《2013届高考化学新课标一轮总复习课件：14-第3讲 化学与工农业生产》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高考化学新课标一轮总复习课件：14-第3讲 化学与工农业生产（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,课 堂 反 馈,课 堂 探 究,考 点 突 破,课 时 作 业,单元综合测试,堂,课,探,究,解读考纲,基础回扣 一、化工生产过程中的基本问题 1依据化学反应原理确定生产过程 (1)关于工业制硫酸的反应原理及过程，可从以下几方面考虑： 原料应该是自然界存在的含硫的物质，如硫黄、黄铁矿等； 生产H2SO4的主要化学过程可以分成SO2的生成和SO2转化为SO3两个阶段。 (2)工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段。,2生产中原料的选择 工业生产某种化工产品，选择原料时要从多方面去考虑，如化学反应原理、厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、贮存、运输、预处理成本及环境保护等。 3生产
2、中反应条件的控制 对二氧化硫的催化氧化： (1)温度条件。 (2)压强条件。 (3)催化剂。,4生产中的三废处理(以硫酸生产为例) (1)尾气吸收 硫酸生产尾气成分：SO2；处理试剂：石灰水、硫酸。 (2)污水处理。 (3)废渣的利用。 5能量的充分利用,2合成氨的基本生产过程 三个步骤：造气、净化、合成。 (1)制备合成氨的原料气； (2)原料气的净化； (3)氨的合成与分离。,3合成氨工业的发展 (1)原料及原料气的净化； (2)催化剂的改进； (3)环境保护。 废渣：用作建材和肥料的原料。 废气：主要是H2S和CO2等有害气体。 废液：主要是含氰化物和含氨的污水。,三、纯碱的生产 1氨碱
3、法生产纯碱 氨碱法也称索尔维制碱法，其原料是：食盐、氨和二氧化碳。 (1)制取碳酸氢钠和氯化铵 (2)制取碳酸钠,(3)氨碱法生产纯碱的优缺点 氨碱法的优点：原料便宜易得，产品纯度高、氨和部分二氧化碳可以循环使用、制造步骤简单。 氨碱法的缺点：食盐的利用率低(约70%)，约有30%的NaCl留在母液中；产生了当时认为无用的氯化钙。 2联合制碱法(又称侯氏制碱法) (1)将制碱中含氯的废液与合成氨过程中的二氧化碳废气加以回收、利用，制成纯碱和氯化铵化肥，使氨碱法与合成氨两大工业联合起来。 (2)原料是食盐、氨和二氧化碳。,(3)联合制碱法的优点： 氯化钠的利用率达96%以上； 综合利用了合成氨厂
4、的二氧化碳； 节省了设备； 没有难以处理的氯化钙废料。,四、化肥和农药 1化肥为农作物补充必要的营养元素 农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和钾肥。 2常见杀菌剂和消毒剂 (1)农药石硫合剂：石灰和硫黄配制。 (2)波尔多液：硫酸铜和石灰配制。 (3)含氯化合物666(六氯化苯)和DDT(难代谢，污染环境)。 (4)植物生长调节剂：例如乙烯可以催熟果实。,(5)常用消毒剂：酒精溶液、碘酒、双氧水、高锰酸钾溶液、氯系消毒剂(氯气、漂白粉、二氧化氯)、过氧乙酸溶液等。 3化肥、农药的合理使用与环境保护 (1)农药主要用于对有害生物的防治，但它们对周围生物群落的影响是广泛而复杂的，如能毒害水
5、生生物和污染水源等； (2)不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构；过量的化肥会随着雨水流入河流和湖泊，造成水体富营养化，产生水华等污染现象。,五、表面活性剂与精细化学品 1肥皂可以用来去油污 (1)肥皂的去污原理 肥皂的成分：肥皂的化学成分为高级脂肪酸的钠盐或钾盐。 去污原理：在洗涤衣物时，肥皂、油污与水之间发生润湿、乳化和起泡三种主要作用而达到去污的目的。,(2)肥皂的生产 原理：高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下水解形成高级脂肪酸盐(即肥皂)。 工艺流程：,2合成洗涤剂 (1)表面活性剂 如十二烷基苯磺酸钠： (2)洗涤剂 主要成分是表面活性剂，是能够发挥去污作用的主要物质，还含有助剂、杀
6、菌剂、织物柔顺剂等辅助成分。,3肥皂与合成洗涤剂的比较 (1)肥皂不适合在硬水中使用，而合成洗涤剂使用不受限制；(2)合成洗涤剂去污能力更强，并且适合洗衣机使用；合成洗涤剂的原料便宜；(3)制造合成洗涤剂的主要原料是石油裂解产品(烷烃、苯)，而制造肥皂的主要原料是油脂；(4)合成洗涤剂在自然界中不易被细菌分解，大量使用造成了水体污染，尤其含磷洗涤剂造成水体富营养化。,4精细化学品及其生产特点 (1)精细化学品具有品种多、批量小、产值高等特点。 (2)精细化工具有技术密集、附加值高等特点，主要体现在精细化学品研发阶段投资高、生产工艺流程长、原料多、反应复杂和条件要求严格等方面，还具有技术保密性强
7、、专利垄断性强等特点。,点,考,突,破,3三设备：沸腾炉、接触室、吸收塔,4三工艺：(1)热交换； (2)逆流操作； (3)原料的循环利用。 5三条件 (1)温度：400500 ，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。,(2)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，实际生产采用常压操作。 (3)适当过量的空气：目的是提高SO2的转化率。,(2)能量的充分利用 硫酸生产中的反应热可用于预热即将参加反应的SO2，还可以由硫酸厂向外界输出大量能
8、量(供热发电)。,二、化学原理在H2SO4生产中的应用 1增大反应速率的措施 (1)升高温度； (2)使用催化剂； (3)燃料在沸腾炉中燃烧时，使原料粉碎，增大与空气的接触面积。,2逆流原理的应用 沸腾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。,例1以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：,请回答下列问题： (1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_。 (2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是_。
