1、考点研析 题组冲关 体验高考 演练提升 课时规范训练 第1讲 化学与工农业生产考纲要求 1.了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。3.了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。4.了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。考点一 化学与工业生产一、工业生产硫酸二、工业合成氨1反应原理N23H2催化剂高温、高压2NH3 H02基本生产过程(1)造气：N2来源于空气。H2 主要来源于 H2O 和碳氢化合物。相关化学反应如下：CH2O(g)=高温COH2O(g)=高温催化剂CH4H2
2、O(g)=高温催化剂CH42H2O(g)=高温催化剂COH2CO2H2CO3H2CO24H2(2)净化：原料气中的主要杂质：H2S、CO、CO2、O2 等。主要危害：某些杂质会导致催化剂。净化方法：a用氨水吸收 H2S：bCO 转化为 CO2：COH2O=Fe2O3高温 CO2H2中毒H2SNH3H2O=NH4HSH2Oc用 K2CO3 溶液吸收 CO2：d用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。(3)合成与分离：设备：。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。K2CO3CO2H2O=2KHCO3合成塔冷凝器合成塔流程：原料气的制取净化压缩液氨三、
3、纯碱工业氨碱法(索尔维)联合制碱法(侯德榜)原理NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O原料NaCl、NH3、CaCO3(制备CO2和CaO)NaCl、NH3、CO2生产流程优缺点原料便宜，步骤简单，但是产生大量CaCl2，食盐利用率低产品纯度高，原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl，但加重对设备的腐蚀题组 1 硫酸工业生产的原理和工艺流程1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
4、 催化氧化的影响是_。(3)精制炉气(含 SO2 体积分数为 7%、O2 为 11%、N2 为 82%)中 SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。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。解析：SO2 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，因而需要除尘、水洗；水蒸气对设备和生产有不良影响，故需干燥。B 点的转化率虽高，但压强高于常压，加压必须增
5、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 97%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 B 点。C 点的转化率虽高，但 C 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 A 点温度。答案：(1)4FeS211O2=高温 2Fe2O38SO2(2)除尘 洗涤 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(3)不选 B 点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大；SO2 原料的转化率在 0.1 MPa 时的转化率已是 97%左右，再提高压强，SO2 的转化率提高的余地很小，所以采用 0.1 MPa 不选择C
6、 点，因为温度越低，SO2 转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，450 时，催化剂的催化效率最高。故选择 A 点，不选 C 点(4)利用反应放出的热量预热原料气体 上层反应气经热交换器温度降到 400500 进入下层使反应更加完全题组 2 合成氨工业生产的原理及流程2工业合成氨是在一定条件下进行的，进行如下可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。其部分工艺流程如下：请回答下列问题：(1)第步除需要催化剂这个条件外，还需要的条件是_。(2)第步操作中的原料气体的“净化”目的是_，第步操作的目的是_。(3)工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质方法的
7、原理类似于下列哪种方法？_(填编号)。a过滤 b蒸馏c分液d萃取你做出这个判断的理由是_。(4)可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟生成。该反应的化学方程式为：_。解析：(1)根据化学反应速率、转化率和催化剂的适宜温度进行综合分析，工业合成氨的条件是高温、高压、催化剂。(2)原料气中的有些杂质会使催化剂中毒，失去活性，另外杂质较多时会影响原料的利用率。是使 N2、H2 循环利用，提高原料利用率。(3)通过温度的改变而改变物质的状态，达到使物质分离的目的，是蒸馏的原理。(4)NH3 可被 Cl2 氧化，生成 N2，而 Cl2被还原为 HCl，HCl 与 NH3 化合生成 N
8、H4Cl。8NH33Cl2=N26NH4Cl答案：(1)高温、高压(2)防止催化剂中毒，失去活性，提高原料的利用率 使 N2、H2 循环利用，提高原料利用率。(3)b 通过温度的改变来改变物质的状态，达到使物质分离的目的，是蒸馏的原理(4)8NH33Cl2=N26NH4Cl题组 3 纯碱工业生产的原理及流程3联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如下图：(1)沉淀池中发生反应的化学方程式为_。(2)X是_，Y是_(填化学式)。(3)Z中除了溶解的氨气、食盐外，其他溶质还有_；排出液W中的溶质除了氢氧化钙外，还有_。(4)从理论上分析，在氨碱法生产过程中_(填“需要”“不需要”)补充氨气
