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2019-2020年高三化学考前复习《工业化学》教学案1.基本工业生产序号工业过程原料设备及反应原理注意事项1合成氨煤、水、空气原料气的准备H2来源于水煤气2C+O2==2CO(燃烧)C+H2OCO+H2CO+H2OCO2+H2N2来源于液化空气的分离因为合成氨反应中NH3所占体积分数较低,原料气需要循环使用,所以原料气nN2:nH2=1:3(因N2中会含有少量的稀有气体,N2的体积会略大一些)合成氨的反应(条件高温、高压、催化剂)N2+3H22NH32硝酸NH
3、空气、水氧化炉4NH3+5O2==4NO+6H2O这是强烈的放热反应,生成产物是NO,而不是NO2氧化吸收塔2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO经过循环吸收,最后NOx和O2的计量关系可表示为4NO2+O2+2H2O==4HNO34NO+3O2+2H2O==4HNO3总方程式4NOx+5-2xO2+2H2O==4HNO3尾气处理NaOH溶液吸收NH3的催化还原3硫酸FeS2和S空气和水沸腾炉4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2S+O2==SO2加快反应速率,提高原料转化率的方法将矿石粉碎、用空气将粉末吹散开接触室2SO2+O22SO3(反应条件高温、催化剂-V2O5)采用常压,是此条件下SO2转化为SO3的转化率较高注意若采用高压、高温、催化剂,则有利于提高硫酸工业的产量(加快反应速率)因原料气不再直接循环使用,工业上采用O2过量的方法提高SO2的转化率吸收塔SO3+H2O==H2SO4用浓硫酸作吸收剂,不能用水作吸收剂(强烈放热,容易形成酸雾)尾气处理NH3水吸收法Na2SO3吸收法4石油的分馏原油经脱盐、脱水以后,常压分馏汽油中加入溴水后的现象减压分馏5石油裂化柴油等重油裂化C18H38产物中加入溴水后的现象6石油裂解石脑油等轻质油裂解C4H10将产生的气体通入溴水后的现象7煤的干馏煤煤的干馏的主要产物8玻璃纯碱(Na2CO3)石灰石(CaCO3)石英(SiO2)Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2原料nNa2CO3:nCaCO3:nSiO2=1:1:6普通玻璃中nNa2O:nCaO:nSiO2=1:1:6nNa2SiO3:nCaSiO3:nSiO2=_________9水泥石灰石、黏土主要成分硅酸二钙(2CaO·SiO2)硅酸三钙(3CaO·SiO2)铝酸三钙(3CaO·Al2O3)2.金属的冶炼金属活动性金属冶炼方法注意事项KNal+KCll==NaCll+Kg此反应得以发生是由于熵拉动的结果Na电解熔融的NaCl阴极反应______________________阳极反应_______________________粗盐提纯的实验(含Ca2+、Mg2+、SO42-的粗盐提纯)试剂的加入顺序_____________________________________过滤操作的位置_____________________________________Na2CO3的作用______________________________________电解熔融的NaOH阴极反应____________________阳极反应_____________________NaOH可来源于氯碱工业阴极反应__________________、阳极反应__________________Mg电解熔融的MgCl2阴极反应______________________阳极反应_____________________海水中提取MgCl2的反应
①_____________________________________________
②_____________________________________________
③_____________________________________________
④_____________________________________________在从海水中提取MaCl2时,有一将Mg2+转化为MgOH2沉淀,再将此沉淀转化为Mg2+的过程,其在生产上的意义是__________________________________________________Al电解熔融的Al2O3阴极反应______________________阳极反应______________________电解过程中的助剂是_________________,其作用是__________________________________________自然界的铝土矿中常含SiO2和Fe2O3等杂质,请设计实验流程提纯Al2O3Fe高炉炼铁生产还原剂__________________、__________________还原铁矿石_______________________________造渣反应_________________________________生产原料______________________________尾气利用______________________________高炉中的平衡反应________________________生产设备____________Cu铜的冶炼原理2Cu2S+3O2==2Cu2O+2SO2Cu2S+2Cu2O==6Cu+SO2精炼铜的方法(粗铜中含Zn、Fe、Ag、Au等杂质)设备的基本构造__________________________________________________________反应的基本原理阳极反应____________________________阴极反应_________________________________________阳极泥的成分_____________________________________湿法炼铜Cu2++Fe==Cu+Fe2+HgHgO的热分解______________________3.