高考化学一轮复习选修2化学与技术第一章化学与工农业生产课件

选修2化学与技术第一章化学与工农业生产考点一工业生产硫酸【核心知识通关】1.三种原料：三种原料分别是_______________、_____、___。硫黄(或黄铁矿)空气水2.三个反应阶段和三种设备：化学方程式设备造气___________或________________________

_______催化氧化_________________________SO3的吸收______________________点燃====高温====△催化剂S+O2SO24FeS2+11O22Fe2O3+8SO2沸腾炉2SO2+O22SO3接触室SO3+H2O====H2SO4吸收塔3.三废处理：(1)尾气吸收：硫酸生产的尾气中含有少量SO2，可用石灰水吸收，反应方程式为_______________________；_____________________________。这样得到的SO2含量较高，可返回用作原料。Ca(OH)2+SO2====CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4====CaSO4+SO2↑+H2O(2)废水的处理：硫酸生产的污水中含有酸性杂质，可用石灰中和法处理，方程式为Ca(OH)2+H2SO4====CaSO4+2H2O。(3)废渣的利用：用来制造水泥或砖，回收有色金属。【特别提醒】(1)黄铁矿(FeS2)中硫元素的化合价为-1价，铁元素的化合价为+2价，煅烧黄铁矿的反应中，被氧化的是铁元素和硫元素，每有1molFeS2完全反应，转移11mol电子。(2)吸收SO3不用水或稀硫酸，而是用98%的H2SO4，是因为用水或稀硫酸吸收SO3会产生酸雾，影响吸收。(3)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。(4)在硫酸的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备、环境污染等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。【高考模拟精练】1.(2016·泰安模拟)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流程生产硫酸：请回答下列问题：(1)①为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为转化器中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为__________。b管排出的尾气的处理方法是__________________________________________________。②与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是________(填字母序号)。A.耗氧量减少B.二氧化硫的转化率提高C.产生的废气减少D.不需要使用催化剂(2)硫酸的用途非常广泛，其可应用于下列________方面(填字母序号)。A.橡胶的硫化B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成C.铅蓄电池的生产D.过磷酸钙的制备(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2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SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________。【解析】(1)①燃烧室中的反应为S+O2SO2，假设SO2的体积为x，则流量计1中通入氧气的体积为1.5x，转化器中的反应为2SO2+O22SO3，则流量计2中通入氧气的体积为1.25x；故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为6∶5；SO2为酸性氧化物，可以用碱液(如氨水)吸收；

点燃====△催化剂②硫铁矿中铁的氧化需要消耗O2，A项正确；原料选择与SO2的转化率无关，B项错误；用硫铁矿为原料产生的废渣较多，但废气量相同，C项错误；用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂，D项错误。(2)橡胶硫化所用到的为单质硫，A项错误；烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应，B项正确；铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅，C项正确；过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石，D项正确。(3)CaCO3高温分解生成CO2和CaO，SO2为酸性氧化物，可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO3，而CaSO3易被氧化为CaSO4。答案：(1)①6∶5用氨水吸收②A(2)B、C、D(3)CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaO====CaSO3，2CaSO3+O2====2CaSO4△====2.(2016·鞍山模拟)目前，我国采用“接触法”制硫酸，设备如图所示：(1)图中设备A的名称是__________，该设备中主要反应的化学方程式为____________________。(2)有关接触法制硫酸的下列说法中，不正确的是___。A.二氧化硫的接触氧化在接触室中发生B.吸收塔用浓度为98%浓硫酸吸收三氧化硫C.煅烧含硫48%的黄铁矿时，若FeS2损失了2%，则S损失2%D.B装置中反应的条件之一为较高温度，采用该温度是为了提高SO2的转化率E.硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量(3)科研工作者开发了制备SO2再用电化学原理生产硫酸的方法，装置如图。为了稳定技术生产，硫酸的浓度应维持不变，则通入的SO2和水的质量比为______。【解析】(1)“接触法”制硫酸的设备有沸腾炉、接触室和吸收塔。沸腾炉中发生反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，接触室中发生反应的化学方程式为2SO2+O22SO3，吸收塔中的化学方程式为SO3+H2O====H2SO4。高温====△催化剂(2)由于SO3与水反应时易形成酸雾，所以常用98%的浓硫酸作吸收剂。根据硫元素守恒，利用关系式可得S损失2%，由于SO2氧化成SO3为放热反应，升高温度有利于提高化学反应速率，但不利于提高SO2的转化率，接触室中的热交换器是用SO2氧化成SO3过程中放出的热量来预热SO2，实现能量的充分利用。(3)发生反应的化学方程式为2SO2+O2+2H2O====2H2SO4，设通入SO2与水的质量比为x∶y，则反应后生成的H2SO4与H2O的质量比一定为1∶1，整理得

