高考化学一轮复习 第13章 化学与技术（选修）第1讲 化学与工农业生产课件 新人教.ppt

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1、第十三章化学与技术(选修)2021/8/11 星期三1第一讲化学与工农业生产2021/8/11 星期三2考纲要求考纲要求1了解我国无机化工的生了解我国无机化工的生产资产资源和源和产产品的主要种品的主要种类类。2了解合成氨的主要原理、原料、重要了解合成氨的主要原理、原料、重要设备设备、流程和意、流程和意义义，认识认识催催化化剂剂的研制的研制对对促促进进化学工化学工业发业发展的重大意展的重大意义义。3了解精了解精细细化工化工产产品的生品的生产产特点及在社会特点及在社会发发展中的作用。展中的作用。4了解化学肥料、了解化学肥料、农药农药等在等在农业农业生生产产中的作用。中的作用。2021/8/11 星

2、期三31原料原料主要有主要有_、_、有色金属冶、有色金属冶炼炼的烟气、石膏等。的烟气、石膏等。考点一硫酸工业考点一硫酸工业 知识梳理知识梳理黄铁矿黄铁矿空气空气2021/8/11 星期三42生产流程生产流程(1)SO2的制取的制取(设备设备：_)。原料为硫黄：原料为硫黄：_，原料为黄铁矿：原料为黄铁矿：_。(2)SO2的催化氧化的催化氧化(设备：设备：_)。_。(3)SO3的吸收的吸收(设备：设备：_)。_。沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔2021/8/11 星期三53三废的利用三废的利用(1)尾气吸收：尾气吸收：废废气中的气中的SO2用氨水吸收，生成的用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4

3、作化肥，作化肥，SO2循循环环使用。使用。_或或SO2NH3H2O=NH4HSO3_或或2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O(2)污污水水处处理：理：废废水可用水可用Ca(OH)2中和，中和，发发生反生反应为应为_。(3)废废渣渣处处理：作水泥或用于建筑材料；回收有色金属等理：作水泥或用于建筑材料；回收有色金属等综综合利用。合利用。2021/8/11 星期三6(2015昆明二检昆明二检)硫酸是工硫酸是工业业生生产产中最中最为为重要的重要的产产品之一，在化学品之一，在化学工工业业的很多的很多领领域都要用到域都要用到浓浓硫酸。硫酸。(1)在硫酸工在硫酸工业业生生产产中，我

4、国采用黄中，我国采用黄铁矿为铁矿为原料生原料生产产SO2，反，反应应的化的化学方程式学方程式为为：_，该该反反应应在在_(填填设备设备名称名称)中中进进行。行。(2)下列有关接触法制硫酸的下列有关接触法制硫酸的说说法中，正确的是法中，正确的是_。A二氧化硫的接触氧化在合成塔中二氧化硫的接触氧化在合成塔中发发生生B吸收塔得到的是吸收塔得到的是98.3%的的浓浓硫酸硫酸C煅煅烧烧含硫含硫48%的黄的黄铁矿时铁矿时，若，若FeS2损损失了失了2%，则则S损损失失2%D接触室中采取高温是接触室中采取高温是为为了提高催化了提高催化剂剂的活性和提高的活性和提高SO2的的转转化率化率题组训练题组训练沸腾炉沸

5、腾炉 C 2021/8/11 星期三7(3)科研工作者开科研工作者开发发了制了制备备SO2，再用，再用电电化学原理生化学原理生产产硫酸的方法，硫酸的方法，装置如装置如图图。为为了了稳稳定技定技术术生生产产，硫酸的，硫酸的浓浓度度应维应维持不持不变变，则则通入的通入的SO2和和水的水的质质量比量比为为_。16 29 2021/8/11 星期三8(4)实验测实验测得得SO2反反应应生成生成SO3的的转转化率与温度、化率与温度、压压强强有关，有关，请请根据下根据下表信息，表信息，结结合工合工业业生生产实际产实际，选择选择最合适的生最合适的生产产条件条件_。压压强强SO2转转化率化率温度温度1个大个大

6、气气压压5个大个大气气压压10个大个大气气压压15个大个大气气压压400 0.996 10.997 20.998 40.998 8500 0.967 50.976 70.985 20.989 4600 0.852 00.889 70.927 60.946 8400、1个大气压个大气压 2021/8/11 星期三9(5)硫酸工厂排放的尾气中，含少量二氧化硫。硫酸工厂排放的尾气中，含少量二氧化硫。为为防止防止污污染大气，在染大气，在排放前必排放前必须进须进行尾气行尾气处处理并理并设设法法进进行行综综合利用。硫酸工厂排放尾气中的合利用。硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸通

