高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第6-7單元課件（打包7套）.zip,高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí),第6-7單元課件打包7套,高中化學(xué),一輪,復(fù)習(xí),單元,課件,打包 第六單元化學(xué)與技術(shù) 選考 第29講 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 考綱導(dǎo)視 考綱定位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 認識催化劑的研制對促進化學(xué)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(xué)肥料 農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用 基礎(chǔ)反饋 正誤判斷 正確的畫 錯誤的畫 1 國際上提出的 綠色化學(xué) 是指在化工生產(chǎn)中少用或 不用有害物質(zhì)以及少排放或不排放有害物質(zhì) 2 與以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比 以硫黃為原料的生 產(chǎn)工藝的特點是SO2的轉(zhuǎn)化率提高 3 對于可逆反應(yīng)N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 加入催化劑可以縮短到達平衡的時間 這是因為加快了正反應(yīng)的速 率 而減慢了逆反應(yīng)的速率 4 合成氨工業(yè)使反應(yīng)混合物中的氨液化有利于合成氨的 反應(yīng)能用勒夏特列原理解釋 5 氨堿法生產(chǎn)純堿的原料便宜易得 步驟簡單 是最早的 制堿工藝 6 索爾維制堿法析出NaHCO3后的母液中已無NaCl 只有 NH4Cl 7 硫酸工業(yè)的尾氣必須回收 凈化處理 主要為了充分利 用原料 8 可逆反應(yīng)X g 2Y g 2Z g 正反應(yīng)吸熱 為了有 利于Z的生成 應(yīng)采用的反應(yīng)條件是高溫低壓 9 合成氨工業(yè)中 從合成塔出來的混合氣體 其中NH3只 占15 所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低 10 分別用炒鍋加熱純堿和小蘇打樣品 全部分解揮發(fā) 沒有殘留物的是小蘇打 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考點一 硫酸工業(yè) 知識梳理 1 合成硫酸的三種原料 2 三個主要反應(yīng) 造氣 接觸氧化 三氧化硫的吸收 3 黃鐵礦制硫酸的三個主要設(shè)備 硫黃 或黃鐵礦 空氣 水 S s O2 g SO2 g H 297kJ mol 1 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6kJ mol 1 SO3 g H2O l H2SO4 l H 130 0kJ mol 1 沸騰爐 吸收塔 接觸室 4 接觸室中三個反應(yīng)條件 的溫度 常壓操 作 適當 的空氣提高SO2的轉(zhuǎn)化率 400 500 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 CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 廢水處理 根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì) 采用不同的化學(xué)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 CaSO3 H2O SO2 Ca OH 2 2 能量的充分利用 硫酸生產(chǎn)中的反應(yīng)熱可用于預(yù)熱反應(yīng)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 考點集訓(xùn) 例1 在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中 SO3的吸收過程是在吸收塔 如右圖 中進行的 吸收塔里還裝入大量瓷環(huán) 下列有關(guān)說法中 A 從 處通入SO3 整個吸收操作采取逆流的形式 B 從 處噴下98 3 的硫酸 瓷環(huán)的作用是增大接觸面積C 從 處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2 可直接排入大氣D 從 處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的硫酸答案 C 例2 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(xué)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(zhuǎn)化率與溫度及壓強關(guān)系如圖所示 在實際生產(chǎn)中 SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓 450 左右 對應(yīng)圖中A點 而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點對應(yīng)的反應(yīng)條件 其原因分別是 4 在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是 從而充分利用能源 思路指導(dǎo) SO2在催化氧化過程中 爐氣中含有的砷 硒化合物等雜質(zhì)和礦塵 都會使催化劑中毒 失去催化能力 答案 1 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 2 除塵 水洗 礦塵 砷 硒等元素的化合物使催化劑中 毒 水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響 3 不選B點 是因為壓強大對設(shè)備的投資大 消耗的動能 大 同溫度下SO2原料的轉(zhuǎn)化率在0 1MPa已達到97 左右 不 選擇C點 是因為溫度低 SO2轉(zhuǎn)化率雖然更高 但催化劑的催化作用受影響 反應(yīng)速率低 450 時 催化劑的催化效率最高 4 利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣 例3 2015年遼寧大連質(zhì)檢 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(shè)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(xué)反應(yīng)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 該方法為第一步是用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 圖中a表示 離子交換膜 填 陰 或 陽 A E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(yīng)式為 H2 答案 1 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O CaSO3 H2SO4 CaSO4 SO2 H2O 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 方法技巧 化學(xué)原理在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 