1、高考化学专题二十八 化学与技术考点一 化学与工农业生产点击观看考点视频撬点基础点 重难点1 工业生产硫酸(1)生产流程和原理(2)“三废”处理尾气吸收a石灰水吸收法：b氨水吸收法：，污水处理：根据杂质的性质不同，采用不同的化学方法进行处理，如法、法。废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重的有色金属。学霸巧学卡 硫酸工业生产中注意的问题(1)通入接触室的混合气体必须预先净化，原因是炉气中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、硒化合物、矿尘等。砷、硒化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响。SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，CaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O。SO2
2、2NH3H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O。酸碱中和重金属离子沉淀(2)用 98.3%的浓硫酸来吸收 SO3，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速率慢。2 合成氨工业(1)反应原理N23H2高温、高压催化剂2NH3(放热反应)(2)基本生产过程生产流程示意图主要原理 净化a.用稀氨水吸收H2S：NH3H2OH2S=NH4HSH2Ob.除CO：COH2O=CO2H2c.用K2CO3溶液吸收CO2：K2CO3H2OCO2=2KHCO33 工业制硝酸(1)原理：4NH35O2=催化剂4NO6H2O(常用铂作催化剂)，(增压、降温，同时补充空气
3、)。(2)尾气净化用 Na2CO3 溶液吸收氮的氧化物得到亚硝酸钠和硝酸钠：2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2。用各种燃料气中的甲烷、氢气等将氮的氧化物还原为氮气和水：H2NO2=NOH2O,2H22NO=N22H2O；CH44NO2=4NOCO22H2O，CH44NO=2N2CO22H2O。2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO4 纯碱工业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2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O原料NaCl、NH3、CaCO3(制备 CO2 和 CaO)NaCl、NH3、CO2NaClNH3CO2H2O=NaHCO3N
4、H4Cl续表氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)生产流程优点原料(食盐和石灰石)便宜易得产品纯碱的纯度高副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用制造步骤简单，适合于大规模生产除了氨碱法的优点外，还有食盐的利用率提高到 96%以上消除了废弃物氯化钙的生成，减少了环境污染使合成氨厂的原料气 CO2 转化成产品，减少了由 CaCO3 制 CO2 这一工序学霸巧学卡 工业制碱过程中的注意事项(1)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的顺序：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，有利于生成较多的碳酸氢钠而析出。(2)在氨碱法和联合制碱法的过程中，CO2 均可循环利用。(
5、3)第一步反应得到的不是纯碱而是 NaHCO3，需将 NaHCO3 加热分解才能获得 Na2CO3。5 精细化工产品(1)化肥和农药常见化肥的种类、用途和使用注意事项实例作用使用注意事项氮肥尿素CO(NH2)2、碳酸氢铵(NH4HCO3)、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a.铵态氮肥不宜与草木灰等碱性肥料混合施用 b.(NH4)2SO4 长期大量使用会造成土壤板结、土质酸化磷肥重过磷酸钙Ca(H2PO4)2、普通过磷酸Ca(H2PO4)2H2O和 CaSO4、钙镁磷肥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
6、不宜与碱性肥料混合施用，最好与农家杂肥配合施用续表实例作用使用注意事项钾肥KCl、K2SO4、KNO3、K2CO3(草木灰)促进作物生长，增强抗病虫害和抗倒伏能力a.易溶于水，不宜在多雨季节施用b.K2SO4 的长期大量施用会造成土壤板结、土质酸化复合肥KNO3、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4协同作用，使作物生长营养均衡，提高效能a.KNO3 不宜在雨季施用b.(NH4)2HPO4、NH4H2PO4 不宜与碱性肥料混合施用 常见化肥的生产原理a尿素的生产原理2NH3CO2=加压、加热H2NCOONH4、H2NCOONH4=加热CO(NH2)2H2O。b硝酸铵的生产原理：c普钙的生产原理
7、：2Ca5(PO4)3F7H2SO4=7CaSO43Ca(H2PO4)22HF。农药农作物的保护神4NH3 5O2=Pt-Rh，高温4NO 6H2O、2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO、NH3HNO3=NH4NO3。A分类 按成分第一代农药：天然产物和无机物等第二代农药：有机氯类、有机磷类、氨基甲 酸酯等有机合成农药第三代农药：拟除虫菊酯和特异性农药等按用途杀虫剂，如第二、三代农药杀菌剂，如波尔多液等除草剂，如2，4-D等植物生长调节剂，如乙烯等B农药的种类及特点种类特点和用途实例杀虫剂杀死害虫，防治虫害。第三代农药具有高效、低毒和低残留的特点拟除虫菊酯和特异性农药等杀菌剂阻
