高中化學10 化學與技術(shù)教案

選修2化學與技術(shù)

慨述

《化學與技術(shù)》屬于選考?？?，從近幾年的高考試卷來看，試題緊貼課本內(nèi)容，并與其

他模塊知識兼容考查，如涉及有機化學基礎(chǔ)，化學反應原理，無機化合物知識等，所以這就

要求我們對知識的學習不能孤立，而要是融會貫通.

化學與技術(shù)專題包含三個方面，分別是資源開發(fā)、材料的制造與應用以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。資源

開發(fā)包括化石原料、海水的綜合利用、廢舊物質(zhì)的再循環(huán)使用等。材料包括硅酸鹽工業(yè)、新

型材料、金屬材料、高分子材料，以及與之相關(guān)的金屬的電化學防護，有機高分子中的聚合

與縮聚等知識。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)包括合成氨反應、侯氏制堿、化肥的正確使用等。復習該模塊時,

要注意與化學反應原理的知識相結(jié)合分析工業(yè)生產(chǎn)。

知識梳理

~I線索1原料（資源）一生產(chǎn)技術(shù)一產(chǎn)品或材劃

線索

線索2匕源:氣態(tài)一液態(tài)一固態(tài)

即：空氣一海水一『山資源一化石燃料一生物資澧

化學平衡移動原理

|氮的合成|整響化學反應速率的因素

也解原理

海水液化化學與技術(shù)原理一度國的電化學腐性原理

現(xiàn)代水處理技術(shù)提屬防護

氯城生產(chǎn)海水資源玄酸、硝酸、純誠、氧氣和

繩或制造技術(shù)微妖、式的制備原理

日油化工

施聚反皮

礦山資源」名聚反應

金屬冶煉

石油化工

煤的綜合利用化石燃料

生物資源

功優(yōu)鬲分子材料

精細化H

藥物分子的合成與設(shè)計

第一章化學與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

考綱解讀

考綱內(nèi)容要求名師解讀

了解合成氨的主要原理、

11.以硫酸、純堿工業(yè)為背景資料，重點考查考查

原料、重要設(shè)備、流程和意義，

認識催化劑的研制對促進化學無機化工生產(chǎn)中涉及的化學原理與生產(chǎn)工藝與“三

工業(yè)發(fā)展的重大意義。廢”的處理。。

了解精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特II

2.圍繞合成氨的反應原理以及實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化生

點、精細化工在社會發(fā)展中的

產(chǎn)的有關(guān)問題，從化學反應速率與化學平衡的角度

作用。

考查合成氨適宜條件的選擇、原料氣的生產(chǎn)與工藝

了解化學肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)II

技巧等問題。

生產(chǎn)中的作用

3.化學肥料、精細化工中有關(guān)氮肥、鏤鹽的性質(zhì)，

以及表面活性劑的有關(guān)知識。

基礎(chǔ)鞏固

一、工業(yè)制備硫酸

1、三個階段

階段第一階段：_______第二階段：_______第三階段：______

相關(guān)方程

式

2、生產(chǎn)中原料的選擇

工業(yè)生產(chǎn)某種化工產(chǎn)品，選擇原料時要從多方面去考慮，如、、原料、

能源、工業(yè)用水的供應能力、存儲、運輸、等。

3、生產(chǎn)中反應條件的控制

對二氧化硫的催化氧化：

(1)溫度條件：選擇作為操作溫度，因為在這個溫度范圍內(nèi)，和

都比較理想。

(2)壓強條件：增大氣體壓強，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高得，所以，通常采用—操作。

(3)催化劑：催化劑對化學平衡,但能改變到達平衡所需的時間。

4、生產(chǎn)中的三廢處理

方法

尾氣吸收硫酸生產(chǎn)的尾氣中含有少量—，可用_____吸收，使其生成______,再用

____處理，生成—和______

方程式為_________________________:_____________________________。

污水處理硫酸生產(chǎn)過程中的污水，含有—雜質(zhì)，可用—中和法處理。方程式為—

廢渣的利用廢渣可用來制成或制造—。

爐渣和礦灰，可作為的原料。

二、工業(yè)合成氨

1、合成氨的反應原理

方程式：?

該反應是一個正反應方向氣體分子數(shù)的、的反應。

2、適宜化工生產(chǎn)條件的選擇

溫度：;壓強;催化劑：。

3、合成氨的基本生產(chǎn)過程

(1)制備合成氨的原料氣

氮氣：--是;

