人教版高中化学 第一单元走进化学工业课件 新人教选修2.ppt

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1、选修选修化学与技术化学与技术走进化学工业走进化学工业2021/8/9 星期一1轻松学教材轻松学教材2021/8/9 星期一2一一 化工原理在硫酸工业生产中的应用化工原理在硫酸工业生产中的应用1.化学原理与硫酸工业生产流程化学原理与硫酸工业生产流程2021/8/9 星期一32.化学原理在化工生产中的应用化学原理在化工生产中的应用(1)增大反应速率的措施增大反应速率的措施升高温度升高温度;使用催化剂使用催化剂;在沸腾炉中燃料燃烧时在沸腾炉中燃料燃烧时,将原将原料粉碎料粉碎,增大与空气的接触面积增大与空气的接触面积(2)逆流原理的应用逆流原理的应用沸腾炉中原料从炉顶落下沸腾炉中原料从炉顶落下,热空气

2、从炉底吹入热空气从炉底吹入,使原料与助燃使原料与助燃气体充分接触气体充分接触,反应进行彻底反应进行彻底;吸收塔中使用大量耐酸瓷环吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片片),浓硫酸从塔顶喷下浓硫酸从塔顶喷下,三氧化硫气体从塔底吹入三氧化硫气体从塔底吹入,提高吸提高吸收程度收程度 2021/8/9 星期一4(3)热交换原理的应用热交换原理的应用由由于于 是是放放热热反反应应,在在接接触触室室内内使使用用热热交交换换器器,用用反反应应后后热热的的气气体体预预热热接接触触室室的的原原料料气气,达达到到节节约约能能源源,降降低低生生产成本的目的产成本的目的(4)循环操作原理的应用循环操作原理的应用由于由于 是可逆

3、反应是可逆反应,尾气中还有一定的尾气中还有一定的SO2和和O2,再通过一定措施将这部分气体送回接触室再通过一定措施将这部分气体送回接触室,提高原料利提高原料利用率用率,同时减少废气排放同时减少废气排放 2021/8/9 星期一5特特别别提提醒醒:在在生生产产中中常常用用过过量量空空气气是是为为了了增增大大O2的的浓浓度度,提提高高SO2的转化率的转化率 常常用用浓浓H2SO4而而不不用用水水吸吸收收SO3,是是由由于于水水与与SO3反反应应易易形形成酸雾成酸雾,吸收速度慢吸收速度慢,且腐蚀设备且腐蚀设备 3.生产中的生产中的“三废三废”处理处理(1)尾气吸收尾气吸收H2SO4工业的尾气主要是工

4、业的尾气主要是SO2 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O2021/8/9 星期一6(2)污水处理污水处理不同化工生产过程产生的污水不同化工生产过程产生的污水,杂质不同杂质不同,要根据杂质的性质要根据杂质的性质不同不同,采用不同的物理化学方法采用不同的物理化学方法,如酸碱中和法如酸碱中和法 重金属离子重金属离子沉淀法等沉淀法等(3)废渣的处理废渣的处理根据废渣的成分进行综合利用根据废渣的成分进行综合利用 如硫酸工业的废渣可用来作如硫酸工业的废渣可用来作为炼铁的原料为炼铁的原料 提炼贵重的有色金属提炼贵重的有色金属 作水泥原料或用于建作水泥

5、原料或用于建筑材料筑材料 2021/8/9 星期一7二二 合成氨工业生产及适宜条件的选择合成氨工业生产及适宜条件的选择1.反应原理反应原理2.基本生产过程基本生产过程(1)造气造气N2:来源于空气来源于空气2021/8/9 星期一82021/8/9 星期一9(3)合合成成:使使原原料料气气进进行行化化学学反反应应合合成成氨氨 及及时时分分离离出出氨氨气气,剩剩余余气气体体再再送送回回合成塔合成塔,循环利用循环利用(4)“三废三废”处理处理废渣废渣:主要是煤渣和炭黑主要是煤渣和炭黑,可用作肥料的原料和建筑材料可用作肥料的原料和建筑材料 废废气气:主主要要是是H2S SO2和和CO等等有有害害气气

6、体体 可可用用直直接接氧氧化化法法 循循环环法法等等回回收技术处理收技术处理,CO2可作为生成尿素和碳铵的原料可作为生成尿素和碳铵的原料 废液废液:主要是含氰化物和氨的污水主要是含氰化物和氨的污水 处处理理氰氰化化物物主主要要有有生生化化 化化学学沉沉淀淀 反反吹吹回回炉炉等等方方法法 处处理理含含氨氨的的废废水水可可用用蒸馏回收和离子交换等方法蒸馏回收和离子交换等方法 2021/8/9 星期一103.适宜条件的选择适宜条件的选择要要考考虑虑实实际际生生产产中中的的动动力力 材材料料 设设备备等等因因素素,以以取取得得最最佳佳经经济效益济效益(1)压强压强(2)温度温度 2021/8/9 星期

