化工生产中的基本问题(化学与工农业生产)

1、选修选修2化学与技术化学与技术第一单元：走进化学工业第一单元：走进化学工业一、化学与工农业生产一、化学与工农业生产（选修二（选修二.第一单元）第一单元）1硫酸工业硫酸工业(1)化学原理与硫酸工业生产流程化学原理与硫酸工业生产流程除尘除尘洗涤洗涤干燥干燥？除尘除尘洗涤洗涤干燥干燥(2)化学原理在硫酸工业生产中的应用化学原理在硫酸工业生产中的应用加快反应速率的措施加快反应速率的措施a升高温度；升高温度；b.使用催化剂；使用催化剂；c.在沸腾炉中燃料燃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。烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。提高提高SO2转化率，提高生产效率的措施转化率，提高生

2、产效率的措施a采用逆流原理；采用逆流原理；b.采用热交换原理；采用热交换原理；c.采用循环采用循环利用原理。利用原理。2.合成氨工业合成氨工业（4）废水处理：根据杂质性质的不同，采用不）废水处理：根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀同的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。法。（5）废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有）废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。色金属。制硫酸注意事项：制硫酸注意事项：1送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒2采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧，原理是增大廉价易得的反应物浓度，提高另外较贵重原料的转化率，使贵重原料得到充分利用。3通

3、入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气(原料气)中含有SO2、O2、N2、H2O(g)，及含有矿尘、氧化砷、二氧化硒、氟化氢、氯化氢等易造成催化剂中毒的杂质；水蒸气对生产和设备有不良影响，因此炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。4在接触室里装有热交换器，它的作用是在SO2接触氧化时，用放出的热量来加热未起反应的SO2和空气，这样可以充分利用热能，节约燃料。5制硫酸的关键反应是：2SO2(g)+O2(g) 2SO3（g）H=196.6KJ/mol，为正反应体积减少的放热反应正反应体积减少的放热反应。条件为：常压下条件为：常压下400500时，五氧化二钒时，五氧化二钒(V2O5)作催化

4、剂。作催化剂。6吸收SO3不用水而用98%的浓硫酸，是因为用水或稀硫酸作吸收剂容易形成酸雾，且吸收速率慢。SO3吸收时采用逆流原则，即SO3从下向上，浓硫酸从塔顶喷下，提高SO3的吸收率。7从吸收塔顶部出来的气体中含有没有反应的SO2，必须进行回收，这样既保护了环境，又降低了成本，提高了效益。高考热点示例高考热点示例【例1】 (2010年海南化学节选)以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：请回答下列问题：(1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是_；(3)精制炉气(含SO2体积分数

5、为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_。(4)在SO2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。 (2)除尘水洗矿尘、砷、硒等化合物使催化剂中毒，除尘水洗矿尘、砷、硒等化合物使催化剂中毒，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)不选择不选择B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，能大，SO2原料的转化率已是原料的转化率已是9

6、7%左右，再提高压强，左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压不个大气压不选择选择C点，因为温度越低，点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化转化率虽然更高，但催化作用受影响，作用受影响，450 时，催化剂的催化效率最高，故选择时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，不选点，不选C点点(4)利用反应放出的热量预热原料气上层反应气经热交利用反应放出的热量预热原料气上层反应气经热交换器温度降到换器温度降到400 500 进入下层使反应进行程度更进入下层使反应进行程度更大大 (3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)_。a为

7、使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎b过量空气能提高SO2的转化率c使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率d沸腾炉排出的矿渣可供炼铁(4)每160 g SO3气体与H2O(l)化合放出260.6 kJ的热量，该反应的热化学方程式是_(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是_abd2(2010年浙江自选模块年浙江自选模块)(1)火山喷发所产生的硫黄可用火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺于生产重要的化工原料硫酸。

8、某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：流程生产硫酸：请回答下列问题：请回答下列问题：为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装_(填填设备名称设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是_。热交换器热交换器增大SO3与浓H2SO4的接触表面积，有利于SO3的吸收与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是_(可多选可多选)。A耗氧量减少耗氧量减少 B二氧化硫的转化率提高二氧化硫的转化率提高C产生的废气减少产生的废气减少 D不需要使用催化剂不需要使用催化剂 (2)硫酸的用途非常广

9、，可应用于下列哪些方面硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面_(可多选可多选)。A橡胶的硫化橡胶的硫化B表面活性剂表面活性剂“烷基苯磺酸钠烷基苯磺酸钠”的合成的合成C铅蓄电池的生产铅蓄电池的生产D过磷酸钙的制备过磷酸钙的制备(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排放，请写的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式出此脱硫过程中反应的化学方程式_ACBCD课本P84工业合成氨工业合成氨【例例2】 某化学学习小组决定在实验室模拟工业生产原某化学学

