第十二章 能源及化学

1、第二章 化学能源开发利用 1.1.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。2 2了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。3 3了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用。作用。4 4了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。一、煤、石油、天然气的综合利用一、煤、石油、天然气的综合利用1.1.石油的炼制石油的炼制炼制方法炼制方法原理原理变化变化主要原料主要原料主要产品主要产品分分馏馏常压常压利用烃的不同利用烃的

2、不同沸点，将其分沸点，将其分离成沸点不同离成沸点不同的产物的产物_原油原油石油气、汽油、石油气、汽油、煤油、柴油、煤油、柴油、重油等重油等减压减压重油重油柴油、燃料油、柴油、燃料油、润滑油等润滑油等 物理物理变化变化炼制方法炼制方法原理原理变化变化主要原料主要原料主要产品主要产品裂化裂化在一定条件下，在一定条件下，使长链烃断裂使长链烃断裂为短链烃为短链烃_重油、重油、石蜡等石蜡等_、煤油、煤油、柴油等柴油等轻质油轻质油裂解裂解深度裂化深度裂化( (更更高温度下的裂高温度下的裂化化) )_石油分馏石油分馏产物产物( (包包括石油括石油气气) )主要是主要是_、丙烯、丁烯、丙烯、丁烯、甲烷等甲烷等

3、 化学化学变化变化化学化学变化变化汽油汽油乙烯乙烯原理原理产品产品干馏干馏_、粗苯、粗氨水粗苯、粗氨水 气化气化把煤中的有机物转化为可把煤中的有机物转化为可燃性气体燃性气体_CO+3HCO+3H2 2 CHCH4 4+H+H2 2O O低热值气低热值气COCO、H H2 2、相当量、相当量的的N N2 2中热值气中热值气COCO、H H2 2、少量、少量CHCH4 4高热值气主要成分高热值气主要成分CHCH4 4 2.2.煤的综合利用煤的综合利用C+HC+H2 2O(g) CO+HO(g) CO+H2 2高温高温=催化剂催化剂将煤隔绝空气加强热使其将煤隔绝空气加强热使其分解分解焦炭、煤焦油、焦

4、炉气焦炭、煤焦油、焦炉气原理原理产品产品液液化化直接直接液化液化高温、高压和有催化剂条高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤件下，与溶剂混合，使煤与与H H2 2作用生成作用生成_优质汽油、柴油、芳香优质汽油、柴油、芳香烃和副产燃料气、液化烃和副产燃料气、液化石油气等石油气等 间接间接液化液化把煤转化成把煤转化成COCO和和H H2 2，经催，经催化合成得到烃类燃料、醇化合成得到烃类燃料、醇类燃料类燃料( (如如CHCH3 3OH)OH)等等合成合成_、_等等 液体燃料液体燃料汽油汽油甲醇甲醇3.3.天然气的综合利用天然气的综合利用(1)(1)作清洁燃料。作清洁燃料。(2)(2)为合成氨

5、提供原料气为合成氨提供原料气氢气：氢气：_；_、_。(3)(3)为有机化工提供重要原料为有机化工提供重要原料甲醇：甲醇：2CH2CH4 4+O+O2 2 2CH 2CH3 3OHOH。CHCH4 4 C+2HC+2H2 2高温高温裂解裂解CHCH4 4+H+H2 2O CO+3HO CO+3H2 2 高温高温催化剂催化剂CO+HCO+H2 2O COO CO2 2+H+H2 2催化剂催化剂 =催化剂催化剂4.4.煤化工和天然气化工的发展煤化工和天然气化工的发展一碳化学一碳化学一碳化学是指以分子中只含一碳化学是指以分子中只含 的化合物的化合物( (如如_等等) )为原料来合成一系列化工原料和燃为

6、原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。料的化学。一个碳原子一个碳原子一氧一氧化碳、甲烷、甲醇化碳、甲烷、甲醇二、海水的综合利用二、海水的综合利用1.1.海水中盐的开发和利用海水中盐的开发和利用(1)(1)海水制盐海水制盐以以 为主，主要得到为主，主要得到NaClNaCl和和CaClCaCl2 2、MgClMgCl2 2、NaNa2 2SOSO4 4。另外。另外还有电渗析法和冷冻法。还有电渗析法和冷冻法。(2)(2)氯碱工业氯碱工业反应原理：反应原理：_工艺流程工艺流程粗盐水粗盐水 过滤过滤 离子交换树脂离子交换树脂 精盐水精盐水2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2Na

7、OH+H2 2+Cl+Cl2 2通电通电=蒸发法蒸发法沉淀剂沉淀剂加适量稀盐酸加适量稀盐酸电解电解NaOHNaOHH H2 2ClCl2 2设备：设备： 。( (阳阳) )离子交换膜只允许离子交换膜只允许NaNa+ +通通过。过。产品：阳极室：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极产品：阳极室：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室：氢气和室：氢气和NaOHNaOH，补充纯水，补充纯水( (加入一定量加入一定量NaOH)NaOH)流出流出NaOHNaOH溶液。溶液。离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽2.2.海水提溴海水提溴纯碱纯碱SOSO2 2反应原理反应原理氯化：氯化：_，_，_3.3.海水提镁