7、一11(3)催化剂催化剂使使用用催催化化剂剂可可加加快快化化学学反反应应速速率率,但但不不影影响响化化学学平平衡衡采采用用以以铁为主的催化剂铁为主的催化剂 (4)循环操作循环操作合合成成氨氨转转化化率率较较低低,要要采采用用循循环环操操作作 混混合合气气体体通通过过冷冷凝凝器器,使使氨氨液液化化,将将氨氨分分离离出出来来,并并将将没没有有完完全全反反应应的的N2和和H2经经过过循循环环压压缩缩机机,再再送送入入合合成成塔塔,使使其其被被充充分分利利用用 合合成成氨氨工工业业发发展展的研究方向有两个方面的研究方向有两个方面:2021/8/9 星期一12特特别别提提醒醒:合合成成氨氨原原料料中中的

8、的氮氮气气来来源源广广泛泛,扩扩大大氢氢气气原原料料的的来源以降低成本来源以降低成本 反反应应过过程程中中的的工工艺艺条条件件常常决决定定于于催催化化剂剂的的性性能能 研研究究高高效效的新型催化剂的新型催化剂,以改变反应条件以改变反应条件 2021/8/9 星期一13三三 氨碱法与联合制碱法的比较氨碱法与联合制碱法的比较1.原料原料氨碱法氨碱法:食盐食盐 氨气氨气 石灰石石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳经煅烧生成生石灰和二氧化碳)联合制碱法联合制碱法:食盐食盐 氨气氨气 二氧化碳二氧化碳(合成氨厂的废气合成氨厂的废气)2.主要反应原理主要反应原理二者基本相同二者基本相同:2021/8/9 星

9、期一143.生产过程生产过程第第一一步步:二二者者基基本本相相同同;将将NH3通通入入饱饱和和食食盐盐水水形形成成氨氨盐盐水水,再再通通入入CO2生生成成NaHCO3沉沉淀淀,经经过过滤滤 洗洗涤涤得得到到NaHCO3微微小小晶晶体体,再再煅煅烧烧制制得得纯纯碱碱产产品品,其其滤滤液液是是含含有有NH4Cl和和NaCl的溶液的溶液 第二步第二步:氨碱法氨碱法:NaHCO3分解放出的分解放出的 滤滤液液(含含NH4Cl)与与石石灰灰乳乳混混合合加加热热产产生生的的氨氨气气回回收收循循环环利利用用CaO+H2OFY=Ca(OH)2 2021/8/9 星期一15联合制碱法联合制碱法:在低温条件下在低

10、温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠向滤液中加入细粉状的氯化钠,并并通入氨气通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤经过滤 洗涤和洗涤和干燥即得氯化铵产品干燥即得氯化铵产品 此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上是氯化钠的饱和溶液已基本上是氯化钠的饱和溶液,可循环使用可循环使用 2021/8/9 星期一164.综合评价综合评价(1)氨氨碱碱法法:优优点点:原原料料(食食盐盐和和石石灰灰石石)便便宜宜;产产品品纯纯碱碱的的纯纯度度高高;副副产产品品氨氨和和二二氧氧化化碳碳都都可可以以回回收收循循环环使使用用;制制造造步步骤骤简简单

11、单,适合于大规模生产适合于大规模生产 缺缺点点:原原料料食食盐盐的的利利用用率率低低,大大约约70%74%,其其余余的的食食盐盐随随CaCl2溶溶液液作作为为废废液液被被抛抛弃弃;过过程程中中产产生生了了没没多多大大用用途途且且难难以处理的以处理的CaCl2 2021/8/9 星期一17(2)联联合合制制碱碱法法:使使食食盐盐的的利利用用率率提提高高到到96%以以上上,应应用用同同量量的的食食盐盐比比氨氨碱碱法法生生产产的的纯纯碱碱多多 另另外外它它综综合合利利用用了了合合成成氨氨厂厂的的二二氧氧化化碳碳和和碱碱厂厂的的氯氯离离子子,同同时时生生产产出出两两种种产产品品纯纯碱碱和和氯氯化化铵铵

12、;过过程程中中不不生生成成没没多多大大用用途途又又难难以以处处理理的的CaCl2,减减少少了了对对环环境境的的污污染染,并并且且大大大大降降低低了了纯纯碱碱和和氮氮肥肥的的成成本本,充充分体现了大规模联合生产的优越性分体现了大规模联合生产的优越性 2021/8/9 星期一18四四 几种氮肥的比较几种氮肥的比较2021/8/9 星期一192021/8/9 星期一202021/8/9 星期一21体验热身体验热身2021/8/9 星期一221.与与氨氨碱碱法法比比较较,下下列列关关于于联联合合制制碱碱法法优优点点的的判判断断中中不不正正确确的的是是()A.提高了原料的原子利用率提高了原料的原子利用率

