高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二十八 化學(xué)與技術(shù) 考點一 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)教學(xué)案
《高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二十八 化學(xué)與技術(shù) 考點一 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)教學(xué)案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二十八 化學(xué)與技術(shù) 考點一 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)教學(xué)案(17頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
專題二十八 化學(xué)與技術(shù) 考綱展示 命題探究 1 工業(yè)生產(chǎn)硫酸 (1)生產(chǎn)流程和原理 (2)“三廢”處理 ①尾氣吸收 a.石灰水吸收法:SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O, CaSO3+H2SO4===CaSO4+SO2↑+H2O。 b.氨水吸收法:SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3, (NH4)2SO3+H2SO4===(NH4)2SO4+SO2↑+H2O。 ②污水處理:根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì)不同,采用不同的化學(xué)方法進(jìn)行處理,如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法。 ③廢渣利用:制磚或制造水泥,提煉貴重的有色金屬。 學(xué)霸巧學(xué)卡 硫酸工業(yè)生產(chǎn)中注意的問題 (1)通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化,原因是爐氣中含有二氧化硫、氧氣、氮氣、水蒸氣以及砷、硒化合物、礦塵等。砷、硒化合物和礦塵等會使催化劑中毒;水蒸氣對生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響。 (2)用98.3%的濃硫酸來吸收SO3,若用水或稀硫酸吸收,容易形成酸霧,且吸收速率慢。 2 合成氨工業(yè) (1)反應(yīng)原理 N2+3H22NH3(放熱反應(yīng)) (2)基本生產(chǎn)過程 ①生產(chǎn)流程示意圖 ②主要原理 凈化 3 工業(yè)制硝酸 (1)原理:4NH3+5O24NO+6H2O(常用鉑作催化劑),2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO(增壓、降溫,同時補(bǔ)充空氣)。 (2)尾氣凈化 ①用Na2CO3溶液吸收氮的氧化物得到亞硝酸鈉和硝酸鈉:2NO2+Na2CO3===NaNO2+NaNO3+CO2。 ②用各種燃料氣中的甲烷、氫氣等將氮的氧化物還原為氮氣和水:H2+NO2===NO+H2O,2H2+2NO===N2+2H2O;CH4+4NO2===4NO+CO2+2H2O,CH4+4NO===2N2+CO2+2H2O。 4 純堿工業(yè) 氨堿法和聯(lián)合制堿法的比較 氨堿法(索爾維) 聯(lián)合制堿法(侯德榜) 原理 NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑ 原料 NaCl、NH3、CaCO3(制備CO2和CaO) NaCl、NH3、CO2 續(xù)表 氨堿法(索爾維) 聯(lián)合制堿法(侯德榜) 生產(chǎn)流程 優(yōu)點 ①原料(食鹽和石灰石)便宜易得 ②產(chǎn)品純堿的純度高 ③副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用 ④制造步驟簡單,適合于大規(guī)模生產(chǎn) 除了氨堿法的優(yōu)點外,還有 ①食鹽的利用率提高到96%以上 ②消除了廢棄物氯化鈣的生成,減少了環(huán)境污染 ③使合成氨廠的原料氣CO2轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品,減少了由CaCO3制CO2這一工序 學(xué)霸巧學(xué)卡 工業(yè)制堿過程中的注意事項 (1)向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的順序:應(yīng)先通氨氣再通二氧化碳,因為氨氣在水中的溶解度大,先通氨氣會吸收更多的二氧化碳,有利于生成較多的碳酸氫鈉而析出。 (2)在氨堿法和聯(lián)合制堿法的過程中,CO2均可循環(huán)利用。 (3)第一步反應(yīng)得到的不是純堿而是NaHCO3,需將NaHCO3加熱分解才能獲得Na2CO3。 