答案：(1)沸腾炉4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)D、E

(3)16∶29高温====【加固训练】1.(2016·西安模拟)硫酸制造业中采取以下几种措施：①改进煅烧黄铁矿的技术②氧化二氧化硫时使用催化剂③在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器④将二氧化硫进行多次循环氧化⑤回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是(

)A.①②④⑤

B.②③④⑤C.①②③④⑤ D.④⑤【解析】选D。要减少酸雨就必须控制SO2的排放量，改进煅烧黄铁矿的技术，只能使燃烧充分，不能使SO2的量减少，①错；使用催化剂只能加快反应速率，不会使SO2的量减少，②错；在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器，只能使热量充分利用，也不能减少SO2的排放量，③错。2.(2016·银川模拟)在硫酸的工业制法中，下列生产操作与解释该生产操作的主要原因二者都正确的是(

)A.黄铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能燃烧B.SO3用98%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO3吸收完全C.SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率D.从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应【解析】选B。本题考查化工生产中的技术处理问题。可从化学反应速率、化学平衡移动及实际生产三个方面考虑各种操作条件的原因。矿石粉碎是为了提高反应速率，并不是因为大块的黄铁矿不能燃烧；用浓硫酸吸收SO3是为了防止水与其形成酸雾；使用催化剂可以提高反应速率，但不能提高SO2的转化率；从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中的杂质会导致催化剂中毒。3.(2016·青岛模拟)工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下，二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫；三氧化硫流经吸收塔时，采用98%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸。下面的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98%的浓硫酸吸收三氧化硫。请回答下列问题：(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式：________________________________________。(2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸设备中的__________、__________。(3)丙中的现象为________________________，丁中的现象为__________________________。(4)下表是压强和温度对SO2平衡转化率的影响：对SO2转化为SO3的反应，增大压强可使转化率________，通常采用常压操作的原因是________。【解析】硫酸的工业生产分为三大步，其中第一步为制气：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；乙、丙分别相当于接触室、吸收塔；丙中无酸雾，丁中有酸雾；增大压强，SO2转化率增大，但是因为常压下SO2的转化率已很大，增大压强会增大成本和能量消耗，得不偿失，所以采用常压操作。高温====答案：(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)接触室吸收塔(3)无酸雾有酸雾(4)增大常压下SO2的转化率已很大，增大压强会增大成本和能量消耗，得不偿失高温====考点二工业合成氨【核心知识通关】1.反应原理：__________________(放热反应)。N2+3H22NH32.基本生产过程：(1)造气。①N2来源于空气方法一：将空气___________方法二：空气CO2、N2__。加压、降温N2②H2来源于H2O和碳氢化合物，相关化学反应方程式为_______________、__________________、CH4+2H2OCO2+4H2。高温====C+H2OCO+H2高温催化剂====CH4+H2OCO+3H2高温催化剂====(2)净化。①原料气中的主要杂质：H2S、CO、CO2、O2等。②杂质的主要危害：某些杂质会导致___________。催化剂中毒③净化方法。a.用氨水吸收H2S：________________________。b.CO转化为CO2：CO+H2OCO2+H2。c.用K2CO3溶液吸收CO2：______________________。d.用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。Fe2O3高温====NH3·H2O+H2S====NH4HS+H2OK2CO3+CO2+H2O====2KHCO3(3)合成与分离。①设备：_______。②氨的分离：通过_______将氨液化，然后将液氨分离，分离出来的混合气体经循环压缩机，再送到_______中继续合成。合成塔冷凝器合成塔③合成【特别提醒】(1)合成氨反应的特点是可逆反应、放热反应、正反应是气体物质的量减小的反应。(2)合成氨反应条件选择的标准是反应速率快、转化率高、催化剂的催化活性高。(3)氨的工业合成常采用循环操作以降低工业成本。(4)制得的N2、H2需要净化，清除杂质，以防止催化剂“中毒”。【典题技法归纳】(2014·天津高考)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

