【創(chuàng)新設(shè)計】（重慶專用）2014高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) （考基梳理+助學(xué)提升）第11章 第1講《走進化學(xué)工業(yè)》課件

1、第一講走進化學(xué)工業(yè),1了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。 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)識催化劑的研制對促進化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。 3了解在化工生產(chǎn)中遵循“綠色化學(xué)”思想的重要性。,1水的凈化和軟化原理。 2化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)原理、工藝流程的優(yōu)化。 3化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中“三廢”治理的新方法、新工藝。,一、天然水的凈化 1天然水中所含的雜質(zhì),2.水凈化的基本流程,(1)混凝劑又叫做化學(xué)沉降劑。常用混凝劑為鋁鹽(如硫酸 鋁、明礬、聚合鋁、堿式氯化鋁等)、鐵鹽(如硫酸亞鐵、硫 酸鐵等)等。原理為： ， ，生成的膠體能 吸附水中的懸浮雜質(zhì)而沉降。 (2)常用的消毒劑為氯氣、漂白粉精、臭氧、二氧

2、化氯等。原 理為：利用消毒劑的強氧化性，殺菌、消毒。,Al33H2OAl(OH)3(膠體)3H,Fe33H2OFe(OH)3(膠體)3H,怎樣除去水中的異味？原理是什么？ 提示活性炭顆粒的比表面積大，吸附能力強，讓水通過由 細(xì)小的活性炭顆粒組成的濾床進行吸附能夠除去水中的異 味。,二、硬水軟化 1暫時硬度和永久硬度 (1)硬水：含有較多 、 離子的水叫做硬水。 (2)水的硬度：一般把1 L水里含有10 mg CaO(或含相當(dāng)于10 mg CaO的物質(zhì)，如含7.1 mg MgO)稱1度(1)。 (3)暫時硬度：水的硬度是由 和 引起的，稱暫時硬度。 (4)永久硬度：水的硬度是由鈣、鎂的 或 引起

3、的，稱永久硬度。,鈣,鎂,Ca(HCO3)2,Mg(HCO3)2,硫酸鹽,氯化物,2硬水軟化 (1)硬水軟化的目的：降低硬水中Ca2、Mg2的含量使之達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。,(2)軟化方法,暫時硬水,CaCO3,Mg(OH)2,石灰,純堿,三、污水的處理,其中化學(xué)法又包括中和法、沉淀法和氧化還原法等。,(1)中和法 酸性廢水常用 中和，堿性廢水常用 或CO2中 和。 (2)沉淀法 Hg2、Pb2、Cu2等重金屬離子可用Na2S除去，反應(yīng)的離 子方程式為 。,熟石灰,H2SO4,Hg2S2=HgS、Pb2S2=PbS、Cu2S2 =CuS,四、化學(xué)工業(yè) 1硫酸工業(yè) (1)原料、設(shè)備和原理,吸收塔,接觸室

4、,沸騰爐,SO2的催化氧化,（2）反應(yīng)條件的控制,空氣,水,鐵觸媒,450 左右,(2)流程： 氨堿法,聯(lián)合制堿法,侯氏制堿法的優(yōu)點有哪些？ 提示優(yōu)點在于提高了原料的利用率，縮短生產(chǎn)流程，節(jié)省投資、降低成本。,五、環(huán)境保護與綠色化學(xué) 1環(huán)境問題 環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地 而造成的 ，以及 和 所造成的環(huán)境污染。 “三廢”的污染主要指： (1)大氣污染 大氣污染物主要來自 和 產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的 。,開發(fā)和利用自然資源,生態(tài)環(huán)境破壞,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),人類生活,化石燃料燃燒,工業(yè)生產(chǎn)過程,顆粒物,(2)水污染 工業(yè)廢水， ，農(nóng)田過度施肥，噴灑農(nóng)藥都會對水 源造成污染。 (3)固體廢棄物污染，