8、海水提镁(1)(1)生产流程及反应原理生产流程及反应原理ClCl2 22NaBr=2NaCl2NaBr=2NaClBrBr2 23Br3Br2 23Na3Na2 2COCO3 3=5NaBr=5NaBrNaBrONaBrO3 33CO3CO2 25NaBr+NaBrO5NaBr+NaBrO3 3+3H+3H2 2SOSO4 4=3Br=3Br2 2+3Na+3Na2 2SOSO4 4+3H+3H2 2O OBrBr2 2+SO+SO2 2+2H+2H2 2O=2HBr+HO=2HBr+H2 2SOSO4 4ClCl2 2+2HBr=2HCl+Br+2HBr=2HCl+Br2 2石灰乳石灰乳Mg

9、MgClCl2 2MgClMgCl2 2MgClMgCl2 26H6H2 2O O水水海水海水或盐卤或盐卤Mg(OH)Mg(OH)2 2MgClMgCl2 2溶液溶液生石灰生石灰牡蛎壳牡蛎壳盐酸盐酸煅烧煅烧浓缩结晶浓缩结晶脱水脱水HClHCl、H H2 2 电解电解（熔融）（熔融）CaCOCaCO3 3 CaO+COCaO+CO2 2 高温 CaO+HCaO+H2 2O = Ca(OH)O = Ca(OH)2 2MgClMgCl2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2 = Mg(OH)= Mg(OH)2 2+ CaCl+ CaCl2 2Mg(OH)Mg(OH)2 2+2HCl =+2HCl =

10、 MgClMgCl2 2+2H+2H2 2O OMgClMgCl2 2 （熔融）（熔融） Mg+Mg+ ClCl2 2 电解 (2)(2)化学原理在化工生产中的应用化学原理在化工生产中的应用沉淀溶解平衡原理沉淀溶解平衡原理海水海水(Mg(Mg2+2+) Mg(OH) Mg(OH)2 2Mg(OH)Mg(OH)2 2溶解度小于溶解度小于Ca(OH)Ca(OH)2 2水解平衡原理水解平衡原理MgClMgCl2 26H6H2 2O MgClO MgCl2 2HClHCl气体环境抑制气体环境抑制MgClMgCl2 2水解水解Ca(OH)Ca(OH)2 2HClHCl气流气流 三、工业生产硫酸三、工业生

11、产硫酸1.1.生产流程及原理生产流程及原理2.“2.“三废三废”处理和能量综合利用处理和能量综合利用(1)“(1)“三废三废”处理方法处理方法尾气吸收：尾气吸收：_，_。废水处理：根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如废水处理：根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如_、_。废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。(2)(2)能量的充分利用能量的充分利用硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要，硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要，还可以由硫酸厂向外界输出大量能量还可以由硫酸厂向外界输出大量能量( (供热发电供热

12、发电) )。SOSO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaSO=CaSO3 3+H+H2 2O OCaSOCaSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=CaSO=CaSO4 4+SO+SO2 2+H+H2 2O O酸碱中和法酸碱中和法重金属离子沉淀法重金属离子沉淀法四、纯碱的工业生产化学原理四、纯碱的工业生产化学原理向饱和食盐水中先通入足量氨气再通入足量二氧化碳：向饱和食盐水中先通入足量氨气再通入足量二氧化碳：_；将沉淀滤出后加热：将沉淀滤出后加热：_。NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl2NaHC

13、O2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2OO=五、废旧物资的再生和综合利用五、废旧物资的再生和综合利用1.1.废旧塑料废旧塑料直接利用直接利用循环再生循环再生制成燃油和燃气制成燃油和燃气用于塑料器具的修补用于塑料器具的修补用作复合材料的填料用作复合材料的填料热塑性塑料可熔融再塑热塑性塑料可熔融再塑在一定条件下，高分子材料分解为小分子在一定条件下，高分子材料分解为小分子 单体，再合成高分子材料单体，再合成高分子材料 催化裂化为轻质燃油催化裂化为轻质燃油 热裂解为热裂解为H H2 2和和1 14 4个碳的气态烃个碳的气态烃2.2.废弃金属废弃金属(1)(

14、1)回炉再生；回炉再生；(2)(2)制取相应金属化合物。制取相应金属化合物。3.3.废弃无机非金属材料废弃无机非金属材料(1)(1)玻璃可回炉再生；玻璃可回炉再生；(2)(2)砖、瓦、陶瓷可作建筑填料。砖、瓦、陶瓷可作建筑填料。纯碱的生产纯碱的生产氨碱法氨碱法( (索尔维索尔维) )联合制碱法联合制碱法( (侯德榜侯德榜) ) 原理原理NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl2NaHCO2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2OO 原料原料NaClNaCl、NHNH3