另一是。

氫氣：(1)水蒸氣通過赤熱的煤(或焦炭)層，化學方程式為：0

(2)甲烷與水蒸氣在催化劑作用下反應，化學方程式為：

(2)原料氣的凈化

凈化的原因：__________________________________________________________________

O

吸收H2S：。

除去co：,

(3)氨的合成與分離

Zz,Hz

|厲<?濃制I邱?爭化—JE3E與首一--自成―?-4》添*―?-

(4)合成氨中的環(huán)境保護需要注意事項

①廢渣的處理：主要來自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，用重油為原料產(chǎn)生的

炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材和肥料的原料。

②廢氣的處理：主要是H2s和C02等有害氣體。對H2s的處理，先后采用了直接氧化法(選

擇性催化氧化)、循環(huán)法(使用溶劑將其吸收濃縮)等回收技術(shù)。CO?雖然是無毒無害的物質(zhì)，

但隨著人們對其可能產(chǎn)生溫室效應的關(guān)注，減少CO2的排放逐漸受到重視，所以，在不斷

研究和改進將其作為尿素和碳錢生產(chǎn)原料的途徑。

③廢液的處理：主要是含氟化物和含氨的污水。目前，處理含氟化物污水主要有生化、加壓

水解、氧化分解、化學沉淀、反吹回爐等方法；處理含氨廢水多以蒸儲的方法回收氨達到綜

合利用的目的，對濃度過低的含氨廢水，可用離子交換法治理。

三、工業(yè)生產(chǎn)純堿

1、氨堿法也稱,其原料是：、_和。

(1)生成碳酸氫鈉和氯化錢

將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中，可得到碳酸氫鈉和氯化鏤。

方程式為：;

___________________________________________________________0

(2)制取碳酸鈉

將析出的NaHCO3晶體煨燒，即得Na2co3。

方程式：。

母液中的NH4cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用。

方程式為：o

2、聯(lián)合制堿法(又稱)

(1)將制堿中與合成氨過程中的廢氣加以回收、利用，制成

化肥，使—和兩大工業(yè)聯(lián)合起來。

(2)原料是、和-

聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖：

(原料】.來自合成輒)

NH>CO,

NaC!+NH,+CO,+H,ONaHCO,+NH,C】（刷產(chǎn)

（原料U）|

、，

2NaHCO3Na^CO,?CO,+HQ

四、化肥與農(nóng)藥

1、化肥為農(nóng)作物補充必要的營養(yǎng)元素

（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量施用的化肥主要是_、_和磷肥包括（主要成分是

和）,簡稱,還有（主要成分是）;

鉀肥主要包括—、—、—、—等；氮肥包括、、等。

（2）尿素的工業(yè)生產(chǎn)原理用化學方程式表示為,

；硝酸鏤工業(yè)生產(chǎn)方法為，

2、農(nóng)作物的保護神——農(nóng)藥

（1）目前最常用的化學防治害蟲的方法為，按照化學組成和結(jié)構(gòu)，常用的殺蟲

劑主要包括、、、等,其中和是人類

開發(fā)和利用的第三代農(nóng)藥，它們具有—、一和—的特點，因此，第三代農(nóng)藥也被稱

為。

（2）在病害和草害的防治歷史上，人類先后使用的殺菌劑有_、_>和；

植物代謝的產(chǎn)物—是一種結(jié)構(gòu)最簡單的—，近年研制出了能在植物體內(nèi)產(chǎn)生乙烯的

植物生長調(diào)節(jié)劑，如,它能釋放出乙烯的原理為

3、化肥、農(nóng)藥的合理使用與環(huán)境保護

農(nóng)藥主要用于對有害生物的防治，但它們對周圍生物群落的影響是廣泛而復雜的，如能毒害

水生物和污染水源等；不合理使用化學肥料往往會造成，產(chǎn)生等污染現(xiàn)象。

自我校對：

自.暹化劑

一、1、造氣催化氧化吸收S+O:=^=SO;2S01+01^==^2S0：

SO：+H;O=H;SO4

2、化學信應百理廠址選擇預處理成本及環(huán)境保護

3、(1)400?500c反應速率二氧化硫的轉(zhuǎn)化率(2)并不多常壓(3)沒有影響

4、SO：Ca(OH)：CaSO；H?SO,SO：CaSO；SO：+Ca(OH);=CaSO；+H;O

CaSO；+H;SOi=CaSOi+SO;t+H;O酸性石灰乳Ca(OH);+H;SOi=CaSOi4-2H;O

水泥煉鐵

催化.

二、1、N：+3H:^f^>2NH3減少可逆放熱

2、400—500TC10MPa~30MPa以鐵為主的催化劑

3、將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣獲得氮氣將空氣中的氧氣與碳作用生成二氧化碳，再除