13、 B.降低了生产成本降低了生产成本C.减少了环境污染减少了环境污染D.减轻了对设备的腐蚀减轻了对设备的腐蚀答案答案:D解解析析:由由于于联联合合制制碱碱法法在在生生产产过过程程中中所所需需的的氨氨和和二二氧氧化化碳碳都都是是由由合合成成氨氨厂厂提提供供,从从滤滤出出碳碳酸酸氢氢钠钠后后所所得得的的母母液液中中可可回回收收氯氯化化铵铵,因因此此它它提提高高了了原原料料的的原原子子利利用用率率,降降低低了了生生产产成成本本,因因此此A B正正确确 由由于于不不产产生生不不能能利利用用的的氯氯化化钙钙,所所以以减减少少了了环环境境污污染染,C正正确确 由由于于增增加加了了物物质质的的循循环环利利用用

14、,所所以以会会加加重重“对设备的腐蚀对设备的腐蚀”,D错误错误 2021/8/9 星期一232.采采用用循循环环操操作作可可提提高高原原料料利利用用率率,下下列列工工业业生生产产中中,没没有有采采用用循环操作的是循环操作的是()A.硫酸工业硫酸工业B.合成氨工业合成氨工业C.硝酸工业硝酸工业D.氯碱工业氯碱工业答案答案:C解解析析:硫硫酸酸工工业业及及合合成成氨氨工工业业的的反反应应中中都都有有可可逆逆反反应应,采采用用循循环环操操作作将将尾尾气气中中原原料料气气分分离离再再重重新新进进行行反反应应 氯氯碱碱工工业业中中,电电解解饱饱和和食食盐盐水水后后,从从阳阳极极室室流流出出的的淡淡盐盐水

15、水等等也也可可循循环环应应用用 硝硝酸酸工工业业中中,采采用用通通入入过过量量O2,使使NO全全部部被被氧氧化化,所所以以不不采采用循环操作用循环操作 2021/8/9 星期一243.以天然气以天然气 焦炭焦炭 水水 空气为初始原料空气为初始原料,可以制得若干化工产可以制得若干化工产品品:2021/8/9 星期一25请回答下列问题请回答下列问题:(1)合合 成成 氨氨 中中 原原 料料 气气 体体 N2来来 源源 于于 空空 气气,可可 采采 用用 将将 空空 气气_和和_两两种种方方法法,H2可可采采用用上上述述反反应应获得获得,其化学方程式为其化学方程式为_ 降温分离降温分离 氧燃烧氧燃烧

16、 2021/8/9 星期一26(2)对于合成氨对于合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H0,其其 中中 N2与与 H2体体 积积 比比 高高 于于 1 3的的 原原 因因 是是_;及时分离及时分离NH3的方法是的方法是_(3)制制取取NH4NO3时时,NH3的的用用途途有有两两种种,制制HNO3的的量量大大于于与与HNO3反反应应的的量量的的原原因因是是_(4)发生反应发生反应的化学方程式为的化学方程式为_(5)发生反应发生反应生成生成C8H18的化学方程式为的化学方程式为_ 制制H2的成本高于制的成本高于制N2,为了提高为了提高H2的转化率的转化率,可以提高可以提高N2的加入量的加

17、入量 冷却使冷却使NH3液化液化 NH3转化为转化为HNO3的过程中的过程中,发生发生3NO2+H2O=2HNO3+NO反应及各步反应有损反应及各步反应有损失失,用于制用于制HNO3的的NH3量应较大量应较大2021/8/9 星期一27解解析析:(1)由由空空气气中中获获得得N2,去去掉掉O2,可可采采用用降降温温分分离离空空气气或或氧氧燃燃烧法烧法 制取制取H2的反应的反应为为 (2)由由于于原原料料气气H2制制取取比比N2成成本本高高,为为了了使使H2的的转转化化率率提提高高,可可提提高高N2的的加加入入量量,故故N2与与H2加加入入体体积积比比高高于于1 3;及及时时分分离离NH3,使化

18、学平衡向右进行使化学平衡向右进行,可以使可以使NH3冷却液化分离冷却液化分离 2021/8/9 星期一28(3)由由 于于 NH3转转 化化 为为 HNO3的的 过过 程程 中中 发发 生生 了了 反反 应应:3NO2+H2O=2HNO3+NO及及各各步步反反应应有有损损失失,一一般般应应为为制制HNO3时时NH3用量较大用量较大(4)根据反应条件信息及元素守恒根据反应条件信息及元素守恒,反应反应应为应为:(5)根据反应条件信息及元素守恒根据反应条件信息及元素守恒,反应反应应为应为:2021/8/9 星期一294.研研究究表表明明,土土壤壤的的酸酸碱碱性性及及土土壤壤中中营营养养元元素素的的多