15、 3、CaCOCaCO3 3( (制备制备COCO2 2和和CaO)CaO)NaClNaCl、NHNH3 3、COCO2 2 =氨碱法氨碱法( (索尔维索尔维) )联合制碱法联合制碱法( (侯德榜侯德榜) ) 生产生产流程流程 优、优、缺点缺点原料便宜，步骤简单，但原料便宜，步骤简单，但是产生大量是产生大量CaClCaCl2 2，食盐利，食盐利用率低用率低产品纯度高，原料利用率产品纯度高，原料利用率高，同时得到氮肥高，同时得到氮肥NHNH4 4ClCl 【高考警示钟高考警示钟】(1)(1)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的顺向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的顺序容易答反。应先通氨气再通二氧化碳

16、，因为氨气在水中的溶序容易答反。应先通氨气再通二氧化碳，因为氨气在水中的溶解度大，先通氨气会吸收更多的二氧化碳，有利于生成较多的解度大，先通氨气会吸收更多的二氧化碳，有利于生成较多的碳酸氢钠而析出。碳酸氢钠而析出。(2)(2)在氨碱法和联合制碱法的过程中，在氨碱法和联合制碱法的过程中，COCO2 2均可循环利用。均可循环利用。(3)(3)联合制碱法和氨碱法相比较，主要优点是：提高了原料的联合制碱法和氨碱法相比较，主要优点是：提高了原料的利用率，同时得到其他的产品。利用率，同时得到其他的产品。【典例典例1 1】(2011(2011海南高考海南高考) )工业上可用食盐和石灰石为主要工业上可用食盐和

17、石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：(1)(1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱。温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱。食盐和浓硫酸反应的化学方程式为食盐和浓硫酸反应的化学方程式为_；硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_ _ _(_(已知产物之一为已知产物之一为CaS)CaS)；(2)(2)氨碱法的工艺如图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。氨碱法的工艺如图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成

18、纯碱。图中的中间产物图中的中间产物C C是是_，D D是是_(_(写化学式写化学式) )；装置乙中发生反应的化学方程式为装置乙中发生反应的化学方程式为_；(3)(3)联合制碱法对氨碱法的改进，其优点是联合制碱法对氨碱法的改进，其优点是_；(4)(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合如图所示的溶碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合如图所示的溶解度解度(S)(S)随温度变化曲线，分析说明是否可行？随温度变化曲线，分析说明是否可行？_。【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点：解

19、答本题应注意以下两点：(1)(1)联合制碱法比氨碱法的优点主要在于产品纯度高、原料利联合制碱法比氨碱法的优点主要在于产品纯度高、原料利用率高和可以得到氮肥；用率高和可以得到氮肥；(2)(2)根据流程图中加入的物质和出来的物质判断反应原理。根据流程图中加入的物质和出来的物质判断反应原理。【解析解析】(1)(1)根据题中信息，可知食盐和浓硫酸反应生成根据题中信息，可知食盐和浓硫酸反应生成NaNa2 2SOSO4 4，反应的化学方程式是：，反应的化学方程式是：2NaCl+H2NaCl+H2 2SOSO4 4( (浓浓) Na) Na2 2SOSO4 4+ +2HCl2HCl，硫酸钠和焦炭、石灰石反应

20、生成，硫酸钠和焦炭、石灰石反应生成NaNa2 2COCO3 3、CaSCaS和和COCO2 2，其反应的化学方程式为其反应的化学方程式为NaNa2 2SOSO4 4+2C+CaCO+2C+CaCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CaS+CaS+2CO2CO2 2。=高温高温=(2)(2)甲中发生的反应是：甲中发生的反应是：CaCOCaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2，A A是是CaOCaO，B B是是COCO2 2，丙中发生的反应是：，丙中发生的反应是：CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2，C C是是Ca(OH)Ca(OH)2 2，丁中加入丁中加入

21、Ca(OH)Ca(OH)2 2和和NHNH4 4ClCl，发生反应的化学方程式是：，发生反应的化学方程式是：2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2 CaCl CaCl2 2+2NH+2NH3 3+2H+2H2 2O O，所以，所以D D是是NHNH3 3，由此，由此可知戊中是盐的氨化过程，则乙装置是氨盐水的碳酸化过程，可知戊中是盐的氨化过程，则乙装置是氨盐水的碳酸化过程，反应是：反应是：NHNH3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NH=NH4 4HCOHCO3 3，NHNH4 4HCOHCO3 3+NaCl=NH+NaCl=NH4 4Cl+Cl+NaHCONaHC