9、，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式可表示为_。(5)根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确的是_。a常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小b通入氨气的目的是使氯化铵更多析出c加入食盐细粉的目的是提高Na的浓度，促进碳酸氢钠结晶析出(6)联碱法中，每当通入44.8 L NH3(已折合成标准状况下)时可以得到纯碱100.0 g，则NH3的利用率为_。相比于氨碱法，联碱法的一项优点是_。答案：(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)CO2 NH3(3)Na2CO3、NH4Cl CaCl2、NaCl(4)不需要 CaCO32NaCl=Na2CO3CaCl2(
10、5)b(6)94.3%不产生无用的CaCl2(或提高了食盐的转化率等)4以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下(框图中某些转化步骤及生成物未列出)：当甲烷合成氨的转化率为75%时，以5.60107 L甲烷为原料能够合成_L氨。(假设体积均在标准状况下测定)解析：由反应方程式：CH4H2O(g)=高温催化剂CO3H2，COH2O(g)=高温催化剂CO2H2可知CH44H2，由氢元素守恒可知3H22NH3，所以可知CH483NH3，所以NH3为5.60107L75%831.12108 L。答案：1.121085目前，我国采用“接触法”制硫酸。回答下列有关接触法制硫酸过程中的定量分析问题：(1)由硫酸
11、厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成)，其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)。沸腾炉温度/600620640660矿渣中CuSO4的质量分数/%9.39.29.08.4已知CuSO4在低于660 时不会分解，请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因_。(2)制硫酸时，混合气体的组成是SO2 7%、O2 11%、N282%,100体积混合气体进入接触室反应后，将导出的气体恢复到原温度和压强时变为96.7体积，反应后混合气体中N2和O2的体积比为_；SO2的转化率是_。(3)据测算，接触法制硫酸过程中，若反应热
12、都未被利用，则每生产1 t 98%的硫酸需消耗3.6105 kJ的热量。请通过计算判断，若只有反应2SO2(g)O2(g)催化剂高温2SO3(g)H197 kJmol1放出的热量能在生产过程中得到充分利用，则每生产1 t 98%的硫酸只需外界提供(或可向外界输出)热量为_kJ(H2SO4的摩尔质量为98 gmol1)。解析：(2)差量法：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，体积差量 2 1 2 1 y x 10096.7 3.3所以反应的SO2：y6.6体积，反应的O2：x3.3体积。氮气在反应中不变，故体积比为82(113.3)827.7；SO2的转化率为6.67 100%94.3%。(
13、3)根据原子守恒，得出关系式SO2SO3H2SO4放出热量98.5 kJ 98 g 98.5 kJ 1106 g98%Q98 g1106 g98%98.5 kJQ解得Q9.85105 kJ可向外界输出的能量：9.85105 kJ3.6105kJ6.25105 kJ。答案：(1)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应，随温度升高，平衡逆向移动，SO2的转化率减小，SO3物质的量减少，所以CuSO4的量减少(2)827.7 94.3%(3)6.25105考点二 精细化工与农药、化肥、合成洗涤剂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
14、饲料添加剂、塑料、合成纤维和橡胶用添加剂等。(2)生产特点。多品种小批量；生产流程和设备复杂、综合性和功能性强；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(NH3H2O)、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草木灰磷肥过磷酸钙主要成分是Ca(H2PO4)2H2O 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钾肥 KC
15、l、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K2SO4、(NH4)2SO4 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 按成分第一代农药：天然产物和无机物第二代农药：有机氯、有机磷、氨基甲酸酯等第三代农药：拟除虫菊酯和特异性农药按用途杀虫剂，如第二、三代农药杀菌剂，如、等除草剂，如2，4-D等植物生长调节剂，如乙烯、乙烯利等石硫合剂波尔多液(2)农药对土壤和环境造成的不良影响。对农产品造成污染，危及食品安全；对环境
