選2045走進(jìn)化學(xué)工業(yè).ppt

選修化學(xué)與技術(shù) 第二十章 走進(jìn)化學(xué)工業(yè) 學(xué)案45 走進(jìn)化學(xué)工業(yè),輕松學(xué)教材,一化工原理在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,1.化學(xué)原理與硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程,2.化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 (1)增大反應(yīng)速率的措施 升高溫度;使用催化劑;在沸騰爐中燃料燃燒時(shí),將原料粉碎,增大與空氣的接觸面積 (2)逆流原理的應(yīng)用 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)熱交換原理的應(yīng)用 由于 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)操作原理的應(yīng)用 由于 是可逆反應(yīng),尾氣中還有一定的SO2和O2,再通過(guò)一定措施將這部分氣體送回接觸室,提高原料利用率,同時(shí)減少?gòu)U氣排放,特別提醒:在生產(chǎn)中常用過(guò)量空氣是為了增大O2的濃度,提高SO2的轉(zhuǎn)化率 常用濃H2SO4而不用水吸收SO3,是由于水與SO3反應(yīng)易形成酸霧,吸收速度慢,且腐蝕設(shè)備 3.生產(chǎn)中的“三廢”處理 (1)尾氣吸收 H2SO4工業(yè)的尾氣主要是SO2 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O,(2)污水處理 不同化工生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的污水,雜質(zhì)不同,要根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì)不同,采用不同的物理化學(xué)方法,如酸堿中和法重金屬離子沉淀法等 (3)廢渣的處理 根據(jù)廢渣的成分進(jìn)行綜合利用如硫酸工業(yè)的廢渣可用來(lái)作為煉鐵的原料提煉貴重的有色金屬作水泥原料或用于建筑材料,二合成氨工業(yè)生產(chǎn)及適宜條件的選擇 1.反應(yīng)原理 2.基本生產(chǎn)過(guò)程 (1)造氣 N2:來(lái)源于空氣 ,(3)合成:使原料氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)合成氨及時(shí)分離出氨氣,剩余氣體再送回合成塔,循環(huán)利用 (4)“三廢”處理 廢渣:主要是煤渣和炭黑,可用作肥料的原料和建筑材料 廢氣:主要是H2SSO2和CO等有害氣體可用直接氧化法循環(huán)法等回收技術(shù)處理,CO2可作為生成尿素和碳銨的原料 廢液:主要是含氰化物和氨的污水 處理氰化物主要有生化化學(xué)沉淀反吹回爐等方法處理含氨的廢水可用蒸餾回收和離子交換等方法,3.適宜條件的選擇 要考慮實(shí)際生產(chǎn)中的動(dòng)力材料設(shè)備等因素,以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益 (1)壓強(qiáng) (2)溫度,(3)催化劑 使用催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率,但不影響化學(xué)平衡采用以鐵為主的催化劑 (4)循環(huán)操作 合成氨轉(zhuǎn)化率較低,要采用循環(huán)操作混合氣體通過(guò)冷凝器,使氨液化,將氨分離出來(lái),并將沒(méi)有完全反應(yīng)的N2和H2經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī),再送入合成塔,使其被充分利用合成氨工業(yè)發(fā)展的研究方向有兩個(gè)方面:,特別提醒:合成氨原料中的氮?dú)鈦?lái)源廣泛,擴(kuò)大氫氣原料的來(lái)源以降低成本 反應(yīng)過(guò)程中的工藝條件常決定于催化劑的性能研究高效的新型催化劑,以改變反應(yīng)條件,三氨堿法與聯(lián)合制堿法的比較 1.原料 氨堿法:食鹽氨氣石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳) 聯(lián)合制堿法:食鹽氨氣二氧化碳(合成氨廠的廢氣) 2.主要反應(yīng)原理 二者基本相同:,3.生產(chǎn)過(guò)程 第一步:二者基本相同;將NH3通入飽和食鹽水形成氨鹽水,再通入CO2生成NaHCO3沉淀,經(jīng)過(guò)濾洗滌得到NaHCO3微小晶體,再煅燒制得純堿產(chǎn)品,其濾液是含有NH4Cl和NaCl的溶液 第二步:氨堿法:NaHCO3分解放出的 濾液(含NH4Cl)與石灰乳混合加熱產(chǎn)生的氨氣回收循環(huán)利用CaO+H2OFY=Ca(OH)2,聯(lián)合制堿法:在低溫條件下,向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉,并通入氨氣,可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出,經(jīng)過(guò)濾洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品此時(shí)濾出氯化銨沉淀后所得的濾液,已基本上是氯化鈉的飽和溶液,可循環(huán)使用,4.