22、O3 3或或NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl。高温高温=(3)(3)氨碱法的缺点是食盐的利用率不高，产生大量的氯化钙废渣，氨碱法的缺点是食盐的利用率不高，产生大量的氯化钙废渣，难以处理。联合制碱法中的氨气来自于合成氨工厂，碳酸氢钠分难以处理。联合制碱法中的氨气来自于合成氨工厂，碳酸氢钠分解产生的二氧化碳可循环使用，析出氯化铵后的饱和食盐水循环解产生的二氧化碳可循环使用，析出氯化铵后的饱和食盐水循环使用，提高了食盐的利用率。生成的使用，提高了食盐的利用率。生成的NHNH4 4ClCl直接用作氮肥，不再直

23、接用作氮肥，不再用于生产氨气，不会产生用于生产氨气，不会产生CaClCaCl2 2废渣。废渣。(4)(4)氨碱法的主要反应为：氨碱法的主要反应为：NHNH3 3+CO+CO2 2+NaCl+H+NaCl+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3 +NH+NH4 4ClCl，此反应能够进行的关键是，此反应能够进行的关键是NaHCONaHCO3 3溶解度较小，从而析出溶解度较小，从而析出沉淀，符合复分解反应发生的条件。而由图可知，沉淀，符合复分解反应发生的条件。而由图可知，KHCOKHCO3 3的溶解的溶解度较大，不会有晶体析出，不符合复分解反应发生的条件，所以度较大，不会有晶体析出，不符合复分

24、解反应发生的条件，所以不能用此方法制不能用此方法制KHCOKHCO3 3，从而也不能进一步制，从而也不能进一步制K K2 2COCO3 3。答案：答案：(1)(1)2NaCl+H2NaCl+H2 2SOSO4 4( (浓浓) Na) Na2 2SOSO4 4+2HCl+2HClNaNa2 2SOSO4 4+2C+CaCO+2C+CaCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CaS+2CO+CaS+2CO2 2(2)(2)Ca(OH)Ca(OH)2 2 NH NH3 3NHNH3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NH=NH4 4HCOHCO3 3，NHNH4 4HCOHCO3 3+Na

25、Cl=NH+NaCl=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3( (或或NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl)Cl)(3)(3)不再产生不再产生CaClCaCl2 2废渣，原料废渣，原料(NaCl)(NaCl)利用率高，同时得到氮利用率高，同时得到氮肥肥NHNH4 4ClCl(4)(4)不可行，因为不可行，因为KHCOKHCO3 3的溶解度较大，不能析出晶体的溶解度较大，不能析出晶体=高温高温=【互动探究互动探究】(1)(1)路布兰法制碱工艺中，除了原料利用率低之路布兰法制碱工艺中，除了原料利用率低之

26、外，还有哪些缺点？外，还有哪些缺点？提示：提示：NaNa2 2SOSO4 4+2C+CaCO+2C+CaCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CaS+2CO+CaS+2CO2 2需要高温条需要高温条件，消耗燃料。件，消耗燃料。(2)(2)氨碱法制碱过程中，碳酸氢钠加热分解生成的二氧化碳怎氨碱法制碱过程中，碳酸氢钠加热分解生成的二氧化碳怎样处理？样处理？提示：提示：可以循环利用。可以循环利用。高温高温= 化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关 计算计算1.1.化学反应速率和化学平衡原理化学反应速率和化学平衡原理(1)(1)增大化学反应速率的措施增大化学反应

27、速率的措施升高温度。升高温度。 使用催化剂。使用催化剂。在沸腾炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触在沸腾炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。面积。(2)(2)反应条件的选择反应条件的选择温度：温度：400400500 500 ，根据平衡移动原理，应在低温下进行，根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用400400500 500 的温度。的温度。常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对SOSO2 2的转化率提高不大

28、，且加压会增大成本和能量消耗，而常的转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产中采用常压操作。压下的转化率已很高，实际生产中采用常压操作。适当过量的空气：提高适当过量的空气：提高SOSO2 2的转化率。的转化率。2.2.逆流原理逆流原理沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷气体充分接触，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环环( (片片) )，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提

29、高吸收程度。吸收程度。3.3.热交换原理热交换原理由于由于2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3是放热反应，在接触室内使用热交换是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源，器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的。降低生产成本的目的。4.4.循环操作原理循环操作原理由于由于2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3是可逆反应，尾气中还有一定的是可逆反应，尾气中还有一定的SOSO2 2和和O O2 2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料

30、利用率，同时减少废气排放。用率，同时减少废气排放。5.5.有关计算有关计算(1)(1)元素守恒法元素守恒法根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过程，方便快捷。程，方便快捷。(2)(2)常见量的计算公式常见量的计算公式矿物的纯度矿物的纯度= = 100%100%。原料利用率原料利用率= = 100%100%。原料转化率原料转化率= =原料利用率原料利用率=1-=1-原料损失率。原料损失率。产率产率= = 100%100%。多步反应的总转化率多步反应的总转化率= =各步反应转化率的乘积。各步反应转化率的乘积。纯矿物的质量矿物的总质量

