化學(xué)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

1、第三單元　化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),考點(diǎn)一 工業(yè)生產(chǎn)硫酸【核心知識(shí)通關(guān)】1.三種原料:三種原料分別是_______________、_____、___。,硫黃(或黃鐵礦),空氣,水,2.三個(gè)反應(yīng)階段和三種設(shè)備：,S+O2 SO2,4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,沸騰爐,2SO2+O2 2SO3,接觸室,SO3+H2O====H2SO4,吸收塔,3.三廢處理:(1)尾氣吸收:硫酸生產(chǎn)的尾氣中含有少

2、量SO2,可用石灰水吸收,反應(yīng)方程式為________________________;__________________________________。這樣得到的SO2含量較高,可返回用作原料。,Ca(OH)2+SO2 ====CaSO3+H2O,CaSO3+H2SO4 ====CaSO4+SO2↑+H2O,(2)廢水的處理:硫酸生產(chǎn)的污水中含有酸性雜質(zhì),可用石灰中和法處理,方程式為Ca(OH)2+H2SO4====CaSO

3、4+2H2O。(3)廢渣的利用:用來制造水泥或磚,回收有色金屬。,【特別提醒】(1)黃鐵礦(FeS2)中硫元素的化合價(jià)為-1價(jià),鐵元素的化合價(jià)為+2價(jià),煅燒黃鐵礦的反應(yīng)中,被氧化的是鐵元素和硫元素,每有1 mol FeS2完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移11 mol電子。(2)吸收SO3不用水或稀硫酸,而是用98%的H2SO4,是因?yàn)橛盟蛳×蛩嵛誗O3會(huì)產(chǎn)生酸霧,影響吸收。,(3)煅燒黃鐵礦制得的爐氣需進(jìn)行凈化處理,主要是避免催化劑中毒、防止

4、腐蝕設(shè)備等。(4)在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中,要綜合考慮原料來源、動(dòng)力、設(shè)備、環(huán)境污染等因素,控制適宜的反應(yīng)條件,以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。,【高考模擬精練】1.(2016·唐山模擬)火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫黃可用于生產(chǎn)重要的化工原料——硫酸。某企業(yè)用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸:,請回答下列問題:(1)①為使硫黃充分燃燒,經(jīng)流量計(jì)1通入燃燒室的氧氣過量50%。為提高SO2轉(zhuǎn)化率,經(jīng)流量計(jì)2的氧氣量為轉(zhuǎn)化器中二氧化硫完全氧化時(shí)理論需氧量的2.

5、5倍,則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)2的空氣體積比應(yīng)為__________。b管排出的尾氣的處理方法是_____________________________________________________。,②與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點(diǎn)是________(填字母序號(hào))。A.耗氧量減少B.二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高C.產(chǎn)生的廢氣減少D.不需要使用催化劑,(2)硫酸的用途非常廣泛，其可應(yīng)用于下列________方

6、面(填字母序號(hào))。A.橡膠的硫化B.表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成C.鉛蓄電池的生產(chǎn)D.過磷酸鈣的制備,(3)礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時(shí)SO2的排放，請寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________。,【解析】

7、(1)①燃燒室中的反應(yīng)為S+O2 SO2，假設(shè)SO2的體積為x，則流量計(jì)1中通入氧氣的體積為1.5x，轉(zhuǎn)化器中的反應(yīng)為2SO2+O2 2SO3，則流量計(jì)2中通入氧氣的體積為1.25x；故流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)2的空氣體積比應(yīng)為6∶5；SO2為酸性氧化物，可以用堿液(如氨水)吸收；,②硫鐵礦中鐵的氧化需要消耗O2,A項(xiàng)正確;原料選擇與SO2的轉(zhuǎn)化率無關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;用硫鐵礦為原料產(chǎn)生的廢渣較多,但廢氣量相同,C項(xiàng)錯(cuò)

8、誤;用SO2制取SO3的過程中都需要使用催化劑,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,(2)橡膠硫化所用到的為單質(zhì)硫,A項(xiàng)錯(cuò)誤;烷基苯磺酸鈉中含有磺酸基,制取過程中需要發(fā)生磺化反應(yīng),B項(xiàng)正確;鉛蓄電池中需要用到硫酸和硫酸鉛,C項(xiàng)正確;過磷酸鈣的制取過程中需要濃硫酸和磷礦石,D項(xiàng)正確。(3)CaCO3高溫分解生成CO2和CaO,SO2為酸性氧化物,可以和堿性氧化物CaO反應(yīng)生成CaSO3,而CaSO3易被氧化為CaSO4。,答案:(1)①6∶5　用氨水吸收?、贏

