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1、第二单元 从自然资源到化学品,1了解合成氨的主要原理、重要设备及生产流程。 2了解氯碱工业产品的主要用途。了解电解食盐水的基本原理。了解食盐水电解工艺和主要设备石棉隔膜电解槽。 3了解接触法制硫酸的生产工艺、各阶段反应的主要设 备。了解硫酸工业中“三废”(废气、废水、废渣)的治理和综合利用。 4了解从海水中提取镁、从铝土矿中提取铝的过程和原理。,适宜条件的选择合成氨工业简述,合成氨,如何获取合成氨的原料气氢气？ 提示 合成氨原料来源的关键是如何获得大量廉价的氢气。天然气作为洁净燃料，便于管道输送，用做合成氨的原料具有投资省、能耗低的优点。从20世纪50年代起，天然气已成为世界上合成氨的主要原料
2、。 甲烷与水蒸气在催化剂(Al2O3Ni)作用下发生化学反应：,1,(1)除杂质时所加试剂的顺序要求是：Na2CO3必须在BaCl2之后；加入盐酸在过滤之后。 (2)试剂加入顺序有多种选择： aBaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、盐酸 bBaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸 cNaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸,2,试分析氯碱工业中精制盐水的过程。,合成氨条件工业上，通常采用以铁为催化剂，在400500和10 MPa30 MPa的条件下合成氨。 合成氨的工艺流程 (1)原料气的制取 N2、H2可用空气、水、煤炭等为原料制取，将空气液化后低温分馏可以获得N2。H2的制
3、取可有以下几种途径：,合成氨的条件及工艺流程,1,2,电解水制取氢气。 由煤或焦炭与水蒸气反应来制取氢气。 煤或焦炭经加热，炽热的炭与水蒸气反应生成氢气。 CH2O(g) COH2 由天然气或重油制取氢气。 天然气的主要成分甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳：,(3)合成氨工业流程,【典例1】,工业上用以合成氨的原料之一的氢气，有一种来源是石油气，例如丙烷。据此回答下列各题。 (1)有人设计了以下反应路径，假设反应都能进行，你认为最合理的是 ( )。,(2)按以上最合理的反应途径，理论上用1 mol丙烷最多可制得氨 ( )。 A4 mol B6.7 mol C10 mol
4、 D 2.7 mol (3)该合理的反应途径最显著的优点是 ( )。 A简单易行 B制得的H2纯度高 C制得的H2产量高 D可同时获得大量的热能 解析 目前世界各国合成氨的原料主要有原油、天然气和煤。也有一些合成氨厂采用石脑油和焦炭工业的炼焦炉煤气。要知道哪种方式生成的H2最多，需配平反应方程式，配平如下：,由以上反应可得：C3H810H2 3H22NH3 相关量为：C3H810H220/3NH3 故1 mol C3H8最多可制得6.7 mol NH3。 工业生产主要考虑反应速率、平衡建立时间、反应物的转化率、产品的产率、能量消耗、经济核算等问题。 答案 (1)C (2)B (3)C,解析 注
5、意正确理解热化学方程式的意义及该反应的特点可逆反应。 答案 该反应是可逆反应，在密闭容器中进行将达到平衡，1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，因而放出的热量总是小于92.4 kJ,氯碱工业原理及产品应用,1,2氯碱工业产品应用 氯碱工业是无机化学基本工业之一，在国民经济建设中占有重要地位。氯碱产品的主要用途如下图所示：,如图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空： (1)电源A上的a为_极。 (2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为_。,(2009宁夏理综)请回答氯碱工业中的如下问题： (
6、1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k_(要求计算表达式和结果)； (2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2、Mg2、Fe3、SO42等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为Na2CO3、HCl(盐酸)、BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是_(填序号)； (3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。,图中X、Y分别是_、_(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%
