《高三化学一轮 第1讲 化学与工农业生产课件 选修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学一轮 第1讲 化学与工农业生产课件 选修2（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲化学与工农业生产,一、硫酸工业 1主要原料：硫黄(或黄铁矿)、空气和98.3%浓硫酸 2化学原理与硫酸工业生产流程,3化学原理在化工生产中的应用 (1)三个反应条件的确定 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。 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。 适当过量的空气：目的是提高SO2的转化率。,(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，反应充
2、分进行；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。,4硫酸厂址的选择 不能在人口密集的居住区，不能在风景旅游区，由于硫酸不便 于运输，故硫酸厂址要离消费中心近，还要综合考虑原料地、水源、交通、能源等因素的影响。,5“三废”处理和能量综合利用 (1)“三废”处理方法 尾气吸收：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O 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。 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 硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自
3、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)。,工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫；三氧化硫流经吸收塔时，采用98.3%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸。,下面的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。,请回答下列问题： (1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式_。 (2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的_、_。 (3)丙中的现象为_，丁中的现象为_。 (4)下图是压
4、强对SO2平衡转化率的影响,对SO2转化为SO3的反应，增大压强可使转化率_，之所以通常采用常压操作是因为_。,【名师提醒】(1)工业上用98.3%的H2SO4吸收SO3，是因为用水吸收会产生酸雾，腐蚀设备。 (2)煅烧黄铁矿制得的炉气中含有三种有害杂质：矿尘，砷、硒的化合物等，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)催化剂只能改变可逆反应的化学反应速率，而不会使其平衡发生移动，故不能提高SO2的转化率及反应过程中放出的热量。,(3)合成,3选择生产条件 (1)生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.073。,(4)催化剂
5、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。 (5)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。,工业合成氨是在一定条件下进行的，下列可逆反应： N2(g)3H2(g)NH3(g)。其部分工艺流程如下：,请回答下列问题： (1)第步除需要催化剂这个条件外，还需要的条件是_。 (2)第步操作中的原料气体的“净化”目的是_，第步操作的目的是_。,(3)工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法的原理类似于下列哪种方法？_(
6、填编号)。 a过滤b蒸馏 c分液 d萃取 你做出这个判断的理由是_ _。,答案：(1)高温、高压(2)防止催化剂中毒，失去活性，提高原料的利用率使N2、H2循环利用，提高原料利用率 (3)b通过温度的改变而改变物质的状态，达到使物质分离的目的，是蒸馏的原理,【名师提醒】(1)电解食盐水也可提供原料气：氢气。 (2)选择生产条件时要考虑实际生产中的原料来源、动力、材料、设备等因素，以取得最佳经济效益。,三、纯碱的生产 1生产原料：饱和食盐水、氨气、二氧化碳等。 2历史上的几种生产方法 (1)路布兰制碱法：以食盐、硫酸、石灰石和木炭为原料，在高温条件下制备，但具有难以大规模生产、原料利用不充分、成
7、本较高、设备腐蚀严重等缺点。现已不再使用。,(2)索尔维制碱法：盐水精制盐水氨化氨盐水碳酸化(NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl)碳酸氢钠分解氯化铵处理回收氨。,(3)侯氏制碱法,侯氏制碱法的特点在于生产过程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的，从滤出碳酸氢钠后所得的母液中可回收氯化铵，它保持了氨碱法的优点，克服了它的缺点。体现了大规模联合生产的优越性。,3氯碱工业盐水的精制，一般先加过量NaOH溶液、加过量BaCl2溶液，再加过量Na2CO3溶液，二次精制后过滤，并加盐酸调节溶液的pH，总体要求为钡试剂在碳酸钠之前，盐酸在过滤之后。,比利时人索尔维以NaCl、CO2、H2
8、O为原料生产Na2CO3，叫做索尔维法。其主要步骤是：在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3再将NaHCO3焙烧制得纯碱，CO2循环使用析出小苏打的母液中加入生石灰，NH3循环使用,我国著名化学家侯德榜对索尔维法做了改进，用NaCl固体代替生石灰，加入母液中使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和氯化铵，这便是举世闻名的“侯氏制碱法”。试回答： (1)向母液中通入氨气的作用和目的是_ _。,(2)在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2的化学反应方程式为_。 (3)不能在NaCl溶液中通入CO2制取NaHCO3的原因是 _,(4)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是 _。 (5)
9、侯氏制碱法与索尔维法相比其优点是_。,解析：因为碳酸的酸性比盐酸弱(CO2与NaCl不反应)且CO2的溶解度也小，所以应向饱和氯化钠溶液中首先通入氨气，然后再通入二氧化碳气体，从而产生碳酸氢钠沉淀。侯氏制碱法优点在于可作为化肥的NH4Cl析出，减少无用的CaCl2，保证原料NaCl充分利用，没有废渣，减少污染。,答案：(1)向母液中通入氨气，利用氨在水中极易溶解的性质，增加溶液吸收CO2的量，最终生成较大浓度的HCO (2)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl (3)碳酸的酸性比盐酸弱，CO2与NaCl不反应，CO2的溶解度也小 (4)2NH4ClCaOH2O=2NH3H2OCa
10、Cl2 (5)可作为化肥的NH4Cl析出，减少无用的CaCl2，原料NaCl充分利用，没有废渣，减少污染,四、化肥、农药和表面活性剂 1常见化肥 (1)农业生产常用肥料：农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和钾肥，目前使用最广的磷肥是过磷酸钙，简称普钙，主要成分是Ca(H2PO4)2H2O和CaSO4；农业上常用的钾肥有草木灰、氯化钾、硫酸钾和硝酸钾等。,2化肥、农药带来的环境问题及应对措施 (1)化肥对土壤和环境造成的不良影响：如在同一块地上长期单施氮肥如硫酸铵，往往造成土壤板结，肥力下降；在酸性土壤中连续施用生理酸性肥料，会使土壤酸性加重，影响作物正常生长；过量施用氮肥还会造成环境污
11、染等。 应对措施：合理施用化肥也可以避免土壤结构的破坏和环境的污染。,(2)农药对土壤和环境造成的不良影响：一是有毒有害物质对农产品造成污染，造成食品安全问题；二是农药生产对自然环境造成污染，带来了严重的环境问题；三是农药对生物群落的影响广泛而复杂。 应对措施：研发环境友好的绿色农药。,3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)植物生长调节素：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
12、液等。,4表面活性剂 (1)肥皂 去污原理：肥皂溶于水时解离出RCOO，RCOO中的COO易溶于水，R易溶于油。 生产原理 C17H35COOCH2C17H35COOCHC17H35COOCH23NaOH3C17H35COONaCH2OHCHOHCH2OH,(2)合成洗涤剂 十二烷基苯磺酸钠：C12H25SO3Na 洗涤剂：主要成分是表面活性剂(如十二烷基苯磺酸钠)，还含有助洗剂、杀菌剂等辅助成分。,下列有关合成洗涤剂的叙述，错误的是() A在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基含碳原子的个数以1218为宜 B在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基应以带支链为宜 C在合成洗涤剂中添加酶制剂可提高洗涤效果 D在合成洗涤剂中应以无磷助剂代替含磷助剂 答案：B,【名师提醒】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。,练规范、练技能、练速度,