9、(2)B、C、D(3)CaCO3 CaO+CO2↑,SO2+CaO====CaSO3,2CaSO3+O2====2CaSO4,2.(2016·湛江模擬)硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二氧化硫在尾氣中的含量不得超過0.05 mg·m-3,可見硫酸工業(yè)生產(chǎn)既要考慮經(jīng)濟(jì)效益,也要考慮社會(huì)效益。(1)在用黃鐵礦生產(chǎn)硫酸的過程中,與之無關(guān)的設(shè)備是________。a.吸收塔　　b.接觸室　　c.沸騰爐　　d.氧化爐

10、,(2)為了提高SO2轉(zhuǎn)化為SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),工業(yè)上常使用適當(dāng)過量的空氣,這樣從接觸室導(dǎo)出的氣體的成分是________。,(3)在硫酸工業(yè)中,常用濃硫酸而不用水吸收SO3是因?yàn)開__________________________________________________________________________________________;為了消除硫酸廠尾氣排放對(duì)環(huán)境污染,常用氨水吸收SO2,化學(xué)方程式為___

11、__________________________________________________________________________。,(4)催化氧化的原料氣成分(體積分?jǐn)?shù))為SO28%,O211%,N281%。壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響如下:,工業(yè)上,二氧化硫催化氧化過程采用的是常壓而不是高壓,主要原因是_____________________________。分析上表數(shù)據(jù)可知,二氧化硫的催化氧化是放熱反應(yīng)

12、,理由是____________________________________。,(5)接觸法制硫酸的過程中,已知進(jìn)入接觸室的氣體體積組成是:SO2占8%、N2占81%、O2占11%,在一定溫度下,反應(yīng)達(dá)到平衡后總體積變?yōu)樵瓉淼?6.5%,則SO2轉(zhuǎn)化為SO3的百分率為________。,【解析】(1)工業(yè)制硫酸的過程是黃鐵礦石在沸騰爐中燃燒生成二氧化硫,二氧化硫在接觸室中氧化為三氧化硫,三氧化硫在吸收塔中被濃硫酸吸收生成硫酸,所用設(shè)

13、備中沒有氧化爐。(2)二氧化硫被空氣氧化為三氧化硫是可逆反應(yīng),反應(yīng)過程中使用的是空氣,因此從接觸室中導(dǎo)出的氣體是SO3、O2、SO2、N2的混合氣體。,(3)SO3與水反應(yīng)為放熱反應(yīng),直接用水吸收SO3,會(huì)形成酸霧,吸收速率慢,吸收不充分,因此用濃硫酸吸收SO3。(4)觀察表中數(shù)據(jù),在溫度400℃,常壓下(0.1 MPa),SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到99.2%,增大壓強(qiáng),雖然可提高SO2的轉(zhuǎn)化率,但增大程度很有限,而增大壓強(qiáng)會(huì)增加動(dòng)力成

14、本和設(shè)備成本,因此二氧化硫催化氧化過程采用常壓進(jìn)行。,(5)假定反應(yīng)前氣體的體積為100,則SO2的體積為8、N2的體積為81、O2的體積為11,經(jīng)過催化氧化反應(yīng)掉氧氣的體積為x,由反應(yīng)2SO2+O2 2SO3,知反應(yīng)平衡后混合氣體的體積為8-2x+11-x+2x+81=96.5,解得x=3.5。SO2轉(zhuǎn)化為SO3的百分率為 ×100%=87.5%。,答案:(1)d(2)SO3、O2、SO2、N2(3

15、)用水吸收易形成酸霧,阻礙SO3再吸收SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3(4)常壓時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大,增大壓強(qiáng)會(huì)增加動(dòng)力成本和設(shè)備成本　壓強(qiáng)一定時(shí),溫度升高,SO2轉(zhuǎn)化率下降(5)87.5%,【加固訓(xùn)練】1.硫酸制造業(yè)中采取以下幾種措施:①改進(jìn)煅燒黃鐵礦的技術(shù)?、谘趸趸驎r(shí)使用催化劑?、墼谘趸趸虻脑O(shè)備中安裝熱交換器?、軐⒍趸蜻M(jìn)行多次循環(huán)氧化?、莼厥绽梦矚庵械亩趸?。其中能減少酸雨產(chǎn)

