選修2化學與技術第一章化學與工農業(yè)生產(chǎn)第一章化學與工農業(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、精細化工在社會發(fā)展中的作用。4.了解化學肥料、農藥等在農業(yè)生產(chǎn)中的作用。 一、工業(yè)生產(chǎn)硫酸考點一化學與工業(yè)生產(chǎn)考點一化學與工業(yè)生產(chǎn)COH2CO2H2CO3H2CO24H2 (2)凈化： 原料氣中的主要雜質：H2S、CO、CO2、O2等。 主要危害：某些雜質會導致催化劑。 凈化方法： a用氨水吸收H2S： _ c用K2CO3溶液吸收CO2： _ d用醋酸、銅和氨配制成的溶液精制處理。中毒中毒H2SNH3H2O=NH4HSH2OK2CO3CO2H2O=2KHCO3 (3)合成與分離： 設備：。 氨的分離：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。 流程：合成塔合成塔冷凝器冷凝器合成塔合成塔 三、純堿工業(yè) 1在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中為增大反應速率，采取了哪些措施？ 2硫酸工業(yè)的適宜條件為400500 、常壓、催化劑(V2O5)、通過量O2，請思考選擇溫度和壓強的理由有哪些？ 3工業(yè)合成氨的原料氣是N2、H2，請思考回答下列問題： (1)簡述原料氣(N2、H2)的獲取方法。 (2)簡述原料氣必須凈化后才能送入合成塔的原因及凈化方法。 提示 1升高溫度；使用催化劑；在沸騰爐中燃料燃燒前，將原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。 2溫度：依據(jù)平衡移動原理，降低溫度有利于提高SO2的轉化率。但是，溫度較低時催化劑活性不高，反應速率低。在實際生產(chǎn)中，選定400500 ，這時反應速率和SO2的轉化率都比較理想。 壓強：依據(jù)平衡移動原理，增大壓強有利于提高SO2的轉化率。但是，在常壓、400500 時，SO2的轉化率已經(jīng)很高，加壓對設備要求高，增大投資和能量消耗，故在實際生產(chǎn)中采用常壓操作，并不加壓。 1下列關于硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程的敘述錯誤的是() A在接觸室中使用鐵粉作催化劑 B在接觸室中運用熱交換技術可充分利用能源 C把硫鐵礦磨成細粉末，可以提高原材料的利用率 D該反應采用400500 主要是因為該溫度下催化劑活性好硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理和工藝流程硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理和工藝流程 解析：本題通過硫酸工業(yè)生產(chǎn)考查考生化學與技術，意在考查考生對硫酸工業(yè)的理解。硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，在接觸室中用鐵觸媒作催化劑，使SO2氧化為SO3，A項錯誤；使用熱交換裝置可節(jié)約能源，B項正確；把硫鐵礦磨碎可增大其與氧氣的接觸面，使反應進行更充分，反應速率更快，可提高原材料的利用率，C項正確；反應溫度采用400500 是因為該溫度下催化劑活性最高，D項正確。 答案：A (3)下列有關操作目的的說明中，不正確的是_。 a黃鐵礦燃燒前需粉碎，是為了使其燃燒快而充分 b從甲設備出來的爐氣需凈化，是為了防止混合氣體污染空氣 c乙設備中使用催化劑，是為了提高反應速率和SO2的轉化率 d吸收塔中裝有大量瓷環(huán)，是為了增大SO3與98.3%濃硫酸的接觸面積 (4)簡述在乙設備中設置熱交換器的目的：_。 (5)工業(yè)生產(chǎn)中常用氨硫酸法進行尾氣脫硫，以達到消除污染、廢物利用的目的，用兩個化學方程式表示其反應原理：_。 答案：(1)沸騰爐接觸室(2)FeS2(3)bc (4)利用SO2氧化為SO3時放出的熱量來預熱即將參加反應的SO2和O2，提高SO2的轉化率，使能量循環(huán)利用等 (5)SO2NH3H2O=NH4HSO32NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O合成氨工業(yè)生產(chǎn)的原理和流程合成氨工業(yè)生產(chǎn)的原理和流程 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，仍需要斷開化學鍵，故錯。 答案：B 4以天然氣、焦炭、水、空氣為初始原料，可以制得若干化工產(chǎn)品：請回答下列問題：請回答下列問題：(1)合成氨中原料氣體合成氨中原料氣體N2來源于空氣，可采用將空氣來源于空氣，可采用將空氣_和和_兩種方法制取，兩種方法制取，H2可采用上圖中的反應可采用上圖中的反應制取，其化學方程制取，其化學方程式為式為_。 