5 精細(xì)化工產(chǎn)品 (1)化肥和農(nóng)藥 ①常見化肥的種類、用途和使用注意事項 實例 作用 使用注意事項 氮肥 尿素[CO(NH2)2]、碳酸氫銨(NH4HCO3)、硝酸銨等 氮是合成蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素的重要元素,可使植物枝繁葉茂 a.銨態(tài)氮肥不宜與草木灰等堿性肥料混合施用b.(NH4)2SO4長期大量使用會造成土壤板結(jié)、土質(zhì)酸化 磷肥 重過磷酸鈣[Ca(H2PO4)2]、 普通過磷酸鈣 [Ca(H2PO4)2H2O 和CaSO4]、鈣鎂磷肥 [Ca3(PO4)2和 Mg3(PO4)2]等 可使作物根系發(fā)達(dá),增強(qiáng)耐寒抗旱能力,穗粒增多,籽粒飽滿 不宜與堿性肥料混合施用,最好與農(nóng)家雜肥配合施用 續(xù)表 實例 作用 使用注意事項 鉀肥 KCl、K2SO4、KNO3、K2CO3(草木灰) 促進(jìn)作物生長,增強(qiáng)抗病蟲害和抗倒伏能力 a.易溶于水,不宜在多雨季節(jié)施用 b.K2SO4的長期大量施用會造成土壤板結(jié)、土質(zhì)酸化 復(fù)合肥 KNO3、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4 協(xié)同作用,使作物生長營養(yǎng)均衡,提高效能 a.KNO3不宜在雨季施用b.(NH4)2HPO4、NH4H2PO4不宜與堿性肥料混合施用 ②常見化肥的生產(chǎn)原理 a.尿素的生產(chǎn)原理 2NH3+CO2H2NCOONH4、H2NCOONH4CO(NH2)2+H2O。 b.硝酸銨的生產(chǎn)原理:4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO、NH3+HNO3===NH4NO3。 c.普鈣的生產(chǎn)原理:2Ca5(PO4)3F+7H2SO4===7CaSO4+3Ca(H2PO4)2+2HF↑。 ③農(nóng)藥——農(nóng)作物的保護(hù)神 A.分類 B.農(nóng)藥的種類及特點 種類 特點和用途 實例 殺蟲劑 殺死害蟲,防治蟲害。第三代農(nóng)藥具有高效、低毒和低殘留的特點 擬除蟲菊酯和特異性農(nóng)藥等 殺菌劑 阻止病菌的侵入(保護(hù)性殺菌),可以進(jìn)入植物體內(nèi)的內(nèi)吸性殺菌 波爾多液(硫酸銅和熟石灰的混合物) 除草劑(除莠劑) 殺死雜草而不傷害作物,節(jié)省勞動力,提高栽培技術(shù) 除草劑2,4D 植物生長調(diào)節(jié)劑 促進(jìn)或抑制植物生長 乙烯、乙烯利等 C.農(nóng)藥對土壤和環(huán)境造成的不良影響 a.對農(nóng)產(chǎn)品造成污染,危及食品安全; b.對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,危及人類身體健康和生命安全; c.破壞生物鏈,影響生態(tài)平衡。 學(xué)霸巧學(xué)卡 使用殺蟲劑的注意事項 (1)使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的殺蟲劑,避免使用假冒偽劣產(chǎn)品。假冒偽劣殺蟲劑可能會導(dǎo)致人體中毒或發(fā)生燃燒爆炸事件。 (2)使用氣霧型殺蟲劑時,應(yīng)嚴(yán)格按照使用說明使用:勿接近火源,不可存放在冰箱里,不可朝電器噴射等。 (3)使用殺蟲劑時要避免誤食,防止與皮膚直接接觸,減少對呼吸道的刺激。 (4)注意殺蟲劑的使用范圍和保存方法。 (2)洗滌劑 ①組成:洗滌劑是以一種或數(shù)種表面活性劑為主要成分,加入少量殺菌劑、織物柔順劑、熒光增白劑或有其他特殊功能的添加劑制成的日用化學(xué)品。 ②種類 洗滌劑有塊狀、粉狀、液體狀的,常用的洗滌劑有: 分類 名稱 廚房用洗滌劑 洗潔精、去污粉、油煙凈等 織物用洗滌劑 肥皂、洗衣粉、絲毛洗滌劑、衣領(lǐng)凈等 身體清潔用洗滌劑 香皂、沐浴液、洗手液等 其他 潔廁劑、地毯清洗劑等 ③肥皂 a.原理 高級脂肪酸甘油酯在堿性條件下水解形成高級脂肪酸鹽(即肥皂)。 b.生產(chǎn)流程 c.對環(huán)境的影響:在自然界能被微生物分解,不會積累污染。 ④合成洗滌劑 合成洗滌劑分固態(tài)(洗衣粉)和液態(tài)(洗潔精)兩大類,其主要成分是烷基苯磺酸鈉或烷基磺酸鈉等。 A.合成洗滌劑的優(yōu)點 a.不受水質(zhì)限制,在含Mg2+、Ca2+的水中使用也不喪失去污能力。 b.去污能力更強(qiáng),并且適合洗衣機(jī)使用。 c.合成洗滌劑的主要原料是石油裂解產(chǎn)品,原料便宜。 B.合成洗滌劑對環(huán)境的影響 a.有的洗滌劑十分穩(wěn)定,難以被細(xì)菌分解,污水積累,使水質(zhì)變壞。 b.有的洗滌劑含有磷元素,造成水體富營養(yǎng)化,促使水生藻類大量繁殖,水中的溶解氧含量降低,使水質(zhì)變壞。 C.合成洗滌劑的制備 1.與索爾維制堿法相比,侯德榜制堿法最突出的優(yōu)點是( ) A.原料利用率高 B.設(shè)備少 C.循環(huán)利用的物質(zhì)多 D.