16、生的措施是　(　　)A.①②④⑤　　　　　　　B.②③④⑤C.①②③④⑤ D.④⑤,【解析】選D。要減少酸雨就必須控制SO2的排放量,改進(jìn)煅燒黃鐵礦的技術(shù),只能使燃燒充分,不能使SO2的量減少,①錯(cuò);使用催化劑只能加快反應(yīng)速率,不會(huì)使SO2的量減少,②錯(cuò);在氧化二氧化硫的設(shè)備中安裝熱交換器,只能使熱量充分利用,也不能減少SO2的排放量,③錯(cuò)。,2.在硫酸的工業(yè)制法中,下列生產(chǎn)操作與解釋該生產(chǎn)操作的主要

17、原因二者都正確的是　(　　)A.黃鐵礦燃燒前要粉碎,因?yàn)榇髩K的黃鐵礦不能燃燒B.SO3用98%的濃硫酸吸收,目的是防止形成酸霧,以便SO3吸收完全,C.SO2氧化為SO3時(shí)需使用催化劑,這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D.從沸騰爐出來的爐氣需凈化,因?yàn)闋t氣中SO2會(huì)與雜質(zhì)反應(yīng),【解析】選B。本題考查化工生產(chǎn)中的技術(shù)處理問題?？蓮幕瘜W(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)及實(shí)際生產(chǎn)三個(gè)方面考慮各種操作條件的原因。礦石粉碎是為了提高反應(yīng)速率,并不是因

18、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(yīng)速率,但不能提高SO2的轉(zhuǎn)化率;從沸騰爐出來的爐氣需凈化,因?yàn)闋t氣中的雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒。,3.工業(yè)上制硫酸的設(shè)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(jìn)一步與氧氣結(jié)合,生成三氧化硫;三氧化硫流經(jīng)吸收塔時(shí),采用98%的濃硫酸吸收,使三氧化硫最終與水化合形成硫酸。

19、,下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫酸的工藝流程設(shè)計(jì)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(yīng)方程式:___________________________________________________。(2)上圖中的乙、丙分別相當(dāng)于工業(yè)上制取硫酸設(shè)備中的__________、__________。,(3)丙中的現(xiàn)象為____________________,丁中的

20、現(xiàn)象為_______________________。(4)下表是壓強(qiáng)和溫度對(duì)SO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響:,對(duì)SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng),增大壓強(qiáng)可使轉(zhuǎn)化率________,通常采用常壓操作的原因是____________________________________________________________________。,【解析】硫酸的工業(yè)生產(chǎn)分為三大步，其中第一步為制氣：4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO

21、2；乙、丙分別相當(dāng)于接觸室、吸收塔；丙中無酸霧，丁中有酸霧；增大壓強(qiáng)，SO2轉(zhuǎn)化率增大，但是因?yàn)槌合耂O2的轉(zhuǎn)化率已很大，增大壓強(qiáng)會(huì)增大成本和能量消耗，得不償失，所以采用常壓操作。,答案：(1)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2(2)接觸室　吸收塔　(3)無酸霧　有酸霧(4)增大　常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已很大，增大壓強(qiáng)會(huì)增大成本和能量消耗，得不償失,2.(2016·鞍山模擬)目前，我國采用“接觸法”

22、制硫酸，設(shè)備如圖所示：,(1)圖中設(shè)備A的名稱是__________,該設(shè)備中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。,(2)有關(guān)接觸法制硫酸的下列說法中,不正確的是____。A.二氧化硫的接觸氧化在接觸室中發(fā)生B.吸收塔用濃度為98%濃硫酸吸收三氧化硫C.煅燒含硫48%的黃鐵礦時(shí),若FeS2損失了2%,則S損失2%D.B裝置中反應(yīng)的條件之一為較高溫度,采用該溫度是為了提高SO

23、2的轉(zhuǎn)化率,E.硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時(shí)放出的熱量,(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__________。,【解析】(1)“接觸法”制硫酸的設(shè)備有沸騰爐、接觸室和吸收塔。沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2S