8、止病菌的侵入(保护性杀菌)，可以进入植物体内的内吸性杀菌波尔多液(硫酸铜和熟石灰的混合物)除草剂(除莠剂)杀死杂草而不伤害作物，节省劳动力，提高栽培技术除草剂 2,4-D植物生长调节剂促进或抑制植物生长乙烯、乙烯利等C.农药对土壤和环境造成的不良影响a对农产品造成污染，危及食品安全；b对环境造成严重污染，危及人类身体健康和生命安全；c破坏生物链，影响生态平衡。学霸巧学卡 使用杀虫剂的注意事项(1)使用正规厂家生产的杀虫剂，避免使用假冒伪劣产品。假冒伪劣杀虫剂可能会导致人体中毒或发生燃烧爆炸事件。(2)使用气雾型杀虫剂时，应严格按照使用说明使用：勿接近火源，不可存放在冰箱里，不可朝电器喷射等。(
9、3)使用杀虫剂时要避免误食，防止与皮肤直接接触，减少对呼吸道的刺激。(4)注意杀虫剂的使用范围和保存方法。(2)洗涤剂组成：洗涤剂是以一种或数种表面活性剂为主要成分，加入少量杀菌剂、织物柔顺剂、荧光增白剂或有其他特殊功能的添加剂制成的日用化学品。种类洗涤剂有块状、粉状、液体状的，常用的洗涤剂有：分类名称厨房用洗涤剂洗洁精、去污粉、油烟净等织物用洗涤剂肥皂、洗衣粉、丝毛洗涤剂、衣领净等身体清洁用洗涤剂香皂、沐浴液、洗手液等其他洁厕剂、地毯清洗剂等肥皂a原理高级脂肪酸甘油酯在条件下水解形成(即肥皂)。碱性高级脂肪酸盐b生产流程按一定比例酒精、油脂、NaOH、水皂化锅高级脂肪酸钠、甘油、水、酒精和N
10、aOH食盐细粒盐析c对环境的影响：在自然界能被微生物分解，不会积累污染。合成洗涤剂合成洗涤剂分固态(洗衣粉)和液态(洗洁精)两大类，其主要成分是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠等。A合成洗涤剂的优点a不受水质限制，在含 Mg2、Ca2的水中使用也不丧失去污能力。b去污能力更强，并且适合洗衣机使用。c合成洗涤剂的主要原料是石油裂解产品，原料便宜。B合成洗涤剂对环境的影响a有的洗涤剂十分稳定，难以被细菌分解，污水积累，使水质变坏。b有的洗涤剂含有磷元素，造成水体富营养化，促使水生藻类大量繁殖，水中的溶解氧含量降低，使水质变坏。C合成洗涤剂的制备 1与索尔维制碱法相比，侯德榜制碱法最突出的优点是()A原料利
11、用率高B设备少C循环利用的物质多D原料易得解析 联合制碱法，生产了副产品 NH4Cl，所以提高了原料的利用率。2工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化(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。请回答下列问题：(1)氨催化氧化的化学方程式为_；(2)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_；(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为_，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为_(答两项)。解析(2)根据平衡原理，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，以提高原料的转化率。(3)增大铂铑合金的表面积，使接触面
12、积增大，提升催化的效果。(4)为了提高吸收率，可根据溶解过程放热采用降温处理，且气体的吸收可用加压的方式。4NH35O2=PtRh4NO6H2O提高氨的转化率和一氧化氮的转化率增大催化剂与反应物的接触面积3NO2H2O=2HNO3NO加压、降温撬法命题法 解题法 考法综述 化学知识可以应用于工农业生产，工农业生产也离不开化学知识。因此高考往往会涉及化学与工农业生产的题型，这类题型常考查水的综合处理、典型工业生产工艺(如工业合成氨、硫酸生产等)、化肥和农药的使用等方面。考查的主要方式：单一地考查某项生产工艺；整合多项生产工艺或化学反应原理进行综合考查。命题法 1 化学原理在硫酸工业生产中的应用典
13、例 1 工业接触法制硫酸的流程如图所示：(1)写出沸腾炉中发生反应的化学方程式：_。(2)从沸腾炉出来的气体经净化干燥处理后进入接触室，其气体体积组成：SO2 7%，O2 11%，N2 82%。从接触室出来的气体中 SO3 的体积分数为 7%，则 SO2 的转化率为_。(3)接触室采用常压而不采用高压的原因是_。(4)在 吸 收 塔 中 用98.3%的 浓 硫 酸 吸 收SO3，而 不 是 用 水 吸 收SO3 的 原 因 是_。每100 g SO3 与H2O完 全 反 应 放 出 热 量162.9 kJ，该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 为_。(5)某硫酸厂每天用含 FeS2 60%的
14、黄铁矿 500 t 生产硫酸，如果在沸腾炉内损失 5%的硫，SO2 的转化率为 90%。每天能生产 98%的硫酸_t。4FeS211O2=高温2Fe2O38SO296.6%常压下 SO2 的转化率已很高，若再采用高压反而会增加设备成本防止形成酸雾，提高吸收效率SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.32 kJmol1427.5 解析(1)沸腾炉中利用黄铁矿和氧气反应制取 SO2，反应方程式为 4FeS211O2=高温2Fe2O38SO2。(2)假设进入接触室中混合气的体积为 100 L，则 V(SO2)7 L，V(O2)11 L，V(N2)82 L。根据反应方程式：2SO2O2催化
15、剂2SO3。设反应的氧气为 X L，则平衡时：V(O2)(11X)L，V(SO2)(72X)L，V(SO3)2X L，V(N2)82 L；根据平衡时 SO3 的体积分数为 7%，列式得：2X100X100%7%，解之得：X3.38，(SO2)3.382 L7 L100%96.6%。(3)在常压下 SO2 的转化率已很高，没必要采用高压，增加设备成本。(4)用 98.3%的浓硫酸吸收 SO3，可以减少酸雾的形成，提高吸收效率。根据 100 g SO3 与 H2O 完全反应放出热量 162.9 kJ，则 1 mol SO3 与 H2O 完全反应放热 Q162.9 kJ80 g100 g130.32
16、 kJ，故该热化学方程式为 SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.32 kJmol1。(5)利用关系式：FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4120 298500 t60%90%(15%)m(H2SO4)98%则 m(H2SO4)298500 t60%90%15%12098%427.5 t。【解题法】硫酸工业生产中化学原理的应用及有关计算1硫酸工业生产流程中的化学原理应用(1)化学反应速率和化学平衡原理增大化学反应速率的措施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。反应条件的选择a温度：400500，根据平衡移动原理，反应应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高