A攝化劑

去二氧化碳得到氮氣C+H:O^=CO+H:CH4+H:O^=^CO+3H:OL+

2H9「一:、CO=+4H：合成氨需要純凈的氮氣和氫氣.在制取原料氣的過程中，?；煊?/p>

一些雜質(zhì)，其中的某些雜質(zhì)會使合成氨的催化劑中毒而失去催化作用，所以必須除去

里比K

NH;-H;O+H;S=NHiHS+H;OC0+H9^=5^C0=+H=K;COS+CO;+H;O=

2KHCO；

三、1、索爾維制堿法食鹽氨二氧化碳NH；+CO;4-H;ONaCl

+NH4HCO3=NaHCO；!+NH4CI2NaHCO；^=Na;CO3+CO：t+H;Ot2NILCH-

Ca(OH)2==CaCl;+2NH；t+2H;O

2、侯氏制堿法含氯的廢液二氧化碳純堿和氯化鏤制堿制鐵食鹽氨二氧

化碳

四、1、氮肥、磷肥鉀肥。過磷酸鈣Ca(H2PC>4)2-H2C^DCaSO4普鈣，鈣鎂磷肥Ca3

(PO4)2和Mg3(PO4)2草木灰、KCI、K2so4、KNOj尿素(CO(NH2)2)、NH4NO3、

NH4HCO3

2NH；-CO;力口壓、力口熱HiNCOONIL,H;NCOONIL加熱H:NCONH;-H;O4NH；-

50*11<^高溫4\0-640,2NO-O;=2NO;,3NO;-H;O=2HNO5-NO,NH3-HNO：=

NILNO；

2、使用殺蟲劑有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酹類化合物擬除蟲菊酹特

異性農(nóng)藥高效、f氐春低殘留環(huán)境友好農(nóng)藥石灰、硫黃、石硫合劑波爾多液乙烯植物

OH

I

CICHzCHz—P=O―-CHe=CHz+HCl+HPQ,

I

激素_乙燎利OH

3、水體富營養(yǎng)化，水華

實驗探究

拓展實驗：黃鐵礦元素含量的實驗探究

黃鐵礦（主要成分為FeS2）是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料。某化學學習小

組對某黃鐵礦石進行如下實驗探究。

［實驗一］測定硫元素的含量。?

I＞將m,g該黃鐵礦樣品放入如圖所示裝置（夾持和加熱裝置省np

略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管

中的黃鐵礦樣品至反應完全。石英管中發(fā)生反應的化學方程式為：孽瞿

4FeS+1IO2占溫2FeO+8SO

II、反2應結(jié)束雅將乙瓶2中3的溶液2進行如下處理：

I的濟液I［-［^3二1-8固體I

［實驗二］測定鐵元素的含量。

III、測定鐵元素含量的實驗步驟如圖所示。

（5）in的步驟③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有o

：

【答案】（1）氫氧化鈉（或氫氧化鈿）S0;-20H=S0?--H;0;2SO3---O;=2SO?-

（2）使SO/完全氧化為SO；（3）3-，…

點肅心

（4）不合理；會使所測得的鐵元素的質(zhì)量分數(shù)偏大（5）250m：容量瓶

【解析】本小題是化學實選探究題，綜合性較強，能充分考查學生的實嗡基本技能和問題分

析的綜合能力,實驗一:測定硫元素的含量.按照I和口的實驗流程可知:FeS：-SO：—SO；--

一S03—BaSO,.問題（1）在空氣與FeS：反應之前，首先對空氣進行凈化，除去空氣中

可能存在的SO〉防止引起實驗誤差，故甲中所盛試劑是NaOH或KOH.在乙裝置中，SO：

與NaOH反應生成SO4,其中有部分SO3可能就已經(jīng)與空氣中的部分0、進行了氧化，故

有50、-20HMs03-H9；2SO；:-O-2SO?-.問題（2）,所加H、。、溶液（氧化劑）需足量

的目甫是能使SO/完全氧化為SO?-,最終完全生成BaSO」（3）根據(jù)元素守恒，可得

n（S）=?7（BaS0i）=m：gZSSgmo?1=:n：233mol.實驗二：測定鐵元素的含量.按照實驗流程可

知：Fe;O；-Fe?--F^--Fe5-.若用Fe粉做還原劑，引進了Fe元素，使得鐵元素的質(zhì)量

分數(shù)偏大，故不合理.（5）要配制一定體積、一定物質(zhì)的量濃度的溶液，肯定要用到容量瓶.

迷你實驗：模擬合成氨

t原理】合成氨原理：N（g）-3H;（g）、專三美三、（g）（放熱反應）

【準備】提前制取一定的、H：和H：、干燥硬質(zhì)管、鐵絲絨、注射器、pH試紙,

【步驟】

（1）在干燥的硬質(zhì)管中放入適量的鐵絲絨；

（2）按下圖連接好裝置

20nJ.lt,

（3）加熱試管中的鐵絲絨至紅熱

(4)用注射器抽取20ml干燥氨氣和60ml干燥氫氣

(5)將混合氣體通入試管，并用濕潤的pH試紙置于導管出口處，觀察試紙的變化。

練一練：

(1)鐵絲絨在實驗中起什么作用？

(2)濕潤的pH試紙出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象就說明有NH,生成了？

(3)理論上講，從試管出口出來的氣體成分是？

(4)如果使裝置的溫度升高，那出口處氨氣的體積分數(shù)會發(fā)生怎樣的變化？

答案：(1)催化劑

(2)如果濕潤的pH試紙變藍，說明有NFh生成

(3)由于合成氨是可逆反應，所以從出口出來的氣體是上、凡、NH3

(4)合成氨是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，出口處氨氣的體積分數(shù)會降低

重點突破

一.直擊考點：

考點一工業(yè)制備硫酸

工業(yè)制備硫酸是化學與技術(shù)的熱門考點，一般以硫酸的制備流程為載體，考查硫酸制備

的三個階段和各個階段的方程式及原理。

工業(yè)制備硫酸時需要注意：(1)依據(jù)反應物之間的接觸面積越大反應速率越快的原理，

送進沸騰爐的礦石要粉碎成細小的礦粒，增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分燃燒。(2)