7、的大小_； 分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应 正极：_ _； 负极：_ _；,这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_ _ _。,(3)三原料：硫铁矿(或硫黄)、空气、水。 (4)三设备：沸腾炉(或焚硫炉)、接触室、吸收塔。,硫酸工业生产过程及“三废”处理,1,(5)三原理：增大反应速率原理(硫铁矿粉碎，增大与空气的接触面积，并鼓入空气使矿粒“沸腾”)、热交换原理(接触室中装热交换器，使未反应的二氧化硫和氧气被加热到所需温度，同时冷却反应后的三氧化硫)、逆流吸收原理(吸收塔中浓硫酸自上方喷下，三氧化硫气体从下方通入，提高吸收效率)。,硫酸生产中的“三废”处理,2,(2)在实
8、际生产中，为实现较快的反应速率及较大的SO2的转化率，采用的条件是：_。 (3)在上述条件下，将1 mol SO2和0.5 mol O2充入某密闭容器中，放出的热量_(填“大于”、“小于”或“等于”)98.3 kJ。 (4)若用18O2与SO2反应，反应达平衡后含有18O原子的分子为_。,解析 本题考查硫铁矿制硫酸的主要生产设备以及生产条件，并且要注意由于SO2和O2反应生成SO3是可逆反应，反应物的转化率不可能达到100%，所以1 mol SO2和0.5 mol O2不可能完全反应生成1 mol SO3，即放出的热量小于98.3 kJ。 答案 (1)接触室 热交换器 用来把反应生成的热传递给
9、进入转化器需要预热的炉气，还可以冷却反应后生成的气体 (2)常压，400500，催化剂 (3)小于 (4)S18O2、18O2、S18O3,下列废物处理方法中正确的是 ( )。 A化学实验中产生的二氧化硫废气可用品红溶液吸收 B化学实验中产生的二氧化氮废气可用烧碱溶液吸收 C用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料 D用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂 解析 二氧化硫在品红溶液中的溶解度较小，吸收率低。用品红溶液吸收化学实验中的二氧化硫废气，难以达到环保的要求； 二氧化氮可跟烧碱溶液发生化学反应2NO22NaOH= NaNO2NaNO3H2O；,黄铁矿本来就
10、是无机矿物质，又经过了高温煅烧后，废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅等，从中提取燃料是不现实的；硫酸生产厂的废气中含有较大浓度的二氧化硫气体，二氧化硫可用作漂白剂。 答案 BD,从海水中提取镁 自然界中的镁主要以化合态形式(如MgCl2)存在于地壳和海水中。从海水中提取镁的过程分为两步：一是要从MgCl2浓度极小的海水中把MgCl2提取出来，二是把MgCl2中的镁还原出来。 以贝壳和海水为原料制取金属镁的过程是由贝壳煅烧制石灰再制成石灰乳，用石灰乳和海水制Mg(OH)2，Mg(OH)2加盐酸变为MgCl2溶液，然后浓缩结晶成MgCl26H2O，再变为MgCl2。各步反应的离子方程式是,镁的提取和
11、铝的冶炼,1,铝的冶炼 电解法冶炼铝包括由矿石中提取氧化铝和由氧化铝电解制取金属铝两个过程。 (1)氧化铝的生产：从矿石中提取氧化铝的方法是使铝土矿与NaOH溶液在高温下反应生成偏铝酸钠溶液，然后降温析出氢氧化铝晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝。 (2)电解氧化铝：氧化铝熔点很高，生产中要加入冰晶石使它的熔点降低；通电使氧化铝和冰晶石形成熔融体并电解，生成铝和氧气。 转化过程如下：,2,请参考上述数据回答下列问题： (1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属Mg，电解Al2O3与冰晶石(其作用是使混合物在1 000左右熔融)熔融混合物的方法生产Al。为什么不用电解MgO的方法生产Mg？
12、理由是_ _。,(2)为什么不用电解AlCl3的方法生产Al？简述其理由_ _。 解析 此题考查金属冶炼的方法和原理，并与实际生产相联系。由题意知，Mg、Al是很活泼的金属，只有通过电解法制得。电解熔融化合物时，要求该化合物是离子型化合物，从表中提供的信息可知，MgO、Al2O3、MgCl2熔点高，都为离子化合物，且MgCl2熔点较低，而MgO熔点最高，很难熔融，不适宜。AlCl3熔点很低，可想而知为共价化合物，不符合要求。 答案 (1)电解熔融的MgO所需温度太高 (2)由AlCl3熔沸点远低于MgCl2可知，AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，所以，不能用电解AlCl3的方法来生产Al,工业上制取铝的流程如下：注：冰晶石的作用是使E在较低温度下熔化。 (1)试写出下列物质的化学式：A_，B_，C_，D_，E_。 (2)在用此法制取铝时，分析铝矾土和赤泥(提取Al2O3之后的残渣)所得数据如下：,试求制取1 t Al2O3所需铝矾土和苛性钠的量。,答案 (1)NaOH NaAlO2 Na2CO3 Al(OH)3 Al2O3 (2)2 t 0.069 t,单击此处进入 活页限时训练,