19、多少少会会影影响响农农作物及花草树木的生长作物及花草树木的生长(1)月月季季花花适适宜宜在在酸酸性性土土壤壤中中生生长长,若若提提供供下下列列氮氮肥肥品品种种,最最好好选用选用_,其原因是其原因是_ A.尿素尿素 B.碳酸氢铵碳酸氢铵 C.硫酸铵硫酸铵 D.氨水氨水(2)小小明明家家责责任任田田里里的的庄庄稼稼生生长长不不茂茂盛盛,叶叶色色淡淡绿绿 茎茎叶叶细细小小,同同时还出现了不同程度的倒伏现象时还出现了不同程度的倒伏现象 请问请问:小小明明家家的的庄庄稼稼缺缺两两种种营营养养元元素素,它它们们是是_(填填“N”“P”“K”或或“微量元素微量元素”)C 硫酸铵水解显酸性硫酸铵水解显酸性N

20、K 2021/8/9 星期一30某公司的化肥价格如下表某公司的化肥价格如下表:化肥化肥尿素尿素CO(NH2)2碳酸氢铵碳酸氢铵磷矿粉磷矿粉Ca3(PO4)2价格价格/(元元t-1)1 200350150化肥化肥过磷酸钙过磷酸钙Ca(H2PO4)2氯化钾氯化钾硫酸钾硫酸钾价格价格/(元元t-1)2506508002021/8/9 星期一31在考虑既经济实用又解决问题的条件下在考虑既经济实用又解决问题的条件下,你认为小明应购买的你认为小明应购买的化肥是化肥是_(填化学式填化学式)NH4HCO3 KCl 2021/8/9 星期一32解解析析:(1)四四种种肥肥料料中中,尿尿素素显显中中性性,NH4H

21、CO3接接近近中中性性,氨氨水水显显碱性碱性,(NH4)2SO4为强酸弱碱盐为强酸弱碱盐,显酸性显酸性(2)根根据据N P K营营养养元元素素对对农农作作物物的的生生长长作作用用,可可判判断断庄庄稼稼缺缺N K元元素素,从从该该公公司司提提供供的的化化肥肥价价格格看看,花花同同样样的的钱钱购购买买化化肥肥,碳碳酸酸氢氢铵铵中中N元元素素的的质质量量高高于于尿尿素素的的,KCl中中K元元素素的的质质量量高于高于K2SO4的的 2021/8/9 星期一33重点探究重点探究2021/8/9 星期一34化学原理在化学原理在H2SO4生产中的应用生产中的应用1.化学反应速率和化学平衡原理化学反应速率和化

22、学平衡原理(1)增增大大化化学学反反应应速速率率措措施施:升升高高温温度度;使使用用催催化化剂剂;在在沸腾炉中燃料燃烧时沸腾炉中燃料燃烧时,使原料粉碎使原料粉碎,增大空气的接触面积增大空气的接触面积(2)促促进进SO2的的催催化化氧氧化化正正向向移移动动措措施施:通通入入过过量量空空气气,增增大大O2浓度浓度,促进平衡正移促进平衡正移 2.逆流原理逆流原理沸沸腾腾炉炉中中原原料料从从炉炉顶顶落落下下,热热空空气气中中炉炉底底吹吹入入,使使原原料料与与可可燃燃气气体体充充分分接接触触,反反应应进进行行彻彻底底充充分分;吸吸收收塔塔中中使使用用大大量量耐耐酸酸瓷瓷环环(片片),浓浓硫硫酸酸从从塔塔

23、顶顶喷喷下下,三三氧氧化化硫硫气气体体从从塔塔底底吹吹入入,提提高吸收程度高吸收程度 2021/8/9 星期一353.热交换原理热交换原理由由于于2SO2+O2 2SO3是是放放热热反反应应,在在接接触触室室内内使使用用热热交交换换器器,用用反反应应后后的的气气体体预预热热接接触触室室的的原原料料气气,达达到到节节约约能能源源,降降低生成成本的目的低生成成本的目的 4.循环操作原理循环操作原理由由于于2SO2+O2 2SO3是是可可逆逆反反应应,尾尾气气中中还还有有一一定定的的SO2和和O2,再再通通过过一一定定措措施施将将这这部部分分气气体体送送回回接接触触室室,提提高高原原料料利用率利用率

24、,同时减少废气排放同时减少废气排放 2021/8/9 星期一36侯氏制碱法侯氏制碱法1.反应原理反应原理侯侯氏氏联联合合制制碱碱法法,是是将将合合成成氨氨工工业业和和制制碱碱工工业业联联合合起起来来,以以煤煤为为原原料料制制得得碳碳铵铵,碳碳铵铵再再与与氯氯化化钠钠进进行行复复分分解解反反应应,生生成成碳碳酸酸氢氢钠钠和和氯氯化化铵铵 根根据据氯氯化化铵铵在在常常温温时时的的溶溶解解度度比比氯氯化化钠钠大大,而而 在在 低低 温温 时时 却却 比比 氯氯 化化 钠钠 溶溶 解解 度度 小小 的的 原原 理理,在在278283K(510)时时,向向母母液液中中加加入入磨磨细细的的食食盐盐粉粉末末