5、如白色污染。,生活污水,全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,100%,源頭上減少和消除工業(yè)生,產(chǎn),3可持續(xù)發(fā)展 可持續(xù)發(fā)展是指既滿足現(xiàn)代人的需求又不損害后代人滿足其需求的能力的發(fā)展，需要 、 、 和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展的要點是發(fā)展援助、環(huán)境保護、清潔水源、能源開發(fā)、綠色貿(mào)易。,經(jīng)濟,社會,資源,提示環(huán)境保護的措施：(1)工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利 用。 (2)工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標(biāo)后排放、限制使用含氮、磷洗 滌劑。 (3)回收、限制廢棄塑料，研制可降解塑料。,試舉例說明環(huán)境保護的常見措施。,一個原因 MgCO3沉淀轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀的原因 MgCO3沉淀在加熱煮沸的過程中能發(fā)生水解反應(yīng)。

6、由于水解生成的Mg(OH)2沉淀溶解度更小，且又有CO2氣體生成，使水解反應(yīng)趨于完全，MgCO3沉淀轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀。 兩種方法 1合成氨條件的選擇方法 外加條件要盡可能加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)進行的程度。,2.“三廢”處理方法 (1)尾氣吸收：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O，得到含量較高的SO2，可返回用做原料。 (2)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。,六種常見污染 1酸雨形成原因主要是SO2和氮氧化合物。 2光化學(xué)煙霧主要是氮氧化

7、合物、碳?xì)浠衔镌斐傻摹?3臭氧空洞主要是氮氧化合物、氟氯代烴等的排放引起的。 4溫室效應(yīng)主要是由于大氣中CO2含量的不斷增加造成的。 5白色污染聚乙烯塑料的大量使用。 6赤潮、水華含磷洗衣粉的大量使用及生活廢水的任意排放。,一種技巧硫酸工業(yè)原理記憶技巧四個“三”,我的總結(jié) “綠色化學(xué)”的基本思想,我的警示 有關(guān)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的復(fù)習(xí)主要從原料、原理、設(shè)備、流 程、綠色化等幾個方面掌握。 問題征解 在純堿的生產(chǎn)過程中為什么先向食鹽水中通入NH3而后通 入CO2? 提示因為NH3比CO2更易溶解于食鹽水，所以先通入 NH3，通入NH3形成飽和的氨鹽水呈堿性，更有利于吸收 CO2生成更多的NaHCO3

8、，純堿產(chǎn)率較高。,必考點78 獲取潔凈的水,【典例1】 自來水生產(chǎn)的流程示意圖如下：,(1)混凝劑除去懸浮物質(zhì)的過程_(填字母)。 a只是物理變化b只是化學(xué)變化c是物理和化學(xué)變化 FeSO47H2O是常用的混凝劑，它在水中最終生成_沉淀。 (2)實驗室中，過濾操作用到的玻璃儀器是_。 (3)一打開自來水的水龍頭，會感覺略有刺激性氣味，其原因是_。(請寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式)；該過程中，如果消耗了標(biāo)準(zhǔn)狀況下的Cl2 112 L，則在反應(yīng)中作氧化劑的Cl2為_g。,答案(1)cFe(OH)3 (2)漏斗、燒杯、玻璃棒 (3)Cl2H2O HClHClO177.5 (4)12.0 mgL1,污水處

9、理常用的方法 生物方法 通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在強力通入空氣的條件下，微生物以水中的有機廢物為養(yǎng)料生長繁殖，將有機物分解為二氧化碳、水等無機物，從而達到凈化污水的目的。 中和法 酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用H2SO4或CO2中和。,沉淀法,Hg2、Pb2、Cu2等重金屬離子可用Na2S除去，反應(yīng)的離子方程式為Hg2S2=HgS，Pb2S2=PbS，Cu2S2=CuS。,請回答下列問題： (1)原水處理時曝氣池中需通入大量氣體，該氣體是_，其目的主要是除去原水中的_。 (2)加入FeCl3的目的是_，寫出FeCl3水解反應(yīng)的離子方程式：_。 (3)通入CO2的目的是_和_

10、。 (4)高鐵酸鈉(Na2FeO4)也可作為水處理劑兼具絮凝劑和消毒殺菌劑的作用，被科學(xué)家們公認(rèn)為綠色消毒劑。請簡述高鐵酸鈉消毒、凈水的原理：_。 (5)下列物質(zhì)中，可以作為Cl2替代物的是_。 AO3 BNH3 CClO2 DSO2,答案(1)空氣有機物(2)吸附水中的懸浮物Fe33H2OFe(OH)3(膠體)3H (3)沉淀過量的Ca(OH)2調(diào)節(jié)溶液的pH (4)高鐵酸鈉具有強氧化性，故可用于消毒；高鐵酸鈉中Fe被還原為Fe3，F(xiàn)e3的水解產(chǎn)物Fe(OH)3可以吸附水中懸浮雜質(zhì)，具有凈水作用 (5)AC,必考點79 氨的合成,4基本生產(chǎn)過程 (1)造氣,(2)凈化：原料氣中的主要雜質(zhì)：H