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(yīng)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2SO2 O2 2SO3是放熱反應(yīng) 在接觸室內(nèi)使用熱交換器 用反應(yīng)放出的熱量預(yù)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2SO2 O2 2SO3是可逆反 應(yīng) 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 考點二 合成氨工業(yè) 知識梳理 1 反應(yīng)原理 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 2 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?qū)⒖諝馔ㄟ^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(yīng) 反應(yīng)方程式為 C H2O g CO H2 CO H2O g CO2 H2 2 凈化 原料氣中的主要雜質(zhì)H2S CO CO2 O2等會導(dǎo)致催化劑中毒 H2S用 吸收 反應(yīng)方程式 CO首先被氧化生成CO2 再被 吸收 反應(yīng)方程式為 3 合成與分離 合成氨的主要設(shè)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 液氨 氨水 H2S NH4HS H2O NH3 H2O K2CO3溶液 CO H2O CO2 H2 K2CO3 CO2 H2O 2KHCO3 合成塔 合成塔 冷凝器 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 10MPa 30MPa 鐵 考點集訓(xùn) 例4 2014年天津卷 合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項重大 突破 其反應(yīng)原理為N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 4 kJ mol 1 一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下 H 41 2kJ mol 1 對于反應(yīng) 一定可以提高平衡體系 1 步驟 中制氫氣原理如下 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 206 4kJ mol 1 CO g H2O g CO2 g H2 g 中H2百分含量 又能加快反應(yīng)速率的措施是 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(yīng) 將CO進一步轉(zhuǎn)化 可提高H2的產(chǎn)量 若1molCO和H2的混合氣體 CO的體積分數(shù)為20 與H2O反應(yīng) 得到1 18molCO CO2和H2的混合氣體 則CO轉(zhuǎn)化率為 2 圖甲表示500 60 0MPa條件下 原料氣投料比與平衡時NH3體積分數(shù)的關(guān)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(yīng)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(zhì)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(zhuǎn)化率的方法 解析 1 反應(yīng) 是一個吸熱反應(yīng) 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(yīng)速率 增大水蒸氣的濃度 會提高反應(yīng)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(yīng)速率減小 設(shè)CO反應(yīng)了nmol CO g H2O g CO2 g H2 g 起始量 mol變化量 mol平衡量 mol 0 2n0 2 n 0nn 0 8n0 8 n 則 0 2 n n 0 8 n 1 18解得 n 0 18 CO的轉(zhuǎn)化率為 0 18mol0 2mol 100 90 100 42 解得m 0 59 所以平衡 2 a點時 H2 N2物質(zhì)的量之比為3 1 設(shè)投入N2和H2的物質(zhì)的量分別是1mol 3mol 平衡時N2反應(yīng)掉mmol N2 g 3H2 g 2NH3 g 起始量 mol變化量 mol平衡量 mol 1m1 m 33m3 3m 02m2m 根據(jù)題意 2m4 2m 1 0 59 mol時N2的體積分數(shù)為 4 2 0 59 mol 100 14 5 3 通入原料氣 反應(yīng)開始 溫度達到一定程度時反應(yīng)開始 氨氣的量增加 因為合成氨是一個放熱反應(yīng) 當達到平衡后溫度升高 氨氣的含量將減小 2 14 5 答案 1 a90 3 對原料氣加壓 分離液氨后 未反應(yīng)的N2 H2循 4 環(huán)使用 例5 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 H 92kJ mol 1 請解釋 可逆反應(yīng) 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(xué)方程式為 鉑 銠合金網(wǎng)的作用為 鉑 銠合金網(wǎng)未預(yù)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(guān)化學(xué)反應(yīng)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 混合物平均相對分子質(zhì)量為8 5 當該反應(yīng)達到平衡時 測出平衡混合氣的平均相對分子質(zhì)量為10 試求此時N2的轉(zhuǎn)化率和平衡混合氣體中NH3的體積分數(shù)分別為 x 3 4 反 解析 6 根據(jù) 十字交叉法 可得 則 n N2 n H2 6 5 19 5 1 3 設(shè)反應(yīng)前混合氣體的總物質(zhì)的量為4mol 平均相對分子質(zhì)量與氣體的總物質(zhì)的量成反比 設(shè) 反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為xmol 則有 8 510 x4 應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量差值為0 6mol 設(shè)反應(yīng)消耗N2的物質(zhì)的量為ymol 生成氨的物質(zhì)的量為zmol 則有 N2 3H2 2NH3 物質(zhì)的量之差 1ymol 2zmol 20 6mol y 0 3 z 0 6 N2的轉(zhuǎn)化率為 0 31 100 30 氨的體積分數(shù)為 0 63 4 100 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(yīng)方向進行 又能向逆反 應(yīng)方向進行的反應(yīng) 增壓 適當溫度 Pt Rh 作催化劑 氨的催化氧 化反應(yīng)是放熱反應(yīng) 可使Pt Rh合金網(wǎng)達到一定溫度而不必預(yù)熱 NO NO2 4 可用堿溶液吸收氮的氧化物2NaNO2 H2O 5 可作化肥和炸藥 6 30 17 6 2NaOH 方法技巧 