17、，反应速率低，实际生产中采用 400500 的温度。b压强：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对 SO2 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 SO2 的转化率已很高，所以实际生产中采用常压操作。c适当过量的空气：提高 SO2 的转化率。(2)逆流原理：沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行充分彻底；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。(3)热交换原理：由于 2SO2O22SO3 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，降低生产成本
18、的目的。(4)循环操作：由于 2SO2O22SO3 是可逆反应，尾气中还有一定的 SO2 和 O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。2有关计算(1)元素守恒法：根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过程，方便快捷。若已知(欲求)FeS2 的含量，可用 FeS22H2SO4 的关系式；若已知(欲求)S 的含量，可用 SH2SO4 的关系式，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物 FeS2(或 S)进行计算。(2)常见量的计算公式矿物的纯度纯矿物的质量矿物的总质量100%。原料利用率消耗原料的质量原料的总质量 100%。原料转化率原料利
19、用率1原料损失率。产率实际产量理论产量100%。多步反应的总转化率各步反应转化率的乘积。命题法 2 氨在工农业生产中的应用典例 2 氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有很多重要应用。.工业合成氨的流程示意图如下：回答下列问题：(1)设备 A 中含有电加热器、触媒和热交换器，设备 A 的名称是_，其中发生反应的化学方程式为_；原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：_、_。合成(氨)塔N23H2催化剂高温、高压2NH3CH2O=高温COH2CH4H2O=催化剂高温 CO3H2(2)设备 B 的名称是_，其中 m 和 n 是两个通水口，入水口是_(
20、填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是_。(3)设备 C 的作用是_。.制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺，氨碱法的工艺如下图所示：冷却塔(或冷凝器)n 高温气体由冷却塔上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好将液氨与未反应的原料气分离(4)图中的中间产物 C 是_，D 是_(写化学式)。(5)碳酸化塔中发生反应的化学方程式为_。(6)联合制碱法对氨碱法进行了改进，更加符合绿色化学的重要原则，提高了反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)_。Ca(OH)2 NH3 NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl 目标产
21、物总产量反应物总质量 100%mNaHCO3mNH4ClmNaClmNH3mCO2mH2O100%解析(1)合成氨气在合成塔中进行，煤和天然气在高温下都能与水蒸气反应生成氢气。(2)设备 B 是冷却塔，冷却一般是下进上出(或低进高出)，逆流冷却效果较好。(3)设备 C 是氨分离器，及时将氨分离出去，有利于向合成氨方向进行(正向进行)。(4)根据图示，石灰窑生成的 A 为氧化钙，与水反应生成氢氧化钙，所以图中的中间产物 C 是 Ca(OH)2，碳酸化塔中产物为碳酸氢钠和氯化铵，反应物为氨气、氯化钠和二氧化碳，所以 D 为氨气。(5)碳酸化塔中发生的反应为 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3
22、NH4Cl。(6)联合制碱法的总的关系可表示为 NH3CO2H2ONaCl=降温NaHCO3NH4Cl，故原子的利用率表达式为目标产物总产量反应物总质量 100%mNaHCO3mNH4ClmNaClmNH3mCO2mH2O100%。【解题法】化工流程的关注点(1)生产中原料的选择选择原料时考虑因素：化学反应原理、厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、存贮、运输、预处理成本及环境保护等。(2)生产中反应条件的控制化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，依据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律确定。(3)生产中三废的处理化工生产必须保护环境，严格治理“三废”，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。(4)能量的充分利用化工生产中应充分利用反应热，这对于降低成本具有重要意义。硫酸生产中的反应热不仅用于预热反应物满足自身能量的需要，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。(5)绿色化学中学化学中涉及的化工生产知识渗透绿色化学的观点，具体体现在如下几个方面：节省资源，提高原料转化率和利用率。例如，在合成氨工业、联合制碱法等工艺流程中采取了循环操作，体现了绿色化学中节省能源的基本原理。化工生产中均涉及尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染。撬题对点题 必刷题