依據(jù)增大廉價易得的反應物的濃度，使較貴重的原料得以充分利用的原理，采用過量的空氣

使黃鐵礦充分燃燒。(3)通入接觸室的混合氣體必須預先凈化，其原因是：爐氣中含有二氧

化硫、氧氣、氮氣、水蒸氣以及碎、硒化合物、礦塵等。礎(chǔ)、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。因此，爐氣必須通過除塵、洗滌、干燥等凈化處理。

(4)在接觸室里裝有熱交換器，其作用是在二氧化硫接觸氧化時，用放出的熱量來加熱未反

應的二氧化硫和空氣，充分利用熱能，節(jié)約燃料。(5)不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃

硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸霧，且吸收速度慢。

【例1］硫酸的消費量常作為工業(yè)水平的一種標志，也是生產(chǎn)中最為重要的產(chǎn)品之一，在化

學工業(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,反應的化學方程式為：

該反應在中進行(填儀器名稱)。

(2)SO2轉(zhuǎn)化為SO3,是在采用了多層催化劑且有熱交換器的

(填儀器名稱)中進行反應。在如右圖所示的裝置中，C處流出的氣體

有;SO3進入(填儀器名稱)用

吸收，得到濃硫酸或發(fā)煙硫酸。

(3)SO2反應生成SQa的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強有關(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)條件是。

0.1MpIMp5Mp10Mp

400℃99.299.699.799.8

500℃93.596.897.798.5

600℃73.785.290.092.8

(4)由吸收塔排出的尾氣中有SO2，為了防止污染化境，就要加以處理后才能排出，處理

方法之--是用氨水洗滌煙氣脫硫，用方程式表示氨水洗滌吸收塔排除的尾氣的化學方程式_

【解析】本題考查的是硫酸工業(yè)條件的選擇及設(shè)計實猿探究硫酸工業(yè)原理.工業(yè)制硫酸用的

是接觸法，設(shè)備有沸騰爐、接觸室、吸收塔.

(1)沸騰爐里發(fā)生的是反應是4FeS;-ll0：=2Fe;O5-SSO：

(2)接觸室發(fā)生的反應是2S0：-6、金三、2s0$,該反應是可逆反應，所以C處流出

的氣體有SO”S0>0：,SCh進入吸收塔，用濃硫酸進行吸收，然后根據(jù)需要再稀釋成不

同濃度的硫酸進行使用.

(3)工業(yè)制硫酸要考慮化學反應速率、原料轉(zhuǎn)化率、成本等，選擇合適條件：反應較快、

產(chǎn)率較高以及成本較低.根據(jù)表格數(shù)據(jù)，工業(yè)上催化氧化二氧化硫，選擇400C-500C比較

合適，1個大氣壓時，轉(zhuǎn)化率就很高了，若再加壓，對設(shè)備動力系統(tǒng)要求高，成本高，意義

不大，所以選擇400C,1個標準大氣壓.

(4)氨水吸收S0：,方程式為2NHrH9-S0：=(NIL);S0；-H;0

向ftm

4FeS2+1102___2Fe2O3+8SO2?

【答案】(D一二一沸騰爐

(2)接觸室SO”SO?、0;吸收塔93.3%的H:S04

(3)400C,1個標準大氣壓

(4)2NH;H;0-S0;=(NIL)2sO3-H;0

【點評】本題考查工業(yè)生產(chǎn)硫酸的原理和流程，應用所學理論分析、選擇合適的反應條件.

解答該題要注重工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇與反應的速率和平衡時的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，還與反應條件的

實現(xiàn)難易、生產(chǎn)的成本有關(guān).

考點二工業(yè)合成氨

-1

根據(jù)N2(g)+3H2(g)u2NH3(g)AH=-92.4kJ?mol的特點，從化學速率分析，溫度

越高越好；從反應平衡分析：溫度越低越好；催化劑的活性在500℃時最大。所以，在合成

氨工業(yè)中反應溫度選擇的是500℃左右，選擇這一溫度并不是為了提高合成氨的產(chǎn)量，因為

生成氨的反應是一個放熱反應，升溫不利于反應向生成氨的方向進行。在這一溫度下，合成

氨反應的催化劑的活性最大，催化效果最好，因此選擇500℃的條件，主要是從提高化學反

應速率的角度考慮的，因為這樣可以大大提高合成氨的生產(chǎn)效率。

【例2】合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑，對化學工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。

合成氨反應的化學方程式為：N2(g)+3H2(g)-2NHKg)A//=-92.2kJ/molo合成氨工業(yè)

中原料氣N2可從空氣中分離得到，H2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應制得。

回答下列問題：

⑴合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30-50MPa的原因是。從平衡移動原理分析，低

溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化，實際生產(chǎn)中采用400?500℃的高溫，原因之一是考慮到催化劑的

