2019-2020年高三化學(xué)考前復(fù)習(xí)《工業(yè)化學(xué)》教學(xué)案.doc

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2019-2020年高三化學(xué)考前復(fù)習(xí)《工業(yè)化學(xué)》教學(xué)案 1．基本工業(yè)生產(chǎn) 序號(hào) 工業(yè)過(guò)程 原 料 設(shè) 備 及 反 應(yīng) 原 理 注意事項(xiàng) 1 合成氨 煤、水、空氣 原料氣的準(zhǔn)備 H2來(lái)源于水煤氣：2C + O2 == 2CO（燃燒） C + H2OCO + H2 CO + H2OCO2 + H2 N2來(lái)源于液化空氣的分離 因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)中NH3所占體積分?jǐn)?shù)較低，原料氣需要循環(huán)使用，所以原料氣n(N2):n(H2)=1:3 （因N2中會(huì)含有少量的稀有氣體，N2的體積會(huì)略大一些） 合成氨的反應(yīng)（條件：高溫、高壓、催化劑） N2 + 3H22NH3 2 硝酸 NH3、空氣、水 氧化爐：4NH3 + 5O2 == 4NO + 6H2O 這是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，生成產(chǎn)物是NO，而不是NO2。 氧化吸收塔：2NO + O2 == 2NO2 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO 經(jīng)過(guò)循環(huán)吸收，最后NOx和O2的計(jì)量關(guān)系可表示為 4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3 總方程式：4NOx + (5-2x)O2 + 2H2O == 4HNO3 尾氣處理：NaOH溶液吸收 NH3的催化還原 3 硫酸 FeS2和S 空氣和水 沸騰爐 4FeS2 + 11O2 == 2Fe2O3 + 8SO2 S + O2 == SO2 加快反應(yīng)速率，提高原料轉(zhuǎn)化率的方法： 將礦石粉碎、用空氣將粉末吹散開(kāi) 接觸室 2SO2 + O2 2SO3 （反應(yīng)條件：高溫、催化劑-V2O5） 采用常壓，是此條件下SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率較高。 注意：若采用高壓、高溫、催化劑，則有利于提高硫酸工業(yè)的產(chǎn)量（加快反應(yīng)速率）。 因原料氣不再直接循環(huán)使用，工業(yè)上采用O2過(guò)量的方法提高SO2的轉(zhuǎn)化率 吸收塔 SO3 + H2O == H2SO4 用濃硫酸作吸收劑，不能用水作吸收劑（強(qiáng)烈放熱，容易形成酸霧） 尾氣處理：NH3水吸收法 Na2SO3吸收法 4 石油的分餾 原油 經(jīng)脫鹽、脫水以后，常壓分餾 汽油中加入溴水后的現(xiàn)象： 減壓分餾： 5 石油裂化 柴油等重油 裂化： C18H38 產(chǎn)物中加入溴水后的現(xiàn)象： 6 石油裂解 石腦油等輕質(zhì)油 裂解： C4H10 將產(chǎn)生的氣體通入溴水后的現(xiàn)象： 7 煤的干餾 煤 煤的干餾的主要產(chǎn)物： 8 玻璃 純堿（Na2CO3） 石灰石（CaCO3） 石英（SiO2） Na2CO3 + SiO2 == Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 == CaSiO3 + CO2 原料：n(Na2CO3):n(CaCO3):n(SiO2)=1:1:6 普通玻璃中：n(Na2O):n(CaO):n(SiO2)=1:1:6 n(Na2SiO3):n(CaSiO3):n(SiO2)=_________。 9 水泥 石灰石、黏土 主要成分：硅酸二鈣（2CaOSiO2） 硅酸三鈣（3CaOSiO2） 鋁酸三鈣（3CaOAl2O3） 2．金屬的冶煉 金屬活動(dòng)性 金屬 冶煉方法 注意事項(xiàng) K Na(l) + KCl(l) == NaCl(l) + K(g) 此反應(yīng)得以發(fā)生是由于熵拉動(dòng)的結(jié)果 Na 電解熔融的NaCl： 陰極反應(yīng)______________________ 陽(yáng)極反應(yīng)_______________________ 粗鹽提純的實(shí)驗(yàn)（含Ca2+、Mg2+、SO42-的粗鹽提純） 試劑的加入順序：_____________________________________ 過(guò)濾操作的位置：_____________________________________ Na2CO3的作用： ______________________________________ 電解熔融的NaOH：陰極反應(yīng)____________________ 陽(yáng)極反應(yīng)_____________________ NaOH可來(lái)源于氯堿工業(yè)： 陰極反應(yīng)__________________、 陽(yáng)極反應(yīng)__________________ Mg 電解熔融的MgCl2： 陰極反應(yīng)______________________ 陽(yáng)極反應(yīng)_____________________ 海水中提取MgCl2的反應(yīng)： ①_____________________________________________ ②_____________________________________________ ③_____________________________________________ ④_____________________________________________ 在從海水中提取MaCl2時(shí)，有一將Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，再將此沉淀轉(zhuǎn)化為Mg2+的過(guò)程，其在生產(chǎn)上的意義是： __________________________________________________ Al 電解熔融的Al2O3： 陰極反應(yīng)______________________ 陽(yáng)極反應(yīng)______________________ 電解過(guò)程中的助劑是_________________，其作用是 __________________________________________。 自然界的鋁土礦中常含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程提純Al2O3。 Fe 高爐煉鐵：生產(chǎn)還原劑__________________、__________________ 還原鐵礦石_______________________________ 造渣反應(yīng)_________________________________ 生產(chǎn)原料：______________________________ 尾氣利用：______________________________ 高爐中的平衡反應(yīng)：________________________ 生產(chǎn)設(shè)備：____________ Cu 銅的冶煉原理：2Cu2S + 3O2 == 2Cu2O + 2SO2 Cu2S + 2Cu2O == 6Cu + SO2 精煉銅的方法（粗銅中含Zn、Fe、Ag、Au等雜質(zhì)） 設(shè)備的基本構(gòu)造：____________________________ ______________________________ 反應(yīng)的基本原理：陽(yáng)極反應(yīng)____________________________ 陰極反應(yīng)_________________________________________ 陽(yáng)極泥的成分_____________________________________ 濕法煉銅：Cu2+ + Fe == Cu + Fe2+ Hg HgO的熱分解：______________________ 3．海水資源的綜合利用 1000g海水中含 Cl-19.1g Na+10.6g SO42-2.66g Mg2+1.28g Ca2+0.40g 微量元素 Br-、I-等 Na+、Cl- Ca2+、Mg2+ SO42- 海洋動(dòng)物 貝殼（CaCO3） 曬鹽 鹽鹵（Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-） 粗鹽（Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、SO42-） 煅燒 Mg(OH)2 HCl MgCl2(aq) MgCl26H2O MgCl2(無(wú)水) Mg (c) (a) (b) 除雜試劑加入的順序 操作 試劑 精鹽 操作 微量元素 Br- Cl2 用空氣吹出 SO2溶液 Cl2 蒸餾 Br2 Cl2 用空氣吹出 Na2CO3溶液 HCl 萃取 Br2 (有機(jī)相) 蒸餾 Br2 海洋植物 海帶、藻類等 酒精浸泡后 灼燒 含I-的溶液 +H2O、溶解 (d) 含I2的溶液 I2（有機(jī)相） I2 (e) (f) (g) 1．在粗鹽的提純過(guò)程中，除雜試劑加入的先后順序是_______________________（或______________________________ ） 在加入除雜試劑后的操作是___________，隨之的試劑和操作分別是____________、___________。 2．在提取鎂的過(guò)程中，從MgCl2溶液中獲得MgCl26H2O的實(shí)驗(yàn)室操作將是_____________________________________________，由MgCl26H2O制取無(wú)水MgCl2需要注意____________________________________________，由無(wú)水MgCl2制得Mg的方法是____________________________，相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)_________________________。如果直接電解MgCl2溶液，將發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________。 3．經(jīng)由海水提取的Mg(OH)2分解獲得的MgO，因純度高而使用壽命長(zhǎng)，可作為鋼鐵工業(yè)中高爐的內(nèi)襯。請(qǐng)寫(xiě)出生產(chǎn)過(guò)程中獲得Mg(OH)2的離子方程式 ________________________________________，在反應(yīng)過(guò)程中，為使最后得到純凈的Mg(OH)2，可采取的方法是______________________________。 4．在上圖獲得各種化工產(chǎn)品的過(guò)程中，為節(jié)約能源，均設(shè)計(jì)了一個(gè)相似的生產(chǎn)工藝，這就是_____________。 5．