0.9x)0.627yx13.8。CH4 H2O = CO3H2高溫、高壓答案：(1)液化、分餾 與碳反應后除去CO2CH2OCOH2催化劑(2)合成塔N2(g) 催化劑3H2(g) = 2NH3(g)(3)冷凝器(或冷卻塔)n高溫氣體由冷卻塔的上端進入，冷卻水從下端進入，逆向冷卻效果好(4)將液氨與未反應的原料氣分離(5)13.8高溫考點三純堿的生產(chǎn)例3上個世紀初，我國著名的工業(yè)化學家侯德榜先生經(jīng)過數(shù)年的反復研究，終于發(fā)明了優(yōu)于歐美制堿技術的聯(lián)合制堿法(又稱侯氏制堿法)，并在天津建造了我國獨立研發(fā)的第一家制堿廠。其制堿原理的流程如下：(1)侯德榜選擇天津作為制堿廠的廠址有何便利條件？(舉兩例說明)_、_。(2)合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是_、_(填化學式)。這兩種氣體在使用過程中是否需要考慮添加的順序 ？ _( 填“是”或“否”)，原因是_。(3)在沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式為：_。(4)使原料水中溶質的利用率從 70%提高到 90%以上，主要是設計了_(填上述流程中的編號)的循環(huán)。從母液中可以提取的副產(chǎn)品的應用是_(舉一例)。解析：(1)侯氏制堿法是以NH3、食鹽水、CO2為原料制純堿，天津屬沿海城市，原料豐富，交通便利。(2)由制堿工業(yè)的原料可知需要的氣體為NH3和CO2；制堿時應先向飽和食鹽水中通入溶解度大的NH3，再通入足量CO2，相當于用NH3H2O吸收CO2，這樣反應更充分，吸收CO2效果更好，有利于產(chǎn)生大量NH4HCO3。(4)母液中有大量NH4Cl，原料水中溶質為NaCl，設計循環(huán)可提高Na的利用率；母液中NH4Cl提取后可制氮肥。答案：(1)原料豐富運輸便利(2)CO2NH3是氨氣在水中溶解度大，先通氨氣后通 CO2 產(chǎn)生碳酸氫銨多，有利于碳酸氫鈉析出(3)NaClCO2 NH3H2O=NaHCO3NH4Cl(4)循環(huán)作化肥(其他合理答案均可)方法技巧(1)向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的順序是先通氨氣再通二氧化碳，因為氨氣在水中的溶解度大，先通氨氣會吸收更多的二氧化碳，有利于生成較多的碳酸氫鈉而析出。(2)在氨堿法和聯(lián)合制堿法的過程中，CO2 均可循環(huán)利用。(3)聯(lián)合制堿法和氨堿法相比較，主要優(yōu)點是提高了原料的利用率，同時得到氮肥?！究键c練透】5工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請回答下列問題：(1)路布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進行煅燒，再浸取、結晶而制得純堿。食鹽和濃硫酸反應的化學方程式為_。硫酸鈉和焦炭、石灰石反應的化學方程式為_(已知產(chǎn)物之一為 CaS)。(2)氨堿法的工藝如圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。圖中的中間產(chǎn)物 C 是_(寫化學式，下同)，D 是_。裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式為_。(3)聯(lián)合制堿法是對氨堿法的改進，其優(yōu)點是_。(4)有人認為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學性質相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石等為原料制碳酸鉀。請結合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？_。解析：(2)由工藝流程圖可知，NH4Cl應與Ca(OH)2反應生成CaCl2并產(chǎn)生NH3，NH3通入NaCl溶液中，D為NH3。乙中發(fā)生反應為NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl。答案：(1)2NaClH2SO4(濃)Na2SO42HClNa2SO4 CaCO34CCaS Na2CO3 4CO 或 Na2SO4 2CCaCO3CaS Na2CO3 2CO2(2)Ca(OH)2NH3NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl(3)提高了食鹽的利用率，可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣轉化為 CO2，節(jié)省原料(4)不可行，由溶解度(S)隨溫度變化曲線可知，NaHCO3 的溶解度較小且受溫度的影響不大；KHCO3 的溶解度較大且受溫度的影響較大，并且 KHCO3 的溶解度與 NH4Cl 相差不大，故不能用氨堿法制碳酸鉀。