ΔH=-92.4kJ·mol-1①

一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生③，写出再生反应的化学方程式：_____。(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

④ΔH=+206.4kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)⑤ΔH=-41.2kJ·mol-1对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是__________。a.升高温度b.增大水蒸气浓度c.加入催化剂 d.降低压强利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为__________。(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：__________。(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)__________，简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_________________。【典题剖析】关键信息信息分析与迁移信息①该反应是气体分子数减少的放热反应信息②流程分6个阶段，第Ⅵ阶段是循环利用信息③说明NH4HS被空气中的氧气氧化为S，同时生成氨水信息④该反应是气体分子数增加的吸热反应信息⑤该反应是气体分子数不变的放热反应信息⑥当N2和H2的物质的量之比是1∶3时，NH3的平衡体积分数最大【解析】(1)O2把NH4HS氧化成S，可得化学方程式为2NH4HS+O2====2NH3·H2O+2S↓。(2)a项，反应①为吸热反应，升高温度，速率加快，平衡正向移动，则氢气含量增加，正确；b项，增大水蒸气的浓度，氢气的百分含量减少，错误；c项，加入催化剂，氢气的含量不变，错误；d项，降低压强，反应速率减小，错误。设CO的转化量为xmol，则

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始量(mol) 0.2 0 0.8转化量(mol) x x x平衡量(mol) 0.2-x x 0.8+x所以1mol+xmol=1.18mol，解得：x=0.18，所以CO的转化率为(0.18mol÷0.2mol)×100%=90%。(3)根据图1可知H2与N2的投料比为3，平衡时NH3体积分数为42%，设N2物质的量为amol，H2物质的量为3amol，N2转化的物质的量为x，由三段式计算可得：2x÷(4a-2x)×100%=42%，解得x=0.592a，则N2的平衡体积分数=(a-0.592a)÷(4a-2×0.592a)×100%=14.5%。(4)较低温度下，N2与H2不反应，达到一定温度后，随着反应的进行，NH3的物质的量逐渐增大，当反应平衡后，升高温度，平衡逆向移动，NH3的物质的量逐渐减小，可画出图象。(5)步骤Ⅳ为热交换，使合成氨放出的热量得到充分利用；对原料气加压，使平衡向正反应方向移动，分离液氨，减少生成物浓度，未反应的N2、H2循环使用等措施可提高合成氨原料总转化率。答案：(1)2NH4HS+O2====2NH3·H2O+2S↓(2)a

90%

(3)14.5%(4)(5)Ⅳ对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用【归纳总结】合成氨工业原理1.条件的选择：要考虑实际生产中的动力、材料、设备等因素，以取得最佳经济效益。(1)压强。(2)温度。(3)催化剂。使用催化剂可加快化学反应速率，但不影响化学平衡，所以采用铁触媒为催化剂。(4)循环操作。合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器，使氨液化，将氨分离出来，并将没有反应的N2和H2经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。2.“三废”处理：(1)废渣：主要是煤渣和炭黑，可用作肥料的原料和建筑材料。(2)废气：主要是H2S、SO2和CO2等气体，可用直接氧化法、循环法等回收技术处理，CO2可作为生成尿素和碳铵的原料。(3)废液：主要是含氰化物和氨的污水。处理含氰化物污水主要有生化、化学沉淀、反吹回炉等方法。处理含氨废水可用蒸馏回收和离子交换等方法。【高考模拟精练】1.(2016·中山模拟)将N2和H2在一定条件下反应，通过一定方法制得纯净的NH3，将所得NH3和足量的O2通过装置中的催化剂，发生氨的催化氧化反应。请根据你已学知识，回答下列问题：(1)工业合成NH3时，在有催化剂的条件下，选用了10～30MPa、500℃这一条件，选用500℃的原因是__________________________________________。增大压强有利于N2+3H22NH3这一反应平衡正向移动，为何不采用更大的压强？__________________________________________________________。(2)如图所示是NH3和O2通入含催化剂的装置，发生反应，从A处导出的气体成分是__________。假设该实验制得纯净的NO气体，则应__________，使这些气体完全转化为HNO3。(3)若该实验结束时，有剩余尾气NO和NO2，为防止污染空气，将其通入NaOH溶液，能恰好反应生成NaNO2，则尾气中NO和NO2的物质的量之比为__________，该反应中氧化剂为__________，还原产物为__________。【解析】(1)选用500℃这一条件要从反应速率、催化剂活性和原料的转化率的角度来考虑，该温度下，原料转化率较高，且催化剂活性最强，反应速率快；虽然增大压强有利于该反应平衡正向移动，但压强越大，对制备装置的要求越高，能耗也越大，会大幅度增加工业成本，因此不采用更大的压强。(2)回答从A处导出的气体成分时，容易因考虑不全面，错答为NH3、O2、NO，这是因为忽视NO和O2之间的反应，而漏掉了NO2的存在，又因为只要有NO2，则一定存在2NO2N2O4，故从A处导出的气体是NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合气体。若想使NO完全转化为HNO3，则必须通入足量O2，在水中使之发生反应生成HNO3。(3)尾气和NaOH恰好反应生成NaNO2，由NO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O可知，尾气中NO和NO2物质的量相同，NO2作氧化剂，NaNO2既是氧化产物又是还原产物。答案：(1)该温度下，原料转化率较高，且催化剂活性最强，反应速率快压强越大对制备装置的要求越高，能耗也越大，会大幅度增加工业成本，因此不采用更大的压强(2)NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合气体将NO与足量的O2一起通入水中(3)1∶1