原料易得 答案 A 解析 聯(lián)合制堿法,生產(chǎn)了副產(chǎn)品NH4Cl,所以提高了原料的利用率。 2.工業(yè)上常用氨氧化法生產(chǎn)硝酸,其過程包括氨的催化氧化(催化劑為鉑銠合金絲網(wǎng))、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。請回答下列問題: (1)氨催化氧化的化學(xué)方程式為______________; (2)原料氣中空氣必須過量,其主要原因是__________________; (3)將鉑銠合金做成薄絲網(wǎng)的主要原因是___________________; (4)水吸收二氧化氮生成硝酸為放熱反應(yīng),其化學(xué)方程式為________________,為了提高水對二氧化氮的吸收率,可采取的措施為________(答兩項)。 答案 (1)4NH3+5O24NO+6H2O (2)提高氨的轉(zhuǎn)化率和一氧化氮的轉(zhuǎn)化率 (3)增大催化劑與反應(yīng)物的接觸面積 (4)3NO2+H2O===2HNO3+NO 加壓、降溫 解析 (2)根據(jù)平衡原理,增大反應(yīng)物的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動,以提高原料的轉(zhuǎn)化率。 (3)增大鉑銠合金的表面積,使接觸面積增大,提升催化的效果。 (4)為了提高吸收率,可根據(jù)溶解過程放熱采用降溫處理,且氣體的吸收可用加壓的方式。 [考法綜述] 化學(xué)知識可以應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也離不開化學(xué)知識。因此高考往往會涉及化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的題型,這類題型??疾樗木C合處理、典型工業(yè)生產(chǎn)工藝(如工業(yè)合成氨、硫酸生產(chǎn)等)、化肥和農(nóng)藥的使用等方面??疾榈闹饕绞剑孩賳我坏乜疾槟稠椛a(chǎn)工藝;②整合多項生產(chǎn)工藝或化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行綜合考查。 命題法1 化學(xué)原理在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 典例1 工業(yè)接觸法制硫酸的流程如圖所示: (1)寫出沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________。 (2)從沸騰爐出來的氣體經(jīng)凈化干燥處理后進(jìn)入接觸室,其氣體體積組成:SO2 7%,O2 11%,N2 82%。從接觸室出來的氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)為7%,則SO2的轉(zhuǎn)化率為____________。 (3)接觸室采用常壓而不采用高壓的原因是__________________。 (4)在吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3,而不是用水吸收SO3的原因是__________________________________________。 每100 g SO3與H2O完全反應(yīng)放出熱量162.9 kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________。 (5)某硫酸廠每天用含F(xiàn)eS2 60%的黃鐵礦500 t生產(chǎn)硫酸,如果在沸騰爐內(nèi)損失5%的硫,SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。每天能生產(chǎn)98%的硫酸____________t。 [解析] (1)沸騰爐中利用黃鐵礦和氧氣反應(yīng)制取SO2,反應(yīng)方程式為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。 (2)假設(shè)進(jìn)入接觸室中混合氣的體積為100 L,則V(SO2)=7 L,V(O2)=11 L,V(N2)=82 L。根據(jù)反應(yīng)方程式:2SO2+O22SO3。設(shè)反應(yīng)的氧氣為X L,則平衡時:V(O2)=(11-X) L,V(SO2)=(7-2X) L,V(SO3)=2X L,V(N2)=82 L;根據(jù)平衡時SO3的體積分?jǐn)?shù)為7%,列式得:100%=7%,解之得:X≈3.38,α(SO2)=100%≈96.6%。 (3)在常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已很高,沒必要采用高壓,增加設(shè)備成本。 (4)用98.3%的濃硫酸吸收SO3,可以減少酸霧的形成,提高吸收效率。 