綜合評(píng)價(jià) (1)氨堿法:優(yōu)點(diǎn):原料(食鹽和石灰石)便宜;產(chǎn)品純堿的純度高;副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用;制造步驟簡(jiǎn)單,適合于大規(guī)模生產(chǎn) 缺點(diǎn):原料食鹽的利用率低,大約70%74%,其余的食鹽隨CaCl2溶液作為廢液被拋棄;過(guò)程中產(chǎn)生了沒(méi)多大用途且難以處理的CaCl2,(2)聯(lián)合制堿法:使食鹽的利用率提高到96%以上,應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)的純堿多另外它綜合利用了合成氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子,同時(shí)生產(chǎn)出兩種產(chǎn)品純堿和氯化銨;過(guò)程中不生成沒(méi)多大用途又難以處理的CaCl2,減少了對(duì)環(huán)境的污染,并且大大降低了純堿和氮肥的成本,充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性,四幾種氮肥的比較,體驗(yàn)熱身,1.與氨堿法比較,下列關(guān)于聯(lián)合制堿法優(yōu)點(diǎn)的判斷中不正確的是( ) A.提高了原料的原子利用率 B.降低了生產(chǎn)成本 C.減少了環(huán)境污染D.減輕了對(duì)設(shè)備的腐蝕 答案:D 解析:由于聯(lián)合制堿法在生產(chǎn)過(guò)程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨廠提供,從濾出碳酸氫鈉后所得的母液中可回收氯化銨,因此它提高了原料的原子利用率,降低了生產(chǎn)成本,因此AB正確由于不產(chǎn)生不能利用的氯化鈣,所以減少了環(huán)境污染,C正確由于增加了物質(zhì)的循環(huán)利用,所以會(huì)加重“對(duì)設(shè)備的腐蝕”,D錯(cuò)誤,2.采用循環(huán)操作可提高原料利用率,下列工業(yè)生產(chǎn)中,沒(méi)有采用循環(huán)操作的是( ) A.硫酸工業(yè)B.合成氨工業(yè) C.硝酸工業(yè)D.氯堿工業(yè) 答案:C 解析:硫酸工業(yè)及合成氨工業(yè)的反應(yīng)中都有可逆反應(yīng),采用循環(huán)操作將尾氣中原料氣分離再重新進(jìn)行反應(yīng)氯堿工業(yè)中,電解飽和食鹽水后,從陽(yáng)極室流出的淡鹽水等也可循環(huán)應(yīng)用硝酸工業(yè)中,采用通入過(guò)量O2,使NO全部被氧化,所以不采用循環(huán)操作,3.以天然氣焦炭水空氣為初始原料,可以制得若干化工產(chǎn)品:,請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)合成氨中原料氣體N2來(lái)源于空氣,可采用將空氣_和_兩種方法,H2可采用上述反應(yīng)獲得,其化學(xué)方程式為_(kāi),降溫分離,氧燃燒,(2)對(duì)于合成氨N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);H0,其中N2與H2體積比高于13的原因是_;及時(shí)分離NH3的方法是_ (3)制取NH4NO3時(shí),NH3的用途有兩種,制HNO3的量大于與HNO3反應(yīng)的量的原因是_ (4)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi) (5)發(fā)生反應(yīng)生成C8H18的化學(xué)方程式為_(kāi),制H2的成本高于制N2,為了提高H2的轉(zhuǎn)化率,可以提高N2的加入量,冷卻使NH3液化,NH3轉(zhuǎn)化為HNO3的過(guò)程中,發(fā)生3NO2+H2O=2HNO3+NO反應(yīng)及各步反應(yīng)有損失,用于制HNO3的NH3量應(yīng)較大,解析:(1)由空氣中獲得N2,去掉O2,可采用降溫分離空氣或氧燃燒法制取H2的反應(yīng)為 (2)由于原料氣H2制取比N2成本高,為了使H2的轉(zhuǎn)化率提高,可提高N2的加入量,故N2與H2加入體積比高于13;及時(shí)分離NH3,使化學(xué)平衡向右進(jìn)行,可以使NH3冷卻液化分離,(3)由于NH3轉(zhuǎn)化為HNO3的過(guò)程中發(fā)生了反應(yīng):3NO2+H2O=2HNO3+NO及各步反應(yīng)有損失,一般應(yīng)為制HNO3時(shí)NH3用量較大 (4)根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒,反應(yīng)應(yīng)為: (5)根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒,反應(yīng)應(yīng)為:,4.