7、常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处处理。理。请请写出写出这这种尾气种尾气处处理方法的理方法的优优点点(写出两点即可写出两点即可)：_；_ _。若某硫酸厂每天排放的若某硫酸厂每天排放的1万立方米万立方米(标标准状况准状况)尾气中含尾气中含0.2%(体体积积分数分数)的的SO2，通，通过过上述方法上述方法处处理，理理，理论论上需生石灰上需生石灰_kg。原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得；可得到石膏副产品原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得；可得到石膏副产品 产生的产生的SO2含量较高可再利用含量较高可再利用(任写两点任写两点)50 2021/8/11 星期三102021/8/11 星期三11202

8、1/8/11 星期三122021/8/11 星期三131化学反应速率和化学平衡原理化学反应速率和化学平衡原理(1)增大化学反应速率的措施：增大化学反应速率的措施：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，使原料粉碎，增大与空气的接触面积。在沸腾炉中燃料燃烧时，使原料粉碎，增大与空气的接触面积。2021/8/11 星期三14(2)反应条件的选择：反应条件的选择：温度：温度：400 500，根据平衡移动原理，应在低温下进行，但，根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用400 50

9、0 的温度。的温度。常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对SO2的的转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产采用常压操作。高，实际生产采用常压操作。适当过量的空气：目的是提高适当过量的空气：目的是提高SO2的转化率。的转化率。2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18考点二合成氨工业考点二合成氨工业 知识梳理知识梳理可逆反应可逆反应减小减小放热放热202

10、1/8/11 星期三192条件的选择条件的选择结结合反合反应应的三个特点及的三个特点及实际实际生生产产中的中的动动力，材料力，材料设备设备，成本等因素，成本等因素，得出合成氨的适宜条件。得出合成氨的适宜条件。(1)压压强强：_MPa_MPa。(2)温度：温度：_。(3)催化催化剂剂：_。(4)循循环环操作：反操作：反应应混合气通混合气通过过冷凝器，使氨液化并分离出来，冷凝器，使氨液化并分离出来，N2、H2再通再通过过循循环压缩环压缩机送入合成塔。机送入合成塔。2050500 铁触媒铁触媒2021/8/11 星期三20分离液态空气分离液态空气催化剂中毒催化剂中毒2021/8/11 星期三21(4

11、)三三废废的利用。的利用。废废气：主要有气：主要有H2S、SO2和和CO2等。采用直接氧化法、循等。采用直接氧化法、循环环法法处处理，理，CO2作作为为生生产产尿素和碳尿素和碳铵铵的原料。的原料。废废水：主要含水：主要含氰氰化物和氨，分化物和氨，分别别采用不同的方法采用不同的方法处处理。理。废废渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作制肥料的原料。渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作制肥料的原料。2021/8/11 星期三22.污污水水经过经过一一级级、二、二级处级处理后，理后，还还含有少量含有少量Cu2、Hg2、Pb2等等重金属离子，可加入沉淀重金属离子，可加入沉淀剂剂使其沉淀。下列物使

12、其沉淀。下列物质质不能作不能作为为沉淀沉淀剂剂的是的是_(双双选选)。A氨水氨水B硫化硫化氢氢气体气体C硫酸硫酸钠钠溶液溶液D纯纯碱溶液碱溶液.合成氨的流程示意合成氨的流程示意图图如下：如下：题组训练题组训练AC 2021/8/11 星期三23回答下列回答下列问题问题：(1)工工业业合成氨的原料是氮气和合成氨的原料是氮气和氢氢气。氮气是从空气中分离出来的，气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是通常使用的两种分离方法是_，_；氢氢气的来源是水和碳气的来源是水和碳氢氢化合物，写出分化合物，写出分别别采用煤和天然气采用煤和天然气为为原料制取原料制取氢氢气的气的化学反化学反应应方程式方