25、,使使氯氯化铵单独析出化铵单独析出 2021/8/9 星期一372.有关反应方程式有关反应方程式NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NaCl+NH4HCO3=NH4Cl+NaHCO32021/8/9 星期一383.该法的优点该法的优点保保留留了了氨氨碱碱法法的的优优点点,消消除除了了它它的的缺缺点点,使使食食盐盐的的利利用用率率提提高高到到96%;NH4Cl可可作作氮氮肥肥;可可与与合合成成氨氨厂厂联联合合,使使合合成成氨氨的的原原料气料气CO转化为转化为CO2,消除了消除了CaCO3制制CO2这一工序这一工序 2021/8/9 星期一39命题聚焦命题聚焦2021/8/9 星期一40聚焦聚焦

26、1 接触法生产硫酸的原理接触法生产硫酸的原理【例例1】工工业业上上生生产产硫硫酸酸时时,利利用用催催化化氧氧化化反反应应将将SO2转转化化为为SO3是是一一个个关关键键步步骤骤,压压强强及及温温度度对对SO2转转化化率率的的影影响响如如下下表表(原料气各成分的体积分数为原料气各成分的体积分数为:SO27%,O211%,N282%):2021/8/9 星期一410.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4 压压 强强 /M P a转化率转化率/%温度温度/2021/8/9 星期一42(1)已已知知SO2的的氧

27、氧化化是是放放热热反反应应,如如何何利利用用表表中中数数据据推推断断此此结结论论?_;(2)在在400500 时时,SO2的的催催化化氧氧化化采采用用常常压压而而不不是是高高压压,主主要原因是要原因是_;(3)选选择择适适宜宜的的催催化化剂剂,是是否否可可以以提提高高SO2的的转转化化率率?_(填填“是是”或或“否否”),是是否否可可以以增增大大该该反反应应所所放放出出的的热热量量?_(填填“是是”或或“否否”);压强一定时压强一定时,温度升高温度升高,SO2的转化率下降的转化率下降,说明升温有利于逆反应的进行说明升温有利于逆反应的进行,所以正反所以正反应为放热反应应为放热反应增大压强对提高增

28、大压强对提高SO2转化率无显著影响转化率无显著影响,反而会增加成本反而会增加成本否否 否否 2021/8/9 星期一43(4)为为提提高高SO3吸吸收收率率,实实际际生生产产中中用用_吸吸收收SO3;(5)已知已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g);H=-196.6 kJmol-1,计算计算每生产每生产1万吨万吨98%硫酸所需要的硫酸所需要的SO3质量和由质量和由SO2生产这些生产这些SO3所放出的热量所放出的热量 2021/8/9 星期一44(4)为为提提高高SO3吸吸收收率率,实实际际生生产产中中用用_吸吸收收SO3;(5)已知已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g);H

29、=-196.6 kJmol-1,计算计算每生产每生产1万吨万吨98%硫酸所需要的硫酸所需要的SO3质量和由质量和由SO2生产这些生产这些SO3所放出的热量所放出的热量 98.3%的硫酸的硫酸 8.0103 t 9.83109 kJ 2021/8/9 星期一45解解析析:(1)据据表表中中的的数数据据可可知知:当当压压强强一一定定时时,升升高高温温度度,SO2的的转转化化率率下下降降,说说明明升升温温有有利利于于逆逆反反应应的的进进行行,则则逆逆反反应应是是吸吸热热反应反应,正反应为放热反应正反应为放热反应(2)由由表表中中0.1 MPa下下,400500 时时,SO2的的转转化化率率已已高高达

30、达93.5%99.2%,故故加加压压使使SO2的的转转化化率率提提高高不不大大,但但会会增增加加成本及动力成本及动力 设备要求设备要求,得不偿失得不偿失(3)催催化化剂剂只只能能改改变变化化学学反反应应速速率率,但但对对平平衡衡状状态态无无影影响响,故故对对SO2的转化率及反应放出的热量无影响的转化率及反应放出的热量无影响(4)为防止形成酸雾为防止形成酸雾,用浓用浓H2SO4吸收吸收SO2可提高吸收效率可提高吸收效率 2021/8/9 星期一462021/8/9 星期一47聚焦聚焦2 氨的合成以及氮肥工业中的化学氨的合成以及氮肥工业中的化学【例例2】某某化化学学学学习习小小组组决决定定在在实实

31、验验室室模模拟拟工工业业生生产产原原理理制制备少量氨气备少量氨气,设计了如下实验设计了如下实验:2021/8/9 星期一48连连接接好好装装置置并并检检查查实实验验装装置置的的气气密密性性后后,制制备备少少量量氢氢气气并并检验氢气纯度检验氢气纯度;用用氢氢气气将将空空气气中中的的氧氧气气消消耗耗掉掉,得得到到氢氢气气与与氮氮气气的的混混合合气气体体;用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气;检验氨气的生成检验氨气的生成 2021/8/9 星期一49.检验氢气纯度的目的是检验氢气纯度的目的是_;.上上 述述 各各 装装 置置 的的 接接 口口 正正 确确 的的 连