根據(jù)100 g SO3與H2O完全反應(yīng)放出熱量162.9 kJ,則1 mol SO3與H2O完全反應(yīng)放熱Q==130.32 kJ,故該熱化學(xué)方程式為SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130.32 kJmol-1。 (5)利用關(guān)系式: FeS2 ~ 2SO2 ~ 2SO3 ~ 2H2SO4 120 298 500 t60%90%(1-5%) m(H2SO4)98% 則m(H2SO4)==427.5 t。 [答案] (1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 (2)96.6% (3)常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已很高,若再采用高壓反而會增加設(shè)備成本 (4)防止形成酸霧,提高吸收效率 SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130.32 kJmol-1 (5)427.5 【解題法】 硫酸工業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)原理的應(yīng)用及有關(guān)計算 1.硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程中的化學(xué)原理應(yīng)用 (1)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理 ①增大化學(xué)反應(yīng)速率的措施 在沸騰爐中燃料燃燒時,將原料粉碎,增大與空氣的接觸面積。 ②反應(yīng)條件的選擇 a.溫度:400~500 ℃,根據(jù)平衡移動原理,反應(yīng)應(yīng)在低溫下進(jìn)行,但低溫時催化劑的活性不高,反應(yīng)速率低,實際生產(chǎn)中采用400~500 ℃的溫度。 b.壓強(qiáng):根據(jù)平衡移動原理,應(yīng)在高壓下進(jìn)行,但增大壓強(qiáng)對SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大,且加壓會增大成本和能量消耗,而常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已很高,所以實際生產(chǎn)中采用常壓操作。 c.適當(dāng)過量的空氣:提高SO2的轉(zhuǎn)化率。 (2)逆流原理:沸騰爐中原料從爐頂落下,熱空氣從爐底吹入,使原料與助燃?xì)怏w充分接觸,反應(yīng)進(jìn)行充分徹底;吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)(片),濃硫酸從塔頂噴下,三氧化硫氣體從塔底吹入,提高吸收程度。 (3)熱交換原理:由于2SO2+O22SO3是放熱反應(yīng),在接觸室內(nèi)使用熱交換器,用反應(yīng)后熱的氣體預(yù)熱接觸室的原料氣,達(dá)到節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本的目的。 (4)循環(huán)操作:由于2SO2+O22SO3是可逆反應(yīng),尾氣中還有一定的SO2和O2,再通過一定措施將這部分氣體送回接觸室,提高原料利用率,同時減少廢氣排放。 2.有關(guān)計算 (1)元素守恒法:根據(jù)某種關(guān)鍵元素的質(zhì)量守恒,找出關(guān)系式,可簡化計算過程,方便快捷。若已知(欲求)FeS2的含量,可用FeS2~2H2SO4的關(guān)系式;若已知(欲求)S的含量,可用S~H2SO4的關(guān)系式,且二氧化硫轉(zhuǎn)化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS2(或S)進(jìn)行計算。 (2)常見量的計算公式 ①礦物的純度=100%。 ②原料利用率=100%。 ③原料轉(zhuǎn)化率=原料利用率=1-原料損失率。 ④產(chǎn)率=100%。 ⑤多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率=各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的乘積。 命題法2 氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 典例2 氨是一種重要的化工原料,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很多重要應(yīng)用。 Ⅰ.工業(yè)合成氨的流程示意圖如下: 回答下列問題: (1)設(shè)備A中含有電加熱器、觸媒和熱交換器,設(shè)備A的名稱是________,其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________;原料氫氣的來源是水和碳?xì)浠衔铮瑢懗龇謩e采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式:__________________、_______________。 (2)設(shè)備B的名稱是________,其中m和n是兩個通水口,入水口是________(填“m”或“n”)。不宜從相反方向通水的原因是__________________________________。 (3)設(shè)備C的作用是______________________________________。 Ⅱ.制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝,氨堿法的工藝如下圖所示: (4)圖中的中間產(chǎn)物C是________,D是________(寫化學(xué)式)。 (5)碳酸化塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。 (6)聯(lián)合制堿法對氨堿法進(jìn)行了改進(jìn),更加符合綠色化學(xué)的重要原則,提高了反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng),列出計算原子利用率的表達(dá)式:原子利用率(%)=________。 [解析] (1)合成氨氣在合成塔中進(jìn)行,煤和天然氣在高溫下都能與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣。 (2)設(shè)備B是冷卻塔,冷卻一般是下進(jìn)上出(或低進(jìn)高出),逆流冷卻效果較好。 (3)設(shè)備C是氨分離器,及時將氨分離出去,有利于向合成氨方向進(jìn)行(正向進(jìn)行)。 (4)根據(jù)圖示,石灰窯生成的A為氧化鈣,與水反應(yīng)生成氫氧化鈣,所以圖中的中間產(chǎn)物C是Ca(OH)2,碳酸化塔中產(chǎn)物為碳酸氫鈉和氯化銨,反應(yīng)物為氨氣、氯化鈉和二氧化碳,所以D為氨氣。 (5)碳酸化塔中發(fā)生的反應(yīng)為NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。 (6)聯(lián)合制堿法的總的關(guān)系可表示為NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,故原子的利用率表達(dá)式為100%=100%。 [答案] (1)合成(氨)塔 N2+3H22NH3 C+H2OCO+H2 CH4+H2OCO+3H2 (2)冷卻塔(或冷凝器) n 高溫氣體由冷卻塔上端進(jìn)入,冷卻水從下端進(jìn)入,逆向冷卻效果好 (3)將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離 (4)Ca(OH)2 NH3 (5)NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl (6)100%= 100% 【解題法】 化工流程的關(guān)注點 (1)生產(chǎn)中原料的選擇 選擇原料時考慮因素:化學(xué)反應(yīng)原理、廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供應(yīng)能力、存貯、運輸、預(yù)處理成本及環(huán)境保護(hù)等。 (2)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制 化工生產(chǎn)選擇適宜條件的目的是盡可能加快反應(yīng)速率和提高反應(yīng)進(jìn)行的程度,依據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的規(guī)律確定。 (3)生產(chǎn)中三廢的處理 化工生產(chǎn)必須保護(hù)環(huán)境,嚴(yán)格治理“三廢”,并盡可能把“三廢”變?yōu)橛杏玫母碑a(chǎn)品,實現(xiàn)原料的綜合利用。 (4)能量的充分利用 化工生產(chǎn)中應(yīng)充分利用反應(yīng)熱,這對于降低成本具有重要意義。硫酸生產(chǎn)中的反應(yīng)熱不僅用于預(yù)熱反應(yīng)物滿足自身能量的需要,而且還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量(供熱發(fā)電)。 (5)綠色化學(xué) 中學(xué)化學(xué)中涉及的化工生產(chǎn)知識滲透綠色化學(xué)的觀點,具體體現(xiàn)在如下幾個方面: ①節(jié)省資源,提高原料轉(zhuǎn)化率和利用率。例如,在合成氨工業(yè)、聯(lián)合制堿法等工藝流程中采取了循環(huán)操作,體現(xiàn)了綠色化學(xué)中節(jié)省能源的基本原理。 ②化工生產(chǎn)中均涉及尾氣回收方法和處理裝置以防止或減少環(huán)境污染。 1.工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NOx氣體(含NO、NO2)制備NaNO2、NaNO3,工藝流程如下: 已知:Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2 (1)中和液所含溶質(zhì)除NaNO2及少量Na2CO3外,還有________(填化學(xué)式)。 (2)中和液進(jìn)行蒸發(fā)Ⅰ操作時,應(yīng)控制水的蒸發(fā)量,避免濃度過大,目的是________。蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物質(zhì),不能直接排放,將其冷凝后用于流程中的________(填操作名稱)最合理。 (3)母液Ⅰ進(jìn)行轉(zhuǎn)化時加入稀HNO3的目的是________。母液Ⅱ需回收利用,下列處理方法合理的是________。 a.轉(zhuǎn)入中和液 b.轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅰ操作 c.轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液 d.轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作 (4)若將NaNO2、NaNO3兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比設(shè)為2∶1,則生產(chǎn)1.38噸NaNO2時,Na2CO3的理論用量為________ 噸(假定Na2CO3恰好完全反應(yīng))。 答案 (1)NaNO3 (2)防止NaNO3的析出溶堿 (3)將NaNO2轉(zhuǎn)化為NaNO3 cd (4)1.59 解析 (1)結(jié)合流程圖分離Ⅱ得到NaNO3,可知中和液中含有NaNO3。 (2)蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸汽中含有NaNO2,可用該蒸汽進(jìn)行溶堿以回收NaNO2。 (3)母液Ⅰ中加入稀硝酸和空氣可以將NaNO2氧化為NaNO3。母液Ⅱ中所含溶質(zhì)主要為NaNO3,故需要轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液或結(jié)晶Ⅱ操作。 (4)根據(jù)鈉元素守恒計算,n(NaNO2)==2104 mol, n(NaNO3)=1104 mol,故n(Na2CO3)=1.5104 mol,m(Na2CO3)=1.5104 mol106 gmol-1=1.59106 g,即1.59噸。 2.苯酚和丙酮都是重要的化工原料,工業(yè)上可用異丙苯氧化法生產(chǎn)苯酚和丙酮,其反應(yīng)和工藝流程示意圖如下: 相關(guān)化合物的物理常數(shù) 物質(zhì) 相對分子質(zhì)量 密度/(gcm-3) 沸點/℃ 異丙苯 120 0.8640 153 丙酮 58 0.7898 56.5 苯酚 94 1.0722 182 回答下列問題: (1)在反應(yīng)器A中通入的X是________。 (2)反應(yīng)①和②分別在裝置________和________中進(jìn)行(填裝置符號)。 (3)在分解釜C中加入的Y為少量濃硫酸,其作用是______________,優(yōu)點是用量少,缺點是________。 (4)反應(yīng)②為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。反應(yīng)溫度應(yīng)控制在50~60 ℃,溫度過高的安全隱患是________。 (5)中和釜D中加入的Z最適宜的是________(填標(biāo)號。已知苯酚是一種弱酸)。 a.NaOH b.CaCO3 c.NaHCO3 d.CaO (6)蒸餾塔F中的餾出物T和P分別為________和________,判斷的依據(jù)是________。 (7)用該方法合成苯酚和丙酮的優(yōu)點是________。 答案 (1)O2(或空氣) (2)A C (3)催化劑(提高反應(yīng)速率)腐蝕設(shè)備 (4)放熱 可能會導(dǎo)致(過氧化物)爆炸 (5)c (6)丙酮 苯酚 丙酮的沸點低于苯酚 (7)原子利用率高 解析 (1)根據(jù)反應(yīng)原理可知X為O2或空氣。 (2)從流程看出,反應(yīng)①在A中進(jìn)行,反應(yīng)②在C中進(jìn)行。 (3)濃硫酸作催化劑,缺點是酸液腐蝕設(shè)備。 (4)反應(yīng)②的ΔH<0,為放熱反應(yīng);溫度過高可能會導(dǎo)致過氧化物爆炸。 (5)NaHCO3與苯酚不發(fā)生反應(yīng),僅與催化劑硫酸反應(yīng),選c。 (6)沸點低的首先變成氣體,根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,T為丙酮,P為苯酚。 (7)從反應(yīng)方程式看,反應(yīng)沒有副產(chǎn)物,只有苯酚和丙酮生成,原子利用率高。 3.工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結(jié)晶后的母液(含少量雜質(zhì)Fe3+)生產(chǎn)重鉻酸鉀(K2Cr2O7),工藝流程及相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線如圖: (1)由Na2Cr2O7生產(chǎn)K2Cr2O7的化學(xué)方程式為_______________。