NO2

NaNO22.(2016·沈阳模拟)制取硝酸铵的流程图如下：请回答下列问题：(1)合成氨原料的来源：____________________。(2)已知N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取的措施是___________________________________________。(3)氨催化氧化的化学方程式为____________________________________________________________；Pt-Rh合金网的作用为________________________，Pt-Rh合金网未预热也呈红热状态的原因是__________________________________________________。(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？_______________________________________________________。写出有关化学反应方程式：__________________________________________________________。(5)硝酸铵的两种主要用途是___________________________________________________________。(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均相对分子质量为8.5的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均相对分子质量为10，试求此时N2的转化率和平衡混合气体中NH3的体积分数_____________、___________。【解析】(1)氮气的来源是空气，而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。(2)为提高合成氨的产率，可采取增压、及时分离出氨等措施。(3)氨的催化氧化反应为放热反应，故Pt-Rh合金网虽未预热也呈红热状态。(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。(5)硝酸铵可以作化肥，也可以用于制炸药等。(6)根据“十字交叉法”可得：则n(N2)∶n(H2)=6.5∶19.5=1∶3。设反应前混合气体的总物质的量为4mol，平均相对分子质量与气体的总物质的量成反比，设反应后气体的总物质的量为xmol，则有

x=3.4，反应前后气体的物质的量差值为0.6mol，设反应消耗N2的物质的量为ymol，生成氨的物质的量为zmol，则有：N2

+

3H22NH3物质的量之差1 2 2ymol

zmol0.6moly=0.3，z=0.6，N2的转化率为×100%=30%；氨的体积分数为×100%≈17.6%。答案：(1)N2来源于空气，H2可来源于水煤气(2)增压、及时分离出氨等(3)4NH3+5O24NO+6H2O作催化剂氨的催化氧化反应是放热反应，可使Pt-Rh合金网达到一定温度呈红热状态△催化剂(4)可用碱溶液吸收氮的氧化物NO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O(5)可用于制造化肥和炸药(6)30%

17.6%【加固训练】1.利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：依据上述流程，完成下列填空：(1)天然气脱硫时的化学方程式是__________________________________________________________。(2)nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol，产生H2__________mol(用含n的代数式表示)。(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是________。A.相似相溶原理B.勒夏特列原理C.酸碱中和原理(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于______________(写出CO2的一种重要用途)。(5)整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。【解析】(1)流程图中已给出反应物是H2S和Fe(OH)3，生成物是Fe2S3和H2O，CH4没有参与反应，写出方程式再配平即可。(2)写出此反应的方程式：CH4+H2OCO+3H2，可以看出产生H2应为3×0.9nmol=2.7nmol。高温催化剂====(3)CO2为气体，加压有利于平衡右移，利用的是勒夏特列原理。(4)此题考查了学生对CO2用途的记忆，任写一种用途即可。(5)合成氨反应是可逆反应，H2和N2的转化率低，必须循环利用。答案：(1)3H2S+2Fe(OH)3====Fe2S3+6H2O(2)2.7n