11、2S、CO、CO2、O2等 主要危害：某些雜質(zhì)會導(dǎo)致催化劑中毒 凈化方法 a用氨水吸收H2S： NH3H2OH2S=NH4HSH2O bCO轉(zhuǎn)化為CO2： COH2OFe2O3,CO2H2 c用K2CO3溶液吸收CO2： K2CO3CO2H2O=2KHCO3 d用醋酸、銅和氨配制成的溶液精制處理,(3)合成 流程圖,合成塔構(gòu)造 合成塔是合成氨的關(guān)鍵設(shè)備，其構(gòu)造如下圖所示：,【典例2】 (2013重慶市區(qū)縣聯(lián)考)工業(yè)合成氨是在一定條件下進行的，其原理為可逆反應(yīng)：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)。部分工藝流程如下：,請回答下列問題： (1)第步除需要催化劑這個條件外，還需要的條件是_。 (2

12、)第步操作中的原料氣體的“凈化”目的是_，第步操作的目的是_。 (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) a過濾 b蒸餾 c分液 d萃取 你做出這個判斷的理由是_。,(4)可以用氯氣來檢驗輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會有白煙生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。 答案(1)高溫、高壓(2)防止催化劑中毒使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)，達到使物質(zhì)分離的目的，是蒸餾的原理 (4)8NH33Cl2=N26NH4Cl,合成氨適宜條件的選擇 依據(jù)：化學(xué)反應(yīng)的特征。外界條件對化學(xué)反

13、應(yīng)速率和化 學(xué)平衡影響的規(guī)律。,【應(yīng)用2】 利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下：,依據(jù)上述流程，完成下列填空： (1)圖中CH4的一次轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 _。 (2)整個流程有三個循環(huán)：一是K2CO3(aq)循環(huán)，二是N2和H2 循環(huán)，第三個循環(huán)中被循環(huán)利用的物質(zhì)是_。 (3)改用過量NaOH溶液吸收天然氣中的硫化氫，以石墨作電 極電解吸收后所得溶液可回收得到硫，同時得到副產(chǎn)物H2。 其電解總反應(yīng)方程式為_(忽略次要反應(yīng))。 (4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_。,解析(1)由流程圖知，CH4的一次轉(zhuǎn)化過程中反應(yīng)物和產(chǎn)物 分別是CH4、H2O(g)和CO、H2。(2)由

14、流程圖可知，另外一 種被循環(huán)利用的物質(zhì)是Fe2O3H2O。(3)電解得到硫，即需將 S2氧化，此時陰極H放電。(4)CO2可以用于生產(chǎn)純堿、作 制冷劑等。,必考點80 硫酸工業(yè) 1化學(xué)原理在硫酸生產(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，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，使反應(yīng)充分進行；吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)(片)，98.3%濃硫酸從塔頂噴下，三氧化硫氣體從塔底吹入，提高吸收效率。,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

15、由硫酸廠向外界輸出大量能量(供熱發(fā)電)。,【典例3】 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)在吸收塔中為什么用98.3%的濃硫酸而不是用水吸收SO3？_。 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)eS260%的黃鐵礦500 t生產(chǎn)硫酸，如果在沸騰爐內(nèi)損失5

16、%的硫，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。每天能生產(chǎn)98%的硫酸_t。,關(guān)系式法在化工類計算題中的應(yīng)用,在化工生產(chǎn)中往往需要由原料計算產(chǎn)品的量，由于反應(yīng)經(jīng)過 多步完成，最常用的就是關(guān)系式法。關(guān)系式法是根據(jù)最初反 應(yīng)物和最終生成物之間量的關(guān)系，寫出關(guān)系式(一般采用物 質(zhì)的量之比)，一次列式求解，而不必對每一步反應(yīng)都進行 計算的一種方法，它可以使多步計算化為一步計算而完成。,【應(yīng)用3】 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：,請回答下列問題： (1)在爐氣制造中，生成SO2的化學(xué)方程式為_； (2)爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣_、 _及干燥，如果爐氣不經(jīng)過精制，對SO2催化氧化 的影響是_