10、习小组决定在实验室模拟工业生产原理制备少量氨气，设计了如下实验：理制备少量氨气，设计了如下实验：连接好装置并检查实验装置的气密性后，制备少量氢气并检验连接好装置并检查实验装置的气密性后，制备少量氢气并检验氢气纯度；氢气纯度；用氢气将空气中的氧气消耗掉，得到氢气与氮气的混合气体；用氢气将空气中的氧气消耗掉，得到氢气与氮气的混合气体；用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气；用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气； 检验氨气的生成。检验氨气的生成。(1)上述各装置的接口正确的连接顺序为上述各装置的接口正确的连接顺序为_(2)检验氢气纯度的目的是检验氢气纯度的目的是_(3)操作操作时，弹簧夹时，弹簧夹a、

11、b、c的开、关情况为的开、关情况为_，如，如何判断氧气已经完全被消耗掉何判断氧气已经完全被消耗掉_；(4)在步骤在步骤中，先加热铁触媒，后通混合气体的原因是中，先加热铁触媒，后通混合气体的原因是_，反应管，反应管D中发生反应的化学方程式是中发生反应的化学方程式是_(5)若有氨气生成，现象为若有氨气生成，现象为_；(6)该装置该装置_(“有有”“”“无无”)缺点，若填有，改进措施为缺点，若填有，改进措施为_。防止不纯点燃会发生爆炸防止不纯点燃会发生爆炸点燃氢气，当火焰熄灭时，点燃氢气，当火焰熄灭时，则氧气被消耗掉；则氧气被消耗掉；关闭关闭b、c，打开，打开a铁触媒温度高时活性增大，故先加热铁触媒

12、，加快反应速率铁触媒温度高时活性增大，故先加热铁触媒，加快反应速率E中溶液变红中溶液变红反应前把氢气与氮气的混合气体干燥，应该设有尾气处理装置。反应前把氢气与氮气的混合气体干燥，应该设有尾气处理装置。3.硝酸工业硝酸工业氨氧化法制硝酸氨氧化法制硝酸 (2009年高考海南卷年高考海南卷)工业上常用氨氧化法生产硝酸，工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合金丝网催化剂为铂铑合金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：下列问题：(1)氨催化氧化的化学方程式为氨催化氧化的化学方程式为_

13、；(2)原料气中空气必须过量，其主要原因是原料气中空气必须过量，其主要原因是_；(3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是_；(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为式为_，为了提高水对二氧化氮的吸收，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为率，可采取的措施为_(答答2项项)。高考热点示例高考热点示例4.纯碱工业纯碱工业(2)侯氏制碱法侯氏制碱法(联合制碱法联合制碱法)反应原理：将合成氨工业和制碱工业联合起来。反应原理：将合成氨工业和制碱工业联合起来。【例例3】(2010年上海化学年上海化学)工业生产纯碱

14、的工艺流程示意图如工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：下：完成下列填空：完成下列填空：(1)粗盐水加入沉淀剂粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质除杂质(沉淀剂沉淀剂A来源于石灰窑厂来源于石灰窑厂)，写出写出A、B的化学式。的化学式。A_，B._。(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、_、沉淀、沉淀、_、_、冷却结晶、冷却结晶、_、烘干。、烘干。(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_。CaO或Ca(OH)2Na2CO3过滤过滤溶解

15、溶解过滤蒸发过滤蒸发有晶体析出有晶体析出(或出现浑浊或出现浑浊)Na2CO3溶解度大于溶解度大于NaHCO3溶解度溶解度 (4)碳酸化后过滤，滤液碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是最主要的成分是_(填写化学式填写化学式)，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体方法是：_。(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加入石灰水产生加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：_。滤液滤液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)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热

16、分解的方法测定纯碱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示为：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：_。(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)NH4Cl取样溶解，加硝酸酸化，加硝酸银溶液，取样溶解，加硝酸酸化，加硝酸银溶液，有白色沉淀，表明该阴离子是氯离子有白色沉淀，表明该阴离子是氯离子NH4+OH=NH3H2O防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀1环境保护环境保护(1)三废指三废指_。(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解环保措施：回收利用、达标

17、排放、研制可降解塑料。塑料。2绿色化学绿色化学(1)核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业对环境的污染。对环境的污染。(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为最终产物，即原子利用率为_。废水、废气、废渣废水、废气、废渣100%二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学造成环境污染的热点问题：六大环境问题造成环境污染的热点问题：六大环境问题1.酸雨酸雨2.光化学烟雾光化学烟雾3.臭氧空洞臭氧空洞4.温室效应温室效应5.白色污染白色污染6.赤赤 潮潮形成原因主要是形成原因主要是SO2和

18、氮氧化合物和氮氧化合物氮氧化合物、碳氢化合物氮氧化合物、碳氢化合物 造成的。造成的。主要是氮氧化合物、氟氯代烃等主要是氮氧化合物、氟氯代烃等 的排放引起的。的排放引起的。主要是由于大气中主要是由于大气中CO2含量的含量的 不断增加造成的。不断增加造成的。聚乙烯塑料的大量使用。聚乙烯塑料的大量使用。含磷洗衣粉的大量使用及其废水的含磷洗衣粉的大量使用及其废水的 任意排放。任意排放。解题方法指导（解题方法指导（10）化学中的化学中的STSE优化方案优化方案 第十章第十章题型一化学与环境题型一化学与环境环境污染包括：大气污染、水体污染、固体废弃物污染环境污染包括：大气污染、水体污染、固体废弃物污染 1