(3)B(4)生产纯碱(或作致冷剂等，其他合理答案也可以)(5)2.合成氨是“将空气变成面包”的反应，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程图：Ⅰ.原料气的制备(1)合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分离；请另设计一种从空气中分离出氮气的方法：___________________。(2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)：_________________。Ⅱ.原料气的净化为了防止催化剂“中毒”，原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理，“精制”过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨(CH3COO[Cu(NH3)2])溶液，以获得纯净的原料气。其中，吸收CO的反应为CO+CH3COO[Cu(NH3)2]+NH3·H2OCH3COO[Cu(NH3)3CO]+H2O(l)ΔH<0。(3)为提高CO的吸收率，可采取的有效措施是_____________________________________________。(4)除去氧气时，氧气将CH3COO[Cu(NH3)2]氧化为(CH3COO)2[Cu(NH3)4]，则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是__________。Ⅲ.氨的合成(5)合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是__________(填序号)。A.采用较高的压强(20～50MPa)B.采用500℃的高温C.用铁触媒作催化剂D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2【解析】Ⅰ.空气的主要成分为氧气和氮气，设法除去氧气后即可得到氮气。Ⅱ.该反应是一个气体体积减小的放热反应，根据平衡移动原理，增大压强、降低温度都有利于平衡正向移动，提高CO的转化率。氧气将CH3COO[Cu(NH3)2]氧化为(CH3COO)2[Cu(NH3)4]时，铜元素的化合价由+1价升高到+2价，CH3COO[Cu(NH3)2]是还原剂，O2是氧化剂，根据电子得失守恒原理，可知二者的物质的量之比是4∶1。Ⅲ.合成氨反应是一个气体体积减小的放热反应，增大压强、降低温度、增大反应物浓度或减小生成物浓度等措施都可以使平衡正向移动。实际操作中，采用500℃的高温，是考虑催化剂的催化效率，兼顾平衡转化率和反应速率的结果。催化剂能同等程度改变反应速率，不能使平衡发生移动。答案：(1)将空气与碳作用生成CO2，除去CO2即可得到氮气(其他合理答案也可)(2)C+H2OCO+H2(或CO+H2OCO2+H2或其他合理答案)(3)降低温度、增大压强(4)4∶1

(5)A、D高温====高温催化剂====考点三纯碱的生产【核心知识通关】1.氨碱法(索尔维制碱法)：(1)原料：___________________。食盐、氨、二氧化碳(2)反应原理。第一步：生成碳酸氢钠和氯化铵①_____________________。②_____________________________。第二步：制取碳酸钠____________________________。NH3+CO2+H2O====NH4HCO3NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑△====2.联合制碱法(侯氏制碱法)：联合制碱法即将_______和_______联合生产的改进工艺。反应原理：第一步：_________________________________。第二步：_____________________________。氨碱法合成氨NaCl+CO2+NH3+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑△====【典题技法归纳】(2016·唐山模拟)纯碱(化学式为Na2CO3)是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：Ⅰ.路布兰制碱法。以食盐为原料制碱，该法分三步：①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑①；△====②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4CNa2S+4CO↑②；③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS③。高温====高温====Ⅱ.氨碱法即索尔维制碱法。以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：①NH3+CO2+H2O====NH4HCO3；②NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl；③2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑。△====Ⅲ.侯氏制碱法。低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果反复析出NaHCO3和NH4Cl。该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。(1)通过比较三种方法，路布兰制碱法工艺的缺点有________________________(写两点)。(2)氨碱法工艺中循环利用的物质是__________(填化学式)；产品的副产物NH4Cl既可以作氮肥又可以重新生成氨气。写出NH4Cl与生石灰反应的化学方程式④

_____________________________。(3)侯氏制碱法反应的化学方程式为_________________________________________________________。(4)侯氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳⑤，理由是________________。(5)侯氏制碱法产品纯碱中含有碳酸氢钠⑥