13、程式_，_；(2)设备设备A中含有中含有电电加加热热器，器，铁铁触媒和触媒和热热交交换换器，器，设备设备A的名称是的名称是_，其中，其中发发生的化学反生的化学反应应方程式方程式为为_；液化、分馏液化、分馏 与碳反应后除去与碳反应后除去O2 合成合成(氨氨)塔塔 2021/8/11 星期三24冷却塔冷却塔(或冷凝器或冷凝器)n 高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好 将液氨与未反应的原料气分离将液氨与未反应的原料气分离 13.8 2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三262021/8/11 星期三

14、271原料原料氨碱法：食氨碱法：食盐盐、氨气、石灰石、氨气、石灰石(经经煅煅烧烧生成生石灰和二氧化碳生成生石灰和二氧化碳)。联联合制碱法：食合制碱法：食盐盐、氨气、二氧化碳、氨气、二氧化碳(合成氨厂的合成氨厂的废废气气)。考点三工业制纯碱考点三工业制纯碱 知识梳理知识梳理2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三29联联合制碱法：在低温条件下，向合制碱法：在低温条件下，向滤滤液中加入液中加入细细粉状的粉状的氯氯化化钠钠，并通，并通入氨气，可以使入氨气，可以使氯氯化化铵单铵单独独结结晶沉淀析出，晶沉淀析出，经过滤经过滤、洗、洗涤涤和干燥即得和干燥即得氯氯化化铵产铵产品。此品。此时滤

15、时滤出出氯氯化化铵铵沉淀后所得的沉淀后所得的滤滤液，已基本上是液，已基本上是氯氯化化钠钠的的饱饱和溶和溶液，可循液，可循环环使用。使用。2021/8/11 星期三304综合评价综合评价(1)氨碱法：氨碱法：优优点：原料点：原料(食食盐盐和石灰石和石灰石)便宜；便宜；产产品品纯纯碱的碱的纯纯度高；度高；副副产产品氨和二氧化碳都可以回收循品氨和二氧化碳都可以回收循环环使用；制造步使用；制造步骤简单骤简单，适合于大，适合于大规规模模生生产产。缺点：原料食缺点：原料食盐盐的利用率低，大的利用率低，大约约70%74%，其余的食，其余的食盐盐随随CaCl2溶液作溶液作为废为废液被抛弃；液被抛弃；过过程中程

16、中产产生了没多大用途且生了没多大用途且难难以以处处理的理的CaCl2。(2)联联合制碱法：使食合制碱法：使食盐盐的利用率提高到的利用率提高到96%以上，以上，应应用同量的食用同量的食盐盐比氨碱法生比氨碱法生产产更多的更多的纯纯碱。另外它碱。另外它综综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的的氯氯离子，同离子，同时时生生产产出两种可出两种可贵贵的的产产品品纯纯碱和碱和氯氯化化铵铵；过过程中不生成程中不生成没多大用途、又没多大用途、又难难以以处处理的理的CaCl2，减少了，减少了对环对环境的境的污污染，并且大大降低染，并且大大降低了了纯纯碱和氮肥的成本，充分体碱和氮肥的成

17、本，充分体现现了大了大规规模模联联合生合生产产的的优优越性。越性。2021/8/11 星期三31技技术术的的发发展与展与创创新永无止境，我国化学家侯德榜改新永无止境，我国化学家侯德榜改进进国外的国外的纯纯碱生碱生产产工工艺艺，生生产产流程可流程可简简要表示如下：要表示如下：(1)向沉淀池中通入向沉淀池中通入CO2和氨气，和氨气，应应先通入先通入_(填化学式填化学式)，原因是，原因是_。题组训练题组训练NH3 CO2溶解度较小，而溶解度较小，而NH3易溶于水，先通易溶于水，先通NH3有利于有利于CO2的吸收的吸收 2021/8/11 星期三32(2)沉淀池中沉淀池中发发生反生反应应的化学方程式是

18、的化学方程式是_。(3)母液中的溶母液中的溶质质主要是主要是_。向母液中通氨气或加入。向母液中通氨气或加入细细小食小食盐盐颗颗粒，冷却析出副粒，冷却析出副产产品，通入氨气的作用是品，通入氨气的作用是_。(4)使原料使原料氯氯化化钠钠的利用率从的利用率从70%提高到提高到90%以上，主要是因以上，主要是因为设计为设计了循了循环环_(填填“”或或“”)，物，物质质X是是_(填化学式填化学式)，从沉淀池，从沉淀池中中获获取沉淀的操作是取沉淀的操作是_。(5)写出煅写出煅烧烧炉中炉中发发生反生反应应的化学方程式的化学方程式_。(6)上述流程制得的上述流程制得的产产品碳酸品碳酸钠钠中可能含有的中可能含有