研究表明,土壤的酸堿性及土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的多少會(huì)影響農(nóng)作物及花草樹(shù)木的生長(zhǎng) (1)月季花適宜在酸性土壤中生長(zhǎng),若提供下列氮肥品種,最好選用_,其原因是_ A.尿素 B.碳酸氫銨 C.硫酸銨 D.氨水 (2)小明家責(zé)任田里的莊稼生長(zhǎng)不茂盛,葉色淡綠莖葉細(xì)小,同時(shí)還出現(xiàn)了不同程度的倒伏現(xiàn)象請(qǐng)問(wèn): 小明家的莊稼缺兩種營(yíng)養(yǎng)元素,它們是_(填“N”“P”“K”或“微量元素”),C,硫酸銨水解顯酸性,NK,某公司的化肥價(jià)格如下表:,在考慮既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又解決問(wèn)題的條件下,你認(rèn)為小明應(yīng)購(gòu)買的化肥是_(填化學(xué)式),NH4HCO3KCl,解析:(1)四種肥料中,尿素顯中性,NH4HCO3接近中性,氨水顯堿性,(NH4)2SO4為強(qiáng)酸弱堿鹽,顯酸性 (2)根據(jù)NPK營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)作用,可判斷莊稼缺NK元素,從該公司提供的化肥價(jià)格看,花同樣的錢購(gòu)買化肥,碳酸氫銨中N元素的質(zhì)量高于尿素的,KCl中K元素的質(zhì)量高于K2SO4的,重點(diǎn)探究,化學(xué)原理在H2SO4生產(chǎn)中的應(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)速率措施:升高溫度;使用催化劑;在沸騰爐中燃料燃燒時(shí),使原料粉碎,增大空氣的接觸面積 (2)促進(jìn)SO2的催化氧化正向移動(dòng)措施:通入過(guò)量空氣,增大O2濃度,促進(jìn)平衡正移 2.逆流原理 沸騰爐中原料從爐頂落下,熱空氣中爐底吹入,使原料與可燃?xì)怏w充分接觸,反應(yīng)進(jìn)行徹底充分;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+O2 2SO3是放熱反應(yīng),在接觸室內(nèi)使用熱交換器,用反應(yīng)后的氣體預(yù)熱接觸室的原料氣,達(dá)到節(jié)約能源,降低生成成本的目的 4.循環(huán)操作原理 由于2SO2+O2 2SO3是可逆反應(yīng),尾氣中還有一定的SO2和O2,再通過(guò)一定措施將這部分氣體送回接觸室,提高原料利用率,同時(shí)減少?gòu)U氣排放,侯氏制堿法 1.反應(yīng)原理 侯氏聯(lián)合制堿法,是將合成氨工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來(lái),以煤為原料制得碳銨,碳銨再與氯化鈉進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng),生成碳酸氫鈉和氯化銨根據(jù)氯化銨在常溫時(shí)的溶解度比氯化鈉大,而在低溫時(shí)卻比氯化鈉溶解度小的原理,在278283K(510)時(shí),向母液中加入磨細(xì)的食鹽粉末,使氯化銨單獨(dú)析出,2.有關(guān)反應(yīng)方程式 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NH4Cl+NaHCO3,3.該法的優(yōu)點(diǎn) 保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),消除了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可作氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化為CO2,消除了CaCO3制CO2這一工序,命題聚焦,聚焦1 接觸法生產(chǎn)硫酸的原理 【例1】 工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí),利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是一個(gè)關(guān)鍵步驟,壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為:SO27%,O211%,N282%):,壓 強(qiáng) / M P a,轉(zhuǎn)化率/%,溫度/,(1)已知SO2的氧化是放熱反應(yīng),如何利用表中數(shù)據(jù)推斷此結(jié)論? _; (2)在400500 時(shí),SO2的催化氧化采用常壓而不是高壓,主要原因是_; (3)選擇適宜的催化劑,是否可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率?_(填“是”或“否”),是否可以增大該反應(yīng)所放出的熱量?