在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中 要綜合考慮原料來源 動力 設(shè)備等因素 控制適宜的反應(yīng)條件 以取得最佳經(jīng)濟效益 1 溫度 2 壓強 3 催化劑 加快反應(yīng)速率但不影響平衡 提高單位時間氨 的產(chǎn)量 目前工業(yè)上以鐵觸媒為催化劑 4 循環(huán)操作 合成氨轉(zhuǎn)化率較低 要采用循環(huán)操作 混合氣體通過冷凝器 使氨液化 將氨分離出來 并將沒有完全反應(yīng)的N2和H2經(jīng)過循環(huán)壓縮機 再送入合成塔 使其被充分利用 考點三 純堿工業(yè) 知識梳理 考點集訓(xùn) 例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(zhì) 沉淀劑A來源于石灰窯 廠 寫出A B的化學(xué)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(jié)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 填寫化學(xué)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(yīng)的離子方程式為 濾液D加石灰水前先要加熱 原因是 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(zhì)量分數(shù) 純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)可表示為 注明你的表達式中所用的有關(guān)符號的含義 其和石灰水反應(yīng)時 NH4 OH 84 m1 m2 84 m1 m2 解析 1 沉淀劑A源于石灰窯 說明其是生石灰或熟石灰 粗鹽中的鎂離子和鈣離子一般用碳酸鈉除去 4 根據(jù)操作過程 氨化后通入二氧化碳的溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng) 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 H2O CO2 NH3 NaCl NaHCO3 NH4Cl 最終得到NH4Cl還有碳酸氫鈉等 碳酸氫鈉溶解度很小而結(jié)晶 故酸化后濾液的主要成分是NH4Cl 檢驗其中的氯離子時 要經(jīng)過取樣 加硝酸酸化 加硝酸銀 有白色沉淀 該陰離子是氯離子 5 濾液中主要含有的是氯化銨 NH3 H2O 由于濾液中還 含有一定量的碳酸氫鈉 故此加石灰水前先加熱 是為防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀 6 假設(shè)加熱前純堿的質(zhì)量為m1 加熱后的質(zhì)量為m2 則加熱損失的質(zhì)量為 m1 m2 則純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量為 31 故純堿中含有的碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為 31m1 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 取樣 加硝酸酸化 加硝酸銀 有白色沉淀 該陰離 4 NH4Cl子是氯離子 6 84 m1 m2 31m1 加熱前純堿的質(zhì)量為m1 加熱后的質(zhì)量為m2 例7 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(jié)晶而制得純堿 食鹽和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為 硫酸鈉和焦炭 石灰石反應(yīng)的化學(xué)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(xué)式 后同 D是 裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(xué)性質(zhì)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(jié)合下圖的溶解度 S 隨溫度變化曲線 分析說明是否可行 答案 1 2NaCl H2SO4 濃 Na2SO4 CaCO3 4C Na2SO4 2HCl CaS Na2CO3 4CO 或 Na2SO4 2C CaCO3 CaS Na2CO3 2CO2 2 Ca OH 2NH3 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 提高了食鹽的利用率 NH4Cl可作氮肥 可與合成氨廠聯(lián)合 使合成氨的原料氣轉(zhuǎn)化成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 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 考點四 農(nóng)藥 化肥和表面活性劑 知識梳理 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 氮肥 磷肥 鉀肥 過磷酸鈣 Ca H2PO4 2 H2O和CaSO4 普鈣 Ca3 PO4 2和Mg3 PO4 2 草木灰 鈣鎂磷肥 KCl K2SO4 尿素 CO NH2 2 NH4NO3 NH4HCO3 理用化學(xué)方程式表示為 硝酸銨工業(yè)生產(chǎn)方法為 復(fù)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(fù)合肥料有 NH4H2PO4 NH4 2HPO4 KNO3 KH2PO4 2NH3 CO2 H2NCOONH4 H2NCOONH4 H2NCONH2 H2O 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO NH3 HNO3 NH4NO3 2 農(nóng)藥按用途分為 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(diào)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 考點集訓(xùn) 例8 某生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)如圖所示 1 哪一類生物能將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)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(xué)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(xué)方程式表示HNO3的形成過程 某學(xué)生為證明某一白色固體是硫酸銨 他設(shè)計了兩種方法 答案 1 A 2 豆科植物根部的根瘤菌能將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮 從而滿足自身營養(yǎng)的需要 3 N2 3H2 2NH3 4 N2 O2 2NO 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 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 例9 2015年湖北武漢調(diào)研 化學(xué)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(xué)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(yīng)生成氨基甲酸銨 H2NCOONH4 