5聯(lián)堿法(侯氏制堿法)和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如下圖：純堿工業(yè)生產(chǎn)的原理和流程純堿工業(yè)生產(chǎn)的原理和流程(1)沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式為沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式為_。(2)X是是_，Y是是_(填化學式填化學式)。(3)Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其他溶質還有中除了溶解的氨氣、食鹽外，其他溶質還有_；排出液排出液W中的溶質除了氫氧化鈣外，還有中的溶質除了氫氧化鈣外，還有_。 (4)從理論上分析，在氨堿法生產(chǎn)過程中_(填“需要”“不需要”)補充氨氣，從原料到產(chǎn)品，氨堿法總反應過程用化學方程式可表示為_。 (5)根據(jù)聯(lián)堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結論正確的是_。 a常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小 b通入氨氣的目的是使氯化銨更多析出 c加入食鹽細粉的目的是提高Na的濃度，促進碳酸氫鈉結晶析出 (6)聯(lián)堿法中，每當通入44.8 L NH3(已折合成標準狀況下)時可以得到純堿100.0 g，則NH3的利用率為_。相比于氨堿法，聯(lián)堿法的一項優(yōu)點是_。 答案：(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl (2)CO2NH3 (3)Na2CO3、NH4ClCaCl2、NaCl (4)不需要CaCO32NaCl=Na2CO3CaCl2 (5)b(6)94.3%不產(chǎn)生無用的CaCl2(或提高了食鹽的轉化率等) 6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)由硫酸廠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)。無機化工生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)處理無機化工生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)處理已知已知CuSO4在低于在低于660 時不會分解，請簡要分析上表中時不會分解，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的質量分數(shù)隨溫度升高而降低的原因_。 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 1常見的工業(yè)生產(chǎn)流程的主線和核心 規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。 核心考點：物質的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制、三廢處理及能量的綜合利用等。 2化工生產(chǎn)中常涉及的三種計算方法 (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(SO2SO3)H2SO4； 氨氧化法制硝酸：NH3(NONO2)HNO3； 磁鐵礦煉鐵：Fe3O43Fe。 1精細化工產(chǎn)品 (1)精細化學品的種類： 醫(yī)藥、農藥、染料和顏料、涂料、黏合劑、表面活性劑、催化劑、食品和飼料添加劑，以及塑料、合成纖維和橡膠用的添加劑等。 (2)精細化學品的生產(chǎn)特點： 多品種、小批量、產(chǎn)值高； 生產(chǎn)流程和設備復雜、綜合性和功能性強； 技術密集、附加值高?？键c二精細化工與農藥、化肥、合成洗滌劑考點二精細化工與農藥、化肥、合成洗滌劑 2化肥 3.農藥農作物的保護神 (1)分類：(2)農藥對土壤和環(huán)境造成的不良影響：農藥對土壤和環(huán)境造成的不良影響：對農產(chǎn)品造成污染，危及食品安全；對農產(chǎn)品造成污染，危及食品安全；對環(huán)境造成嚴重污染，危及人類身體健康和生命安全；對環(huán)境造成嚴重污染，危及人類身體健康和生命安全；破壞生物鏈，影響生態(tài)平衡。破壞生物鏈，影響生態(tài)平衡。 4肥皂與合成洗滌劑 請畫出工業(yè)生產(chǎn)肥皂的工藝流程。 