2019-2020年高中化學選修2人工固氮技術合成氨與純堿的生產.doc

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2019-2020年高中化學選修2人工固氮技術合成氨與純堿的生產 復習目標： 1.利用所學的化學反應速率和化學平衡理論解釋合成氨中的相關問題； 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設備、流程和意義。 3.了解我國純堿工業(yè)的現狀，掌握相關的化學原理； 復習重點、難點：利用所學的化學反應速率和化學平衡理論解釋合成氨中的相關問題；掌握與純堿工業(yè)相關的化學原理。 課時劃分：一課時 教學過程 知識梳理 一、人工固氮 ― 合成氨 氮的固定： 。 1、合成氨的反應原理 反應原理（方程式） 工業(yè)上常采用以鐵為主的催化劑，在 和 的條件下合成。 2、合成氨的基本生產過程（三步） ● ● ● (1)制備合成氨的原料氣 氮氣： 。 氫氣： 。 (2)原料氣的凈化 對原料氣的凈化的原因： 。 吸收H2S： 。 除去CO： 。 精制原料氣：如用 、 和 配制的溶液來吸收少量的 、 、 、 等少量氣體氣體 (3)氨的合成與分離 3、合成氨工業(yè)的發(fā)展 (1)原料及原料氣的凈化:N2主要來源于____氫氣主要來源于____。 (2)催化劑的改進 (3)環(huán)境保護 廢渣： 。 廢氣： 。 廢液： 。 二、純堿的生產 1、路布蘭法生產純堿 (1)用硫酸將食鹽轉變成硫酸鈉　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)將硫酸鈉與碳、石灰石一起加熱，反應生成碳酸鈉和硫化鈣　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2、氨堿法生產純堿 　　氨堿法也稱索爾維制堿法，其原料是：食鹽、氨、二氧化碳 (1)生產碳酸氫鈉和氯化銨:　將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽水中，可得到碳酸氫鈉和氯化氨 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)制取碳酸鈉　　　　　　　　　　　　　　　。 氨堿法的優(yōu)點：　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　。 氨堿法的缺點：　 　。 3、聯合制堿法(又稱 ) 原料： 。 典例剖析 【例1】合成氨所用的H2可由煤與水反應制得，其中有一步反應為CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g），ΔH＜0，欲提高CO轉化率可采用的方法有：①降低溫度；②增加壓強；③使用催化劑；④增大CO的濃度；⑤增大水蒸氣的濃度，其中正確的組合是 A．①②③④⑤ B．①⑤ C．①④⑤ D．只有⑤ 解析：該反應是一個氣體總體積不變的放熱反應，欲提高CO的轉化率，可設法使化學平衡向正反應方向移動，顯然降低溫度可以滿足這一要求，增加水蒸氣的濃度，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率也可以增大；但若增加CO的濃度，平衡雖然向右移動，但CO的總量增大，其轉化率反而減小。增大壓強和使用催化劑的操作只能加快反應速率，縮短達到平衡的時間，而與平衡時CO的轉化率無關。答案：B 【例2】（xx年．上?；瘜W．26）我國化學侯德榜（下圖）改革國外的純堿生產工藝，生產流程可簡要表示如下： (1)上述生產純堿的方法稱 ，副產品的一種用途為 。 (2)沉淀池中發(fā)生的化學反應方程式是 。 (3)寫出上述流程中X物質的分子式 。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了 （填上述流程中的編號）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是 。 (5)為檢驗產品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加 。 (6)向母液中通氨氣，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產品，通氨氣的作用有 。 (a) 增大NH4＋的濃度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3轉化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度 解析：解題的主要信息是題給生產流程圖，觀察流程圖可知沉淀池中加入了二氧化碳、氨、氯化鈉三種原料，聯系化學基礎知識就可寫成化學方程式。回答第（6）問時要注意審題，題中明確提出“冷卻析出副產品”，不要誤解為析出碳酸氫鈉。 答案：（1）聯合制堿法或侯德榜制堿法 化肥或電解液或焊藥等（其他合理答案均可）（2）NH3 + CO2 + H2O + NaCl = NH4Cl + NaHCO3↓或 NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl == NaHCO3↓ + NH4Cl（3）CO2 （4）循環(huán)I 過濾 （5）稀硝酸和硝酸銀溶液 （6）a、c 【例3】（(xx廣東)）某研究小組進行與NH3有關的系列實驗。 (1)從下圖中挑選所需的儀器，畫出制取干燥NH3的裝置簡圖（添加必須的塞子、玻璃導管、膠皮管；固定裝置和尾氣處理裝置不用畫），并標明所用試劑。 (2)將NH3通入溴水中，有N2生成，反應的化學方程式為將 。 (3)為驗證：“同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同的數目的分子”。該小組同學設計了如右圖所示的裝置，圖中B管的容積是A管的2倍?；钊鸎1、K2、K3、K4、K5均關閉（固定裝置和尾氣處理裝置略：HCl和NH3均不溶于石蠟油，也不與之反應；裝置氣密性好） ①在A管中充滿與大氣壓強相等的干燥HCl氣體。操作是 。控制活塞K4、K5，調節(jié)C，使B管充滿與A管同壓的干燥NH3。 ②緩慢開啟活塞K3，A管中的現象是 。要達到實驗目的，當反應完成并恢復到室溫時，B管中預期的現象是 ；若觀察不到預期現象，主要原因是 。 解析：本題是以氨氣實驗室制備和氨氣性質為依托的一道實驗設計題。題目設計巧妙，富有創(chuàng)意。⑴依據題目所給實驗儀器圖，挑選所需儀器，畫出制取干燥NH3的裝置簡圖，并標明所用試劑?？疾榭忌哪嫦蛩季S能力，即，要求考生根據儀器確定反應原理，題目所給儀器中，沒有酒精燈和大試管，顯然不能用銨鹽與堿（固體與固體混合物）加熱制備NH3，到此，考生應該接著思考的問題是，設計不通過加熱而制取NH3的反應原理，再根據反應原理選擇必要儀器，組裝實驗裝置圖。 答案:(1) ⑵8NH3+3Br2=N2+6NH4Br 或2NH3+3Br2=N2+6HBr⑶①打開K1、K2，從K2處通入干燥的HCl氣體，直到K1處有白霧出現，關閉K1、K2。 ②生成大量的白煙。 B管中充滿石蠟油。 實驗時A管中未全部充滿干燥HCl氣體