24、O2+O2 2SO3，吸收塔中的化學(xué)方程式為SO3+H2O====H2SO4。,(2)由于SO3與水反應(yīng)時(shí)易形成酸霧,所以常用98%的濃硫酸作吸收劑。根據(jù)硫元素守恒,利用關(guān)系式可得S損失2%,由于SO2氧化成SO3為放熱反應(yīng),升高溫度有利于提高化學(xué)反應(yīng)速率,但不利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率,接觸室中的熱交換器是用SO2氧化成SO3過程中放出的熱量來預(yù)熱SO2,實(shí)現(xiàn)能量的充分利用。,(3)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2+O2+2H

25、2O====2H2SO4，設(shè)通入SO2與水的質(zhì)量比為x∶y，則反應(yīng)后生成的H2SO4與H2O的質(zhì)量比一定為1∶1， 整理得,答案：(1)沸騰爐　4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2(2)D、E　(3)16∶29,考點(diǎn)二 工業(yè)合成氨　　　　　　　　　【核心知識(shí)通關(guān)】1.反應(yīng)原理:____________________(放熱反應(yīng))。,N2+3H2 2NH3,2.基本生產(chǎn)過程：(1)造

26、氣。①N2來源于空氣方法一：將空氣___________方法二：空氣 CO2、N2 __。,加壓、降溫,N2,②H2來源于H2O和碳?xì)浠衔铮嚓P(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________;__________________;CH4+2H2O CO2+4H2。,C+H2O CO+H2,CH4+H2O CO+3H2,(2)凈化。①原料氣中的主要雜質(zhì):H2S、CO、CO2、O

27、2等。②雜質(zhì)的主要危害:某些雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致___________。③凈化方法。,催化劑中毒,a.用氨水吸收H2S: ________________________。b.CO轉(zhuǎn)化為CO2:CO+H2O CO2+H2。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。,NH3·H2O+H2S====NH4HS+H2O,K2CO3+CO2+H2O

28、====2KHCO3,(3)合成與分離。①設(shè)備:_______。②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(jī),再送到_______中繼續(xù)合成。,合成塔,冷凝器,合成塔,③合成,【特別提醒】(1)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)是可逆反應(yīng)、放熱反應(yīng)、正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。(2)合成氨反應(yīng)條件選擇的標(biāo)準(zhǔn)是反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、催化劑的催化活性高。(3)氨的工業(yè)合成常采用循環(huán)操作以降低工業(yè)成本

29、。(4)制得的N2、H2需要凈化,清除雜質(zhì),以防止催化劑“中毒”。,【高考模擬精練】1.(2016·滄州模擬)將N2和H2在一定條件下反應(yīng),通過一定方法制得純凈的NH3,將所得NH3和足量的O2通過裝置中的催化劑,發(fā)生氨的催化氧化反應(yīng)。請根據(jù)你已學(xué)知識(shí),回答下列問題:,增大壓強(qiáng)有利于N2+3H2 2NH3這一反應(yīng)平衡正向移動(dòng),為何不采用更大的壓強(qiáng)?____________________________

30、__________________________________。,(2)如圖所示是NH3和O2通入含催化劑的裝置,發(fā)生反應(yīng),從A處導(dǎo)出的氣體成分是_______________________。假設(shè)該實(shí)驗(yàn)制得純凈的NO氣體,則應(yīng)_____________,使這些氣體完全轉(zhuǎn)化為HNO3。,(3)若該實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),有剩余尾氣NO和NO2,為防止污染空氣,將其通入NaOH溶液,能恰好反應(yīng)生成NaNO2,則尾氣中NO和NO2的物質(zhì)的量之

31、比為__________,該反應(yīng)中氧化劑為__________,還原產(chǎn)物為__________。,【解析】(1)選用500℃這一條件要從反應(yīng)速率、催化劑活性和原料的轉(zhuǎn)化率的角度來考慮,該溫度下,原料轉(zhuǎn)化率較高,且催化劑活性最強(qiáng),反應(yīng)速率快;雖然增大壓強(qiáng)有利于該反應(yīng)平衡正向移動(dòng),但壓強(qiáng)越大,對(duì)制備裝置的要求越高,能耗也越大,會(huì)大幅度增加工業(yè)成本,因此不采用更大的壓強(qiáng)。,(2)回答從A處導(dǎo)出的氣體成分時(shí),容易因考慮不全面,錯(cuò)答為NH3、O