31、消耗原料的质量原料的总质量实际产量理论产量【高考警示钟高考警示钟】(1)(1)吸收吸收SOSO3 3不用水或稀硫酸，而是用不用水或稀硫酸，而是用98%98%的的H H2 2SOSO4 4，是因为用水或稀硫酸吸收是因为用水或稀硫酸吸收SOSO3 3会产生酸雾，影响吸收。会产生酸雾，影响吸收。(2)(2)煅烧黄铁矿制得的炉气需进行净化处理，主要是避免催化剂煅烧黄铁矿制得的炉气需进行净化处理，主要是避免催化剂中毒、防止腐蚀设备等。中毒、防止腐蚀设备等。(3)(3)在生产硫酸的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设在生产硫酸的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备、环境污染等因素，控制适宜的反应

32、条件，以取得最佳经济备、环境污染等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。效益。【典例典例2 2】以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：示如下：请回答下列问题：请回答下列问题：(1)(1)在炉气制造中，生成在炉气制造中，生成SOSO2 2的化学方程式为的化学方程式为_；(2)(2)炉气精制的作用是将含炉气精制的作用是将含SOSO2 2的炉气的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过精制，对及干燥，如果炉气不经过精制，对SOSO2 2催化氧化的影响是催化氧化的影响是_；(3)(3)精制炉气精制炉气( (含含SOSO2 2体积分数为体积分数为

33、7 7、O O2 2为为1111、N N2 2为为8282) )中中SOSO2 2平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中，平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中，SOSO2 2催化氧化反应的条件选择常压、催化氧化反应的条件选择常压、450 450 左右左右( (对应图中对应图中A A点点) )，而没有选择而没有选择SOSO2 2转化率更高的转化率更高的B B或或C C点对应的反应条件，其原因点对应的反应条件，其原因分别是分别是_；(4)(4)在在SOSO2 2催化氧化设备中设置热交换器的目的是催化氧化设备中设置热交换器的目的是_、_，从而充分利用能源。从而充分利用能源。【解

34、题指南解题指南】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)(1)选择工业生产条件要考虑反应的速率和原料平衡时的转化选择工业生产条件要考虑反应的速率和原料平衡时的转化率，还要考虑反应条件和生产的成本；率，还要考虑反应条件和生产的成本；(2)(2)生产中进行热交换是对能量的充分利用。生产中进行热交换是对能量的充分利用。【解析解析】SOSO2 2在催化氧化过程中，炉气中含有的砷、硒化合物在催化氧化过程中，炉气中含有的砷、硒化合物等杂质和矿尘，都会使催化剂中毒，失去催化能力，因而需要等杂质和矿尘，都会使催化剂中毒，失去催化能力，因而需要除尘、水洗；水蒸气对设备和生产有不良影响，故需干燥

35、。除尘、水洗；水蒸气对设备和生产有不良影响，故需干燥。B B点的转化率虽高，但压强高于常压，加压必须增加设备的性能，点的转化率虽高，但压强高于常压，加压必须增加设备的性能，增大投资和能量消耗，另外，常压下转化率已经达到增大投资和能量消耗，另外，常压下转化率已经达到97%97%左右，左右，转化率已经很高，加压，对平衡转化率的影响不大，故不选择转化率已经很高，加压，对平衡转化率的影响不大，故不选择B B点。点。C C点的转化率虽高，但点的转化率虽高，但C C点的温度低，此时催化剂的活性点的温度低，此时催化剂的活性不是最大，反应速率低，故选择催化剂的活性最大的不是最大，反应速率低，故选择催化剂的活性

36、最大的A A点温度。点温度。答案答案: :(1)4FeS(1)4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2(2)(2)除尘除尘 水洗水洗 矿尘，砷、硒等化合物易使催化剂中毒，矿尘，砷、硒等化合物易使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响水蒸气对设备和生产有不良影响(3)(3)不选择不选择B B点，是因为压强大对设备的投资大，消耗的动能大，点，是因为压强大对设备的投资大，消耗的动能大，SOSO2 2原料的转化率在原料的转化率在0.1 MPa0.1 MPa已经达到已经达到97%97%左右，再提高压强，左右，再提高压强，SOSO2 2的转化率提高的余

37、地很小，所以采用的转化率提高的余地很小，所以采用0.1 MPa0.1 MPa。不选择。不选择 C C点，是点，是因为温度低，因为温度低，SOSO2 2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，反应速率低，反应速率低，450 450 时，催化剂的催化效率最高。故选时，催化剂的催化效率最高。故选A A点点(4)(4)利用反应放出的热量预热原料气利用反应放出的热量预热原料气 上层反应气经热交换上层反应气经热交换器温度降到器温度降到400400500 500 进入下层使反应更加完全进入下层使反应更加完全高温高温=1.1.下列有关石油化工的说法不正确的是下列有关