19、的杂质杂质是是_(填化学填化学式式)，为检验该杂质为检验该杂质的存在，具体的存在，具体实验实验操作是操作是_ _。NH4Cl CO2过滤过滤 NaCl 取少量产品溶解，滴加用取少量产品溶解，滴加用HNO3酸化的酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，说明含有溶液，若有白色沉淀产生，说明含有NaCl杂质杂质 2021/8/11 星期三33解析解析(1)向沉淀池中先通入氨气，使溶液显碱性，有利于向沉淀池中先通入氨气，使溶液显碱性，有利于CO2的吸的吸收。收。(2)母液中的溶质主要是副产品母液中的溶质主要是副产品NH4Cl，通氨气或加入细小食盐颗粒，通氨气或加入细小食盐颗粒都可使都可使NH4Cl的溶

20、解平衡向结晶方向移动。的溶解平衡向结晶方向移动。(4)采取循环采取循环操作可提高原操作可提高原料料NaCl的利用率。的利用率。2021/8/11 星期三341化肥化肥(1)氮肥。氮肥。考点四化肥、农药和肥皂考点四化肥、农药和肥皂 知识梳理知识梳理2021/8/11 星期三35KH2PO4 2021/8/11 星期三36硫酸铜硫酸铜生石灰生石灰高级脂肪酸高级脂肪酸2021/8/11 星期三37化学肥料在化学肥料在农业农业生生产产中中发挥发挥了重要的作用。回答下列了重要的作用。回答下列问题问题：(1)写出一种写出一种铵态铵态氮肥的化学式氮肥的化学式_。实际实际生生产产中，中，铵态铵态氮肥不氮肥不能

21、与磷肥能与磷肥如如Ca3(PO4)2混合使用，原因是混合使用，原因是_ _。(2)硝酸硝酸铵铵的生的生产产方法是采用硝酸与氨气化合，工方法是采用硝酸与氨气化合，工业业合氨是一个放合氨是一个放热热反反应应，因此低温有利于提高原料的，因此低温有利于提高原料的转转化率，但化率，但实际实际生生产产中却采用中却采用400 500 的高温，其原因是的高温，其原因是_；工工业业生生产产，以氨气，以氨气为为原料合成硝酸，写出工原料合成硝酸，写出工业业生生产产硝酸的最后一步硝酸的最后一步反反应应的化学方程式的化学方程式_。题组训练题组训练NH4Cl 铵态氮肥水解显酸性，磷肥水解铵态氮肥水解显酸性，磷肥水解显碱性

22、，导致铵态氮以氨气形式逸出显碱性，导致铵态氮以氨气形式逸出 提高反应速率提高反应速率 2021/8/11 星期三38解析解析(1)铵态氮肥很多，如氯化铵、硫酸铵、碳酸铵等；铵态氮肥铵态氮肥很多，如氯化铵、硫酸铵、碳酸铵等；铵态氮肥与磷肥在土壤环境中会发生相互促进的水解反应，导致肥效降低。与磷肥在土壤环境中会发生相互促进的水解反应，导致肥效降低。(2)高高温尽管不利于氨的生成，但可以提高反应速率；用氨气合成硝酸经过了氨温尽管不利于氨的生成，但可以提高反应速率；用氨气合成硝酸经过了氨气氧化生成气氧化生成NO，NO生成生成NO2，然后，然后NO2与水反应生成硝酸三个阶段。与水反应生成硝酸三个阶段。(3)水体中因为含有过多的含氮、磷、钾的物质而富营养化，加上阳光充水体中因为含有过多的含氮、磷、钾的物质而富营养化，加上阳光充足，水生植物疯长，从而出现赤潮。足，水生植物疯长，从而出现赤潮。(4)一定浓度的铵根离子在碱性条件一定浓度的铵根离子在碱性条件下可以生成氨气，氨气能够使湿润的下可以生成氨气，氨气能够使湿润的pH试纸变蓝。试纸变蓝。水体富营养化水体富营养化 将溶液微热浓缩，加入将溶液微热浓缩，加入NaOH固体，然后用湿润的固体，然后用湿润的pH试纸检验有无使试纸变蓝的气体生成试纸检验有无使试纸变蓝的气体生成 2021/8/11 星期三39