再使氨基甲酸銨脫水得到尿素 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 農(nóng)諺說的 糞和灰 肥料飛 指的是糞尿與草木灰攪和在一起會降低肥效 請你說明其中的化學(xué)原理 為K2CO3 K2CO3受潮后水解為KOH 顯堿性 NH4與OH 答案 1 Ca H2PO4 2 H2O 2 2NH3 CO2 H2NCOONH4 H2NCOONH4 H2NCONH2 H2O 3 糞尿中的氮元素最終轉(zhuǎn)化為銨鹽 而草木灰的有效成分 可發(fā)生反應(yīng)生成NH3 NH3逸出而降低肥效 規(guī)律總結(jié) 化工生產(chǎn)中常涉及計算的幾種方法 1 關(guān)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(yīng)的關(guān)系式 如 硫鐵礦制硫酸 FeS2 2SO2 2SO3 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 Fe3O4 3Fe 2 化學(xué)方程式加合法 例如 C H2O CO H2 CO H2O得C 2H2O CO2 H2 將 式和 式加合消去CO CO2 2H2 再與N2 3H2 2NH3 加合消去H2 得3C 6H2O 2N2 3CO2 4NH3 即C與NH3之間的理論關(guān)系式為3C 4NH3 3 電子守恒法 如CN CNO CO2 N2 將CN 2Cl 得2e 故關(guān)系式 氧化為CO2和N2 失去5e 而Cl2為2CN 5Cl2 2 物質(zhì)純度 轉(zhuǎn)化率 產(chǎn)率的計算 礦物的純度 純礦物的質(zhì)量礦物的總質(zhì)量 100 原料利用率 消耗原料質(zhì)量原料的總質(zhì)量 100 原料轉(zhuǎn)化率 原料利用率 多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率 各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的乘積 產(chǎn)率 實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量 100 例10 目前 我國采用 接觸法 制硫酸 有關(guān)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(zhì)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(zhì)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SO27 O211 N282 100體積混合氣體進入接觸室反應(yīng)后 將導(dǎo)出的氣體恢復(fù)到原溫度和壓強時變?yōu)?6 7體積 反應(yīng)后混合氣體中N2和O2的體積比為 SO2的轉(zhuǎn)化率是 3 據(jù)測算 接觸法制硫酸過程中 若反應(yīng)熱都未被利用 則每生產(chǎn)1t98 的硫酸需消耗3 6 105kJ的熱量 請通過計算 判斷 若只有反應(yīng)2SO2 g O2 g 2SO3 H 197 解析 2 差量法 設(shè)O2 SO2分別參與反應(yīng)的體積為x y 則 2SO2 O2 2SO3 V 2 2y 1x 13 3 所以反應(yīng)的SO2 y 6 6體積 反應(yīng)的O2 x 3 3體積 100 94 3 氮氣在反應(yīng)中不變 故體積比為82 11 3 3 82 7 7 SO2的轉(zhuǎn)化率為 6 67 3 根據(jù)原子守恒 得出關(guān)系式 SO2 SO3 H2SO4 放出熱量 98g1 106g 98 98g1 106g 98 98 5kJQ98 5kJQ 解得Q 9 85 105kJ 即可向外界輸出的能量 9 85 105kJ 3 6 105kJ 6 25 105kJ 答案 1 SO2轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng) 隨溫度升高 平衡逆向移動 SO2的轉(zhuǎn)化率減小 SO3的物質(zhì)的量減少 所以CuSO4的量減少 2 82 7 7 94 3 3 6 25 105 第30講 化學(xué)與資源開發(fā)利用 考綱導(dǎo)視 考綱定位1 了解海水的綜合運用 了解科學(xué)發(fā)展對自然資源的作用 2 了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用 3 了解煤 石油和天然氣等綜合運用的意義 4 了解化學(xué)資源對廢舊物的再生和綜合運用的作用 基礎(chǔ)反饋 正誤判斷 正確的畫 錯誤的畫 1 區(qū)分硬水和軟水的最佳方法是用肥皂水進行區(qū)分 易起 泡沫的為軟水 不易起泡沫的為硬水 2 我國淡水資源非常短缺 所以在生產(chǎn)和生活中應(yīng)該將生 活用水 工廠廢水直接排放到湖泊或海洋中 3 海水制鹽的主要方法是電滲析法 4 電解NaCl水溶液 若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶 液 溶液呈無色 5 海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化 6 電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法 可防止陰極 室產(chǎn)生的Cl2進入陽極室 8 改液化石油氣為天然氣作燃料 燃燒時應(yīng)減小進空氣量 或增大進天然氣量 9 石油裂解的目的是提高汽油的產(chǎn)量 10 大力發(fā)展火力發(fā)電 解決電力緊張問題符合節(jié)能減排 答案 1 2 3 4 7 8 9 10 考點一 多樣化的水處理技術(shù) 知識梳理 1 天然水的凈化 混凝劑 膠體 懸浮物 膠體 1 概念 加入 形成 吸附天然水中的 和 聚集成較大顆粒而沉淀 然后過濾除去的方法 2 常見混凝劑 硫酸鋁 聚合鋁 硫酸亞鐵 硫酸鐵等 明礬 混凝沉淀 過濾 殺菌 3 混凝法凈水流程 2 硬水的軟化 Ca HCO3 2 Mg HCO3 2 1 硬度的劃分 暫時硬度是指水的硬度由 或 引起 永久硬度是指由 等引起 鈣 鎂的硫酸鹽或氯化物 2 硬水的軟化方法 加熱法 原理 用化學(xué)方程式表示 是 適用范圍是 藥劑法 常用藥劑 和 等 軟化流程為 Ca HCO3 2 H2O CO2 CaCO3 Mg HCO3 2 MgCO3 H2O CO2 MgCO3 H2O Mg OH 2 CO2 只能軟化暫時硬度的水 純堿 生石灰 CaCO3 Mg OH 2 陽離子 再生 3 污水處理 1 基本流程 2 污水處理常用的化學(xué)方法 中和法 酸性廢水常用熟石灰中和 堿性廢水常用H2SO4或CO2中和 4 海水淡化 蒸餾法 電滲析法 海水淡化的方法有 等 考點集訓(xùn) A 離子交換法可以軟化硬水B 硬水中含有較多Ca2 Mg2 C 生產(chǎn) 生活使用的天然水必須經(jīng)軟化D 加熱可使暫時硬水中的Ca2 生成CaCO3沉淀答案 C 方法技巧 2 石灰純堿法軟化后的硬水 仍然會有一定的硬度 原因 是生成的鈣鎂化合物仍然有一定的溶解度 3 鑒別硬水和軟水可利用肥皂水 加肥皂水硬水會產(chǎn)生較 多的浮渣 軟水會產(chǎn)生較多的泡沫 4 離子交換樹脂不只有陽離子交換樹脂 也有陰離子交換 樹脂 例2 水處理主要包括水的凈化 污水處理 硬水軟化和海水淡化等 1 水的凈化與軟化的區(qū)別是 2 凈化后的水還需殺菌消毒才能飲用 下列物質(zhì)適用于自來水消毒的有 A KMnO4C KAl SO4 2 12H2O B Cl2D 活性炭 答案 1 水的凈化是用混凝劑 如明礬等 將水中的懸浮物沉淀下來 而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 