38、石油化工的说法不正确的是( )( )A.A.通过裂化把沸点不同的物质分离开来，是物理变化通过裂化把沸点不同的物质分离开来，是物理变化B.B.裂解是深度裂化，目的是获得以短链不饱和烃为主要成分裂解是深度裂化，目的是获得以短链不饱和烃为主要成分的基本化工原料的基本化工原料C.C.催化重整就是在催化剂的作用下，使汽油中烃分子的结构催化重整就是在催化剂的作用下，使汽油中烃分子的结构进行重新排列形成新的分子结构，以提高汽油的品质进行重新排列形成新的分子结构，以提高汽油的品质D.D.利用共聚技术可以改进高分子材料的性能利用共聚技术可以改进高分子材料的性能【解析解析】选选A A。裂化是化学变化，如。裂化是化

39、学变化，如C C8 8H H1818 C C4 4H H1010+C+C4 4H H8 8，C C4 4H H1010 C C2 2H H4 4+C+C2 2H H6 6，C C4 4H H1010 CH CH4 4+C+C3 3H H6 6；裂解是深度裂；裂解是深度裂化，裂解气中主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等烃类，化，裂解气中主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等烃类，C C、D D均正确。均正确。2.(20122.(2012杭州模拟杭州模拟)2011)2011年年4 4月月2222日是第日是第4242个世界地球日。我国个世界地球日。我国的主题是的主题是“善待地球善待地球科学发展，构建和谐科学发展，构建

40、和谐”。为了提高公。为了提高公众认识地球，保障发展的意识，全国各地广泛开展了一系列活众认识地球，保障发展的意识，全国各地广泛开展了一系列活动。下列活动中不符合这一宗旨的是动。下列活动中不符合这一宗旨的是( )( )A.A.加强海底可燃冰的探测与开发研究加强海底可燃冰的探测与开发研究B.B.积极推广风能、水能和太阳能发电积极推广风能、水能和太阳能发电C.C.在生产、流通、消费等领域中实行在生产、流通、消费等领域中实行“减量化、再利用、资源减量化、再利用、资源化化”D.D.将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高农民收将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高农民收入入【解析解析】选选D

41、 D。将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，。将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，只不过将污染源转移地点，并没有从根本上治理污染，不能只不过将污染源转移地点，并没有从根本上治理污染，不能保障地球的科学发展。保障地球的科学发展。3.3.在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是原因二者都正确的是( )( )A.A.硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧B.SOB.SO3 3用用98%98%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾

42、，以便SOSO3 3吸收吸收完全完全C.SOC.SO2 2氧化为氧化为SOSO3 3时需使用催化剂，这样可以提高时需使用催化剂，这样可以提高SOSO2 2的转化率的转化率D.D.从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SOSO2 2会与杂质反应会与杂质反应【解析解析】选选B B。A A项大块硫铁矿，燃烧慢，不充分，故项大块硫铁矿，燃烧慢，不充分，故A A项错；项错；C C项催化剂不能提高转化率，故项催化剂不能提高转化率，故C C项错；项错；D D项杂质会使催化剂中毒，项杂质会使催化剂中毒，故故D D项错。项错。4.4.下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业

43、生产实际下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是的是( )( )A.A.氯碱工业中，电解槽的阳极区产生氯碱工业中，电解槽的阳极区产生NaOHNaOHB.B.氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢，用水吸收得氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢，用水吸收得到盐酸到盐酸C.C.合成氨工业中，由于氨易液化，合成氨工业中，由于氨易液化，N N2 2、H H2 2循环使用，所以总体循环使用，所以总体上氨的产率较高上氨的产率较高D.D.二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸被水吸收制成浓硫酸【解题指南

44、解题指南】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)(1)电解食盐水时，在阴极区里生成氢氧化钠；电解食盐水时，在阴极区里生成氢氧化钠；(2)(2)氯气和氢气混合在光照条件下发生爆炸，反应不易控制，氯气和氢气混合在光照条件下发生爆炸，反应不易控制，不能用于工业生产。不能用于工业生产。【解析解析】选选C C。本题考查重要的化工生产原理。本题考查重要的化工生产原理。A A项中项中NaOHNaOH在阴在阴极区生成；极区生成；B B项中光照项中光照H H2 2与与ClCl2 2混合物会引起爆炸；混合物会引起爆炸；D D项中项中SOSO3 3是是用用98%98%的浓硫酸吸收。的浓硫酸吸收。5.

45、5.化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药B.B.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C.C.实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源D.D.垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用【解析解析】选选D D。本题主要考查的知识点有化学物质与生活的。本题主要考查的知识点有化学物质与

46、生活的关系，绿色化学的概念，化肥、农药对人类生活的影响。关系，绿色化学的概念，化肥、农药对人类生活的影响。A A项，为了提高农作物的产量和质量，应研发高效低毒的农药，项，为了提高农作物的产量和质量，应研发高效低毒的农药，降低蔬菜的农药残留量；降低蔬菜的农药残留量；B B项，绿色化学的核心是利用化学原项，绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；C C项，化石能项，化石能源是有限的一次能源，为了长远的可持续发展，必须要开发新源是有限的一次能源，为了长远的可持续发展，必须要开发新能源；能源；D D项，垃圾也是一项重要的资源。综上分

