高中化學第1輪總復習 第13章 第41講 走進化學工業(yè) C（化學人教版）全國版

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1、考點考點1 1 硫酸工業(yè)與綜合經(jīng)濟效益硫酸工業(yè)與綜合經(jīng)濟效益 例例1 (2011常德市高考模擬常德市高考模擬)以黃鐵礦為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示如下： (1)將燃燒黃鐵礦的化學方程式補充完整。 4_11O2=2Fe2O38SO2 (2)爐氣凈化的作用是將含SO2的爐氣_、水洗及干燥，如果爐氣不經(jīng)過凈化，對SO2催化氧化的影響_。 FeS2 除塵 礦塵(如砷、硒等化合物)導致催化劑中毒，水蒸氣對設備和生產(chǎn)有不良影響 高溫 (3)經(jīng)凈化的爐氣(含SO2體積分數(shù)為7%、O2為11%、N2為82%)中SO2平衡轉化率與溫度及壓強關系如圖所示。在實際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應的條件選擇為常壓

2、、450左右(對應圖中A點)，而沒有選擇SO2轉化率更高的C點對應的反應條件，其原因分別是_ 因為溫度越低，SO2轉化率雖然更高，但催化劑的催化活性受到影響，450時，催化劑的催化效率最高，故選擇A點，不選C點 (4)依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是(填序號)_。 a為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎 b過量空氣能提高SO2的轉化率 c使用催化劑能提高SO2的反應速率和轉化率 d沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵abd (5)每160 g SO3氣體與H2O化合放出260.6 kJ的熱量，該反應的熱化學方程式是_。 (6)吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2和銨鹽。SO2既可

3、作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br2。SO2吸收潮濕空氣中Br2的離子方程式是_。 SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.3 kJ/mol SO2Br22H2O=4H2Br2-4SO 【解析】本題主要考查硫酸工業(yè)，涉及反應原理、反應流程的分析、反應條件的選擇、熱化學方程式的書寫，綜合性強。 (1)由質量守恒定律可知反應為4FeS211O2=2Fe2O38SO2。 (2)根據(jù)制備流程“礦石粉碎造氣凈化催化氧化吸收”可知，爐氣凈化目的是防止礦塵(如砷、硒等化合物)導致催化劑中毒以及水蒸氣對設備和生產(chǎn)有不良影響。高溫 (3)要根據(jù)反應速率、催化劑活

4、性的影響、轉化率的影響因素來分析，不選擇C點，因為溫度越低，SO2轉化率雖然更高，但催化劑的活性受到影響，450時，催化劑的催化效率最高，故選擇A點，不選C點。 (4)根據(jù)反應速率和原料的轉化率來分析，選擇a、b、d項，催化劑只能提高反應速率，不能提高轉化率。 ( 5 ) 根 據(jù) 條 件 ， 熱 反 應 方 程 式 為 S O2( g ) H2O(l)=H2SO4(l) H260.6 kJ/2 mol130.3 kJ/mol。 (6)由氧化還原性可得SO2Br22H2O=4H2Br 。2-4SO 【點評】涉及化工實際生產(chǎn)流程題，首先要依據(jù)已掌握的化學反應原理弄清化工生產(chǎn)的流程和每一步的目的，只

5、有了解流程，才能順利地解答出相關問題，同時要注意在生產(chǎn)中原料的循環(huán)利用、尾氣的凈化處理以及催化劑的防中毒處理等。 考點考點2 合成氨工業(yè)合成氨工業(yè) 例例2 現(xiàn)在普遍應用的工業(yè)合成氨的方法是哈伯于1905年發(fā)明的，但此法反應物的轉化率不高。 (1)已知：1 mol N2(g)與適量H2(g)完全反應，生成NH3(g)，放出92.2 kJ熱量，寫出反應的熱化學方程式：_。 (2)若該反應在298K、398K時的化學平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1_K2(填“”“”或“”)。 (3)在一定溫度下，向容積不變(始終為10 L)的密閉容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固體催化劑。10分鐘后反

6、應達到平衡狀態(tài)，容器內氣體壓強變?yōu)槠鹗嫉?0%，此時氨氣的體積分數(shù)為_，用氮氣表示的反應速率為：_。若想提高氨氣的產(chǎn)率，根據(jù)化學平衡移動原理，請?zhí)岢龊侠淼慕ㄗh：_(任意寫一條)。 (4)在上述相同條件下，若起始時加入4 mol NH3、2 mol H2及固體催化劑，反應達到平衡時NH3的體積分數(shù)比(3)中_(填“大”、“小”或“相等”)。 (5)氨被氧化生成一氧化氮的化學方程式為：_。 (6)隨著對合成氨研究的發(fā)展，2001年兩位希臘化學家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通入一個加熱到570的電解池中，采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H)為介質，用吸附在它內