2 B 3 Cu2 MnS CuS Mn2 MnS的Ksp比CuS 的Ksp大 下面的處理方法 往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl 以Fe為電極進行電解 經(jīng)過一段時間 有Cr OH 3和Fe OH 3沉淀生成 工業(yè)廢水中鉻的含量已低于排放標準 請回答下列問題 3 工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是 4 鐵電極 填 能 或 不能 改用石墨電極 原因是 考點二 海水的綜合利用 知識梳理 1 氯堿工業(yè) 離子交換膜法電解食鹽水 1 設(shè)備 離子交換膜電解槽 離子交換膜只允許 離子通過 2 原理 氯堿工業(yè)的生產(chǎn)原理用化學(xué)方程式表示為 3 工藝流程 粗鹽水 精鹽水 在進入電解槽前需通過陽離子交換塔進一步除去 等離子 以防破壞離子交換膜 陽 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 過濾 Ca2 Mg2 4 粗鹽的精制 5 產(chǎn)品 陽極室產(chǎn)品是 需補充 流出 陰極室產(chǎn)品是氫氣和NaOH 需補充純水 加入一定量NaOH稀溶液 流出NaOH濃溶液 氯氣 精制飽和食鹽水 淡鹽水 2 從海水中提取溴單質(zhì) 1 工藝流程 2 反應(yīng)原理 Cl2 2NaBr 2NaCl Br2 3Br2 3Na2CO3 5NaBr NaBrO3 3CO2 5NaBr NaBrO3 3H2SO4 3Br2 3Na2SO4 3H2O Br2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 2HBr Cl2 2HCl Br2 沉淀Mg2 3 從海水中提取鎂單質(zhì) 1 工藝流程 2 主要化學(xué)反應(yīng) 制備石灰乳 制備MgCl2 電解MgCl2 CaO H2O Ca OH 2 Mg OH 2 2HCl MgCl2 2H2O 3 生產(chǎn)中應(yīng)用的平衡原理 沉淀溶解平衡原理 向海水中加入沉淀劑Ca OH 2 由于c OH 增大 Mg OH 2的溶解度小于Ca OH 2的 則最大限 水解平衡原理 在MgCl2 6H2O脫水變?yōu)镸gCl2時 由 于MgCl2 2H2O Mg OH 2 2HCl水解平衡的存在 在HCl 氣體環(huán)境中 增大了c HCl 抑制了MgCl2的水解 避免了Mg OH 2的生成 考點集訓(xùn) 例4 海水是巨大的資源寶庫 從海水中提取食鹽和溴的過 程如下 1 請列舉海水淡化的兩種方法 2 將NaCl溶液進行電解 在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品 有H2 3 步驟 中已獲得Br2 步驟 中又將Br2還原為Br 其 目的為 4 步驟 用SO2水溶液吸收Br2 吸收率可達95 有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為 由此反應(yīng)可知 除環(huán)境保護外 在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是 5 某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法 查閱了有關(guān)資料 Br2的沸點為59 微溶于水 有毒性和強腐蝕性 他們參觀生產(chǎn)過程后 畫了如下裝置簡圖 請你參與分析討論 圖中儀器B的名稱 整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管 其 原因是 實驗裝置氣密性良好 要達到提純溴的目的 操作中如 何控制關(guān)鍵條件 C中液體產(chǎn)生顏色為 為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2 可向其中加入NaBr溶液 充分反應(yīng)后 再進行的分離操作是 4 Br2 SO2 2H2O 4H SO4 2Br 答案 1 蒸餾法 電滲析法 離子交換法 任意兩種 2 Cl2 NaOH 3 富集溴元素 2 強酸對設(shè)備的 嚴重腐蝕 5 冷凝管 Br2腐蝕橡膠 控制溫度計b的溫度 并 收集59 的餾分 深紅棕色 分液 或蒸餾 例5 海洋是個巨大的資源寶庫 海水資源的利用具有非常廣闊的發(fā)展前景 海水中溴元素以Br 形式存在 工業(yè)上用空 氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如下圖 1 步驟 反應(yīng)的離子方程式為 2 步驟 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 Br的原子序數(shù)是 在周期表中位于第 周期第 族 4 步驟 蒸餾的過程中 溫度應(yīng)控制在80 90 溫度過高或過低都不利于生產(chǎn) 原因是 5 為什么不直接用 溴水混合物 而要用 溴水混合物 進行蒸餾 得到液溴 解析 空氣吹出法是用于工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法 其中一種工藝是在預(yù)先酸化的濃縮海水中用氯氣與海水中的溴 離子反應(yīng) 使之成為單質(zhì)溴 2Br Cl2 2Cl Br2 繼而通入空氣和水蒸氣 將溴吹入吸收塔 使溴蒸氣和吸收劑SO2發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氫溴酸 SO2 Br2 2H2O H2SO4 2HBr 以達到富集的目的 然后 再用氯氣將其氧化 2HBr Cl2 2HCl Br2 最后蒸餾得到液溴 答案 1 2Br Cl2 Br2 2Cl 2 SO2 Br2 2H2O 2HBr H2SO4 3 35四 A 4 溫度過高 大量水蒸氣隨溴蒸氣排出 溴蒸氣中水增加 溫度過低 溴不能完全蒸出 回收率低 5 溴水混合物 中雖然含有溴單質(zhì) 但濃度低 如果直接蒸餾 處理量大 生產(chǎn)成本高 經(jīng)過 空氣吹出 SO2吸收 氧化 等步驟實際上是將溴水濃縮了 例6 2014年新課標卷 將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一 一般是先將海水淡化獲得淡水 再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品 回答下列問題 1 下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行 的是 填序號 用混凝法獲取淡水 提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量 優(yōu)化提 取產(chǎn)品的品種 改進鉀 溴 鎂等的提取工藝 2 采用 空氣吹出法 從濃海水中吹出Br2 并用純堿吸收 堿吸收溴的主要反應(yīng)是Br2 Na2CO3 H2O NaBr NaBrO3 NaHCO3 未配平 吸收1molBr2時 轉(zhuǎn)移的電子為 mol 3 海水提鎂的一段工藝流程如下圖 濃海水的主要成分如下 該工藝過程中 脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為 產(chǎn)品2的化學(xué)式為 1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為 g 4 采用石墨陽極 不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂 發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 電解時 