32、2、NO,這是因?yàn)楹鲆昇O和O2之間的反應(yīng),而漏掉了NO2的存在,又因?yàn)橹灰蠳O2,則一定存在2NO2 N2O4,故從A處導(dǎo)出的氣體是NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合氣體。若想使NO完全轉(zhuǎn)化為HNO3,則必須通入足量O2,在水中使之發(fā)生反應(yīng)生成HNO3。,(3)尾氣和NaOH恰好反應(yīng)生成NaNO2,由NO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O可知,尾氣中NO和NO2物質(zhì)的量相同,NO2作氧化劑,N

33、aNO2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。,答案:(1)該溫度下,原料轉(zhuǎn)化率較高,且催化劑活性最強(qiáng),反應(yīng)速率快　壓強(qiáng)越大對(duì)制備裝置的要求越高,能耗也越大,會(huì)大幅度增加工業(yè)成本,因此不采用更大的壓強(qiáng)(2)NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合氣體　將NO與足量的O2一起通入水中(3)1∶1　NO2　NaNO2,2.(2016·保定模擬)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?dú)夂蜌錃?。氮?dú)馐菑目諝庵蟹?/p>

34、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?寫出分別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)

35、備A中含有電加熱器、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____________________________;(3)設(shè)備B的名稱是______________________,其中m和n是兩個(gè)通水口,入水口是____(填“m”或“n”)。不宜從相反方向通水的原因是_________________________;,(4)設(shè)備C的作用是_________________________

36、__;(5)在原料氣制備過程中混有的CO對(duì)催化劑有毒害作用,欲除去原料氣中的CO,可通過如下反應(yīng)來實(shí)現(xiàn):CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)已知1 000 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.627,若要使CO的轉(zhuǎn)化率超過90%,則起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于__________________________________。,【解析】(1)提取空氣中的氮?dú)饪捎梦锢矸椒ǚ蛛x液態(tài)空氣法,也可以用化學(xué)方法反應(yīng)掉其

37、中的氧氣。(3)冷凝分離產(chǎn)品設(shè)備為冷凝器,入水口應(yīng)該在下面,因逆向冷凝效果好。(4)分離器是氣—液分離專用設(shè)備。,(5)以轉(zhuǎn)化率為90%為基準(zhǔn)計(jì)算,用平衡常數(shù)求水與一氧化碳濃度比。設(shè)CO、H2O起始濃度分別為x、y　 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)c起x y 0 0c變0.9x 0.9x0.9x 0.9xc平0.1x y-0.9x0.9x 0.9x

38、,K= =0.627y∶x=13.8。只要水更多一些,則轉(zhuǎn)化率會(huì)超過90%。,答案:(1)液化、分餾　與碳反應(yīng)后除去CO2C+H2O CO+H2　 CH4+H2O CO+3H2(2)合成(氨)塔N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(3)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(4)將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離　(5)13

39、.8,【加固訓(xùn)練】1.利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下:,依據(jù)上述流程,完成下列填空:(1)天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是______________________________________________________________。(2)nmol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9nmol,產(chǎn)生H2__________mol(用含n的代數(shù)式表示)。,(3)K2CO3(aq)和CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行,加壓的理論依

40、據(jù)是________。A.相似相溶原理B.勒夏特列原理C.酸堿中和原理,(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_______________________________________(寫出CO2的一種重要用途)。(5)整個(gè)流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是K2CO3(aq)循環(huán),請?jiān)谏鲜隽鞒虉D中標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。,【解析】(1)流程圖中已給出反應(yīng)物是H2S和Fe(OH)3,生成物是Fe

41、2S3和H2O,CH4沒有參與反應(yīng),寫出方程式再配平即可。(2)寫出此反應(yīng)的方程式:CH4+H2O CO+3H2,可以看出產(chǎn)生H2應(yīng)為3×0.9nmol=2.7nmol。(3)CO2為氣體,加壓有利于平衡右移,利用的是勒夏特列原理。,(4)此題考查了學(xué)生對(duì)CO2用途的記憶,任寫一種用途即可。(5)合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng),H2和N2的轉(zhuǎn)化率低,必須循環(huán)利用。,答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3====F