_(填“是”或“否”);,壓強(qiáng)一定時(shí),溫度升高,SO2的轉(zhuǎn)化率下降,說(shuō)明升溫有利于逆反應(yīng)的進(jìn)行,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng),增大壓強(qiáng)對(duì)提高SO2轉(zhuǎn)化率無(wú)顯著影響,反而會(huì)增加成本,否,否,(4)為提高SO3吸收率,實(shí)際生產(chǎn)中用_吸收SO3; (5)已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g);H=-196.6 kJmol-1,計(jì)算每生產(chǎn)1萬(wàn)噸98%硫酸所需要的SO3質(zhì)量和由SO2生產(chǎn)這些SO3所放出的熱量,(4)為提高SO3吸收率,實(shí)際生產(chǎn)中用_吸收SO3; (5)已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g);H=-196.6 kJmol-1,計(jì)算每生產(chǎn)1萬(wàn)噸98%硫酸所需要的SO3質(zhì)量和由SO2生產(chǎn)這些SO3所放出的熱量,98.3%的硫酸,8.0103 t 9.83109 kJ,解析:(1)據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知:當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí),升高溫度,SO2的轉(zhuǎn)化率下降,說(shuō)明升溫有利于逆反應(yīng)的進(jìn)行,則逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng) (2)由表中0.1 MPa下,400500 時(shí),SO2的轉(zhuǎn)化率已高達(dá)93.5%99.2%,故加壓使SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大,但會(huì)增加成本及動(dòng)力設(shè)備要求,得不償失 (3)催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,但對(duì)平衡狀態(tài)無(wú)影響,故對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)放出的熱量無(wú)影響 (4)為防止形成酸霧,用濃H2SO4吸收SO2可提高吸收效率,聚焦2 氨的合成以及氮肥工業(yè)中的化學(xué) 【例2】 某化學(xué)學(xué)習(xí)小組決定在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)原理制備少量氨氣,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):,連接好裝置并檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后,制備少量氫氣并檢驗(yàn)氫氣純度; 用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉,得到氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w; 用鐵觸媒催化使氫氣與氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣; 檢驗(yàn)氨氣的生成,.檢驗(yàn)氫氣純度的目的是_; .上述各裝置的接口正確的連接順序?yàn)開(kāi); .操作時(shí),彈簧夾abc的開(kāi)關(guān)情況為_(kāi),如何判斷氧氣已經(jīng)完全被消耗掉_; .在步驟中,先加熱鐵觸媒,后通混合氣體的原因是_,反應(yīng)管D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_;,防止因?yàn)闅錃獠患兌l(fā)生爆炸,關(guān)閉彈簧夾bc,打開(kāi)a,氫氣在C瓶?jī)?nèi)燃燒,火焰熄滅時(shí),證明氧氣完全被消耗掉,鐵觸媒在較高溫度時(shí)活性增大,加快氨合成的反應(yīng)速率,.若有氨氣生成,現(xiàn)象為_(kāi); .該裝置_(填“有”或“無(wú)”)缺點(diǎn),若填有,改進(jìn)措施為_(kāi),E中溶液變紅,有,氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w應(yīng)該先通過(guò)干燥裝置,再發(fā)生反應(yīng),后應(yīng)連接一個(gè)吸收氨氣的裝置,解析:點(diǎn)燃易燃?xì)怏w時(shí),若氣體中混有空氣(氧氣),點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸,故點(diǎn)燃之前一定要檢驗(yàn)純度;根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟的先后,可確定各裝置的接口順序?yàn)?用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉時(shí),應(yīng)該關(guān)閉彈簧夾bc,打開(kāi)a;點(diǎn)燃?xì)錃?