催化活性，原因之二是。

(2)500C、50MPa時，在容積為VL的容器中加入〃mol刈、3/?molH2,反應達平衡后測

得平衡常數(shù)為K,此時N2的轉(zhuǎn)化率為X。則K和x的關(guān)系滿足長=。

⑶有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、抵為電極反應物，以HCl-NH4cl為

電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池。請寫出該電池的正極反應式。

⑷已知Hz(g)、CO(g)、(2出值)三種物質(zhì)的燃燒熱分別是一285.8kJ?moL、-283.0kJ?mol

t、-890.3kJ?mol1,Imol%0稔)轉(zhuǎn)變?yōu)镮mol%0。)時放出44.0kJ熱量。甲烷在高溫下

與水蒸氣反應的化學方程式為：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。那么該反應

的反應熱4，0(填＞、=或＜)o

【解析】(1)工業(yè)合成氨是化學平衡和化學反應速率的一個具體應用.既要考慮理論知識，

又要兼顧實際生產(chǎn).

(2)N2-3H212NH3

起始n3n0

平衡n(l-x)3n(l-x)2nx

轉(zhuǎn)化nx3nx2nx

由化學平衡常數(shù)表達式得K=C(NH3)2C(N2)-C(H2)3將平衡時的數(shù)據(jù)代入，可得出K和x

4x2產(chǎn)

的關(guān)系：274(1-X)；(3)正極為得電子反應，化合價降低，可分析為：c從o價轉(zhuǎn)變

為-3價的NH4-；(4)本題運用蓋斯定律來解，由題給數(shù)據(jù)可寫出其熱化學方程式：

CH4(g)-2O2(g)=CO2(g)-2H2O(l)AH=-890.3kJmol①

CO(g)-12O2(g)=CO2(g)AH=-283kJmo：②

H2(g)-12O2(g)=H2O(1)AH=-2S5.SkJmo：③

H20(g尸H2O(1)AH=-44.0kJmo：④

將①一②-③X3-?可得也心。.

【答案】(D加壓有利于平衡正向移動，提高原料氣的轉(zhuǎn)化率,增加反應速率，縮短達到

平衡的時間.

4"

(2)271(1-X)'⑶N2-6e--SH-=2NH4-(4)＞

【點評】本題以合成氨工業(yè)的原料為背景考查了化學平衡的移動、化學平衡常數(shù)的計算、以

及電及反應和蓋斯定律的應用，綜合性較強.

考點三工業(yè)生成純堿

工業(yè)制堿也是化學與技術(shù)考查的的另一重點和熱點內(nèi)容。常以“氨堿法”和“聯(lián)合制堿

法”為考查目標。

“氨堿法”的反應過程如下：將飽和的食鹽溶液在冷卻時用氨飽和，后在加壓下通入二

氧化碳(由碳酸鈣分解而來)，由于NaHCCh溶解度較小而析出，將析出的NaHCCh晶體燃燒，

即可制得碳酸鈉。母液中的氯化鎮(zhèn)加消石灰回收氨，以便循環(huán)利用。

反應方程：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl=NaHCO3I+NH4C1

2NaHCOj=Na2CO3+CO2t+H2Ot

2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3t+CaCl2+2H2O

優(yōu)缺點：此法的優(yōu)點是原料經(jīng)濟，能連續(xù)生產(chǎn)，副產(chǎn)物N比和CO2可回收使用，但缺點是

大量的CaCb用途不大，NaCl利用率只有70%左右，約有30%NaCl在母液中。

“聯(lián)合制堿法”的反應過程如下：將飽和的食鹽溶液在冷卻時用氨飽和，后在加壓下通

入二氧化碳(來源于合成氨工業(yè)的廢氣)，由于NaHCCh溶解度較小而析出，將析出的NaHCCh

晶體燃燒，即可制得碳酸鈉。根據(jù)氯化鉉在常溫時的溶解度比氯化鈉大，而在低溫時卻比氯

化鈉溶解度小的原理，向母液中加入磨細的食鹽粉末，產(chǎn)生同離子效應而使氯化鏤單獨結(jié)晶

出來。

反應方程：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

NH4HCO3+NaCI=NaHCO3I+NH4cl

2NaHCCh=Na2cO3+CO2t+H20t

優(yōu)缺點：此法保持了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點。一方面使食鹽的利用率提高到96%；

另方面生產(chǎn)出的NH4cl可做氮肥。此法是?種制堿和制氨相結(jié)合的聯(lián)合生產(chǎn)方法。

【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。請按要求回答問題：

(1)“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCb廢棄物，請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCI2的化學方程式：

⑵寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應的化學方程式：

(3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料?，“聯(lián)合制堿法”與“氨堿法”中CO,的來源有何不同？

(4)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應，列出

計算原子利用率的表達式：原子利用率(％)=。

【解析】⑴氨堿法中產(chǎn)生CaC12的化學方程式為：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaC12+2NH3t+

2H20；(I聯(lián)合制堿法的有關(guān)方程式為：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=

NaHC03!+NH4C1；(4)聯(lián)合制減法的反應式為：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHC031+

NH4C1>2NaHCO3Na2cO3+H2O+CO23總反應可看作是：2NH3+2NaCl+CO2+

目

H20=Na2CO3+2NH4C1,所以：原子利用率(％)=皮應物總質(zhì)量X100%=

m^a,CO^)-m(NH4CQ

+m(NH3)+W<CO2)+W<HJO)X1000O

【答案】(l)2NH4Ci+Ca(OH)2-2NH3t+CaC12+2H2O.