32、连 接接 顺顺 序序 为为_;.操操 作作 时时,弹弹 簧簧 夹夹 a b c的的 开开 关关 情情 况况 为为_,如如何何判判断断氧氧气气已已经经完完全全被被消消耗耗掉掉_;.在在步步骤骤中中,先先加加热热铁铁触触媒媒,后后通通混混合合气气体体的的原原因因是是_,反反应应管管D中中发发生生反反应应的的化学方程式是化学方程式是_;防止因为氢气不纯而发生爆炸防止因为氢气不纯而发生爆炸 关闭弹簧夹关闭弹簧夹b c,打开打开a 氢气在氢气在C瓶内燃烧瓶内燃烧,火焰熄灭时火焰熄灭时,证明氧气完全被消耗掉证明氧气完全被消耗掉 铁触媒在较高温度时活性增大铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反应速率加快

33、氨合成的反应速率 2021/8/9 星期一50.若若有有氨氨气气生生成成,现现象象为为_;.该该装装置置_(填填“有有”或或“无无”)缺缺点点,若若填填有有,改改进进措施为措施为_ E中溶液变红中溶液变红 有有 氢气与氮气的混合气体应该先通过干燥装置氢气与氮气的混合气体应该先通过干燥装置,再发生反应再发生反应,后应连接一个吸收氨后应连接一个吸收氨气的装置气的装置2021/8/9 星期一51解析解析:点燃易燃气体时点燃易燃气体时,若气体中混有空气若气体中混有空气(氧气氧气),点燃会发生点燃会发生爆炸爆炸,故点燃之前一定要检验纯度故点燃之前一定要检验纯度;根据实验步骤的先后根据实验步骤的先后,可可

34、确定各装置的接口顺序为确定各装置的接口顺序为;用氢气将空气用氢气将空气中的氧气消耗掉时中的氧气消耗掉时,应该关闭弹簧夹应该关闭弹簧夹b c,打开打开a;点燃氢气点燃氢气,当火焰熄灭时当火焰熄灭时,则氧气被消耗掉则氧气被消耗掉;由于铁触媒有一定的活性由于铁触媒有一定的活性温度要求温度要求,故先加热铁触媒故先加热铁触媒,再通混合气体再通混合气体;若产生氨气若产生氨气,溶于溶于水显碱性水显碱性,会使会使E中溶液变红中溶液变红;为防止催化剂发生中毒为防止催化剂发生中毒,应该应该在反应前把氢气与氮气的混合气体干燥在反应前把氢气与氮气的混合气体干燥,另外氨气是一种污另外氨气是一种污染性气体染性气体,不能直

35、接排入大气中不能直接排入大气中,应该设有尾气处理装置应该设有尾气处理装置 2021/8/9 星期一52方法归纳方法归纳:(1)装置连接顺序装置连接顺序 加热先后顺序一般都可以根据实加热先后顺序一般都可以根据实验步骤来确定验步骤来确定;(2)所有可燃性气体在点燃或加热前一定要所有可燃性气体在点燃或加热前一定要慎重慎重,一般要先验纯后一般要先验纯后,符合要求再点燃或加热符合要求再点燃或加热;(3)尾气的处尾气的处理方法可以根据气体的物理性质或化学性质来确定理方法可以根据气体的物理性质或化学性质来确定 2021/8/9 星期一53聚焦聚焦3 纯碱的工业制取纯碱的工业制取【例例3】纯纯碱碱是是一一种种

36、重重要要的的化化工工原原料料 目目前前制制碱碱工工业业主主要要有有“氨氨碱碱法法”和和“联联合合制制碱碱法法”两两种种工工艺艺 请请按按要要求求回回答答问问题题:(1)“氨氨碱碱法法”产产生生大大量量CaCl2废废弃弃物物,请请写写出出该该工工艺艺中中产产生生CaCl2的化学方程式的化学方程式:_ 2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O2021/8/9 星期一54(2)写写 出出“联联 合合 制制 碱碱 法法”有有 关关 反反 应应 的的 化化 学学 方方 程程 式式:_(3)CO2是是制制碱碱工工业业的的重重要要原原料料,“联联合合制制碱碱法法”与与“氨氨碱碱法法”中中

37、CO2的的来来源源有有何何不不同同?_(4)绿绿色色化化学学的的重重要要原原则则之之一一是是提提高高反反应应的的原原子子利利用用率率 根根据据“联联合合制制碱碱法法”总总反反应应,列列出出计计算算原原子子利利用用率率的的表表达达式式:原原子利用率子利用率(%)=_ NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl,“联合制碱法联合制碱法”中的中的CO2来源于合成氨厂来源于合成氨厂,“氨碱法氨碱法”中的中的CO2来源于大理石来源于大理石2021/8/9 星期一55解解析析:对对比比“氨氨碱碱法法”工工艺艺流流程程及及“联联合合制制碱碱法法”的的工工艺艺流