。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，用m1表示加热前纯碱样品的质量，m2表示加热后固体的质量。则纯碱样品中碳酸氢钠的质量分数可表示为________________。【典题剖析】关键信息信息分析与迁移信息①浓硫酸具有腐蚀性信息②反应需要高温，且CO有毒信息③反应需要高温，有副产物CaS生成信息④比较实验室制取氨气的方程式，可以写出氯化铵与生石灰制取氨气的反应方程式信息⑤CO2微溶于水，而氨气极易溶于水信息⑥碳酸氢钠加热易分解，而碳酸钠加热不分解，加热最终得到的只有碳酸钠固体【解析】(1)在路布兰制碱法中：氯化钠与硫酸反应，硫酸对设备腐蚀严重，焦炭还原硫酸钠需要高温，最后的CaS无法再利用，生成的CO能造成环境污染。(2)氨碱法中二氧化碳可以循环利用。由实验室制氨气，不难得出NH4Cl与生石灰(CaO)反应的化学方程式：2NH4Cl+CaO2NH3↑+CaCl2+H2O。△====(4)因CO2在水中的溶解度较小，为增加吸收率，提高NaHCO3的产率，侯氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，保证溶液的碱性环境，再通入二氧化碳，利于CO2全部转化为NaHCO3。(5)由反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑，可计算出纯碱中碳酸氢钠的质量分数。△====答案：(1)生产时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；生成的CO污染环境；成本较高(任写两种)(2)CO2

2NH4Cl+CaO2NH3↑+CaCl2+H2O(3)NaCl+CO2+NH3+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑△====△====(4)CO2在水中的溶解度较小，吸收率低；后通入CO2保证全部生成NaHCO3(5)

×100%【方法规律】氨碱法和联合制碱法的比较氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)原理NaCl+NH3+CO2+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑

原料NaCl、NH3、CaCO3(制备CO2和CaO)NaCl、NH3、CO2△====氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)生产流程氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)优点①原料(食盐和石灰石)便宜易得；②产品纯碱的纯度高；③副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；④制造步骤简单，适合于大规模生产除了氨碱法的优点外，还有①食盐的利用率提高到96%以上；②消除了废弃物氯化钙的生成，减少了环境污染；③使合成氨厂的原料气CO2转化成产品，减少了由CaCO3制CO2这一工序氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)缺点原料食盐的利用率只有70%，副产品氯化钙成为一个很大的负担增大了设备循环处理的量，加重了设备的腐蚀【高考模拟精练】1.(2015·山东高考)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：已知：Na2CO3+NO+NO2====2NaNO2+CO2(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有________(填化学式)。(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_________。蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是____。母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合理的是______。a.转入中和液 b.转入结晶Ⅰ操作c.转入转化液 d.转入结晶Ⅱ操作(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2∶1，则生产1.38吨NaNO2时，Na2CO3的理论用量为__________吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。【解析】(1)NO2与碱液反应可生成NaNO3。(2)浓度过大时，NaNO3可能会析出；NaNO2有毒，不能直接排放，回收后可用于流程中的溶碱。(3)NaNO2在酸性条件下易被氧化，加入稀硝酸可提供酸性环境；母液Ⅱ的溶质主要是NaNO3，所以回收利用时应转入转化液，或转入结晶Ⅱ操作，故c、d合理。(4)1.38吨NaNO2的物质的量为1.38×106÷69g·mol-1=2×104mol，则生成NaNO3的物质的量为1×104mol，根据钠原子守恒可知，Na2CO3的理论用量为1/2×(2×104+1×104)mol×106g·mol-1=1.59×106g=1.59吨。答案：(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出溶碱(3)将NaNO2转化为NaNO3