47、析可知，本题项，垃圾也是一项重要的资源。综上分析可知，本题选选D D项。项。6.6.氯碱工业是高耗能产业，为了提高原料的利用率，将电解氯碱工业是高耗能产业，为了提高原料的利用率，将电解的的Y Y气体作为燃料电池的燃料，为电解池供电，气体作为燃料电池的燃料，为电解池供电，X X气体作为钛气体作为钛的冶炼原料，在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关的冶炼原料，在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示。系如图所示。( (其中氯碱工业装置中的电极未标出，所用的离其中氯碱工业装置中的电极未标出，所用的离子交换膜只允许阳离子通过子交换膜只允许阳离子通过) )。(1)(1)如图中如图中X X、Y

48、 Y分别是分别是_、_(_(填化学式填化学式) )，分析，分析比较图示中比较图示中NaOHNaOH的质量分数的质量分数a%_(a%_(填填“”、“”或或“=”)b%=”)b%。(2)(2)写出燃料电池写出燃料电池B B中正极上发生的电极反应式：中正极上发生的电极反应式：_。(3)(3)写出钛铁矿与写出钛铁矿与X X气体和焦炭反应的化学方程式气体和焦炭反应的化学方程式_。(4)TiCl(4)TiCl4 4暴露在潮湿的空气中冒出白烟，白烟主要为白色的暴露在潮湿的空气中冒出白烟，白烟主要为白色的二氧化钛的水合物二氧化钛的水合物H H2 2TiOTiO3 3，写出该反应的化学方程式，写出该反应的化学方

49、程式_。【解析解析】(1)(1)电解槽以氢氧燃料电池为电源电解饱和食盐水，即电解槽以氢氧燃料电池为电源电解饱和食盐水，即以以NaOHNaOH溶液作电解质溶液的碱性电池，显然溶液作电解质溶液的碱性电池，显然X X气体为气体为ClCl2 2，应用于，应用于制备金属钛，制备金属钛，Y Y气体为气体为H H2 2，作燃料电池的燃料，燃料电池的正极，作燃料电池的燃料，燃料电池的正极O O2 2得到电子被还原为得到电子被还原为OHOH- -，故由正极出来的，故由正极出来的NaOHNaOH溶液的浓度大于加溶液的浓度大于加入燃料电池前入燃料电池前NaOHNaOH溶液的浓度，即溶液的浓度，即a%b%a%b%。(

50、2)(2)正极为正极为O O2 2得到电子。得到电子。(3)(3)根据框图可知该反应为根据框图可知该反应为FeTiOFeTiO3 3、焦炭和氯气反应生成、焦炭和氯气反应生成FeClFeCl3 3、TiClTiCl4 4和和COCO，反应条件为高温。，反应条件为高温。(4)TiCl(4)TiCl4 4暴露在潮湿空气中冒白烟，是因为其发生水解反应，生暴露在潮湿空气中冒白烟，是因为其发生水解反应，生成成H H2 2TiOTiO3 3和和HClHCl，白烟主要为白色的二氧化钛的水合物，白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H H2 2TiOTiO3 3。答案：答案：(1)Cl(1)Cl2 2 H H2 2

51、(2)O(2)O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -(3)2FeTiO(3)2FeTiO3 3+6C+7Cl+6C+7Cl2 2 2FeCl 2FeCl3 3+2TiCl+2TiCl4 4+6CO+6CO(4)TiCl(4)TiCl4 4+3H+3H2 2O=HO=H2 2TiOTiO3 3+4HCl+4HCl高温高温=7.(20127.(2012沈阳模拟沈阳模拟) )工业三废工业三废( (废水、废气、废渣废水、废气、废渣) )处理或将三废处理或将三废消灭于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。消灭于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。(1)(1)

52、工业生产工业生产H H2 2SOSO4 4的尾气中常含有少量的尾气中常含有少量SOSO2 2，通常用，通常用_吸吸收，有关的化学方程式为收，有关的化学方程式为_；然后；然后再用硫酸处理，目的是再用硫酸处理，目的是_。硫酸厂的废水呈。硫酸厂的废水呈_性，性，通常加入通常加入_进行处理。进行处理。(2)(2)铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100100倍，倍，并易被人体吸收且能在体内蓄积。因此在处理含铬污水时，通常并易被人体吸收且能在体内蓄积。因此在处理含铬污水时，通常加入加入_使六价铬转化为三价铬，再加使六价铬转化为三价铬，再加_使

53、其转化为沉使其转化为沉淀。淀。(3)(3)二氧化氯二氧化氯(ClO(ClO2 2) )是一种在水处理方面有广泛应用的高效安全是一种在水处理方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与消毒剂。与ClCl2 2相比，相比，ClOClO2 2不但具有更显著的杀菌能力，而且不不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，会产生对人体有潜在危害的有机氯代物，ClOClO2 2有下列两种制备有下列两种制备方法。方法。方法一：方法一：2NaClO2NaClO3 3+4HCl=2ClO+4HCl=2ClO2 2+Cl+Cl2 2+2NaCl+2H+2NaCl+2H2 2O O；方法二：方法二：2N