(2)NH3+CO2+H2O+NaCK飽和)=NaHCO3I+NH4C1；2NaHCO3=^=Na2c03+

CO2t+H2O；

⑶“氨堿法”的CO2來源于石灰石煨燒，“聯(lián)合制堿法”的CO2來源于合成氨工業(yè)的廢氣。

m^4a2CX)3)-

(4)+m(NH3]+W<CO2)+W<H2O)X100%O

【點評】本題考查的是工業(yè)制堿的方法與原理，以及“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝

的方法對比，解答本題要了解這兩種方法的異同與比較，會解答簡單的計算。

考點四化肥、農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用

化肥的不合理使用會帶來很多環(huán)境問題。一方面是化肥中常含有一些重金屬元素、有毒

有機物和放射性物質(zhì)，施入土壤后形成潛在的土壤污染；另一方面化肥在施用過程中因某些

成分的積累、流失或變化，造成土壤退化和水、大氣的污染。

農(nóng)藥的成分一般為有機物，所以此類題會與有機反應的合成與推斷結(jié)合起來去考查。

【例4】二氯烯丹是一種播前除草劑，其合成路線如下：

Q”室溫NaOH,需

*CH,CP-CHC1-CHC1----------■

②，加成:(3)

o

o

(CH工CH、II

、1^>N—G-SCH,CC1=CHC1(二氯烯丹)

(CH,)2CH/

D在反應⑤中所生成的E,其結(jié)構(gòu)只有一種可能。

⑴寫出下列反應的類型：反應①是，反應③是。

(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)筒式：A：,C.,D.,

E_o

【解析】A與CL反應生成B,B又與CL發(fā)生加成反應生成CH：C1-CHC1-CH;C1,則B為

CHLCH-CH：C1,A的結(jié)構(gòu)簡式為：CH-CHCH；,即A與C：：發(fā)生的是取代反應。

CH:C1-CHC1-CH;C：在NaOH醇溶液中發(fā)生消去反應生成C,但僅由此條件尚無法確定

C的結(jié)構(gòu).依據(jù)官能團的性質(zhì)及所給的轉(zhuǎn)化條件可知，C與C1發(fā)生加成反應生成D,D經(jīng)

消去反應生成E.從生成物的結(jié)構(gòu)看，即由二氯烯丹的結(jié)構(gòu)逆向推導可知E的結(jié)構(gòu)為

CHC1=CC1-CH;CbD發(fā)生消去反應生成的E只有一種結(jié)構(gòu)，則D的結(jié)構(gòu)簡式為

CI

CH.Cl—C—CH,aCl

Cl￡的結(jié)構(gòu)藺式為：CHSC1-C-CH;

【答案】(1)取代反應消去反應

(2)A；CH;=CH—CH;,

Cl

?D：CH,CI-C—CH：CI

C：CH2clciE：CHC1=CC1—CH2C1

［點評1本題考查了除草劑一二氯烯丹的合成與推斷，考查的知識點有有機反應的類型、

結(jié)構(gòu)簡式，解答有機推斷題時：首先要判斷有機物的類別、帶有何種官能團，然后結(jié)合所學

知識或題給信息，分析得出該有機物的結(jié)構(gòu)式.

二.走出誤區(qū)：

誤區(qū)一、對合成氨的條件掌握不牢

我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為：催化劑;鐵觸媒，溫度：400~500℃,壓強：30?

50MPa。

【例1】有關(guān)合成氨工業(yè)說法中正確的是()

A.從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%,所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低

B.由于氨易液化，用、氏是循環(huán)使用的，總體來說是氨的產(chǎn)率較高

C.合成氨反應溫度控制在500℃左右，目的是使化學平衡向正反應方向移動

D.合成氮采用的壓強是2xl(fPa?5/l()7pa,因為該壓強下鐵觸媒的活性最大

錯解：A

原因：NH3只占15%,所以效率比較低，選A。

正解：B

原因：由于采用循環(huán)操作，故氨的產(chǎn)率較高；控制溫度在500℃是綜合考慮反應速率。

平衡移動和催化劑的活性溫度；采用壓強2xl(fpa?5xl()7pa目的是獲得較快的速率，較高

的產(chǎn)率和考慮動力，設(shè)備等因素。

誤區(qū)二、工業(yè)制硫酸三階段的具體操作和反應不熟悉

工業(yè)制硫酸的第一階段是造氣；第二階段：是催化氧化；第三階段：是吸收，是用98%

的濃硫酸進行吸收的。反應的過程中還要注意生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)的速率和產(chǎn)率。