c、d(4)1.592.(2016·乌鲁木齐模拟)纯碱是重要的化工产品，可用来制玻璃、制皂、造纸、纺织、印染等。其合成及其他综合利用过程如图所示：(1)图中制取的原料气体是__________。原料气中的一种气体来源于碳氢化合物和水。请写出甲烷和水在催化剂和高温条件下反应的方程式：________________________________________________________。(2)工业生产中，设备A中发生的化学反应方程式是__________________________________________，母液中可提取的副产品是__________。(3)尿素[CO(NH2)2]适用于各种土壤，在土壤中尿素发生水解，生成两种气体，其水解的化学方程式是________________________________________。(4)纯碱的水溶液可用来洗涤油污，理由是_______(结合相关离子方程式解释)。(5)上述流程中，可循环使用的物质是_____。(6)图中所示工业制碱法获得的纯碱中常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数。样品中NaCl质量分数的表达式为________。【解析】(1)根据题中的流程图可知，原料气为N2、H2，用于合成氨；甲烷和水在催化剂和高温条件下反应生成二氧化碳和氢气或一氧化碳和氢气，注意标明反应条件。(2)根据侯氏制碱法工业生产原理，设备A中为二氧化碳气体通入氨饱和的食盐水中，得到碳酸氢钠晶体和副产品氯化铵。(3)尿素水解生成的两种气体分别为二氧化碳和氨气。(4)纯碱的水溶液呈碱性：C+H2OHC+OH-，能促使油脂发生皂化反应。(5)因氨的合成为可逆反应，N2、H2需循环利用，再结合图中工艺流程，CO2和NaCl也循环利用。(6)根据Na2CO3～BaCO3，样品中碳酸钠的质量为所以样品中氯化钠的质量分数为(1-)×100%。答案：(1)N2、H2

CH4+2H2OCO2+4H2或CH4+H2OCO+3H2(2)NH3+CO2+H2O+NaCl====NH4Cl+NaHCO3↓

NH4Cl(3)CO(NH2)2+H2O====2NH3↑+CO2↑(4)C

+H2O

HC

+OH-，溶液显碱性，促进油脂发生皂化反应(5)N2、H2、CO2、NaCl(6)(1-)×100%催化剂高温====催化剂高温====【加固训练】工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：(1)实验室提纯粗盐的实验操作依次为取样、______、沉淀、__________、__________、冷却结晶、________、烘干。(2)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____________________________________________________。(3)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是_________(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是________________________________________。(4)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生反应的离子方程式为____________________________________，滤液D加石灰水前先要加热，原因是___________。【解析】在粗盐的提纯过程中，操作依次为取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、冷却结晶后再过滤，最后烘干，在生产工艺中碳酸化就是将C全部转变成HC，由于NaHCO3的溶解度小而从溶液中首先析出，所以碳酸化时产生的现象是出现浑浊。溶液析出NaHCO3固体后，滤液D中有NH4Cl和少量的NaHCO3，

要检验NH4Cl中的Cl-，先用HNO3酸化，再加入AgNO3溶液有AgCl白色沉淀产生，在滤液D中加石灰水，目的是生成氨，若不先加热，会使OH-先与HC反应有CaCO3沉淀产生，故加石灰水前先加热然后用OH-与N反应放出NH3。答案：(1)溶解过滤蒸发过滤(2)有晶体析出(或出现浑浊)碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大(3)NH4Cl取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子(4)N+OH-====NH3↑+H2O防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀考点四精细化工与农药、化肥、合成洗涤剂【核心知识通关】1.精细化学品的种类和生产特点：(1)种类：医药、农药、染料和颜料、涂料、黏合剂、表面活性剂、催化剂、食品和饲料添加剂、塑料、合成纤维和橡胶用添加剂等。(2)生产特点。①品种多、批量小；②生产流程和设备复杂、综合性和功能性强；③技术密集、附加值高。2.常见化肥的种类、作用和施用注意事项：实例作用使用注意事项氮肥尿素________、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氨水(NH3·H2O)、硝酸铵等氮是合成蛋白质、核酸、叶绿素的重要元素，可使植物枝繁叶茂铵态氮肥不宜与_______等碱性肥料混合施用CO(NH2)2草木灰实例作用使用注意事项磷肥过磷酸钙[主要成分是Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4]、钙镁磷肥[主要成分是Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2]等可使作物根系发达，增强耐寒抗旱能力，穗粒增多，籽粒饱满不宜与碱性肥料混合施用，最好与农家杂肥配合施用实例作用使用注意事项钾肥KCl、K2SO4、K2CO3促进作物生长，增强抗病虫害和抗倒伏能力易溶于水，施肥后不宜大量浇水，最好是浇水后施肥复合肥KNO3、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4协同作用，使作物生长营养均衡，提高效能KNO3的大量长期施用会造成土壤板结、土质酸化3.农药——农作物的保护神：(1)分类。石硫合剂波尔多液(2)农药对土壤和环境造成的不良影响。①对农产品造成污染，危及食品安全；②对环境造成严重污染，危及人类身体健康和生命安全；③破坏生物链，影响生态平衡。4.洗涤剂工业：(1)肥皂的生产。①原理：油脂在_____条件下水解生成高级脂肪酸盐(肥皂的主要成分)。碱性②工艺流程。(2)合成洗涤剂。①表面活性剂。如十二烷基苯磺酸钠：憎水基团亲水基团②洗涤剂：主要成分是表面活性剂，是能够发挥去污作用的主要物质，还含有助剂、杀菌剂、织物柔顺剂等辅助成分。【高考模拟精练】1.(2014·全国卷Ⅰ)磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。部分物质的相关性质如下：熔点/℃沸点/℃备注白磷44280.5PH3-133.8-87.8难溶于水，有还原性SiF4-90-86易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的__________%。(2)以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为______________________。现有1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸__________t。(3)如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是__________(填化学式)，冷凝塔1的主要沉积物是__________，冷凝塔2的主要沉积物是__________。(4)尾气中主要含有__________，还含有少量PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去__________，再通入次氯酸钠溶液，可除去__________。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是_________________。【解析】(1)根据流程图可知生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的比例是0.04+0.96×0.85×0.80=0.69=69%。(2)由题意，过量的硫酸溶解Ca5F(PO4)3生成磷酸、硫酸钙和氟化氢，根据原子守恒配平即可；根据磷元素守恒可得到关系式：P2O5～2H3PO4，142t五氧化二磷可制得196t磷酸，由题意可知1t磷灰石含有0.3t五氧化二磷，可制取85%的商品磷酸的质量为196×0.3÷142÷0.85=0.49t。(3)二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合，在高温下反应得到的难溶固体物质是硅酸钙；根据冷凝塔1的冷凝温度70℃，可知在白磷的熔点和沸点之间，所以冷凝塔1的主要沉积物为液态白磷，同理可知冷凝塔2的主要沉积物为固态白磷。(4)由题意可知，尾气中主要含有四氟化硅和一氧化碳，碳酸钠溶液呈碱性，可以除去SiF4、H2S和HF，次氯酸钠有强氧化性，可以除去还原性气体PH3。(5)由流程图可知，热法磷酸工艺的产品纯度大、杂质少。答案：(1)69(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4====3H3PO4+5CaSO4+HF↑0.49