19、、大气污染物、大气污染物空气中的颗粒物、硫的氧化物空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物、氮的氧化物(NO、NO2等等)、CO、碳氢化合物、氟、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染氯代烃等造成的污染(其中其中SO2、NOx主要来源于化石类主要来源于化石类燃料的大量使用燃料的大量使用)。大气污染的具体表现大气污染的具体表现酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染化学烟雾；室内空气污染(各种建筑材料和装饰材料释放各种建筑材料和装饰材料释放出的出的甲醛、苯甲醛、苯等有等有)。2、水体污染物、水体污染物两大类：两大类：一类是重金属污染一类是重金属污染。来

20、源。来源于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。二类二类是植物营养物质污染：是植物营养物质污染：水中高浓度的水中高浓度的N、P导致水体富导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。3、固体废弃物造成的污染：、固体废弃物造成的污染：主要是指生活垃圾、主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的意的是由塑料制品造成的白色污染及废

21、旧电池白色污染及废旧电池造成的重金属污染。造成的重金属污染。回收再利用废旧塑料制品回收再利用废旧塑料制品以防止白色污染。以防止白色污染。题型二化学与社会题型二化学与社会有毒气体泄漏：人畜均应逆风撤离，当有毒气体有毒气体泄漏：人畜均应逆风撤离，当有毒气体密度大于空气时，人员应该向高处转移；对于密度大于空气时，人员应该向高处转移；对于Cl2、HCl等酸性气体的泄漏，消防、救护人员可采取等酸性气体的泄漏，消防、救护人员可采取向空中喷洒碱性溶液的方法来吸收、溶解有毒物向空中喷洒碱性溶液的方法来吸收、溶解有毒物质。常见的无机有毒气体有质。常见的无机有毒气体有CO、SO2、NOx、Cl2、HX等。等。题型

22、三化学与生活题型三化学与生活1氟：氟：人体必需的微量元素，是形成强硬的骨骼、坚人体必需的微量元素，是形成强硬的骨骼、坚硬的牙齿的必要元素。缺氟的人易发生龋齿；氟过量硬的牙齿的必要元素。缺氟的人易发生龋齿；氟过量则易导致则易导致“氟骨病氟骨病”和牙齿的和牙齿的“斑釉病斑釉病”。2 2碘：碘：缺碘会导致甲状腺肿大等病症。补碘的最有效缺碘会导致甲状腺肿大等病症。补碘的最有效途径是食用加碘盐途径是食用加碘盐( (添加了适量添加了适量KIOKIO3 3的食盐的食盐) )及海产品。及海产品。3 3钙：钙：主要存在于骨和牙齿中。婴幼儿缺钙会导致鸡主要存在于骨和牙齿中。婴幼儿缺钙会导致鸡胸、佝偻病等，中老年人

23、缺钙易导致骨质疏松。胸、佝偻病等，中老年人缺钙易导致骨质疏松。4 4铝：铝：在人体内积累到一定程度后可导致人慢性中毒，在人体内积累到一定程度后可导致人慢性中毒，引发老年痴呆症。引发老年痴呆症。5 5铁：铁：是构成血红蛋白的主要成分。缺铁易导致缺铁是构成血红蛋白的主要成分。缺铁易导致缺铁性贫血。性贫血。 1.(2009年高考上海卷年高考上海卷)生活中难免会遇到一些突生活中难免会遇到一些突发事件，我们要善于利用学过的知识，采取科学、发事件，我们要善于利用学过的知识，采取科学、有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏，以有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏，以下自救方法得当的是下自救方法得当的是()

24、A只要在室内放一盆水只要在室内放一盆水B向地势低的地方撤离向地势低的地方撤离C观察风向，顺风撤离观察风向，顺风撤离D用湿毛巾或蘸有石灰水的毛巾捂住口鼻撤离用湿毛巾或蘸有石灰水的毛巾捂住口鼻撤离近年高考题近年高考题D2. (2009年高考天津卷年高考天津卷)化学与生活密切相关，下列化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是有关说法正确的是()A维生素维生素C具有还原性，在人体内起抗氧化作用具有还原性，在人体内起抗氧化作用B糖类、蛋白质、油脂属于天然高分子化合物糖类、蛋白质、油脂属于天然高分子化合物C煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源洁能源D制作航

25、天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导制作航天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导纤维都是新型无机非金属材料纤维都是新型无机非金属材料A3.（2010年高考江苏卷第年高考江苏卷第1题）题）化学与能源开发、化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是（的是（ ）A为提高农作物的产量和质量，应大量使用化为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药肥和农药B绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理进行治理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D4.（2010年高考四川卷）年高考四川卷）节能减排对发展经节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二