若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗 寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 答案 1 2 53 4 MgCl2 熔融 Mg 2H2O Mg Cl2 Mg OH 2 H2 考點三 化石原料的綜合利用 知識梳理 1 石油的煉制 沸點 沸點 物理 長鏈 短鏈 化學(xué) 化學(xué) 2 煤的綜合利用 隔絕空氣 液體燃料 料 如CH3OH 可燃性氣體 烴類燃料 醇類燃 1 煤氣化 2C O2 H2OH2 CO2 3 煤化工和天然氣化工的發(fā)展 碳化學(xué) 2CO C H2O CO H2 CO 2 天然氣的重整 CH4 H2O CO 3H2 考點集訓(xùn) 例7 石油和煤炭加工過程涉及多種技術(shù)和設(shè)備 1 石油分餾時 在不斷向 填工業(yè)設(shè)備名稱 內(nèi)投放原料的同時獲得產(chǎn)品 該過程為 操作過程 2 石油裂化分為熱裂化 和加氫裂化 裂化的目 的是提高 的產(chǎn)量 3 煤的洗選是為了降低原煤中灰分和 的含量 煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒 并使全部煤炭顆粒 進行燃燒的過程 4 煤的直接液化是煤與適當溶劑混合后在高溫和 存在下與 作用生成液體燃料的過程 解析 1 石油的分餾是在分餾塔中進行的 該過程為連續(xù)操作過程 2 石油裂化分為熱裂化 催化裂化和加氫裂化 裂化的目的是提高輕質(zhì)燃料油 或汽油 的產(chǎn)量 3 煤的洗選是為了降低原煤中灰分和硫的含量 煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒 并使全部煤炭顆粒浮動進行燃燒的過程 4 煤的直接液化是煤與適當溶劑混合后在高溫和催化劑存在下 使煤與氫氣作用生成液體燃料的過程 答案 1 分餾塔 連續(xù) 2 催化裂化 3 硫 或S 輕質(zhì)燃料油 或汽油 浮動 4 催化劑 氫氣 或H2 例8 2015年四川樂山模擬 四川有豐富的天然氣資源 以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示 圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出 請?zhí)顚懴铝锌瞻?1 已知0 5mol甲烷和0 5mol水蒸氣在t pkPa時 完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣 合成氣 吸收了akJ熱量 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 2 在合成氨的實際生產(chǎn)過程中 常采取的措施之一是將生成的氨從混合氣體中及時分離出來 并將分離出氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用 同時補充氮氣和氫氣 請應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點說明采取該措施有何作用 3 當甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75 時 以5 60 107L甲烷為原料能夠合成 L氨氣 假設(shè)體積均在標準狀況下測定 4 已知尿素的結(jié)構(gòu)簡式為 請寫出兩種 含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式 答案 1 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 2akJ mol 1 2 增大氮氣和氫氣的濃度有利于增大反 應(yīng)速率 減小氨氣的濃度 有利于平衡向正反應(yīng)方向移動 3 1 12 108 4 NH4N C O 專題提升五 化學(xué)技術(shù)與環(huán)境保護的綜合考查 以物質(zhì)的性質(zhì) 化學(xué)反應(yīng)原理 無機化工生產(chǎn) 實驗設(shè)計與探究為主題 考查環(huán)境的保護以及化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是近幾年高考命題的熱點 這類題型與社會生產(chǎn)生活有著緊密的聯(lián)系 選擇題的考查中其難度一般不大 在綜合題中考查具有一定的思維活躍性 在作答時要聯(lián)系生產(chǎn)生活 注意用字的準確性 1 常見的環(huán)境污染與原因 酸雨 二氧化硫和氮氧化物 光化學(xué)煙霧 氮氧化物 臭氧空洞 氟氯烴 溫室效應(yīng) 二氧化碳 白色污染 廢舊塑料 赤潮水華 含氮 磷的生活污水 2 環(huán)境保護的措施 1 利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造 成的污染 采用簡單易得 且無毒無害的原料 無副產(chǎn)物 零排放 具有原子經(jīng)濟性 產(chǎn)物為環(huán)境友好型 2 對工業(yè)廢棄物 廢水 廢氣進行回收利用或處理達標再 排放 3 解答環(huán)境保護與化學(xué)技術(shù)題目的步驟 1 認真審題 明確實驗的目的與流程 清楚各個流程的條 件和產(chǎn)物 2 分析問題 分析各個流程可能出現(xiàn)的污染物 過量的物 質(zhì)是否需要回收再利用或者不環(huán)保的操作 3 規(guī)范解答 根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)和環(huán)境保護的前提 對物質(zhì)進 行回收利用或者轉(zhuǎn)化為無毒無害 一 物質(zhì)的性質(zhì)與環(huán)境保護 例1 2015年北京卷 研究CO2海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿 是 當今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域 2 在海洋循環(huán)中 通過下圖所示的途徑固碳 寫出鈣化作用的離子方程式 同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自于H2O 用18O標記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下 將其補充完整 CH2O x x18O2 xH2O 3 海水中溶解無機碳占海水總碳的95 以上 其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ) 測量溶解無機碳 可采用如下方法 氣提 吸收CO2 用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收 裝置示意圖如下 將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑 4 利用下圖所示裝置從海水中提取CO2 有利于減少環(huán)境 溫室氣體含量 結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理 用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水 合格后排回大海 處理至合格的方法是 變式訓(xùn)練 1 2015年江蘇蘇州模擬 工業(yè)尾氣中的氮氧化物常用氨催化吸收法 原理是NH3與NOx反應(yīng)生成無毒物質(zhì) 某同學(xué)采用以下裝置和步驟模擬工業(yè)上氮氧化物的處理過程 一 提供的裝置 A B C D E F G 二 NH3的制取 1 下列有關(guān)實驗室制備氣體的說法正確的是 填 序號 可以用排飽和食鹽水的方法收集氯氣 用赤熱的炭與水蒸氣反應(yīng)制取氫氣 