海水资源的综合利用1.在粗盐的提纯过程中,除杂试剂加入的先后顺序是_______________________(或______________________________)在加入除杂试剂后的操作是___________,随之的试剂和操作分别是____________、___________2.在提取镁的过程中,从MgCl2溶液中获得MgCl2·6H2O的实验室操作将是_____________________________________________,由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2需要注意____________________________________________,由无水MgCl2制得Mg的方法是____________________________,相应的化学反应方程式为__________________________如果直接电解MgCl2溶液,将发生反应的离子方程式为______________________________________3.经由海水提取的MgOH2分解获得的MgO,因纯度高而使用寿命长,可作为钢铁工业中高炉的内衬请写出生产过程中获得MgOH2的离子方程式________________________________________,在反应过程中,为使最后得到纯净的MgOH2,可采取的方法是______________________________4.在上图获得各种化工产品的过程中,为节约能源,均设计了一个相似的生产工艺,这就是_____________5.请根据以上工艺流程,设想为发挥其工业生产的最大效益,在海边生产基地还可以建立怎样的工业企业?第20题:20.无论从经济的发展还是人类的进步而言,合成氨的发明都是本世纪科学领域中最辉煌的成就之一”以下是与NH3相关的工业过程示意图已知CH4g+2O2g==CO2g+2H2Og△H=-890kJ/mol2COg+O2g==2CO2g△H=-
566.0kJ/mol2H2g+O2g==2H2Og△H=-
571.6kJ/mol
(1)请写出CH4(g)与O2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学反应方程式_________________________________
(2)在生产过程中,会涉及H2和CO2的分离你认为可取的方法是a.在加压条件下用水吸收CO2b.用NaOH溶液吸收CO2c.加压,使CO2液化并说明你的理由_____________________________________________________________________________________________
(3)NH3作为一种富氢化合物,因其具有良好的产业基础,且价格低廉,成为人们关注的重点直接供氨式燃料电池在碱性条件下的负极反应为__________________________
(4)合成尿素的反应是分作两步进行的
①2CO2(g)+NH3(g)H2NCOONH4(aq)△H=-
159.47kJ/mol氨基甲酸铵
②H2NCOONH4(aq)CONH22(aq)+H2O(l)△H=+
28.49kJ/mol在生产条件下,单位时间内获得尿素的产量与压强和nNH3:nCO2的关系如右图所示生产过程中nNH3:nCO2的最佳配比为_________,而实际实际生产条件下,往往使nNH3:nCO2≥3,这是因为_________________________、_________________________在得到的尿素溶液中会含有少量的氨基甲酸铵,除去这种杂质最简便的方法是___________________
(5)将氨分为两部分,一部分经逐级氧化吸收转化为硝酸,另一部分又与HNO3反应生成NH4NO3若HNO3与NH3的反应是完全的,有标准状况下50LNH3经上述反应过程生成84gNH4NO3则NH3逐级转化为HNO3的转化率为___________参考答案
(1)2CH4g+O2g==2COg+4H2g△H=-
70.8kJ/mol
(2)c,因为CO2的熔沸点比H2高,且在常温条件下经加压,CO2可液化,此法较为节约资源,有利于环境保护(解释在不存在氢键的条件下,分子的相对分子质量与相应物质的熔沸点有相关性,可以推测CO2的熔沸点较高,且常温下CO2可以干冰的形式存在,说明常温下CO2经加压可以直接液化,从而很简便地实现与H2的分离)
(3)2NH3+6OH--6e-==N2+6H2O
(4)2:1有利于提高CO2的转化率,因为NH3极易溶于水,便于分离、回收利用加热(解释因为生成氨基甲酸铵的反应是强烈放热反应,而第二步生成尿素的反应是一个温和的吸热反应,因此加热将有利于氨基甲酸铵的分解,但是不会显著影响氨基甲酸铵的稳定性)
(5)
88.8%1000g海水中含Cl-
19.1gNa+
10.6gSO42-
2.66gMg2+
1.28gCa2+
0.40g微量元素Br-、I-等Na+、Cl-Ca2+、Mg2+SO42-海洋动物贝壳(CaCO3)晒盐盐卤(Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-)粗盐(Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、SO42-)煅烧MgOH2HClMgCl2aqMgCl2·6H2OMgCl2无水Mgcab除杂试剂加入的顺序操作试剂精盐操作微量元素Br-Cl2用空气吹出SO2溶液Cl2蒸馏Br2Cl2用空气吹出Na2CO3溶液HCl萃取Br2有机相蒸馏Br2海洋植物海带、藻类等酒精浸泡后灼烧含I-的溶液+H2O、溶解d含I2的溶液I2(有机相)I2efg精盐电解熔融的NaCl电解NaCl溶液—氯碱工业制备纯碱—氨碱工业空气N2O2天然气CH4H2+COH2+CO2H2ONH3HNO3NH4NO3CONH221:3单位时间CONH22的产量压强/KPanNH3:nCO2=1:1nNH3:nCO2=2:1nNH3:nCO2=3:1nNH3:nCO2=4:1。