9、,(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_、 _。,(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_、_，从而充分利用能源。,解析(2)煅烧黄铁矿制得的炉气中含有矿尘、砷、硒等的化合物，水蒸气；应对炉气进行除尘、水洗和干燥，避免催化剂中毒。(3)由图可知，该反应在低温下进行SO2转化率高，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。在高压下进行也有
10、利于该反应正向进行，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，实际生产采用常压操作。(4)SO2和O2反应为放热反应，而经净化后的炉气需要加热，故可通过热交换器，对冷的SO2、O2加热，达到充分利用能源的作用。,(2)除尘水洗矿尘、砷、硒等的化合物使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响 (3)不选B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大；SO2原料的转化率在1个大气压下的转化率已是97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压不选C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，450 时，催化
11、剂的催化效率最高 (4)利用反应放出的热量预热原料气体上层反应气经热交换器温度降到400500 进入下层使反应更加完全,特别提醒 工业上用98%的H2SO4溶液吸收SO3，是因为用水吸收会产生酸雾，腐蚀设备。 煅烧黄铁矿制得的炉气中含有三种有害杂质：矿尘，砷、硒等化合物，水蒸气；对应三个净化过程：除尘、水洗和干燥，避免催化剂中毒。,(3)催化剂 使用催化剂可加快化学反应速率，但不影响化学平衡采用以铁为主的催化剂。,(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。,2“三废”处理
12、(1)废渣：主要是煤渣和炭黑，可用作制造肥料的原料和建筑材料。 (2)废气：主要是H2S、SO2和CO2等有害气体，可用直接氧化法、循环法等回收技术处理，CO2可作为生成尿素和碳酸铵的原料。 (3)废液：主要是含氰化物和氨的污水。 处理氰化物主要有生化、化学沉淀、反吹回炉等方法，处理含氨的废水可用蒸馏回收和离子交换等方法。,例2利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：,依据上述流程，完成下列填空： (1)天然气脱硫时的化学方程式是_。 (2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9 n mol，产生H2_mol(用含n的代数式表示)。 (3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行，加压
13、的理论依据是_。 A相似相溶原理 B勒夏特列原理 C酸碱中和原理,(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_(写出CO2的一种重要用途)。 (5)整个流程有三处循环，一处是Fe(OH)3的循环，另一处是K2CO3(aq)的循环，请在上述流程中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。,3生产过程 第一步：二者基本相同。将NH3通入饱和食盐水形成氨盐水，再通入CO2生成NaHCO3沉淀，经过滤、洗涤得到NaHCO3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，其滤液是含有NH4Cl和NaCl的溶液。 第二步：,(2)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
14、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溶液，已基本上是氯化钠的饱和溶液，可循环使用。,4综合评价 (1)氨碱法：原料(食盐和石灰石)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；制造步骤简单，适合于大规模生产，但原料食盐的利用率低，过程中产生了没多大用途且难以处理的CaCl2。 (2)联合制碱法：食盐的利用率较高，综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种重要的产品纯碱和氯化铵；过程中不生成CaCl2，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。,例3侯氏制碱法的步骤如下： 试回答下列问题： (1)若
15、上述悬浊液中含NaHCO3和NH4Cl，则和两步反应的总反应方程式为_。 (2)由上面的反应原理可知NaCl比NaHCO3的溶解度_。,(3)操作、不能颠倒的原因是_ _。 (4)的操作叫_，的操作叫_。,堂,课,反,馈,1在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入大量瓷环。下列有关SO3说法中，错误的是(),A从处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式 B从处喷下浓硫酸，瓷环的作用是增大接触面积 C从处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气 D从处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸 答案C 解析选项C，SO2是一种大气污染物，需回收利用。,2下列有关肥皂的叙述中错误的是() A肥皂与纯碱的去污原理相同 B肥皂可以加速油污在水中的分散 C肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的 D肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团 答案A 解析A中纯碱的去污原理是碱性条件使油污水解，去污原理与肥皂不同；其他均为正确的叙述。,3海洋中有丰富的食品、矿产、能源和水产资源等(如下图所示)