通過冷卻結(jié)晶析出大量K2Cr2O7的原因是______________________。 (2)向Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào)pH的目的是_______________。 (3)固體A主要為______________(填化學(xué)式)。固體B主要為______________(填化學(xué)式)。 (4)用熱水洗滌固體A,回收的洗滌液轉(zhuǎn)移到母液________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中,既能提高產(chǎn)率又可使能耗最低。 答案 (1)Na2Cr2O7+2KCl===K2Cr2O7+2NaCl 低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,隨溫度的降低,K2Cr2O7溶解度明顯減小(合理即得分) (2)除去Fe3+ (3)NaCl K2Cr2O7 (4)Ⅱ 解析 依據(jù)質(zhì)量守恒定律,分析工藝流程圖不難寫出反應(yīng)方程式:Na2Cr2O7+2KCl===K2Cr2O7+2NaCl;依據(jù)題中所示三種物質(zhì)溶解度曲線圖,可看出K2Cr2O7的溶解度在溫度較低時明顯偏小,NaCl的溶解度受溫度的影響變化小,分析可得出冷卻結(jié)晶析出大量K2Cr2O7的原因和固體A的成分;洗滌固體A時洗滌液中應(yīng)含有NaCl和K2Cr2O7,所以洗滌液回收后應(yīng)轉(zhuǎn)移到母液Ⅱ中。 4.硫酸是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的產(chǎn)品之一,在化學(xué)工業(yè)的很多領(lǐng)域都要用到濃硫酸。 (1)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中,我國采用黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________,該反應(yīng)在________(填設(shè)備名稱)中進(jìn)行。 (2)下列有關(guān)接觸法制硫酸的說法中,正確的是________。 A.二氧化硫的接觸氧化在合成塔中發(fā)生 B.吸收塔得到的是98.3%的濃硫酸 C.煅燒含硫48%的黃鐵礦時,若FeS2損失了2%,則S損失2% D.接觸室中采取高溫是為了提高催化劑的活性和提高SO2的轉(zhuǎn)化率 (3)科研工作者開發(fā)了制備SO2,再用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸的方法,裝置如圖。為了穩(wěn)定技術(shù)生產(chǎn),硫酸的濃度應(yīng)維持不變,則通入的SO2和水的質(zhì)量比為______________________。 (4)實驗測得SO2反應(yīng)生成SO3的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)有關(guān),請根據(jù)下表信息,結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實際,選擇最合適的生產(chǎn)條件________。 (5)硫酸工廠排放的尾氣中,含少量二氧化硫。為防止污染大氣,在排放前必須進(jìn)行尾氣處理并設(shè)法進(jìn)行綜合利用。硫酸工廠排放尾氣中的SO2通常用足量石灰水吸收,然后再用稀硫酸處理。 ①請寫出這種尾氣處理方法的優(yōu)點(寫出兩點即可):______________________。 ②若某硫酸廠每天排放的1萬立方米(標(biāo)準(zhǔn)狀況)尾氣中含0.2%(體積分?jǐn)?shù))的SO2,通過上述方法處理,理論上需生石灰________kg。 答案 (1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 沸騰爐 (2)C (3)16∶29 (4)400 ℃、1個大氣壓 (5)①原料生石灰、硫酸價格便宜且容易獲得;可得到石膏副產(chǎn)品;產(chǎn)生的SO2含量較高可再利用(任寫兩點)?、?0 解析 (3)該電化學(xué)總的反應(yīng)原理是 2SO2?。2?。?H2O===2H2SO4 264=128 218=36 298=196 若要硫酸濃度維持50%,則依據(jù)上述關(guān)系,每生成196 g H2SO4,消耗36 g H2O,則需加入H2O的質(zhì)量為196+36=232 g,通入SO2的質(zhì)量與H2O的質(zhì)量比為128∶232=16∶29。 (5)②據(jù)CaO+SO2===CaSO3 m(CaO)=5610-3=50 kg。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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