當(dāng)火焰熄滅時(shí),則氧氣被消耗掉;由于鐵觸媒有一定的活性溫度要求,故先加熱鐵觸媒,再通混合氣體;若產(chǎn)生氨氣,溶于水顯堿性,會(huì)使E中溶液變紅;為防止催化劑發(fā)生中毒,應(yīng)該在反應(yīng)前把氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w干燥,另外氨氣是一種污染性氣體,不能直接排入大氣中,應(yīng)該設(shè)有尾氣處理裝置,方法歸納:(1)裝置連接順序加熱先后順序一般都可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)確定;(2)所有可燃性氣體在點(diǎn)燃或加熱前一定要慎重,一般要先驗(yàn)純后,符合要求再點(diǎn)燃或加熱;(3)尾氣的處理方法可以根據(jù)氣體的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)來(lái)確定,聚焦3 純堿的工業(yè)制取 【例3】 純堿是一種重要的化工原料目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝請(qǐng)按要求回答問(wèn)題: (1)“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物,請(qǐng)寫(xiě)出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學(xué)方程式:_,2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O,(2)寫(xiě)出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:_ _ _ (3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料,“聯(lián)合制堿法”與“氨堿法”中CO2的來(lái)源有何不同?_ (4)綠色化學(xué)的重要原則之一是提高反應(yīng)的原子利用率根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng),列出計(jì)算原子利用率的表達(dá)式:原子利用率(%)=_,NH3+CO2+H2O=NH4HCO3, NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl,“聯(lián)合制堿法”中的CO2來(lái)源于合成氨廠,“氨堿法”中的CO2來(lái)源于大理石,解析:對(duì)比“氨堿法”工藝流程及“聯(lián)合制堿法”的工藝流程,從原料反應(yīng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比歸納 “氨堿法”的原料:氯化鈉碳酸鈣及NH3,產(chǎn)生CaCl2的反應(yīng):Ca(OH)2+2NH4Cl= CaCl2+2NH3+2H2O, 該反應(yīng)的CaCl2中的Cl-來(lái)源于NaCl,Ca2+來(lái)源于CaCO3,產(chǎn)生無(wú)用的CaCl2,降低了NaCl的利用率 “聯(lián)合制堿法”的原料:NH3和CO2來(lái)源于合成氨廠,方法歸納:索爾維制堿法的工藝流程:鹽水精制鹽水氨化氨鹽水碳酸化碳酸氫鈉分解氨的回收侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn):提高食鹽利用率,無(wú)氯化鈣廢料,縮短生產(chǎn)流程,節(jié)省投資,高效作業(yè),1.構(gòu)建和諧社會(huì)的內(nèi)容之一是人類與環(huán)境的和諧發(fā)展,而“綠色化學(xué)”的內(nèi)容是指從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng),盡可能減少對(duì)環(huán)境的副作用,下列化學(xué)反應(yīng)不符合“綠色化學(xué)”概念的是( ) A.消除硫酸廠尾氣中的SO2: SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 B.消除硝酸工業(yè)尾氣的氮氧化物的污染: NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O C.制CuSO4: D.制,答案:C 解析:選項(xiàng)中給出的4個(gè)反應(yīng)均符合化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,從技術(shù)上原理上均是可行的,但C項(xiàng)會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的SO2氣體,不符合“綠色化學(xué)”的主旨,2.以下有關(guān)接觸法制硫酸的敘述錯(cuò)誤的是( ) A.為提高反應(yīng)速率和原料利用率,硫鐵礦要在“沸騰”狀態(tài)下燃燒 B.為防止催化劑中毒,氣體在進(jìn)接觸室前要先凈化 C.接觸室中熱交換器的主要作用是預(yù)熱未反應(yīng)的氣體和冷卻反應(yīng)后的氣體 D.吸收塔中SO3從下而上,水從上而下噴,剩余氣體從上部出來(lái)循環(huán)利用,答案:D 解析:本題對(duì)考生進(jìn)行工業(yè)上制硫酸有關(guān)問(wèn)題的考查為防止形成酸霧及加快吸收速率,三氧化硫是被濃硫酸吸收的,而不是被水吸收,3.