38、流程程,从原料反应方法的优缺点进行对比归纳从原料反应方法的优缺点进行对比归纳“氨碱法氨碱法”的原料的原料:氯化钠氯化钠 碳酸钙及碳酸钙及NH3 2021/8/9 星期一562021/8/9 星期一57产生产生CaCl2的反应的反应:Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O,该该反反应应的的CaCl2中中的的Cl-来来源源于于NaCl,Ca2+来来源源于于CaCO3,产产生生无用的无用的CaCl2,降低了降低了NaCl的利用率的利用率“联合制碱法联合制碱法”的原料的原料:NH3和和CO2来源于合成氨厂来源于合成氨厂 2021/8/9 星期一582021/8/9 星期一59方法

39、归纳方法归纳:索尔维制碱法的工艺流程索尔维制碱法的工艺流程:盐水精制盐水精制盐水氨化盐水氨化氨盐水碳酸化氨盐水碳酸化碳酸氢钠分解碳酸氢钠分解氨的回收氨的回收 侯氏制碱法的优侯氏制碱法的优点点:提高食盐利用率提高食盐利用率,无氯化钙废料无氯化钙废料,缩短生产流程缩短生产流程,节省投资节省投资 2021/8/9 星期一60高效作业高效作业2021/8/9 星期一611.构构建建和和谐谐社社会会的的内内容容之之一一是是人人类类与与环环境境的的和和谐谐发发展展,而而“绿绿色色化化学学”的的内内容容是是指指从从技技术术经经济济上上设设计计可可行行的的化化学学反反应应,尽尽可可能能减减少少对对环环境境的的

40、副副作作用用,下下列列化化学学反反应应不不符符合合“绿色化学绿色化学”概念的是概念的是()A.消除硫酸厂尾气中的消除硫酸厂尾气中的SO2:SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3B.消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2OC.制制CuSO4:D.制制2021/8/9 星期一62答案答案:C解解析析:选选项项中中给给出出的的4个个反反应应均均符符合合化化学学反反应应规规律律,从从技技术术上上 原原理理上上均均是是可可行行的的,但但C项项会会产产生生污污染染环环境境的的SO2气气体体,不不符符合合“绿色化学绿色化学”的主旨

41、的主旨 2021/8/9 星期一632.以下有关接触法制硫酸的叙述错误的是以下有关接触法制硫酸的叙述错误的是()A.为为提提高高反反应应速速率率和和原原料料利利用用率率,硫硫铁铁矿矿要要在在“沸沸腾腾”状状态态下下燃烧燃烧B.为防止催化剂中毒为防止催化剂中毒,气体在进接触室前要先净化气体在进接触室前要先净化C.接接触触室室中中热热交交换换器器的的主主要要作作用用是是预预热热未未反反应应的的气气体体和和冷冷却却反应后的气体反应后的气体D.吸吸收收塔塔中中SO3从从下下而而上上,水水从从上上而而下下喷喷,剩剩余余气气体体从从上上部部出出来来循环利用循环利用2021/8/9 星期一64答案答案:D解

42、析解析:本题对考生进行工业上制硫酸有关问题的考查本题对考生进行工业上制硫酸有关问题的考查 为防止为防止形成酸雾及加快吸收速率形成酸雾及加快吸收速率,三氧化硫是被浓硫酸吸收的三氧化硫是被浓硫酸吸收的,而而不是被水吸收不是被水吸收 2021/8/9 星期一653.为为同同时时施施用用分分别别含含N P K三三种种元元素素的的化化肥肥,对对于于给给定定的的化化肥肥K2CO3;KCl Ca(H2PO4)2;(NH4)2SO4;氨氨水水 最适宜的组合是最适宜的组合是()A.B.C.D.答案答案:C解解析析:分分析析几几种种化化肥肥中中营营养养元元素素及及性性质质,Ca(H2PO4)2提提供供P元元素素,

43、而而Ca(H2PO4)2的的水水溶溶液液显显酸酸性性,遇遇到到碱碱性性物物质质会会转转化化为为难难溶溶的的Ca3(PO4)2,不不易易被被植植物物吸吸收收,故故选选含含K N元元素素的的肥肥料料,只能选只能选KCl(NH4)2SO4 2021/8/9 星期一664.某某纯纯碱碱厂厂技技术术科科的的人人员员对对该该厂厂纯纯碱碱样样品品的的质质量量进进行行检检验验 其其中中能能够够说说明明纯纯碱碱样样品品中中可可能能含含有有杂杂质质(NaHCO3)的的实实验验是是()样品溶于水样品溶于水,并加入足量的澄清石灰水并加入足量的澄清石灰水,变浑浊变浑浊;样品溶于水样品溶于水,并加入足量的并加入足量的Ba

