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1、第一讲化学与工农业生产2017高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.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、精细化工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。2015，卷 36T(2)(5)；2015，卷 36T(3)；2014，卷 36T(4)；2014，卷 36T(3)；2013，卷 36T(2)(3)本部分内容主要考查：(1)以硫酸工业为背景，考查接触法制硫酸的化学反应原理、工艺流程、生产设备、反应条件的选择与“三废”的处理；(2)以纯碱为
2、代表考查无机化工生产中涉及的化学原理与生产工艺。预计2017年高考仍会从化学反应原理、生产设备、具体化工措施等方面展开，将以流程图的方式结合环保问题，考查硫酸的工业生产、工业合成氨、纯碱的生产。题型为非选择题，分值约为68分。考点一硫酸的工业生产一、生产流程及原理二、“三废”处理和能量充分利用1“三废”的处理方法(1)尾气吸收：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O。(填化学方程式)(2)废水处理根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。(3)废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。2能量的充分利用硫酸生产中产生的
3、热量可用于预热反应物满足自身能量的需要，还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。三、化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关计算1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升高温度。使用催化剂。在沸腾炉中燃烧燃料时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。(2)反应条件的选择温度：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400500 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SO2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高，实际生产中采用常压操作。适当过量的空气：提高SO2的转化率。2逆流原理沸腾
4、炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。3热交换原理由于2SO2O22SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应放出的热量预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的。4循环操作原理由于2SO2O22SO3是可逆反应，尾气中还有一定的SO2和O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。5有关计算(1)元素守恒法：根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过程，方便快捷。(2)常见量的计算公式矿物的纯度100%。
5、原料利用率100%。原料转化率原料利用率1原料损失率。产率100%。多步反应的总转化率各步反应转化率的乘积。(2016银川模拟)在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因或目的都正确的是()A黄铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能燃烧BSO3用98%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全CSO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率D从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应解析：选B。本题考查化工生产中的技术处理问题。可从化学反应速率、化学平衡移动及实际生产三个方面考虑各种操作条件的原因。矿石粉碎是为了提高反应速率，并不是因为大块的
6、黄铁矿不能燃烧；用浓硫酸吸收SO3是为了防止水与其形成酸雾；使用催化剂可以提高反应速率，但不能提高SO2的转化率；从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中的杂质会导致催化剂中毒。名师点拨(1)吸收SO3不用水或稀硫酸，而是用98%的浓H2SO4，是因为用水或稀硫酸吸收SO3会产生酸雾，影响吸收。(2)煅烧黄铁矿制得的炉气需进行净化处理，主要是避免催化剂中毒、防止腐蚀设备等。(3)在生产硫酸的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备、环境污染等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。(2016大连高三双基)硫酸工厂排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排放前必须进行尾气处理并设法
7、进行综合利用。(1)硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。写出上述过程的化学反应方程式：_。请写出这种尾气处理方法的优点(写出两点即可)：_。若某硫酸厂每天排放的1万立方米(标准状况)尾气中含0.2%(体积百分数)的SO2，通过上述方法处理，理论上需生石灰_kg。(2)近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法，该方法为第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二步是加热吸收溶液，可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与(1)相比的优点是_。解析(1)分析其中的化学反应即可解答，中列出关系式：SO2 CaO1 mol1
8、molx可求得x mol，m(CaO) mol56 gmol1103kgg150 kg。(2)分析该新方法过程中的化学反应：Na2SO3H2OSO2=2NaHSO3,2NaHSO3Na2SO3H2OSO2，与(1)中的反应作比较，发现(2)中Na2SO3实际上没有消耗，可循环使用。答案(1)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O、CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O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SO2含量较高可循环作为原料(任选两点)50(2)Na2SO3可循环使用题组一接触法制硫酸的原理1下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是()A在接触室中使用铁粉作催
9、化剂B在接触室中运用热交换技术可充分利用能源C把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率D该反应采用450500 主要是因为该温度下催化剂活性好解析：选A。硫酸工业生产过程中，接触室中发生的反应为2SO2O22SO3，所用催化剂为V2O5。题组二工业生产硫酸的适宜条件及综合效益2工业制硫酸生产流程如下图：(1)我国黄铁矿资源比较丰富，但很多工厂仍以硫黄为原料生产硫酸，理由是_。(2)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有_。A升高温度B减小压强C不断补充空气 D及时分离出SO3(3)在生产中为提高催化剂催化效率采取了哪些措施？_。(至少答出两点措施)(4)已知2SO2(g)O2(
10、g)2SO3(g)H196 kJmol1。在450 、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量_(填“”或“”)196 kJ，理由是_。(5)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2)V(SO3)V(O2)V(N2)0.466.547.7382，则SO2的利用率为_。解析：二氧化硫转化为三氧化硫的反应为正反应气体体积减小的放热反应，所以低温高压有利于提高二氧化硫的转化率。在生产过程中，氮气没有参加反应，所以其体积不变，则可看作
11、反应前气体的体积SO2、O2、N2分别为7 L、11 L、82 L，反应后SO2的体积为0.46 L，所以SO2的转化率为100%93.4%。答案：(1)以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高(2)CD(3)净化气体；控制温度在400500 ；增大催化剂与反应气体的接触面积(合理即可)(4)在1 atm和298 K条件下，2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO2，放出196 kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为450 ，所以放出的热量小于196 kJ(5)93.4%考点二工业合成氨反应条件的选择在合成氨的工业生产中，要综合考虑原料来
12、源、动力、设备等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。1温度2压强3催化剂加快反应速率但不影响平衡，能提高单位时间内氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。4循环操作合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器，使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的N2和H2经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。1下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率B高压比常压条件更有利于合成氨的反应C500 左右比室温更有利于合成氨的反应D合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率解析：选B。催化剂不影响平衡移动，A错误。正反应为气体体积缩小的反应，增压有利于平衡右移，B正确。C、D项都不能用勒夏特列原理来解释。2下列关于合成氨工业的说法中正确的是()A从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以合成氨工厂的效率都很低B由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，