請(qǐng)根據(jù)以上工藝流程，設(shè)想為發(fā)揮其工業(yè)生產(chǎn)的最大效益，在海邊生產(chǎn)基地還可以建立怎樣的工業(yè)企業(yè)？ 精鹽 電解熔融的NaCl 電解NaCl溶液 — 氯堿工業(yè) 制備純堿 — 氨堿工業(yè) 第20題: 20．無(wú)論從經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還是人類的進(jìn)步而言，合成氨的發(fā)明都是本世紀(jì)科學(xué)領(lǐng)域中最輝煌的成就之一?！币韵率桥cNH3相關(guān)的工業(yè)過(guò)程示意圖。 空氣 N2 O2 天然氣 CH4 H2 + CO H2 + CO2 H2O NH3 HNO3 NH4NO3 CO(NH2)2 1:3 已知CH4(g) + 2O2(g) ==CO2(g)+2H2O(g) △H = - 890kJ/mol 2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g) △H = - 566.0 kJ/mol 2H2(g) + O2(g) ==2H2O(g) △H = -571.6 kJ/mol （1）請(qǐng)寫(xiě)出CH4（g）與O2（g）反應(yīng)生成CO（g）和H2（g）的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 _________________________________。 （2）在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)涉及H2和CO2的分離。你認(rèn)為可取的方法是 a. 在加壓條件下用水吸收CO2 b. 用NaOH溶液吸收CO2 c. 加壓，使CO2液化 并說(shuō)明你的理由：______________________ _______________________________________________________________________。 （3）NH3作為一種富氫化合物，因其具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，且價(jià)格低廉，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。直接供氨式燃料電池在堿性條件下的負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)_________________________。 （4）合成尿素的反應(yīng)是分作兩步進(jìn)行的： ① 2CO2（g）+ NH3（g）H2NCOONH4（aq） △H = - 159.47kJ/mol (氨基甲酸銨) ②H2NCOONH4（aq）CO(NH2)2（aq）+ H2O（l） △H = + 28.49kJ/mol 單位時(shí)間CO(NH2)2的產(chǎn)量 壓強(qiáng)/KPa n(NH3):n(CO2) = 1:1 n(NH3):n(CO2) = 2:1 n(NH3):n(CO2) = 3:1 n(NH3):n(CO2) = 4:1 在生產(chǎn)條件下，單位時(shí)間內(nèi)獲得尿素的產(chǎn)量與壓強(qiáng)和n(NH3):n(CO2)的關(guān)系如右圖所示。 生產(chǎn)過(guò)程中n(NH3):n(CO2)的最佳配比為_(kāi)________，而實(shí)際實(shí)際生產(chǎn)條件下，往往使n(NH3):n(CO2)≥3，這是因?yàn)開(kāi)________________________、_________________________。 在得到的尿素溶液中會(huì)含有少量的氨基甲酸銨，除去這種雜質(zhì)最簡(jiǎn)便的方法是___________________。 （5）將氨分為兩部分，一部分經(jīng)逐級(jí)氧化吸收轉(zhuǎn)化為硝酸，另一部分又與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3。若HNO3與NH3的反應(yīng)是完全的，有標(biāo)準(zhǔn)狀況下50LNH3經(jīng)上述反應(yīng)過(guò)程生成84g NH4NO3。則NH3逐級(jí)轉(zhuǎn)化為HNO3的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)__________。 參考答案：（1）2CH4(g) + O2(g) == 2CO(g) + 4H2(g) △H = -70.8 kJ/mol （2）c，因?yàn)镃O2的熔沸點(diǎn)比H2高，且在常溫條件下經(jīng)加壓，CO2可液化，此法較為節(jié)約資源，有利于環(huán)境保護(hù)。 （解釋：在不存在氫鍵的條件下，分子的相對(duì)分子質(zhì)量與相應(yīng)物質(zhì)的熔沸點(diǎn)有相關(guān)性，可以推測(cè)CO2的熔沸點(diǎn)較高，且常溫下CO2可以干冰的形式存在，說(shuō)明常溫下CO2經(jīng)加壓可以直接液化，從而很簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)與H2的分離） （3）2NH3 + 6OH- -6e- == N2 + 6H2O （4）2:1。有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)镹H3極易溶于水，便于分離、回收利用。 加熱（解釋：因?yàn)樯砂被姿徜@的反應(yīng)是強(qiáng)烈放熱反應(yīng)，而第二步生成尿素的反應(yīng)是一個(gè)溫和的吸熱反應(yīng)，因此加熱將有利于氨基甲酸銨的分解，但是不會(huì)顯著影響氨基甲酸銨的穩(wěn)定性）。 （5）88.8%