44、Cl2溶液溶液,变浑浊变浑浊;样样品品在在硬硬质质试试管管中中加加强强热热,排排出出的的气气体体通通入入澄澄清清石石灰灰水水,变变浑浊浑浊;向样品中滴加稀盐酸向样品中滴加稀盐酸,排出的气体通入澄清石灰水排出的气体通入澄清石灰水,变浑浊变浑浊 A.B.C.D.只有只有答案答案:D2021/8/9 星期一67解析解析:依据纯碱依据纯碱(Na2CO3)与与NaHCO3的性质不同进行区别的性质不同进行区别,Na2CO3 NaHCO3都能与都能与Ca(OH)2反应产生沉淀反应产生沉淀,即即Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2O+Na2C

45、O3;Na2CO3 NaHCO3都能与盐酸反应放出都能与盐酸反应放出气体气体,即即Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2,所以所以不能说明样品中是否含有不能说明样品中是否含有NaHCO3 由于由于BaCl2+Na2CO3=BaCO3+2NaCl,而而NaHCO3不能与不能与BaCl2反应反应,所所以以中浑浊现象只能说明中浑浊现象只能说明Na2CO3一定存在一定存在,不能确定是否有不能确定是否有NaHCO3,而而2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2,Na2CO3受热不分解受热不分解,所以所以中现象一定能说明有中现象一定能说明有N

46、aHCO3存在存在 2021/8/9 星期一685.下列有关合成氨工业的说法中下列有关合成氨工业的说法中,正确的是正确的是()A.从从合合成成塔塔出出来来的的混混合合气气体体,氨氨气气占占15%,所所以以生生产产氨氨的的工工厂厂的效率都很低的效率都很低B.由由于于氨氨易易液液化化,N2和和H2在在实实际际生生产产中中循循环环使使用用,所所以以总总体体来来说说,氨的产率很高氨的产率很高C.合合成成氨氨工工业业的的反反应应温温度度控控制制在在500,目目的的是是使使化化学学平平衡衡向向正反应方向移动正反应方向移动D.合合成成氨氨厂厂采采用用的的压压强强是是2050 MPa,因因为为该该压压强强下下

47、铁铁触触媒媒的活性最大的活性最大2021/8/9 星期一69答案答案:B解解析析:虽虽然然从从合合成成塔塔出出来来的的气气体体中中NH3只只占占15%,但但由由于于N2和和H2循循环环使使用用和和不不断断分分离离出出液液氨氨,所所以以生生产产NH3的的工工厂厂的的效效率率还还是是很很高高,故故A项项不不正正确确,B正正确确 控控制制反反应应温温度度,一一是是为为了了使使反反应应速速率率加加快快,二二是是为为了了使使催催化化剂剂活活性性最最大大,故故C项项不不正正确确 增增大大压压强强有有利利于于NH3的的合合成成,但但压压强强越越大大,需需要要的的动动力力越越大大,对对材材料料的的强强度度和和

48、设设备备的的制制造造要要求求越越高高,故故采采用用2050 MPa,但与催化剂的活性无关但与催化剂的活性无关,故故D项也不正确项也不正确 2021/8/9 星期一706.工业上制工业上制NH3的反应如下的反应如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H=-92 kJmol-1假假设设这这个个反反应应处处于于平平衡衡状状态态,在在体体积积不不变变的的条条件件下下,下下列列措措施施能提高能提高NH3产率的是产率的是()升升温温 增增大大压压强强 使使用用铁铁触触媒媒 降降温温 减减小小压压强强 充充入入一一定定体体积积的的氩氩气气 按按N2与与H2起起始始状状态态相相同同的的投投料料比再充入比

49、再充入N2与与H2的混合气体的混合气体A.B.C.D.2021/8/9 星期一71答案答案:C解析解析:依据合成氨反应的特点依据合成氨反应的特点N2+3H2 2NH3,正反正反应应是是一一个个体体积积减减小小 放放热热的的反反应应,故故增增大大压压强强 降降低低温温度度 增增大大反反应应物物浓浓度度都都能能使使平平衡衡正正向向移移动动,提提高高NH3的的产产率率 而而使使用用催催化化剂剂只只能能加加快快反反应应速速率率,不不能能使使平平衡衡发发生生移移动动,在在体体积积不不变变的的条条件件下下,充充入入不不反反应应的的稀稀有有气气体体,不不会会改改变变平平衡衡混混合合气气体中各成分的浓度体中各

50、成分的浓度,故平衡也不移动故平衡也不移动,选项选项C正确正确 2021/8/9 星期一727.工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2 O2外外,还含有还含有SO2 微量的微量的SO3和酸雾和酸雾 为了保护环境为了保护环境,同时提同时提高硫酸工业的综合经济效益高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的应尽可能将尾气中的SO2转化转化为有用的副产品为有用的副产品 请按要求回答下列问题请按要求回答下列问题:2021/8/9 星期一73(1)将将尾尾气气通通入入氨氨水水中中,能能发发生生多多个个反反应应,写写出出其其中中可可能能发发生生的的两