實驗室制氧氣有時需要加熱 有時不需要加熱 用無水氯化鈣干燥氨氣 用濃鹽酸洗滌高錳酸鉀分解制氧氣的試管 2 從所提供的裝置中選取一個能制取氨氣的裝置 填序號 3 當采用你所選用的裝置制取氨氣時 相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是 三 模擬尾氣的處理 選用上述部分裝置 按下列順序連接成模擬尾氣處理裝置 回答有關(guān)問題 4 A中反應(yīng)的離子方程式為 5 D裝置中的液體可換成 填序號 a CuSO4c CCl4 b H2Od 濃硫酸 6 該同學(xué)所設(shè)計的模擬尾氣處理實驗還存在的明顯缺陷是 答案 1 2 C或G 5 C 6 NO尾氣直接排放 沒有進行處理 二 化學(xué)反應(yīng)原理與環(huán)境保護 例2 2014年浙江卷節(jié)選 煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2 嚴重破壞生態(tài)環(huán)境 采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定 從而降低SO2的排放 但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 降低了脫硫效率 相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下 H1 CaSO4 s CO g 218 4kJ mol 1 反應(yīng) CaSO4 s 4CO g CaO s SO2 g CO2 g CaS s 4CO2 g 請回答下列問題 1 假設(shè)某溫度下 反應(yīng) 的速率 v1 大于反應(yīng) 的速率 v2 則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是 A B C D 2 通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng) 和 是否同時發(fā)生 理由是 3 下圖為實驗測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分數(shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分數(shù)的關(guān)系曲線 則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有 A 向該反應(yīng)體系中投入石灰石 B 在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度C 提高CO的初始體積百分數(shù)D 提高反應(yīng)體系的溫度 解析 1 反應(yīng) 吸熱 產(chǎn)物的能量高于反應(yīng)物 反應(yīng) 放熱 產(chǎn)物的能量低于反應(yīng)物 反應(yīng) 的速率 v1 大于反應(yīng) 的速率 v2 反應(yīng) 的活化能低 2 反應(yīng) 中生成有SO2 監(jiān)測SO2與CO2的濃度增加量的比即可確定是否發(fā)生兩個反應(yīng) 3 向該反應(yīng)體系中投入石灰石 產(chǎn)生CO2 使反應(yīng) 逆向進行 可降低該反應(yīng)體系中SO2生成量 A正確 在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度 圖中可以看出最低溫度的CaS的含量最高 故B正確 D錯誤 C圖中可以看出 提高CO的初始體積百分數(shù) 可以提高CaS的含量 故正確 答案 1 C 2 如果氣相中SO2與CO2的濃度比隨時間發(fā)生變化 則表 明反應(yīng)同時發(fā)生 3 A B C 變式訓(xùn)練 2 2015年湖北省八校第一次聯(lián)考 隨著汽車數(shù)量的逐年增多 汽車尾氣污染已成為突出的環(huán)境問題之一 反應(yīng) 2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g 可用于凈化汽車尾氣 已知該反應(yīng)速率極慢 570K時平衡常數(shù)為1 1059 下列說法正確的是 A 提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑B 提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C 裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COD 570K時及時抽走CO2 N2 平衡常數(shù)將會增大 尾氣凈化效率更佳答案 A 三 化學(xué)工藝與環(huán)境保護 例3 2014年四川卷節(jié)選 污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題 某研究小組利用軟錳礦 主要成分為MnO2 另含少量鐵 鋁 銅 鎳等金屬化合物 作脫硫劑 通過如下簡化流程 既脫除燃煤尾氣中的SO2 又制得電池材料MnO2 反應(yīng)條件已省略 請回答下列問題 上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了 選填下列字母編號 A 廢棄物的綜合利用B 白色污染的減少C 酸雨的減少 2014年福建卷節(jié)選 用廢鐵皮制取鐵紅 Fe2O3 的部分流 程示意圖如下 上述生產(chǎn)流程中 能體現(xiàn) 綠色化學(xué) 思想的是 任寫一項 2014年廣東卷 用CaSO4代替O2與燃料CO反應(yīng) 既可提高燃燒效率 又能得到高純CO2 是一種高效 清潔 經(jīng)濟的新型燃燒技術(shù) 反應(yīng) 為主反應(yīng) 反應(yīng) 和 為副反應(yīng) H3 86 2kJ mol 1以反應(yīng) 中生成的CaS為原料 在一定條件下經(jīng)原子利用率100 的高溫反應(yīng) 可再生CaSO4 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 解析 根據(jù)題意 既脫除燃煤尾氣中的SO2 又制得電池材料MnO2 上述流程脫硫能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物的綜合利用 二氧化硫的減少可以減少酸雨 濃硝酸分解的化學(xué)方程式為4HNO3 4NO2 O2 2H2O 硝酸氧化廢鐵皮中鐵的化學(xué)方程式為4Fe 10HNO3 4Fe NO3 3 NH4NO3 3H2O 生產(chǎn)過程中體現(xiàn)綠色思想的是整個過程中氮氧化物排放減少 CaS轉(zhuǎn)化為CaSO4 從元素守恒角度分析 CaS與O2按照1 2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CaSO4 才能滿足原子利用率100 所 以化學(xué)方程式為CaS 2O2 CaSO4 答案 A C 氮氧化物排放少 或其他合理答案 CaS 2O2 CaSO4 變式訓(xùn)練 3 2014年海南卷節(jié)選 鋅是一種應(yīng)用廣泛的金屬 目前工業(yè)上主要采用 濕法 工藝冶煉鋅 某含鋅礦的主要成分為ZnS 還含少量FeS等其他成分 以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示 回答下列問題 1 硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行 所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學(xué)式為 2 焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸 該酸可用于后 續(xù)的 操作 3 浸出液 凈化 過程中加入的主要物質(zhì)為 其作用是 4 電解沉積過程中的陰極采用鋁板 陽極采用Pb Ag合金惰性電極 陽極逸出的氣體是 5 改進的鋅冶煉工藝 采用了 氧壓酸浸 的全濕法流程 既省略了易導(dǎo)致空氣污染的焙燒過程 又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質(zhì) 氧壓酸浸 中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為 答案 1 ZnO 2 浸出 3 鋅粉 置換出Fe等 4 O2 5 2ZnS 4H O2 2Zn2 2S 2H2O 1 2013年上海卷改編 1 實驗室可用銅和濃硫酸加熱或硫 酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫 1 如果用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫 并希望能控制反應(yīng)速度 上圖中可選用的發(fā)生裝置是 填寫字母 2 若用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取3 36L 標準狀況 二氧化硫 至少需要稱取亞硫酸鈉 g 保留一位小數(shù) 如果已有4 0 亞硫酸鈉 質(zhì)量分數(shù) 被氧化成硫酸鈉 則至少需稱取該亞硫酸鈉 g 保留一位小數(shù) 3 實驗室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學(xué)原理相同 石灰 石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法 石灰 石膏法的吸收反應(yīng)為 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O 吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化 反應(yīng)為 2CaSO3 O2 4H2O 2CaSO4 2H2O 其流程如下圖 堿法的吸收反應(yīng)為 SO2 2NaOH Na2SO3 H2O 堿法的特點是氫氧化鈉堿性強 吸收快 效率高 其流程如下圖 已知 石灰 石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學(xué)原理相同之處是 和堿法相比 石灰 石膏法的優(yōu)點是 缺點是 答案 1 ae 2 18 9 19 7 3 利用SO2是酸性氧化物 可與堿反應(yīng) 原料易取 吸收 成本低 吸收速率慢 效率低 2 2015年四川卷節(jié)選 為了保護環(huán)境 充分利用資源 某研究小組通過如下簡化流程 將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣 鐵主要以Fe2O3存在 轉(zhuǎn)變成重要的工業(yè)原料FeSO4 反應(yīng)條件略 活化硫鐵礦還原Fe3 的主要反應(yīng)為 FeS2 7Fe2 SO4 3 8H2O 15FeSO4 8H2SO4 不考慮其他反應(yīng) 請回答下列問題 1 第1步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是 2 檢驗第 步中Fe3 是否完全還原 應(yīng)選擇 填字母編號 A KMnO4溶液 B K3 Fe CN 6 溶液 C KSCN溶液 4 FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3 FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料 已知25 101kPa時 4Fe s 3O2 g 2Fe2O3 s H 1648kJ mol 1 C s O2 g CO2 g H 393kJ mol 1 2Fe s 2C s 3O2 g 2FeCO3 s H 1480kJ mol 1 FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是 答案 1 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 2 C 3 Fe2 被氧化為Fe3 Fe3 水解pH下降 H 260 4 4FeCO3 s O2 g 2Fe2O3 s 4CO2 g kJ mol 1 3 2015年江蘇卷 以磷石膏 主要成分CaSO4 雜質(zhì)SiO2 Al2O3等 為原料可制備輕質(zhì)CaCO3 A 攪拌漿料C 增大氨水濃度 B 加熱漿料至100 D 減小CO2通入速率 2 當清液pH接近6 5時 過濾并洗滌固體 濾液中物質(zhì)的量濃度最大的兩種陰離子為 和 填化學(xué)式 檢驗洗滌是否完全的方法是 4 2014年新課標 節(jié)選 乙醇是重要的有機化工原料 可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn) 回答下列問題 1 間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯 C2H5OSO3H 再水解生成乙醇 寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式 2 已知 甲醇脫水反應(yīng) 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H1 23 9kJ mol 1 甲醇制烯烴反應(yīng) 2CH3OH g C2H4 g 2H2O g H2 29 1kJ mol 1乙醇異構(gòu)化反應(yīng) C2H5OH g CH3OCH3 g H3 50 7kJ mol 1 則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4 g H2O g C2H5OH g 的 H kJ mol 1 與間接水合法相比 氣相直接水合法的優(yōu)點是 答案 1 C2H4 H2SO4 濃 C2H5OSO3H C2H5OSO3H H2O C2H5OH H2SO4 2 45 5 污染小 腐蝕性小等 5 2014年四川卷 污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題 某研究小組利用軟錳礦 主要成分為MnO2 另含有少量鐵 鋁 銅 鎳等金屬化合物 作脫硫劑 通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2 又制得電池材料MnO2 反應(yīng)條件已省略 請回答下列問題 1 上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了 選填下列字母編號 A 廢棄物的綜合利用B 白色污染的減少C 酸雨的減少 4 MnO2可作超級電容器材料 用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2 其陽極的電極反應(yīng)式為 5 MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料 堿性鋅錳電池放電時 正極的電極反應(yīng)式為 6 假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應(yīng) 按照圖示流程 將am3 標準狀況 含SO2的體積分數(shù)為b 的尾氣通入礦漿 若SO2的脫除率為89 6 最終得到MnO2的質(zhì)量為ckg 則除去鐵 鋁 銅 鎳等雜質(zhì)時 所引入的錳元素相當于MnO2 kg 答案 1 AC 2 消耗溶液中的酸 促進Al3 和Fe3 水解生成氫氧化物沉淀 3 MnO2 s SO2 g MnSO4 S H 248kJ mol 1