42、e2S3+6H2O(2)2.7n　(3)B(4)生產(chǎn)純堿(或作致冷劑等,其他合理答案也可以)(5),2.合成氨是“將空氣變成面包”的反應(yīng),合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。下圖是合成氨的簡要流程圖:,Ⅰ.原料氣的制備(1)合成氨所需氮?dú)鈦碜钥諝?方法之一是將空氣液化后再加熱分離;請另設(shè)計(jì)一種從空氣中分離出氮?dú)獾姆椒?_______________________________________________________

43、_________________________________。(2)請寫出工業(yè)上獲得氫氣的一種方法(用化學(xué)方程式表示):_______________________________。,Ⅱ.原料氣的凈化為了防止催化劑“中毒”,原料氣在進(jìn)入壓縮機(jī)之前必須經(jīng)過凈化、精制處理,“精制”過程通常是將含有少量CO、CO2、O2和H2S等雜質(zhì)的原料氣體通入含有氨水的醋酸亞銅二氨(CH3COO[Cu(NH3)2])溶液,以獲得純凈的原料氣。

44、其中,吸收CO的反應(yīng)為CO+CH3COO[Cu(NH3)2]+NH3·H2O CH3COO[Cu(NH3)3CO]+H2O(l)　ΔH<0。,(3)為提高CO的吸收率,可采取的有效措施是_____________________________________________________。(4)除去氧氣時(shí),氧氣將CH3COO[Cu(NH3)2]氧化為(CH3COO)2[Cu(NH3)4],則反應(yīng)中還

45、原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是__________。,Ⅲ.氨的合成(5)合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是__________(填序號(hào))。A.采用較高的壓強(qiáng)(20～50 MPa)B.采用500℃的高溫C.用鐵觸媒作催化劑D.將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來,N2和H2循環(huán)到合成塔中并補(bǔ)充N2和H2,【解析】Ⅰ.空氣的主要成分為氧氣和氮?dú)?設(shè)法除去氧氣后即可得到氮?dú)?。?該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng),根

46、據(jù)平衡移動(dòng)原理,增大壓強(qiáng)、降低溫度都有利于平衡正向移動(dòng),提高CO的轉(zhuǎn)化率。氧氣將CH3COO[Cu(NH3)2]氧化為(CH3COO)2[Cu(NH3)4]時(shí),銅元素的化合價(jià)由+1價(jià)升高到+2價(jià),CH3COO[Cu(NH3)2]是還原劑,O2是氧化劑,根據(jù)電子得失守恒原理,可知二者的物質(zhì)的量之比是4∶1。,Ⅲ.合成氨反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng),增大壓強(qiáng)、降低溫度、增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度等措施都可以使平衡正向移動(dòng)。實(shí)際操作

47、中,采用500℃的高溫,是考慮催化劑的催化效率,兼顧平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率的結(jié)果。催化劑能同等程度改變反應(yīng)速率,不能使平衡發(fā)生移動(dòng)。,答案:(1)將空氣與碳作用生成CO2,除去CO2即可得到氮?dú)?其他合理答案也可)(2)C+H2O CO+H2(或CO+H2O CO2+H2或其他合理答案)(3)降低溫度、增大壓強(qiáng)　(4)4∶1　(5)A、D,3.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：__

48、__________________。(2)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。為有效提高氨的產(chǎn)率，實(shí)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________________________________________

49、____________________；Pt-Rh合金網(wǎng)的作用為________________________，Pt-Rh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(huì)產(chǎn)生一些氮的氧化物，如何消除它們對(duì)大氣的污染？________________________________________________

50、_______。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(qiáng)的密閉容器中，將平均相對(duì)分子質(zhì)量為8.5的H2和N2混合，當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測出平衡混合氣的平均

51、相對(duì)分子質(zhì)量為10，試求此時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率和平衡混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)_____________、___________。,【解析】(1)氮?dú)獾膩碓词强諝猓鴼錃鈦碓从谌剂?煤、石油產(chǎn)品等)與水反應(yīng)的產(chǎn)物。(2)為提高合成氨的產(chǎn)率，可采取增壓、及時(shí)分離出氨等措施。(3)氨的催化氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故Pt-Rh合金網(wǎng)雖未預(yù)熱也呈紅熱狀態(tài)。(4)氮的氧化物可以用堿液吸收消除其危害。(5)硝酸銨可以作化肥，也可以用于制炸藥等。,

52、(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4 mol，平均相對(duì)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 x=3.4，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量差值為0.6 mol，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1