7、外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實現(xiàn)了常壓、570條件下高轉化率的電解法合成氨(裝置如圖)。 請 回 答 ： 在 電 解 法 合 成 氨 的 電 解 池 中_(填“能”或“不能”)用水作電解質溶液的溶劑，原因是_。 鈀電極A是電解池的_極(填“陽”或“陰”)，該極上的電極反應式是_。 【答案】 (1)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.2 kJmol1 (2) (3)25%0.01 mol/(Lmin)增大氫氣濃度或增大氮氣濃度或增大反應物濃度或降溫或增大壓強或及時轉移走生成的氨等 (4)相等 (5)4NH35O2=4NO6H2O (6)不能新法合成氨電解池的反應溫度是570時，水為

8、水蒸氣陰N26e6H=2NH3催化劑 【點評】 合成氨的習題多與化學平衡和熱化學聯(lián)系在一起，重點是原理分析。運用化學反應速率和化學平衡原理分析合成氨的條件是解答此題的關鍵。考點考點3 純堿工業(yè)純堿工業(yè) 例例3 (2011湖南省三十二校聯(lián)考湖南省三十二校聯(lián)考)純堿(Na2CO3)在工業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要應用，其實驗室制法和工業(yè)制法如下： 【實驗室制備純堿】 將飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度為3035； 攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體，加料完畢，保溫30分鐘； 靜置、過濾得NaHCO3晶體； 用少量蒸餾水洗滌、抽干； 將所得固體轉入蒸發(fā)皿中灼燒得Na2CO3固體。 問題： (1)

9、反應將溫度控制在3035，通常采取的加熱方法為_；控制該溫度的原因是_。 ( 2 ) 靜 置 后 只 析 出 N a H C O3晶 體 的 原 因 是_。 【工業(yè)制備純堿】水浴加熱 防止NH4HCO3分解而影響NaHCO3晶體的生成 碳酸氫鈉溶解度最小 ( 3 ) 沉 淀 池 中 反 應 的 離 子 方 程 式 為_。 (4)循環(huán)()、循環(huán)()中物質的化學式分別為_、_；兩種制備純堿的方法中 ， 共 同 涉 及 的 化 學 反 應 方 程 式 為_。NaNH3H2OCO2=NaHCO3 +4NHNaCl CO2 2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2 【解析】本題主要考查純堿的制備中所涉及

10、的元素化合物知識。 (1)只要加熱的溫度低于100，且需控制一定溫度范圍，均可采用水浴加熱的方式。因NH4HCO3受熱易分解，導致溶液中不能析出NaHCO3晶體，因此加熱溫度不能過高。 (2)因NaHCO3的溶解度比NH4HCO3、NaCl的溶解度均小，故溶液靜置析出的物質只有NaHCO3。 (3)工業(yè)制備Na2CO3時沉淀池發(fā)生的反應：NaNH3H2OCO2=NaHCO3 ，書寫離子方程式時應注意NaHCO3必須寫化學式且加沉淀符號“”。+4NH (4)將沉淀過濾后得到的母液中主要含有NaCl和NH4Cl，因此循環(huán)()中的物質為NaCl；煅燒爐中發(fā)生的反應為2NaHCO3=Na2CO3H2O

11、CO2，因此循環(huán)()中的物質為CO2。由兩種制備純堿的方法可知，共同涉及NaHCO3的分解反應。 【點評】 無機化工題實際上是考查學生運用化學反應原理及元素化合物知識來解決相關問題的能力。解答此類問題的基本思路：(1)首先閱讀題干信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)分析工業(yè)操作流程中的每一個環(huán)節(jié)、步驟：反應物是什么；加入了什么試劑；作用是什么；對后序操作起了什么作用；將整個流程分析透徹，理清關系，然后針對提問進行解答。 重要的幾種化學工業(yè)生產(chǎn)是化學與技術模塊的核心，所有高考中的考查都以這些生產(chǎn)過程中的原理、生產(chǎn)工藝與設計新思路為依據(jù)。所以在備考過程中，要熟練掌握相關的思想、知識細節(jié)、生產(chǎn)原理、工藝設計