54、aClO2NaClO3 3+H+H2 2O O2 2+H+H2 2SOSO4 4=2ClO=2ClO2 2+Na+Na2 2SOSO4 4+O+O2 2+2H+2H2 2O O。用。用方法方法_制备的制备的ClOClO2 2更适合用于饮用水消毒，其主要原因是更适合用于饮用水消毒，其主要原因是_。(4)(4)对于含有对于含有HgHg2+2+、PbPb2+2+、CuCu2+2+等重金属离子的工业废水，通常加等重金属离子的工业废水，通常加入过量的入过量的_使其转化为沉淀而除去。使其转化为沉淀而除去。【解析解析】三废的处理，一方面要转废为宝，另一方面要减轻它三废的处理，一方面要转废为宝，另一方面要减轻

55、它们对环境的污染，因此要尽可能地转化为原料或转化为沉淀。们对环境的污染，因此要尽可能地转化为原料或转化为沉淀。(1)SO(1)SO2 2用碱吸收之后生成亚硫酸盐，亚硫酸盐与酸反应又得到用碱吸收之后生成亚硫酸盐，亚硫酸盐与酸反应又得到了了SOSO2 2。(2)(2)正六价的铬具有强氧化性，要转化为正三价的铬，正六价的铬具有强氧化性，要转化为正三价的铬，必须加入还原剂，而必须加入还原剂，而FeSOFeSO4 4是一种还原剂，其氧化产物还是一种是一种还原剂，其氧化产物还是一种净水剂。净水剂。答案：答案：(1)Ca(OH)(1)Ca(OH)2 2溶液溶液 Ca(OH)Ca(OH)2 2+SO+SO2

56、2=CaSO=CaSO3 3+H+H2 2O O 将将CaSOCaSO3 3转化为转化为SOSO2 2，提高，提高SOSO2 2的利用率，同时得到副产品的利用率，同时得到副产品CaSOCaSO4 4 酸酸 熟石灰熟石灰 (2)FeSO(2)FeSO4 4 碱碱 (3)(3)二二 方法二制得方法二制得的的ClOClO2 2中不含有中不含有ClCl2 2 (4)Na (4)Na2 2S S8.8.工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：完成下列填空：(1)(1)粗盐水加入沉淀剂粗盐水加入沉淀剂A A、B B除杂质除杂质( (沉淀剂沉淀剂A A来源于石灰窑厂

57、来源于石灰窑厂) )，写出写出A A、B B的化学式。的化学式。A_A_，B _B _(2)(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、_、沉、沉淀、淀、_、_、冷却结晶、冷却结晶、_、烘干。、烘干。 (3)(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是_。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是_。(4)(4)碳酸化后过滤，滤液碳酸化后过滤，滤液D D最主要的成分是最主要的成分是_(_(填写化学填写化学式式) )，检验这一成分的阴离子的具体方法是：，检验这一成分的阴离子的具

58、体方法是：_。(5)(5)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D D加入石灰水产加入石灰水产生氨。加石灰后所发生反应的离子方程式为：生氨。加石灰后所发生反应的离子方程式为：_。滤液滤液D D加石灰水前先要加热，原因是加石灰水前先要加热，原因是_。(6)(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：示为：_。( (注明你的表达式中所用的有关符号的含义注明你的表达式中所用的有关符号的含义)

59、)【解题指南解题指南】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)(1)理清实验目的和实验原理，从实验的安全性、科学性和简理清实验目的和实验原理，从实验的安全性、科学性和简约型入手进行解答。约型入手进行解答。(2)(2)对化学实验数据进行处理时，要注意处理的合理性。对化学实验数据进行处理时，要注意处理的合理性。【解析解析】此题考查了物质的提纯、化学实验基本操作、实验结此题考查了物质的提纯、化学实验基本操作、实验结果的处理等知识。果的处理等知识。(1)(1)沉淀剂沉淀剂A A源于石灰窑，说明其是生石灰或熟石灰；粗盐中的源于石灰窑，说明其是生石灰或熟石灰；粗盐中的镁离子和钙离子一般用

60、碳酸钠除去；镁离子和钙离子一般用碳酸钠除去；(2)(2)实验室提纯粗盐的整个操作过程为：取样、溶解、沉淀、过实验室提纯粗盐的整个操作过程为：取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干几步；滤、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干几步；(3)(3)纯碱生产中碳酸化时，会看到溶液中析出晶体，没有析出碳纯碱生产中碳酸化时，会看到溶液中析出晶体，没有析出碳酸钠是由于碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠；酸钠是由于碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠；(4)(4)根据操作过程，碳酸化后过滤溶液中主要是根据操作过程，碳酸化后过滤溶液中主要是NHNH4 4ClCl；检验其；检验其中的氯离子时，要经过取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有