【例2】有關(guān)接觸法制硫酸的敘述不正確的是（）

A.硫磺和硫鐵礦均可作為生產(chǎn)原料

B.將礦石粉碎，是為了提高礦石的利用率

C.反應中通入過量的空氣是為了提高Fe&和SO2的轉(zhuǎn)化率

D.從吸收塔出來的硫酸經(jīng)濃縮后可以變成發(fā)煙硫酸

錯解：A

原因：制硫酸的原料只能是硫鐵礦，選A。

正解：D

原因：A項，理論上，可轉(zhuǎn)化成SO；的任何含硫物質(zhì)均可作為硫酸的生產(chǎn)原料（如S、FeS、

FeS：、H：S等），但在生產(chǎn)實踐中，應選取那些儲量大、礦質(zhì)品位高、資源豐富、便于開采和

加工的礦物作為化工原料.綜合分析，A正確.B項，生產(chǎn)中對礦石進行粉碎，既可噌大原

料之間的相對接觸面積（噌大反應速率），又可提高原料的利用率（轉(zhuǎn)化率），故B正確.C項,

_Q.Q.HQ

從硫酸生產(chǎn)的三個反應看（FeS：—'SOLJSO：?HiSOj,有兩個反應要耗用氧氣，故生

產(chǎn)中可采用通過量空氣的方法來提高FeS：和SO：的轉(zhuǎn)化率［炭爐爐氣中0（SO；）=7%,。（0：）

=11%.0：明顯過量），故C正確.D項，在吸收塔中，是用98.3%的濃硫酸吸收S0：的，所得

到的是“發(fā)煙硫酸”，可用水或稀硫酸稀釋，制得各種濃度的硫酸，故D錯誤..

鞏固復習

1.有關(guān)接觸法制硫酸，下列說法中不正確的是（）

A.用硫和硫鐵礦均可做為原料

B.SO2轉(zhuǎn)化為SO-需在催化劑和加熱條件下進行

C.SO3可用水直接吸收

D.熱交換器可對生成氣體冷卻，對原料氣體加熱

1.C解析：SO3可用水直接吸收，會產(chǎn)生酸霧，一般用98%的硫酸吸收，D錯。

2.（龍巖一中2011-2012學年高三第一學段模塊試卷）在合成氨反應中，經(jīng)過5秒鐘，

N%的濃度增加了ISmokL?在這5秒鐘內(nèi)，下列平均反應速率正確的是（）

①v（NHj）=0.15mol,Lles1②v（玲）=0.45mol'*s1

,11

③v（N2）=0.15mol,L',s'④v（H2）=0.3molL^,s

A、①②B、②③C、③④D、①④

2.B解析：v（NHj）=1.5/5=0.3mol*Ll*s-1,根據(jù)速率比等于系數(shù)比,v（出）=0.45mol

?L'*sv（N2）=0.15mol?L',s故選B。

3.（2011?河南洛陽模擬）在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的原因二

者都正確的是（）

A.硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料

B.爐氣進入接觸室之前需要凈化、干燥，因為爐氣中的雜質(zhì)易與SO2反應

C.S02氧化為SO3時需使用催化劑，這樣可提高SO2的轉(zhuǎn)化率

D.接觸室的反應溫度控制在400?500°C,因為在這個溫度范圍內(nèi)，反應速率和SO?的

轉(zhuǎn)化率都比較理想，且催化劑的活性也較高

3.D解析：題中所提到的對硫酸工業(yè)采取的措施敘述都是正確的.但硫鐵礦進入沸騰爐之

前粉碎的原因是為了增大礦粒與空氣的接觸面積，使其燃燒得更快、更充分，從而提高硫鐵

礦的利用率;從沸騰爐出來的爐氣必須凈化干燥的目的是因為爐氣中的一些雜質(zhì)氣體會使接

觸室中的催化劑中毒，使催化劑喪失活性，同時防止爐氣中的水蒸氣和SO：生成酸而腐迎管

道；SO：轉(zhuǎn)化為SO：時使用催化劑是為了縮短到達平衡的時間，但它并不能影響化學平衡的

移動，并不影響SO：的轉(zhuǎn)化率大小；接觸室控制反應的溫度在400?500C,這是綜合考慮

了催化劑活性、反應速率及SO：的轉(zhuǎn)化率等因素而確定的，故D項正確.

4.下圖是某燃煤發(fā)電廠處理廢氣的裝置示意圖?裝置內(nèi)發(fā)生的主要反應中不含（）

A.化合反應B.分解反應C.置換反應D.氧化還原反應

4.C解析：裝置中涉及到的化學方程式依次為CaCO3建CaO+CC^T，SO2+CaO=CaSO3,

2CaSO3+O2=2CaSO4,無置換反應。

5.下列使用化肥、農(nóng)藥的描述中正確的是（）

A.高溫多雨時比較適合施用鉀肥

B.長期施用硫錢會造成土壤板結(jié)

C.石硫合劑必須與硫酸混合后才能施用

D.過磷酸鈣必須經(jīng)硫酸處理后才能施用

5.B解析：A中鉀肥易溶于水，多雨時易造成化肥的流失.B中硫接溶于水呈酸性，易破

壞土壤的膠體結(jié)構(gòu)使土壤板結(jié).C中石硫合劑主要成分是多硫化鈣，具有滲透和侵蝕病菌細

胞及害蟲體壁的能力，能在植物體表面形成一層藥膜起保護作用，如果和硫酸混合后施用，

會生成硫酸鈣使石硫合劑失去作用.D中有效成份為Ca（H：PO,）：,屬水溶性速效磷肥，應直

接使用.