53、 2 2ymol zmol 0.6 moly=0.3，z=0.6，N2的轉(zhuǎn)化率為 ×100%=30%；氨的體積分?jǐn)?shù)為 ×100%≈17.6%。,答案：(1)N2來源于空氣，H2可來源于水煤氣(2)增壓、及時(shí)分離出氨等(3)4NH3+5O2 4NO+6H2O　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(dá)到一定溫度呈紅熱狀態(tài)

54、,(4)可用堿溶液吸收氮的氧化物NO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O(5)可用于制造化肥和炸藥　(6)30%　17.6%,考點(diǎn)三 純堿的生產(chǎn)　　　　　　　　　【核心知識(shí)通關(guān)】1.氨堿法(索爾維制堿法):(1)原料:___________________。,食鹽、氨、二氧化碳,(2)反應(yīng)原理。第一步：生成碳酸氫鈉和氯化銨①_____________________。②___________________

55、__________。第二步：制取碳酸鈉____________________________。,NH3+CO2+H2O====NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O↑,2.聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)：聯(lián)合制堿法即將_______和_______聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝。反應(yīng)原理：第一步：____________________________

56、_____。第二步：_____________________________。,氨堿法,合成氨,NaCl+CO2+NH3+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3 Na2CO3+ CO2↑+H2O↑,【特別提醒】向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的順序容易記反。應(yīng)先通氨氣再通二氧化碳,因?yàn)榘睔庠谒械娜芙舛却?先通氨氣會(huì)吸收更多的二氧化碳,有利于生成較多的碳酸氫鈉而析出。,【高考模擬精練】1.(2015

57、83;山東高考)工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NOx氣體(含NO、NO2)制備NaNO2、NaNO3,工藝流程如下:,已知:Na2CO3+NO+NO2====2NaNO2+CO2(1)中和液所含溶質(zhì)除NaNO2及少量Na2CO3外,還有________(填化學(xué)式)。(2)中和液進(jìn)行蒸發(fā)Ⅰ操作時(shí),應(yīng)控制水的蒸發(fā)量,避免濃度過大,目的是_____________________________。蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸氣中含有少量的NaNO2等

58、有毒物質(zhì),不能直接排放,將其冷凝后用于流程中的__________(填操作名稱)最合理。,(3)母液Ⅰ進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)加入稀HNO3的目的是_________。母液Ⅱ需回收利用,下列處理方法合理的是_________。a.轉(zhuǎn)入中和液　　　　　b.轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅰ操作c.轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液 d.轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作(4)若將NaNO2、NaNO3兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比設(shè)為2∶1,則生產(chǎn)1.38噸NaNO2時(shí),Na2CO3的理論用量為_________

59、_噸(假定Na2CO3恰好完全反應(yīng))。,【解析】(1)NO2與堿液反應(yīng)可生成NaNO3。(2)濃度過大時(shí),NaNO3可能會(huì)析出;NaNO2有毒,不能直接排放,回收后可用于流程中的溶堿。(3)NaNO2在酸性條件下易被氧化,加入稀硝酸可提供酸性環(huán)境;母液Ⅱ的溶質(zhì)主要是NaNO3,所以回收利用時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液,或轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作,故c、d合理。,(4)1.38噸NaNO2的物質(zhì)的量為1.38×106÷69 g·

60、mol-1=2×104mol,則生成NaNO3的物質(zhì)的量為1×104mol,根據(jù)鈉原子守恒可知,Na2CO3的理論用量為1/2×(2×104+1×104)mol×106 g·mol-1=1.59×106g=1.59噸。,答案:(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出　溶堿(3)將NaNO2轉(zhuǎn)化為NaNO3　c、d(4)1.59,2.(2016&#

61、183;莆田模擬)長效碳酸氫銨是我國自主開發(fā)的一種新型化肥,工業(yè)生產(chǎn)碳酸氫銨的工藝流程如圖:,根據(jù)題意回答下列問題:(1)操作Ⅰ由多步組成,包括冷卻、過濾、洗滌、干燥;實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾操作用到的玻璃儀器有________,實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該洗滌操作時(shí)宜用酒精代替水洗滌,理由是________________________________________________。,(2)分離工序是將氨從反應(yīng)混合物中分離出來,其分離原理利用了氨的__

