1、第十三章化学与技术(选修)第一页，编辑于星期六：一点 二十九分。第一讲化学与工农业生产第二页，编辑于星期六：一点 二十九分。考纲要求考纲要求1了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。2了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。3了解精细化工产品的生产特点及在社会发展中的作用。了解精细化工产品的生产特点及在社会发展中的作用。4了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。了解化学肥料、农药等在农业生产中的作
2、用。第三页，编辑于星期六：一点 二十九分。1原料原料主要有主要有_、_、有色金属冶炼的烟气、石膏等。、有色金属冶炼的烟气、石膏等。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第四页，编辑于星期六：一点 二十九分。2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第五页，编辑于星期六：一点 二十九分。3三废的利用三废的利用(1)尾气吸收：废气中的尾气吸收：废气中的SO2用氨水吸收
3、，生成的用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，作化肥，SO2循环使用。循环使用。_或或SO2NH3H2O=NH4HSO3_或或2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O(2)污水处理：废水可用污水处理：废水可用Ca(OH)2中和，发生反应为中和，发生反应为_。(3)废渣处理：作水泥或用于建筑材料；回收有色金属等综合利用。废渣处理：作水泥或用于建筑材料；回收有色金属等综合利用。第六页，编辑于星期六：一点 二十九分。(2015昆明二检昆明二检)硫酸是工业生产中最为重要的产品之一，在化学工硫酸是工业生产中最为重要的产品之一，在化学工业的很多领域都要用到浓硫酸。业的很多领域都
4、要用到浓硫酸。(1)在硫酸工业生产中，我国采用黄铁矿为原料生产在硫酸工业生产中，我国采用黄铁矿为原料生产SO2，反应的化，反应的化学方程式为：学方程式为：_，该反应在该反应在_(填设备名称填设备名称)中进行。中进行。(2)下列有关接触法制硫酸的说法中，正确的是下列有关接触法制硫酸的说法中，正确的是_。A二氧化硫的接触氧化在合成塔中发生二氧化硫的接触氧化在合成塔中发生B吸收塔得到的是吸收塔得到的是98.3%的浓硫酸的浓硫酸C煅烧含硫煅烧含硫48%的黄铁矿时，若的黄铁矿时，若FeS2损失了损失了2%，则，则S损失损失2%D接触室中采取高温是为了提高催化剂的活性和提高接触室中采取高温是为了提高催化剂
5、的活性和提高SO2的转化率的转化率题组训练题组训练沸腾炉沸腾炉 C 第七页，编辑于星期六：一点 二十九分。(3)科研工作者开发了制备科研工作者开发了制备SO2，再用电化学原理生产硫酸的方法，再用电化学原理生产硫酸的方法，装置如图。为了稳定技术生产，硫酸的浓度应维持不变，则通入的装置如图。为了稳定技术生产，硫酸的浓度应维持不变，则通入的SO2和和水的质量比为水的质量比为_。16 29 第八页，编辑于星期六：一点 二十九分。(4)实验测得实验测得SO2反应生成反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件表信息，结合
6、工业生产实际，选择最合适的生产条件_。压强SO2转化率温度1个大气压5个大气压10个大气压15个大气压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 第九页，编辑于星期六：一点 二十九分。(5)硫酸工厂排放的尾气中，含少量二氧化硫。为防止污染大气，在硫酸工厂排放的尾气中，含少量二氧化硫。为防止污染大气，在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。硫酸工厂排放尾气中的排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。硫酸工厂排放尾气中
7、的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。请写出这种尾气处理方法的优点请写出这种尾气处理方法的优点(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(标准状况标准状况)尾气中含尾气中含0.2%(体积体积分数分数)的的SO2，通过上述方法处理，理论上需生石灰，通过上述方法处理，理论上需生石灰_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 第十页，编辑于星期六
8、：一点 二十九分。第十一页，编辑于星期六：一点 二十九分。第十二页，编辑于星期六：一点 二十九分。第十三页，编辑于星期六：一点 二十九分。1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。第十四页，编辑于星期六：一点 二十九分。(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
9、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400 500 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。第十五页，编辑于星期六：一点 二十九分。第十六页，编辑于星期六：一点 二十九分。第十七页，编辑于星期六：一点 二十
10、九分。第十八页，编辑于星期六：一点 二十九分。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第十九页，编辑于星期六：一点 二十九分。2条件的选择条件的选择结合反应的三个特点及实际生产中的动力，材料设备，成本等因素，结合反应的三个特点及实际生产中的动力，材料设备，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)压强：压强：_MPa_MPa。(2)温度：温度：_。(3)催化剂：催化剂：_。(4)循环操作：反应混合气通过冷凝器，使氨液化并分离出来，循环操作：反应混合气通过冷凝器，使氨液化并分离出来，N2、H2再通过循环压缩机送入合成塔。再通过循环压缩机送入合成塔。2
11、050500 铁触媒铁触媒第二十页，编辑于星期六：一点 二十九分。分离液态空气分离液态空气催化剂中毒催化剂中毒第二十一页，编辑于星期六：一点 二十九分。(4)三废的利用。三废的利用。废气：主要有废气：主要有H2S、SO2和和CO2等。采用直接氧化法、循环法处理，等。采用直接氧化法、循环法处理，CO2作为生产尿素和碳铵的原料。作为生产尿素和碳铵的原料。废水：主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理。废水：主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理。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。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。第二十二页，编辑于星期六：一点 二十九分
12、。.污水经过一级、二级处理后，还含有少量污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2、Hg2、Pb2等等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是_(双选双选)。A氨水氨水B硫化氢气体硫化氢气体C硫酸钠溶液硫酸钠溶液D纯碱溶液纯碱溶液.合成氨的流程示意图如下：合成氨的流程示意图如下：题组训练题组训练AC 第二十三页，编辑于星期六：一点 二十九分。回答下列问题：回答下列问题：(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，工业合成氨的原料是氮气和氢气。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