為同時(shí)施用分別含NPK三種元素的化肥,對(duì)于給定的化肥K2CO3;KCl Ca(H2PO4)2;(NH4)2SO4;氨水最適宜的組合是( ) A.B. C.D. 答案:C 解析:分析幾種化肥中營(yíng)養(yǎng)元素及性質(zhì),Ca(H2PO4)2提供P元素,而Ca(H2PO4)2的水溶液顯酸性,遇到堿性物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化為難溶的Ca3(PO4)2,不易被植物吸收,故選含KN元素的肥料,只能選KCl(NH4)2SO4,4.某純堿廠技術(shù)科的人員對(duì)該廠純堿樣品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)其中能夠說(shuō)明純堿樣品中可能含有雜質(zhì)(NaHCO3)的實(shí)驗(yàn)是( ) 樣品溶于水,并加入足量的澄清石灰水,變渾濁; 樣品溶于水,并加入足量的BaCl2溶液,變渾濁; 樣品在硬質(zhì)試管中加強(qiáng)熱,排出的氣體通入澄清石灰水,變渾濁; 向樣品中滴加稀鹽酸,排出的氣體通入澄清石灰水,變渾濁 A.B. C.D.只有,答案:D,解析:依據(jù)純堿(Na2CO3)與NaHCO3的性質(zhì)不同進(jìn)行區(qū)別,Na2CO3NaHCO3都能與Ca(OH)2反應(yīng)產(chǎn)生沉淀,即Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2O+Na2CO3;Na2CO3NaHCO3都能與鹽酸反應(yīng)放出氣體,即Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2,所以不能說(shuō)明樣品中是否含有NaHCO3由于BaCl2+Na2CO3=BaCO3+2NaCl,而NaHCO3不能與BaCl2反應(yīng),所以中渾濁現(xiàn)象只能說(shuō)明Na2CO3一定存在,不能確定是否有NaHCO3,而2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2,Na2CO3受熱不分解,所以中現(xiàn)象一定能說(shuō)明有NaHCO3存在,5.下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中,正確的是( ) A.從合成塔出來(lái)的混合氣體,氨氣占15%,所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低 B.由于氨易液化,N2和H2在實(shí)際生產(chǎn)中循環(huán)使用,所以總體來(lái)說(shuō),氨的產(chǎn)率很高 C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500 ,目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) D.合成氨廠采用的壓強(qiáng)是2050 MPa,因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大,答案:B 解析:雖然從合成塔出來(lái)的氣體中NH3只占15%,但由于N2和H2循環(huán)使用和不斷分離出液氨,所以生產(chǎn)NH3的工廠的效率還是很高,故A項(xiàng)不正確,B正確控制反應(yīng)溫度,一是為了使反應(yīng)速率加快,二是為了使催化劑活性最大,故C項(xiàng)不正確增大壓強(qiáng)有利于NH3的合成,但壓強(qiáng)越大,需要的動(dòng)力越大,對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求越高,故采用2050 MPa,但與催化劑的活性無(wú)關(guān),故D項(xiàng)也不正確,6.工業(yè)上制NH3的反應(yīng)如下: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);H=-92 kJmol-1 假設(shè)這個(gè)反應(yīng)處于平衡狀態(tài),在體積不變的條件下,下列措施能提高NH3產(chǎn)率的是( ) 升溫 增大壓強(qiáng) 使用鐵觸媒 降溫 減小壓強(qiáng) 充入一定體積的氬氣 按N2與H2起始狀態(tài)相同的投料比再充入N2與H2的混合氣體 A.B. C.D.,答案:C 解析:依據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)N2+3H2 2NH3,正反 應(yīng)是一個(gè)體積減小放熱的反應(yīng),故增大壓強(qiáng)降低溫度增大反應(yīng)物濃度都能使平衡正向移動(dòng),提高NH3的產(chǎn)率而使用催化劑只能加快反應(yīng)速率,不能使平衡發(fā)生移動(dòng),在體積不變的條件下,充入不反應(yīng)的稀有氣體,不會(huì)改變平衡混合氣體中各成分的濃度,故平衡也不移動(dòng),選項(xiàng)C正確,7.