17、；,(3)精制爐氣(含SO2體積分?jǐn)?shù)為7%、O2為11%、N2為82%)中 SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強關(guān)系如下圖所示。在實際生產(chǎn) 中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450左右(對應(yīng)圖 中A點)，而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點對應(yīng)的反應(yīng)條 件，其原因分別是_,(4)在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是_、 _，從而充分利用能源。,解析(1)4FeS211O2 2Fe2O38SO2。(2)SO2氣體中含 有礦塵、水汽等，會對催化劑的活性和設(shè)備產(chǎn)生不良影響， 所以進入接觸室之前，需對氣體進行除塵、洗滌及干燥。(4) 將反應(yīng)產(chǎn)物的熱量及時交換給SO2和O2，使平衡2SO2O2 2SO

18、3向右移動，提高SO2的轉(zhuǎn)化率，使能量循環(huán)利用， 節(jié)約能源。,答案(1)4FeS211O2 2Fe2O38SO2 (2)除塵洗滌使催化劑中毒 (3)在450、0.1 MPa時，轉(zhuǎn)化率已達95%以上，采用更高的 壓強，對設(shè)備要求更高，轉(zhuǎn)化率影響較??；在0.1 MPa時， 溫度較低時，反應(yīng)速率較慢、產(chǎn)量低 (4)能量循環(huán)利用提高SO2轉(zhuǎn)化率,Hold住考向 名師揭秘 常見水處理、工業(yè)生產(chǎn)是化學(xué)技術(shù)的重點。 預(yù)測2014年高考將與新能源及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來考查化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的原料來源、原理、設(shè)備、工藝流程與化工綠色化等問題難度不大。,1(2011山東，31)水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)含

19、有較多_離子的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為 (寫出一個即可)。 (2)將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水，應(yīng)先使硬水通過_(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹脂，原因是_。 (3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截 留，從而獲得純凈水的方法稱為_。電滲析法凈化水 時，使離子通過半透膜的推動力是_。 (4)檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的_。,水的處理,解析(2)離子交換樹脂是不溶于水的，但它能與水中的離子進行離子交換，其中RH型陽離子交換樹脂是用H交換水中的陽離子，而ROH型離子交換樹脂是用OH交換水中的陰離

20、子；若天然硬水先通過ROH型陰離子交換樹脂，交換到水中的OH會與水中的Ca2、Mg2產(chǎn)生Ca(OH)2和Mg(OH)2沉淀覆蓋在樹脂的表面，使ROH型離子交換樹脂失去交換離子的能力，因此，應(yīng)讓天然硬水先通過RH型離子交換樹脂。 (4)考慮到水中溶解的物質(zhì)大多數(shù)能電離出離子，因此最簡單的方法是通過測其導(dǎo)電能力來檢驗蒸餾水的純度。,答案(1)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中膠體及懸浮 物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 (2)10(3)7401 484,3(2009浙江理綜，16節(jié)選)以下是與綠色化學(xué)、環(huán)境保護和人類健康息息相關(guān)的三個主題，請根據(jù)已知信息回答有關(guān)問題： (1)有毒

21、物質(zhì)的無害化也是綠色化學(xué)研究的內(nèi)容之一。ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑，還可將廢水中少量的S2、NO和CN等有毒有害的還原性酸根離子氧化除去。 請寫出用ClO2將廢水中含有劇毒的CN氧化成無毒氣體的離子方程式_，并說明該方法的優(yōu)點_。,(2)下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水(去離子水)的工藝 流程示意圖。,活性炭的作用是_；O3消毒的優(yōu)點是_。 A、B中放置的物質(zhì)名稱分別是： A_； B_。,答案(1)2ClO22CN=2CO2N22Cl 產(chǎn)物為無毒的氣體(CO2和N2) (2)吸附水中的有機物(或去除水中的異味)反應(yīng)產(chǎn)物無毒無 害陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂,1(2012海南，20)合成氨的流程示意圖如下：,常見工業(yè)生產(chǎn),回答下列問題： (1)工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是_、_；氫氣的來源是水和碳?xì)浠衔?，寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)方程式_，_。 (2)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)生的化學(xué)反應(yīng)方程