高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六單元 第29講 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)課件.ppt

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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(rèn)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(xì)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(dāng) 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?jǐn)?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(biāo)準(zhǔn)狀況 尾氣中含0 2 體積百分?jǐn)?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?xì)怏w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?jǐn)?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?jǐn)?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?jǐn)?shù) 3 依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響 在圖乙坐標(biāo)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?jǐn)?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(dāng)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(dāng)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?jǐn)?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?jǐn)?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(dāng)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?jǐn)?shù) 純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?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(rèn)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(yán)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?jǐn)?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?jǐn)?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