工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2O2外,還含有SO2微量的SO3和酸霧為了保護(hù)環(huán)境,同時(shí)提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)盡可能將尾氣中的SO2轉(zhuǎn)化為有用的副產(chǎn)品請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題:,(1)將尾氣通入氨水中,能發(fā)生多個(gè)反應(yīng),寫(xiě)出其中可能發(fā)生的兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式:_ (2)在尾氣與氨水反應(yīng)所得到的高濃度溶液中,按一定比例加入氨水或碳酸氫銨,此時(shí)溶液的溫度會(huì)自行降低,并析出晶體導(dǎo)致溶液溫度降低的原因可能是_;析出的晶體可用于造紙工業(yè),也可用于照相用顯影液的生產(chǎn)已知該結(jié)晶水合物的相對(duì)分子質(zhì)量為134,則其化學(xué)式為_(kāi);生產(chǎn)中往往需要向溶液中加入適量的對(duì)苯二酚或?qū)Ρ蕉返任镔|(zhì),其目的是_,2H2SO3+O2=2H2SO4,2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4,反應(yīng)吸熱,(NH4)2SO3H2O,防止亞硫酸銨被氧化,(3)能用于測(cè)定硫酸尾氣中SO2含量的是_(填字母) A.NaOH溶液酚酞試液 B.KMnO4溶液稀 H2SO4 C.碘水淀粉溶液 D.氨水酚酞試液,BC,解析:本題是以工業(yè)制硫酸尾氣處理為主線,主要考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析和解答的能力(1)因尾氣中含有SO2,所以通入氨水易生成H2SO3(NH4)2SO3或NH4HSO3,它們易被O2氧化涉及的氧化還原反應(yīng)有:2H2SO3+O2=2H2SO4,2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4,2NH4HSO3+O2=2NH4HSO4,(2)溫度自行降低,自然聯(lián)想到是反應(yīng)吸收了熱量所致結(jié)合SO2與氯水可能的產(chǎn)物與結(jié)晶水合物的相對(duì)分子質(zhì)量為134,可知該物質(zhì)為(NH4)2SO3H2O酚類胺類為還原性強(qiáng)的物質(zhì),加入的目的是為了防止亞硫酸銨被氧化(3)尾氣中含SO3和酸霧,可消耗NaOH溶液和氨水,從而影響測(cè)定SO2的含量,故AD選項(xiàng)錯(cuò)誤,8.精細(xì)化工在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用 (1)精細(xì)化學(xué)品往往有特定的功能而被廣泛地應(yīng)用于日常生活中下列洗滌方法原理各不相同,請(qǐng)分析: 沾有油脂的器皿可用汽油擦洗,其原理是_ _,汽油與油脂互溶,利用相似相溶原理除去,也可用洗潔精和水洗滌,原理是_ _還可以用純堿或稀NaOH溶液洗滌,原理是_若水的硬度大,用肥皂和合成洗滌劑哪個(gè)效果更好?為什么?_ (2)某公司生產(chǎn)的不粘鍋體內(nèi)涂層CF2CF2的單體是_,洗潔精屬于合成洗滌劑,含有親水基和憎水基,可將油污除去,油脂在堿性條件下發(fā)生水解,從而可用純堿或稀NaOH溶液除去,用合成洗滌劑較好,因?yàn)樵谟菜蟹试頃?huì)形成硬脂酸鈣(或鎂)沉淀而失去去污能力,CF2=CF2,解析:本題以肥皂合成洗滌劑塑料為背景,綜合考查了精細(xì)化學(xué)品的應(yīng)用前景及其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用 (1)油脂的洗滌方法很多,根據(jù)洗滌劑的性質(zhì)進(jìn)行分析比較 (2) 是一種高分子聚合物,從聚乙烯的單體遷 移可得出單體,9.氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位現(xiàn)在約有80%的氨用來(lái)制造化肥,其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料 材料一 圖示為工業(yè)合成氨簡(jiǎn)易流程圖:,材料二 某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品CaSO4,與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計(jì)了以下制備(NH4)2SO4的工藝流程:,材料三 我國(guó)化學(xué)家侯德榜改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下:,(1)材料一合成氨所需的原料氣制備中,其中氮?dú)獾闹苽淇梢杂?