12、原理，還有新時期對化學工業(yè)原理的新要求，如循環(huán)經(jīng)濟、原子經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保等方面的要求在工業(yè)中的運用。平時的學習中要抓住原料和生產(chǎn)工藝作為學習的重點，要對教材中常見的知識內容了如指掌。 1.煅燒硫鐵礦產(chǎn)生SO2，為了提高生成SO2的速率。下列措施可行的是( ) 把塊狀礦石碾成粉末 向爐內噴吹氧氣 使用Fe2O3做催化劑 降低體系的溫度 A只有 B只有 C D C 2.與氨堿法比較，下列關于聯(lián)合制堿法優(yōu)點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減輕了對設備的腐蝕 【解析】 聯(lián)合制堿法把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減

13、少了對環(huán)境污染。D 3.下列有關工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是( ) A合成氨生產(chǎn)中將NH3液化分離，可加快正反應速率，提高N2和H2的轉化率 B硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉化為H2SO4時放出的熱量 C電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的Cl2進入陽極室 D電解精煉銅時(粗銅中含有Fe、Zn、Ag等)，溶液中銅離子濃度減小D 4.(2011海南卷海南卷)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請回答下列問題： (1)盧布蘭芳是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進行煅燒，再浸取，結晶而制得純堿。 食 鹽 和 濃 硫 酸 反 應 的 化

14、 學 方 程 式 為_； 硫酸鈉和焦炭、石灰石反應的化學方程式為_ (已知產(chǎn)物之一為CaS)；2NaClH2SO4(濃)=Na2SO42HClNa2SO44CCaCO3=CaSNa2CO34CO 或 Na2SO42CCaCO3=CaSNa2CO32CO2 (2)氨堿法的工藝如下圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。 圖中的中間產(chǎn)物C是_，D_。(寫化學式) 裝 置 乙 中 發(fā) 生 反 應 的 化 學 方 程 式 為_； (3)聯(lián)合制堿法對氨堿法的改進，其優(yōu)點是_；Ca(OH)2NH3NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl保留了氨堿法的優(yōu)點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可做

15、氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，原料氣氨氣和一氧化碳都由氨廠提供，減少CaCO3制CO2這一工序，降低了能耗與污染 (4)有人認為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學性質相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石為原料制碳酸鉀。請結合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？_。不可行，因為碳酸氫鉀溶解度較大，且在常溫下與氯化鉀的溶解度差別小，在氨鹽水碳酸化時無法大量析出 【解析】 (1)是考查工業(yè)生產(chǎn)中的基本原理；(2)是生產(chǎn)過程中工藝的考查，在細讀生產(chǎn)工藝圖中各物質的變化后，可得出；(3)考查對教材知識的掌握情況；(4)分析圖可看出NaHCO3與新信息KHCO3在溶解度圖中的差別，可推測溶解度的差別是判斷

16、的依據(jù)。1.(2011丹東四校聯(lián)考丹東四校聯(lián)考)下列有關工業(yè)生產(chǎn)的敘述中，錯誤的是( ) A制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英 B氨是制作氮肥、硝酸、銨鹽的重要原料 C將二氧化硫催化氧化生成三氧化硫后，在吸收塔內用水吸收制得濃硫酸 D煉鐵的主要原理是在高溫下，用還原劑從鐵礦石中把鐵還原出來C 2.工業(yè)上用黃銅礦(CuFeS2)煉銅的后期主要發(fā)生如下兩個反應(假設兩反應進行得很完全)： 2Cu2S3O2=2Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S=6CuSO2 根據(jù)以上兩個化學反應，判斷下列說法不正確的是( ) A氧化劑與還原劑的質量之比為17 15 B工業(yè)煉銅時應注意控制向爐內通入氧氣的量

17、C若制取3 mol Cu，轉移電子物質的量為8 mol D工業(yè)煉銅可以和硫酸工業(yè)聯(lián)合建廠C 3.(2011海南卷海南卷)下列敘述正確的是(雙選)( ) A“接觸法”制H2SO4時，催化氧化階段的反應原理為2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H0 B海水提鎂的主要步驟為 海水 Mg(OH)2(s) MgCl2(aq) Mg(l)Cl2(g) C普通水泥的主要成分是硅酸鈣 D黏土的主要成分是三氧化二鋁AC催化劑CaCO3 (s)鹽酸電解 【解析】 A為接觸法制硫酸的基本原理；B鎂工業(yè)先期加入的是石灰不是石灰石，后期電解的也不是氯化鎂溶液；C普通水泥的成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣，說主要成分是硅酸鈣正確；黏土的主要成分是二氧化硅，還有氧化鎂、碳酸鈣和三氧化二鋁。