1下列對使用化肥、農藥的描述中正確的是() A高溫多雨時比較適合施用鉀肥 B長期施用硫銨會造成土壤板結 C石硫合劑必須與硫酸混合后才能施用 D過磷酸鈣必須經(jīng)硫酸處理后才能施用化肥、農藥與農業(yè)生產(chǎn)化肥、農藥與農業(yè)生產(chǎn) 解析：A中鉀肥易溶于水，多雨時易造成化肥的流失；B中硫銨溶于水呈酸性，易破壞土壤的膠體結構使土壤板結；C中石硫合劑主要成分是多硫化鈣，具有滲透和侵蝕病菌細胞及害蟲體壁的能力，能在植物體表面形成一層藥膜起保護作用，如果和硫酸混合后施用，會生成硫酸鈣使石硫合劑失去作用；D中有效成分為Ca(H2PO4)2，屬水溶性速效磷肥，應直接施用。 答案：B 2農作物生長不僅需要陽光、空氣和水，還需要多種化學元素。當植物缺乏N元素時，表現(xiàn)為植株生長緩慢、葉色發(fā)黃，嚴重時葉片脫落直至死亡。而農作物的生長僅靠土壤中的N元素不能滿足生長的需要，必須靠施肥加以補充。 (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碳酸氫銨B磷酸二氫鈣 C硫酸鉀 D硝酸鉀 E尿素 (2)尿素的合成有多種方法，請寫出一個合成尿素的化學方程式_。 (3)尿素在土壤中需經(jīng)過水解后方可被農作物吸收，請寫出尿素水解的化學方程式_。 簡述尿素作氮肥的優(yōu)點_、_。 (4)氮肥的制備，首先涉及氨的合成，請?zhí)顚懴铝泻铣砂惫に嚵鞒虉D中的設備名稱：A_、B_。 3下列有關合成洗滌劑的敘述錯誤的是() 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肥皂和合成洗滌劑的生產(chǎn)與使用肥皂和合成洗滌劑的生產(chǎn)與使用 4洗衣粉的主要成分之一是烷基苯磺酸鈉，常用的是十二烷基苯磺酸鈉，其合成路線如下： (3)用油脂可以制肥皂，試寫出由硬脂酸甘油酯生成硬脂酸鈉和甘油的化學方程式：_，反應類型為_。 (4)在洗滌劑中添加酶制劑能促進污垢中的蛋白質(如奶漬、肉湯)等水解為可溶性的物質而被除去。在使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡1030 min，水溫在4050 最佳。加酶洗衣粉不宜在高溫下、潮濕環(huán)境中貯存，也不宜久存。為什么？_。 (5)過去使用的合成洗滌劑中常加入三聚磷酸鈉(Na5P3O10)作助劑，它可使硬度大的洗滌水軟化，對微細的無機粒子或油脂具有分散、乳化、膠溶作用，防止污漬再次沉積到衣物上；它還能維持水溶液的弱堿性，提高洗滌劑的去污能力和洗滌效果。但是，自20世紀90年代以來，世界各國先后提出必須生產(chǎn)和使用無磷洗滌劑。請解釋原因_。 (4)酶發(fā)揮催化作用需要適宜的條件(溫度、酸堿度等)，酶自身是蛋白質，在不適宜的條件下(如高溫)容易變質而失去活性(答案合理即可) (5)三聚磷酸鈉造成水體富營養(yǎng)化，破壞了水體原有的生態(tài)平衡，對人類的生存環(huán)境造成了很大的危害(答案合理即可) 化工生產(chǎn)流程的評價與優(yōu)化方法 化工生產(chǎn)方案應用從環(huán)境保護和綜合利用原料、合理利用能量以及化工生產(chǎn)的規(guī)模和廠址選擇等方面進行考慮。 1綠色化學：綠色化學又稱環(huán)境友好化學、環(huán)境無害化學、清潔化學，是用化學的技術和方法去減少或消除有害物質的生產(chǎn)和使用。理想的化工方式是：反應物的原子全部轉化為期望的最終產(chǎn)物，實現(xiàn)“零排放”。 2循環(huán)操作：是化工生產(chǎn)的重要工藝之一，利用循環(huán)操作能有效地提高原料的利用率，降低生產(chǎn)成本。 3循環(huán)利用：可以充分利用原料、節(jié)約資源，同時也是減少排放、實現(xiàn)變廢為寶的重要手段。 4化工生產(chǎn)中的逆流原理：熱交換器中的冷、熱氣體(或液體)，沸騰爐中的燃料與空氣，制硫酸工業(yè)吸收塔中的氣體和吸收液濃硫酸等。逆流的作用是使反應物充分接觸，此外，在化學實驗中的冷凝管也采用了逆流原理。 典例工業(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)氨堿法的工藝如下圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。圖中的中間產(chǎn)物圖中的中間產(chǎn)物C是是_，D是是_(寫化學式寫化學式)；裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式為裝置乙中發(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(1)由得失電子守恒確定Na2SO4和C的關系。 (2)CaCO3高溫分解生成CaO，CaO與H2O反應生成Ca(OH)2；Ca(OH)2與NH4Cl反應生成NH3。 NaHCO3析出用沉淀符號。 (4)由于溶解度不同，NaHCO3析出而KHCO3仍留在溶液中。