填一種方法)_,氫氣的制備可以用甲烷與水蒸氣在一定條件下反應(yīng),生成二氧化碳和氫氣,則1 m3甲烷理論上能生成氫氣_L原料氣要進(jìn)行徹底的凈化,其主要目的是_ (2)材料二沉淀池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi),沉淀池中通入足量氨氣的目的是_,液化空氣法(合理均可),4 000,防止催化劑中毒,CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3+(NH4)2SO4,一方面提供反應(yīng)物,另一方面使溶液呈堿性有利于CO2的吸收,(3)材料三沉淀池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi),侯德榜主要是設(shè)計(jì)了上述流程中的循環(huán)_(填“”或“”),使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上從沉淀池中提取出沉淀的操作是_,NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3,過(guò)濾,解析:本題考查合成氨工業(yè)純堿工業(yè)等合成氨中氮?dú)饪梢酝ㄟ^(guò)分離空氣得到無(wú)論在材料二還是材料三中,沉淀池通入氨氣主要是為了使溶液呈堿性,有利于CO2的吸收,10.分析下面兩個(gè)案例并回答有關(guān)問(wèn)題 (1)某城鎮(zhèn)生產(chǎn)生活的分布情況如圖所示,河流中WXYZ處某次水樣抽測(cè)結(jié)果如表所示,導(dǎo)致XY處水樣pH變化的原因可能是_; Z處魚(yú)類大量減少,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是_,造紙廠排放的堿性污水使X處河水pH升高,火力發(fā)電廠凈化煙氣的酸性廢水治理未達(dá)標(biāo)就排放,造成Y處的河水pH降低(或火力發(fā)電廠燃煤產(chǎn)生的SO2會(huì)導(dǎo)致酸雨,飄落后使Y處的河水pH降低),化肥廠農(nóng)田及生活污水使Z處河水富營(yíng)養(yǎng)化,水溫較高,適于藻類等水生植物生長(zhǎng),河水中溶解氧被大量消耗,導(dǎo)致魚(yú)類缺氧死亡,(2)某地區(qū)已探明蘊(yùn)藏有豐富的赤鐵礦(主要成分為Fe2O3,還含有SiO2等雜質(zhì))煤礦石灰石和黏土擬在該地區(qū)建設(shè)大型煉鐵廠,隨著鐵礦的開(kāi)發(fā)和煉鐵廠的建立,需要在該地區(qū)相應(yīng)建立焦化廠發(fā)電廠水泥廠等,形成有規(guī)模的工業(yè)體系據(jù)此確定上圖中相應(yīng)工廠的名稱A_B_C_D_; 以赤鐵礦為原料,寫(xiě)出高爐煉鐵中得到生鐵和產(chǎn)生爐渣的化學(xué)方程式:_ 從“三廢”利用環(huán)境保護(hù)等角度考慮,該地區(qū)和企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)采取的一些措施有(舉出2種措施即可)_,發(fā)電廠,焦化廠,煉鐵廠,水泥廠,用煉鐵廠的爐渣(或CaSiO3)作為水泥廠的原料;用發(fā)電廠的煤矸石和粉煤灰作為水泥廠的原料;將石灰石煅燒成生石灰,用于吸收發(fā)電廠和焦化廠燃煤時(shí)產(chǎn)生的SO2,減少對(duì)空氣的污染;建立污水處理系統(tǒng)(只要合理,寫(xiě)出任意兩種即可),解析:本題考查化學(xué)與環(huán)境保護(hù)“三廢”的處理廠址的選擇等化學(xué)與技術(shù)知識(shí) (1)XY處水樣pH由堿性到酸性,由于X靠近造紙廠,該廠一定是排出堿性廢水,Y靠近火力發(fā)電廠,pH降低,則火力發(fā)電廠排出的廢水一定為酸性廢水圍繞排出廢水的酸堿性來(lái)回答XY處的pH變化 魚(yú)類的大量減少,與溶解氧量有密切關(guān)系,圍繞溶解氧量減少來(lái)回答,(2)聯(lián)系各廠生產(chǎn)需要的原料來(lái)解答發(fā)電廠焦化廠需要煤,煉鐵廠需要鐵礦石焦炭石灰石;水泥廠需要的原料為黏土和石灰石首先推知:D為水泥廠,C為煉鐵廠,由A與另外三廠都有關(guān)系,可知A為發(fā)電廠,則B為焦化廠 爐渣是由石灰石與脈石(SiO2)反應(yīng)產(chǎn)生的注意反應(yīng)條件都是高溫,11.氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位現(xiàn)在約有80%的氨用來(lái)制造化肥,其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料例如,農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素硝酸銨磷酸銨硫酸銨氯化銨氨水以及各種含氮混合肥料和復(fù)合肥料,都是以氨為原料制成的;氨氧化法制硝酸是工業(yè)上制硝酸的主要方法下圖是合成氨和利用氨制取硝酸純堿的簡(jiǎn)要流程示意圖:,(1)設(shè)備A的名稱是_,設(shè)備B的名稱是_ (2)硝酸廠的尾氣含有NO和NO2等污染物,為了防止污染大氣可以用純堿溶液吸收從吸收塔中放出的尾氣,發(fā)生的反應(yīng)如下:Na2CO3+2NO2=NaNO2+NaNO3+CO2但在實(shí)際生產(chǎn)中這種方法處理后尾氣中的氮的氧化物含量仍難以降到排放標(biāo)準(zhǔn),因此,也常利用各種燃料氣中的甲烷等將氮的氧化物還原為空氣主要成分而除去寫(xiě)出甲烷與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式:_,冷凝器,循環(huán)壓縮機(jī),CH4+2NO2=N2+CO2+2H2O,(3)常壓法生產(chǎn)的硝酸濃度低,尾氣中氮的氧化物含量