62、______性質(zhì),設(shè)計(jì)循環(huán)Ⅰ的目的是____________________________________________。(3)造氣工序包括脫硫過程,目的是除去氣體中的SO2等氣體,實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行此操作可選用的試劑是________(填寫編號(hào))。A.NaHCO3溶液B.NaOH溶液C.Ca(OH)2溶液D.Na2SO3溶液,(4)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)吸氨過程可以是下列裝置中的________(填寫編號(hào))。,(5)索爾維創(chuàng)建氨堿法不久后

63、的1898年,施萊信(Schlosing)就提出用碳酸氫銨固體與氯化鈉飽和溶液作用生成碳酸氫鈉再加熱制純堿的方法。寫出生成碳酸氫鈉的化學(xué)方程式:_________________________;為了進(jìn)一步提純碳酸氫鈉晶體,可采用的方法有______(填寫編號(hào))。A.加熱灼燒法B.重結(jié)晶法C.酸中和法D.堿沉淀法,【解析】(1)操作Ⅰ由多步組成,包括冷卻、過濾、洗滌、干燥;實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾操作用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗

64、、玻璃棒;實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該洗滌操作時(shí)宜用酒精代替水洗滌,理由是減少洗滌時(shí)固體碳酸氫銨的損失。,(2)分離過程是將氨從反應(yīng)混合物中分離出來,其分離原理利用了氨加壓易液化變?yōu)橐后w,反應(yīng)是可逆反應(yīng),把原料氣氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)使用,提高原料利用率。(3)生成過程中需要造氣通入二氧化碳酸性氣體,所以除去二氧化硫不能選用強(qiáng)堿,B、C不符合,碳酸氫鈉、亞硫酸鈉溶液可以吸收二氧化硫,不與二氧化碳反應(yīng),A、D正確。,(4)氨氣極易溶于水,用水吸收需要防止倒吸。

65、A、B裝置水直接吸收氨氣易發(fā)生倒吸;C裝置吸收完全,不易發(fā)生倒吸;D裝置氨氣不溶于四氯化碳,上升過程中被水完全吸收防止了倒吸,D符合。,(5)用碳酸氫銨固體與氯化鈉飽和溶液作用生成碳酸氫鈉,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4HCO3+NaCl====NaHCO3+NH4Cl,為了進(jìn)一步提純碳酸氫鈉晶體,可采用的方法是重結(jié)晶。,答案:(1)燒杯、漏斗、玻璃棒　減少洗滌時(shí)固體碳酸氫銨的損失(2)易液化　提高原料氣的利用率(3)A、D　(4)

66、C、D(5)NH4HCO3+NaCl====NaHCO3+NH4Cl　B,【加固訓(xùn)練】1.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:,(1)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。(2)X是____________,Y是____________。(填化學(xué)式)(3)Z中除了溶解的氨氣、食鹽外,其他溶質(zhì)還有_____;排出液W中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外,還有___________。(4)從理論上分析,在氨堿法生產(chǎn)過

67、程中__________(填“需要”“不需要”)補(bǔ)充氨氣,從原料到產(chǎn)品,氨堿法總反應(yīng)過程用化學(xué)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(jié)論正確的是________。a.常溫時(shí)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(xì)粉的目的是提高Na+的濃度,促進(jìn)碳酸氫鈉結(jié)晶析出,(6)聯(lián)堿法中,每當(dāng)通入44.8 L NH3(已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)可以

68、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(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是_______________。,【解析】(1)在沉淀池里氯化鈉、氨氣、二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨,化學(xué)方程式為NaCl+NH3+CO2+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl。(2)X是碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的二氧化碳;Y是氯化銨溶液中加入生石灰反應(yīng)生成的氨氣。,(3)聯(lián)堿法在沉淀池所得母液中主要成分為氯化銨和少量碳酸氫鈉,加入氯化鈉粉末

69、會(huì)使氯化銨部分析出,通入氨氣使碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈉,故在Z溶液中含有氨氣、食鹽、碳酸鈉、氯化銨等。氨堿法在沉淀池所得母液中主要成分也為氯化銨和少量碳酸氫鈉,加入氧化鈣后會(huì)生成氯化鈣和氯化鈉并生成氨氣,故排出液中的主要成分為氯化鈣、氯化鈉,以及過量的氫氧化鈣。,(4)理論上氨堿法不消耗氨氣,由化學(xué)方程式CaCO3 CaO+CO2↑CaO+H2O====Ca(OH)2NaCl+NH3+CO2+H2O====NaHCO3↓+NH4