2022屆高三化學(xué)（人教版）一輪復(fù)習(xí)《化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)》

第1講化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)考綱展示熱點(diǎn)定位1.了解我國無機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。3.了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)，精細(xì)化工在社會(huì)發(fā)展中的作用。4.了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。1.硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)中的反應(yīng)原理、原料、主要設(shè)備、生產(chǎn)工藝流程及尾氣處理。2.侯氏制堿法的生產(chǎn)原理及工藝流程。3.硝酸工業(yè)中的反應(yīng)原理、原料及尾氣處理。4.化學(xué)反應(yīng)速率理論和勒夏特列原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。5.日常生活、化工生產(chǎn)中的環(huán)境污染與防護(hù)。一、硫酸工業(yè)1．主要原料：硫黃(或黃鐵礦)、空氣和98.3%濃硫酸2．化學(xué)原理與硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程3．化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用(1)三個(gè)反應(yīng)條件的確定①溫度400～500℃：根據(jù)平衡移動(dòng)原理，應(yīng)在低溫下進(jìn)行，但低溫時(shí)催化劑的活性不高，反應(yīng)速率低，實(shí)際生產(chǎn)中采用400～500℃的溫度。②常壓：根據(jù)平衡移動(dòng)原理，應(yīng)在高壓下進(jìn)行，但增大壓強(qiáng)對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大，且加壓會(huì)增大成本和能量消耗，而常壓下的轉(zhuǎn)化率已很高，實(shí)際生產(chǎn)采用常壓操作。③適當(dāng)過量的空氣：目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率。(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)充分進(jìn)行；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。4．硫酸廠址的選擇不能在人口密集的居住區(qū)，不能在風(fēng)景旅游區(qū)，由于硫酸不便于運(yùn)輸，故硫酸廠址要離消費(fèi)中心近，還要綜合考慮原料地、水源、交通、能源等因素的影響。5．“三廢”處理和能量綜合利用(1)“三廢”處理方法①尾氣吸收：SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2OCaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O②廢水處理：根據(jù)雜質(zhì)性質(zhì)的不同，采用不同的化學(xué)方法，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，提煉貴重有色金屬。(2)能量的充分利用硫酸生產(chǎn)中的反應(yīng)熱可用于預(yù)熱反應(yīng)物滿足自身能量的需要，還可以由硫酸廠向外界輸出大量能量(供熱發(fā)電)。工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔。在沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦生成二氧化硫；在接觸室內(nèi)有催化劑存在下二氧化硫進(jìn)一步與氧氣結(jié)合，生成三氧化硫；三氧化硫流經(jīng)吸收塔時(shí)，采用98.3%的濃硫酸吸收，使三氧化硫最終與水化合形成硫酸。下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫酸的工藝流程設(shè)計(jì)出來的，用于探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫。請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦的反應(yīng)方程式____________________________________。(2)上圖中的乙、丙分別相當(dāng)于工業(yè)上制取硫酸裝置中的__________________、____________________。(3)丙中的現(xiàn)象為____________，丁中的現(xiàn)象為________________。(4)下圖是壓強(qiáng)對(duì)SO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響對(duì)SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可使轉(zhuǎn)化率________，之所以通常采用常壓操作是因?yàn)開_______________________________________________________________________?！久麕熖嵝选?/p>

(1)工業(yè)上用98.3%的H2SO4吸收SO3，是因?yàn)橛盟諘?huì)產(chǎn)生酸霧，腐蝕設(shè)備。(2)煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有三種有害雜質(zhì)：礦塵，砷、硒的化合物等，水蒸氣；對(duì)應(yīng)三個(gè)凈化過程：除塵、水洗和干燥，避免催化劑中毒。(3)催化劑只能改變可逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率，而不會(huì)使其平衡發(fā)生移動(dòng)，故不能提高SO2的轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)過程中放出的熱量。(3)合成3．選擇生產(chǎn)條件(1)生產(chǎn)中常使廉價(jià)易得的原料適當(dāng)過量，以提高另一原料的利用率，如氮?dú)馀c氫氣的配比為1.07∶3。(4)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。(5)循環(huán)操作合成氨轉(zhuǎn)化率較低，要采用循環(huán)操作。混合氣體通過冷凝器，使氨液化，將氨分離出來，并將沒有完全反應(yīng)的N2和H2經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)，再送入合成塔，使其被充分利用。工業(yè)合成氨是在一定條件下進(jìn)行的，下列可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)NH3(g)。其部分工藝流程如下：請(qǐng)回答下列問題：(1)第②步除需要催化劑這個(gè)條件外，還需要的條件是__________________________。(2)第①步操作中的原料氣體的“凈化”目的是____________________，第③步操作的目的是______________________________________________________________。(3)工業(yè)合成氨反應(yīng)后可以通過降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來。這種分離物質(zhì)的方法的原理類似于下列哪種方法？________(填編號(hào))。a．過濾 b．蒸餾c．分液 d．萃取你做出這個(gè)判斷的理由是_____________________________________________________________________。答案：

(1)高溫、高壓(2)防止催化劑中毒，

失去活性，提高原料的利用率使N2、H2循環(huán)

利用，提高原料利用率(3)b通過溫度的改變而改變物質(zhì)的狀態(tài)，達(dá)