6工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下：完成下列填空：(1)粗鹽水加入沉淀劑 A、B 除雜質(沉淀劑 A 來源于石灰窯廠)，寫出 A、B 的化學式。A_，B_。(2)實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為取樣、_、沉淀、_、_、冷卻結晶、_、烘干。(3) 工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是_。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是_。(4)碳酸化后過濾，濾液 D 最主要的成分是_(填化學式)，檢驗這一成分的陰離子的具體方法是_。(5)氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液 D 加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應的離子方程式為_。濾液 D 加石灰水前先要加熱，原因是_。要含有的是氯化銨，和石灰水發(fā)生反應：NHOH(6)產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質量分數(shù)，純堿中碳酸氫鈉的質量分數(shù)可表示為_(加熱前后固體質量分別用 m1、m2 表示)。解析：(1)沉淀劑A 來源于石灰窯廠，說明是生石灰或熟石灰；粗鹽中的鎂離子和鈣離子一般用碳酸鈉除去；(5)濾液中主NH3H2O；由于濾液中還含有一定量的碳酸氫鈉，故加石灰水前先加熱，是為防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀；(6)加熱損失的質量為m1m2，則純堿中碳酸氫鈉的質量為84(m1m2)31，故純4堿中碳酸氫鈉的質量分數(shù)w(NaHCO3)。84(m1m2)31(5)NH4 OH答案：(1)Ca(OH)2(或CaO)Na2CO3(2)溶解過濾蒸發(fā)過濾(3)有晶體析出(或出現(xiàn)渾濁)碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大(4)NH4Cl取樣，加硝酸酸化再加硝酸銀溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，則該陰離子是氯離子NH3H2O防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀84(m1m2)(6)31m1考點四農(nóng)藥、化肥和表面活性劑例4.某生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)如右圖所示：(1)哪一類生物能將蛋白質轉化為氨_。A分解者B藻類C化能合成類生物(2)該生態(tài)系統(tǒng)的豆科植物不施氮肥，仍能表現(xiàn)出良好的長勢，其原因是_。(3) 寫出工業(yè)固氮的化學方程式：_。(4)雷雨中常有微量的硝酸生成，而為農(nóng)作物所利用，用化學方程式表示 HNO3 的形成過程：_。.某學生為證明某一白色固體是硫酸銨，他設計了兩步程序：第二步：為了證明SO4 的存在，該同學設計了四種方案：加入 BaCl2 溶液，再加稀鹽酸；加入過量稀鹽酸酸化了的氯化鋇溶液；先加入過量鹽酸酸化后，再加入氯化鋇溶液；先加入硝酸鋇溶液，再加入稀硝酸。你認為上述方案中合理的是_，并簡述合理的理由：_。2(4)N2O2=2NO,2NOO2=2NO2,答案：.(1)A (2)豆科植物根部的根瘤菌能將游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氮，從而滿足自身營養(yǎng)的需要(3)N23H22NH3放電3NO2H2O=2HNO3NO.取少量樣品，加入 NaOH 溶液，微熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗紅色試紙變藍方案先加入稀鹽酸，排除7下列有關合成洗滌劑的敘述錯誤的是(【考點練透】)。A在洗滌劑烷基苯磺酸鈉中，烷基含碳原子的個數(shù)以 1218 為宜B在洗滌劑烷基苯磺酸鈉中，烷基應以帶有支鏈的為宜C在合成洗滌劑中添加酶制劑可提高洗滌效果D在合成洗滌劑中應以無磷助劑代替含磷助劑解析：根據(jù)合成洗滌劑的洗滌原理可知烷基應以直鏈為宜，且其碳原子數(shù)不能太多，也不能太少，以1218 為宜，為提高洗滌效果可添加酶制劑，為防止污染，用無磷助劑代替含磷助劑。答案：B. .8將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏(CaSO42H2O)轉化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，無論從經(jīng)濟效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護角度看都具有重要意義。以下是石膏轉化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖：(1)本工藝中所用的原料除 CaSO42H2O、KCl 外，還需要_等原料。