(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)SiF4、CO

SiF4、HF、H2S

PH3(5)产品纯度高(浓度大)2.(2016·怀化模拟)洗衣粉的主要成分之一是烷基苯磺酸钠，常用的是十二烷基苯磺酸钠，其合成路线如下：请回答下列问题：分子中的亲水基是________，亲油基是________________。(2)由十二烷基苯制取十二烷基苯磺酸的反应类型为___________________________________________。(3)用油脂可以制肥皂，试写出由硬脂酸甘油酯生成硬脂酸钠和甘油的化学方程式：___________________________________________________________，反应类型为_________________________________。(4)在洗涤剂中添加酶制剂能促进污垢中的蛋白质(如奶渍、肉汤)等水解为可溶性的物质而被除去。洗衣时，在使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡10～30min，水温在40～50℃最佳。加酶洗衣粉不宜在高温下、潮湿环境中贮存，也不宜久存。其原因是___________________________________________________。(5)过去使用的合成洗涤剂中常加入三聚磷酸钠(Na5P3O10)，它可使硬度大的洗涤水软化，对微细的无机粒子或油脂具有分散、乳化、胶溶作用，防止污渍再次沉积到衣物上；它还能维持水溶液的弱碱性，提高洗涤剂的去污能力和洗涤效果。但是自20世纪90年代以来，世界各国先后提出必须生产和使用无磷洗涤剂。请解释原因：_______________________________________________________________________。【解析】(1)钠盐易溶于水，因此—S是亲水基，而烃则是难溶于水，易溶于油的物质，因此烃基是亲油基。(2)十二烷基苯制取十二烷基苯磺酸的过程，实质是十二烷基苯中苯环上的氢原子被磺酸基取代，属于取代反应。(3)硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解生成硬脂酸钠和甘油，油脂在碱性条件下的水解反应也称为皂化反应。(4)酶必须在适宜的条件下才能发挥催化作用，温度过高或过低，都会失去活性。(5)三聚磷酸钠(Na5P3O10)中含有磷元素，在使用以后会造成水体富营养化，破坏环境。答案：(1)—S

(2)取代反应取代(或水解或皂化)