到使物質(zhì)分離的目的，是蒸餾的原理【名師提醒】

(1)電解食鹽水也可提供原料氣：氫氣。(2)選擇生產(chǎn)條件時(shí)要考慮實(shí)際生產(chǎn)中的原料來源、動(dòng)力、材料、設(shè)備等因素，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。三、純堿的生產(chǎn)1．生產(chǎn)原料：飽和食鹽水、氨氣、二氧化碳等。2．歷史上的幾種生產(chǎn)方法(1)路布蘭制堿法：以食鹽、硫酸、石灰石和木炭為原料，在高溫條件下制備，但具有難以大規(guī)模生產(chǎn)、原料利用不充分、成本較高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)?，F(xiàn)已不再使用。(2)索爾維制堿法：鹽水精制→鹽水氨化→氨鹽水碳酸化(NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl)→碳酸氫鈉分解→氯化銨處理回收氨。(3)侯氏制堿法侯氏制堿法的特點(diǎn)在于生產(chǎn)過程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨廠提供的，從濾出碳酸氫鈉后所得的母液中可回收氯化銨，它保持了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)。體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。3．氯堿工業(yè)鹽水的精制，一般先加過量NaOH溶液、加過量BaCl2溶液，再加過量Na2CO3溶液，二次精制后過濾，并加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，總體要求為鋇試劑在碳酸鈉之前，鹽酸在過濾之后。比利時(shí)人索爾維以NaCl、CO2、H2O為原料生產(chǎn)Na2CO3，叫做索爾維法。其主要步驟是：①在NH3飽和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3②再將NaHCO3焙燒制得純堿，CO2循環(huán)使用③析出小蘇打的母液中加入生石灰，NH3循環(huán)使用我國著名化學(xué)家侯德榜對(duì)索爾維法做了改進(jìn)，用NaCl固體代替生石灰，加入母液中使NH4Cl晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化銨，這便是舉世聞名的“侯氏制堿法”。試回答：(1)向母液中通入氨氣的作用和目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在NH3飽和的NaCl溶液中通入CO2的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________________________________________________。(3)不能在NaCl溶液中通入CO2制取NaHCO3的原因是________________________________________________________________________(4)析出小蘇打的母液中加入生石灰的反應(yīng)方程式是________________________________________________________________________。(5)侯氏制堿法與索爾維法相比其優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。解析：因?yàn)樘妓岬乃嵝员塞}酸弱(CO2與NaCl不反應(yīng))且CO2的溶解度也小，所以應(yīng)向飽和氯化鈉溶液中首先通入氨氣，然后再通入二氧化碳?xì)怏w，從而產(chǎn)生碳酸氫鈉沉淀。侯氏制堿法優(yōu)點(diǎn)在于可作為化肥的NH4Cl析出，減少無用的CaCl2，保證原料NaCl充分利用，沒有廢渣，減少污染。答案：

(1)向母液中通入氨氣，利用氨在水中極易溶解的性質(zhì)，增加溶液吸收CO2的量，最終生成較大濃度的HCO(2)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl(3)碳酸的酸性比鹽酸弱，CO2與NaCl不反應(yīng)，CO2的溶解度也小(4)2NH4Cl＋CaO＋H2O===2NH3·H2O＋CaCl2(5)可作為化肥的NH4Cl析出，減少無用的CaCl2，原料NaCl充分利用，沒有廢渣，減少污染四、化肥、農(nóng)藥和表面活性劑1．常見化肥(1)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常用肥料：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和鉀肥，目前使用最廣的磷肥是過磷酸鈣，簡稱普鈣，主要成分是Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4；農(nóng)業(yè)上常用的鉀肥有草木灰、氯化鉀、硫酸鉀和硝酸鉀等。2．化肥、農(nóng)藥帶來的環(huán)境問題及應(yīng)對(duì)措施(1)化肥對(duì)土壤和環(huán)境造成的不良影響：如在同一塊地上長期單施氮肥如硫酸銨，往往造成土壤板結(jié)，肥力下降；在酸性土壤中連續(xù)施用生理酸性肥料，會(huì)使土壤酸性加重，影響作物正常生長；過量施用氮肥還會(huì)造成環(huán)境污染等。應(yīng)對(duì)措施：合理施用化肥也可以避免土壤結(jié)構(gòu)的破壞和環(huán)境的污染。(2)農(nóng)藥對(duì)土壤和環(huán)境造成的不良影響：一是有毒有害物質(zhì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品造成污染，造成食品安全問題；二是農(nóng)藥生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境造成污染，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題；三是農(nóng)藥對(duì)生物群落的影響廣泛而復(fù)雜。應(yīng)對(duì)措施：研發(fā)環(huán)境友好的綠色農(nóng)藥。3．常見殺菌劑和消毒劑(1)農(nóng)藥石硫合劑：石灰和硫黃配制。(2)波爾多液：硫酸銅和石灰配制。(3)含氯化合物666(六氯化苯)和DDT(難代謝，污染環(huán)境)。(4)植物生長調(diào)節(jié)素：例如乙烯可以催熟果實(shí)。(5)常用消毒劑：酒精溶液、碘酒、雙氧水、高錳酸鉀溶液、氯系消毒劑(氯氣、漂白粉、二氧化氯)、過氧乙酸溶液等。4．表面活性劑(1)肥皂①去污原理：肥皂溶于水時(shí)解離出RCOO－，RCOO－中的—COO－易溶于水，—R易溶于油。②生產(chǎn)原理C17H35COOCH2C17H35COOCHC17H35COOCH2＋3NaOH―→3C17H35COONa＋CH2OHCHOHCH2OH(2)合成洗滌劑①十二烷基苯磺酸鈉：C12H25SO3Na②洗滌劑：主要成分是表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉)，還含有助洗劑、殺菌劑等輔助成分。下列有關(guān)合成洗滌劑的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．在洗滌劑烷基苯磺酸鈉中，烷基含碳原子的個(gè)數(shù)以12～18為宜B．在洗滌劑烷