13、用的两种分离方法是_，_；氢；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式化学反应方程式_，_；(2)设备设备A中含有电加热器，铁触媒和热交换器，设备中含有电加热器，铁触媒和热交换器，设备A的名称是的名称是_，其中发生的化学反应方程式为，其中发生的化学反应方程式为_；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 第二十四页，编辑于星期六：一点 二十九分。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
14、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 第二十五页，编辑于星期六：一点 二十九分。第二十六页，编辑于星期六：一点 二十九分。第二十七页，编辑于星期六：一点 二十九分。1原料原料氨碱法：食盐、氨气、石灰石氨碱法：食盐、氨气、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：食盐、氨气、二氧化碳联合制碱法：食盐、氨气、二氧化碳(合成氨厂的废气合成氨厂的废气)。考点三工业制纯碱 知识梳理知识梳理第二十八页，编辑于星期六：一点 二十九分。第二十九页，编辑于星期六：一点 二十九分。联合制碱法：在低温条件下，向
15、滤液中加入细粉状的氯化钠，并通联合制碱法：在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。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铵产品。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，可循环使用。液，可循环使用。第三十页，编辑于星期六：一点 二十九分。4综合评价综合评价(1)氨碱法：氨碱法：优点：原料优点：原料(食盐和石灰石食盐和石灰石)便宜；产品纯碱的纯度高；便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简
16、单，适合于大规模副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。生产。缺点：原料食盐的利用率低，大约缺点：原料食盐的利用率低，大约70%74%，其余的食盐随，其余的食盐随CaCl2溶液作为废液被抛弃；过程中产生了没多大用途且难以处理的溶液作为废液被抛弃；过程中产生了没多大用途且难以处理的CaCl2。(2)联合制碱法：使食盐的利用率提高到联合制碱法：使食盐的利用率提高到96%以上，应用同量的食盐以上，应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种可贵的产品
17、的氯离子，同时生产出两种可贵的产品纯碱和氯化铵；过程中不生成纯碱和氯化铵；过程中不生成没多大用途、又难以处理的没多大用途、又难以处理的CaCl2，减少了对环境的污染，并且大大降低，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。第三十一页，编辑于星期六：一点 二十九分。技术的发展与创新永无止境，我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，生产流技术的发展与创新永无止境，我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：程可简要表示如下：(1)向沉淀池中通入向沉淀池中通入CO2和氨气，应先通入和
18、氨气，应先通入_(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 第三十二页，编辑于星期六：一点 二十九分。(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是沉淀池中发生反应的化学方程式是_。(3)母液中的溶质主要是母液中的溶质主要是_。向母液中通氨气或加入细小食盐。向母液中通氨气或加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入氨气的作用是颗粒，冷却析出副产品，通入氨气的作用是_。(4)使原料氯化钠的利用率从使原料氯化钠的利用率从70%提高到提高到90%以上，主要是因为设计以上，主要是因为设计了循
19、环了循环_(填填“”或或“”)，物质，物质X是是_(填化学式填化学式)，从沉，从沉淀池中获取沉淀的操作是淀池中获取沉淀的操作是_。(5)写出煅烧炉中发生反应的化学方程式写出煅烧炉中发生反应的化学方程式_。(6)上述流程制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是上述流程制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是_(填化学填化学式式)，为检验该杂质的存在，具体实验操作是，为检验该杂质的存在，具体实验操作是_ _。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酸酸化的化的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 第三十三页
20、，编辑于星期六：一点 二十九分。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都，通氨气或加入细小食盐颗粒都可使可使NH4Cl的溶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料操作可提高原料NaCl的利用率。的利用率。第三十四页，编辑于星期六：一点 二十九分。1化肥化肥(1)氮肥。氮肥。考点四化肥、农药和肥皂 知识梳理知识梳理第三十五页，编辑于星期六：一点 二十九分。KH2PO4 第三十六页，编
21、辑于星期六：一点 二十九分。硫酸铜硫酸铜生石灰生石灰高级脂肪酸高级脂肪酸第三十七页，编辑于星期六：一点 二十九分。化学肥料在农业生产中发挥了重要的作用。回答下列问题：化学肥料在农业生产中发挥了重要的作用。回答下列问题：(1)写出一种铵态氮肥的化学式写出一种铵态氮肥的化学式_。实际生产中，铵态氮肥不。实际生产中，铵态氮肥不能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)硝酸铵的生产方法是采用硝酸与氨气化合，工业合氨是一个放热硝酸铵的生产方法是采用硝酸与氨气化合，工业合氨是一个放热反应，因此低温有利于提高原料的转化率，但实际生产中却采用反应，因此低温有利于提高原
22、料的转化率，但实际生产中却采用400 500 的高温，其原因是的高温，其原因是_；工业生产，以氨气为原料合成硝酸，写出工业生产硝酸的最后一步工业生产，以氨气为原料合成硝酸，写出工业生产硝酸的最后一步反应的化学方程式反应的化学方程式_。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，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 第三十八页，编辑于星期六：一点 二十九分。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
23、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)高温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气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。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下可以生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 第三十九页，编辑于星期六：一点 二十九分。