(2)寫出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發(fā)生反應的離子方程式：_。(3)過濾操作所得固體中，除 CaCO3 外還含有_(填化學式)等物質，該固體可用作生產(chǎn)水泥的原料。(4)過濾操作所得濾液是(NH4)2SO4 溶液，檢驗濾液中含(5)已知不同溫度下 K2SO4 在 100 g 水中達到飽和時溶解的量如下表：60 時 K2SO4 的飽和溶液591 g 冷卻到0 ，可析出 K2SO4晶體_g。(6)氯化鈣結晶水合物(CaCl26H2O)是目前常用的無機儲熱材料，選擇的依據(jù)是_(填字母序號)。a熔點較低(29 熔化)c能制冷b能導電d無毒溫度/02060K2SO4溶解的量/g7.411.118.2(7)上述工藝流程中體現(xiàn)綠色化學理念的是_。解析：硫酸鈣是微溶的，碳酸鈣是難溶的，因此石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后生成了碳酸鈣和硫酸銨，生成的碳酸鈣中混有石膏。碳酸根離子的檢驗可用酸化的方法，若產(chǎn)生氣泡說明濾液中含有碳酸根離子。硫酸鉀飽和溶液在結晶過程中溶劑的量不變，查表可知不同溫度下的溶解度，先求出591 g 飽和溶液中含有的水是500 g，在 0 可溶解硫酸鉀37 g，所以析出晶體54 g。作為儲熱材料，要求能在室溫左右的溫度下工作，且對人體無害，故選ad。(2)CaSO4CO =CaCO3SO答案：(1)CaCO3、NH3、H2O(3)CaSO4(4)向濾液中滴加稀硫酸產(chǎn)生氣泡(5)54 (6)ad(7)碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等(原子利用率高，沒有有害物質排放到環(huán)境中)化工生產(chǎn)中常涉及計算的幾種方法1關系式法。(1)元素守恒法：理論上，原料中的某種核心元素全部進入產(chǎn)品中，因此依據(jù)守恒原理可以得出相應的關系式，如：硫鐵礦制硫酸：FeS2(2SO22SO3)2H2SO4，硫黃制硫酸：S(SO2 SO3) H2SO4 ，氨氧化法制硝酸：NH3( NO NO2) HNO3，磁鐵礦煉鐵：Fe3O43Fe。(3)電子守恒法：如 CNCNOCO2N2,將 CN(2)化學方程式加合法：例如：CH2OCOH2()，COH2O得 C2H2OCO2H2()，將()式和()式加合消去 CO，CO22H2()；再與 N23H22NH3()加合消去 H2，得 3C6H2O2N2=3CO24NH3，即C 與 NH3 之間的理論關系式為 3C4NH3。Cl2 Cl2氧化為 CO2 和 N2，失去 5e，而 Cl22Cl得 2e，故關系式為 2CN5Cl2。2物質純度、轉化率、產(chǎn)率的計算：礦物的純度純礦物的質量礦物的總質量100%原料利用率消耗原料質量原料的總質量100%原料轉化率原料利用率多步反應的總轉化率各步反應轉化率的乘積產(chǎn)率實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量100%沸騰爐溫度/600620640660礦渣中 CuSO4 的質量分數(shù)/%9.39.29.08.4例5目前，我國采用“接觸法”制硫酸。有關接觸法制硫酸過程中定量分析，回答下列問題：(1)由沸騰爐排出的礦渣中含有 Fe2O3、CuO、CuSO4(由 CuO與 SO3 在沸騰爐中化合而成)，其中硫酸銅的質量分數(shù)隨沸騰爐溫度不同而變化(見下表)。已知 CuSO4 在低于 660 時不會分解，請簡要分析上表中CuSO4 的質量分數(shù)隨溫度升高而降低的原因：_。(2) 制硫酸時，混合氣體的組成是 SO2 7% 、O2 11% 、N282%,100 體積混合氣體進入接觸室反應后，將導出的氣體恢復到原溫度和壓強時變?yōu)?96.7 體積。反應后混合氣體中 N2 和 O2 的體積比為_。SO2 的轉化率是_。(3)據(jù)測算，接觸法制硫酸過程中，若反應熱都未被利用，則每生產(chǎn) 1 t 98%的硫酸需消耗 3.6105 kJ 的熱量。請通過計算判斷，若只有反應 2SO2(g)O2(g)2SO3H197kJmol1 放出的熱量能在生產(chǎn)過程中得到充分利用，則每生產(chǎn)1 t 98%的硫酸可向外界輸出熱量為_kJ(H2SO4 的摩爾質量為 98 gmol1)。解析：(2)差量法：設O2，SO2 分別參與反應的體積為x，y則2SO2O22SO3V22y1x110096.73.3所以反應的SO2：y6.6 體積，反應的O2：x3.3 體積。氮氣在反應中不變，故體積比為82 (113.3) 82 7.7，SO2 的轉化率為6.67100%94.3%。(3)根據(jù)原子守恒，得出關系式：SO2 SO3H2SO4 放出熱量98 g1106 g98%98.5 kJQ98 g1106 g98%98.5 kJQ解得Q9.85105 kJ，可向外界輸出的能量：9.85105 kJ3.6105 kJ6.25105 kJ。答案：(1)SO2 轉化為 SO3 是正反應放熱的可逆反應，隨溫度升高，平衡逆向移動，SO2 的轉化率減小，SO3 物質的量減少，所以 CuSO4 的量減少(2)82 7.794.3%(3)6.25105