6.在制小蘇打（NaCl+COe+Nft+HQnNaHaLI+N11.C1）的操作中，應在飽和食鹽水中（）

A.先通入CO2,達到飽和后再通入NH3

B.先通入NH3,達到飽和后再通入CO2

C.CO2和NH3同時通入

D.以上三種方法都行

6.B解析：CO?在NaCl溶液中溶解度小，先通N%后溶液呈堿性，能溶解大量的CO?，

生成大量的HCO3,從而析出大量的NaHCO3晶體。

7.我國化學家侯德榜根據(jù)NaHCCh溶解度比NaCl、Na2co3、NH4HCO3,NH4c嘟小的性質(zhì),

isfflCO2+NH3+H2O+NaCl=NaHCO3I+NH4cl的反應原理制備純堿。下面是在實驗室進

行模擬實驗的生產(chǎn)流程示意圖：

氣體A的飽和溶液加入后鼠A和食鹽的飽和溶液通入足導氣體"懸濁液

過濾,川

—HT^BB體R*純誠

則下列敘述錯誤的是（）

A.A氣體是NH3,B氣體是CO?

B.第m步得到的晶體是發(fā)酵粉的主要成分

c.第in步操作用到的主要玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒

D.第W步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶

7.D解析：“侯氏制堿法”是中學階段常研究的四大工業(yè)生產(chǎn)知識之一，主要應注重對其

反應原理的理解.它是先制得氨化的飽和食鹽水，再往其中通入COM即是往飽和食鹽水中

依次通入足量的CO*不能依次通入CO：、NH；,因為、此在水的中溶解度遠遠大于

C0;,先將溶液氨化后，吸收CO?的效果更好），第n步即得到NaHCO：.懸濁液，第IV步應

將NaHCO：加熱分解，以得到Na;CO：.

8.工業(yè)上常用氨氧化法生產(chǎn)硝酸，下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程。其過程包括合成氨、氨的

催化氧化、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：

空氣水

空氣

已知合成塔中內(nèi)置鐵觸媒，氧化爐中內(nèi)置Pt—Rh合金網(wǎng)。請回答下列問題：

⑴合成塔中發(fā)生的反應的化學方程式為,在一定溫度和壓強下，

將H2和N2按3：1（體積比）混合后進入合成塔，反應達到平衡時，平衡混合氣中NHj的體積

分數(shù)為15%,此時H2的轉(zhuǎn)化率為o

催化劑

（2）氨的催化氧化方程式為4NH3+5O2＜加冢＞4N0+6H2。,那在氧化爐中進行反應時,

空氣必須過量，其主要原因是：。

（3）將伯鏤合金做成薄絲網(wǎng)的主要原因是：。

（4）水吸收二氧化氮生成硝酸為氧化還原反應，其中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量的比值為:

o為了提高水對二氧化氮的吸收率可采取的措施有：、

。吸收塔中通入空氣的目的是,用方程式表示原因為：

（5）用氨的催化氧化法制備硝酸時;為了消除尾氣中氮的氧化物對大氣的污染，通?？蓪?/p>

尾氣通入溶液中。

S.答案：（1）N;+3H:-F===^2NH：26%

（2）提高NK的轉(zhuǎn)化率

（3）噌大單位質(zhì)量的催化劑與反應物的接觸面積

（4）1：2降溫（1分）加壓使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO；

4NO-30：-2H9==4HN0；

（5）NaOH

解析：本題考查氨氧化法生產(chǎn)硝酸的工業(yè)制法.

催文齊

（1）合成塔中發(fā)生的反應就是合成氨：N;+3H;^==^2NH;

設(shè)氏的物質(zhì)的量分為a3amol,N的轉(zhuǎn)化率為x.

N2(g)+3H2(g)一士2NH5(g)

起始a3a0

平衡a-x3a-jx2x

轉(zhuǎn)化X3x2x

2x

NHs%=3+如=15%,H二的轉(zhuǎn)化率為：a。

（2）根據(jù)平衡原理，噌大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動，以提高原料氣N玨的轉(zhuǎn)

化率.

（3）將柏錯合金做成薄絲網(wǎng)，可以噌大珀鑄合金的表面積，使接觸面積噌大，提高催化效

果.

（4）水吸收二氧化氮的方程式為：3NO：-aO==2HNO3-NO,其中氧化劑和還原劑都是

N0;,根據(jù)得失電子守恒，得出氧化劑和還原劑的NO：的比值為1：2.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.工業(yè)生產(chǎn)HNO;為循環(huán)

反應，為不使'元素損失，故可再通入0：將NO反應，反應方程式為：4NO-36-2H：。

=4HN0；

（5）NaOH溶液可用來吸收NO和NO：,方程式為NO：-NO-2NaOH=2NaNO：-H。

1.（青海省2012屆高三測試