16、造成严重污染，危及人类身体健康和生命安全；破坏生物链，影响生态平衡。4洗涤剂工业(1)肥皂的生产。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)。碱性工艺流程：(2)合成洗涤剂。表面活性剂：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。题组1 化肥、农药与农业生产1下列对使用化肥、农药的描述中正确的是()A高温多雨时比较适合施用钾肥B长期施用硫铵会造成土壤板结C石硫合剂必须与硫酸混合后才能施用D过磷酸钙必须经硫酸处理后才能施用解析：选B。A中钾肥易溶于水，多雨时易造成化肥的流失；B中硫铵溶于水呈酸性，易破坏土壤的胶体结构使土壤
17、板结；C中石硫合剂主要成分是多硫化钙，具有渗透和侵蚀病菌细胞及害虫体壁的能力，能在植物体表面形成一层药膜起保护作用，如果和硫酸混合后施用，会生成硫酸钙使石硫合剂失去作用；D中有效成分为Ca(H2PO4)2，属水溶性速效磷肥，应直接施用。2农作物生长不仅需要阳光、空气和水，还需要多种化学元素。当植物缺乏N元素时，表现为植株生长缓慢、叶色发黄，严重时叶片脱落直至死亡。而农作物的生长仅靠土壤中的N元素不能满足生长的需要，必须靠施肥加以补充。(1)下列可作氮肥的化合物是_(填字母，下同)，其中含N量最高的是_。A碳酸氢铵 B磷酸二氢钙C硫酸钾D硝酸钾E尿素(2)尿素的合成有多种方法，请写出一个合成尿素
18、的化学方程式_。(3)尿素在土壤中需经过水解后方可被农作物吸收，请写出尿素水解的化学方程式_。简述尿素作氮肥的优点_、_。(4)氮肥的制备，首先涉及氨的合成，请填写下列合成氨工艺流程图中的设备名称：A_、B_。答案：(1)ADE E(2)CO22NH3=加压、加热 CO(NH2)2H2O(其他合理答案也可)(3)CO(NH2)2H2O=CO22NH3 产生农作物光合作用需要的CO2 不会引起土壤酸化(或板结)(答案合理即可)(4)合成(氨)塔 冷凝器(或冷却塔)题组2 肥皂和合成洗涤剂的生产和使用3下列有关合成洗涤剂的叙述错误的是()A在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基含碳原子的个数以1218为宜B
19、在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基应以带有支链的为宜C在合成洗涤剂中添加酶制剂可提高洗涤效果D在合成洗涤剂中应以无磷助剂代替含磷助剂解析：选B。根据合成洗涤剂的洗涤原理可知烷基应以直链为宜，且其碳原子数不能太多，也不能太少，以1218为宜，为提高洗涤效果可添加酶制剂，为防止污染，用无磷助剂代替含磷助剂。4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：(1)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，试写出从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
20、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。在使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡1030 min，水温在4050 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。为什么？_。(5)过去使用的合成洗涤剂中常加入三聚磷酸钠(Na5P3O10)作助剂，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，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_。答案：(1)SO3 (2)取代反应(4)酶发挥催化作用需要适宜的条件(温度、酸碱度
21、等)，酶自身是蛋白质，在不适宜的条件下(如高温)容易变质而失去活性(答案合理即可)(5)三聚磷酸钠造成水体富营养化，破坏了水体原有的生态平衡，对人类的生存环境造成了很大的危害(答案合理即可)感悟高考1(2013高考上海卷)与索尔维制碱法相比，侯德榜制碱法最突出的优点是()A原料利用率高 B设备少C循环利用的物质多D原料易得解析：选A。联合制碱法，生产了副产品NH4Cl，所以提高了原料的利用率。2(2015高考全国卷)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系。在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝
22、酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤中得到的氧化产物是_，溶解温度应控制在6070，原因是_。(2)写出步骤中主要反应的离子方程式_。(3)步骤包括用pH2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_(写名称)。(4)上述工艺中，步骤不能省略，理由是_。(5)步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_(填字母)。A分馏塔B离心机C反应釜D框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品 m g，将其置于过量的FeCl3 溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用 a molL1的 K2Cr2O7 溶液滴定到终点，消耗 K2Cr2O7 溶液 b mL，反应中Cr
23、2O27 被还原为 Cr3，样品中 CuCl 的质量分数为_。解析：(1)酸性条件下，NO3 具有强氧化性，可将Cu氧化为Cu2。温度低，固体溶解较慢，因此温度不宜过低；NH4NO3不稳定，受热易分解，因此加热温度不宜过高。(2)由工艺过程图可知，CuCl应在此反应中生成。SO23具有还原性，可将Cu2还原，反应的离子方程式为2Cu2SO 23 2ClH2O=2CuClSO24 2H。(3)因步骤最终得到的是(NH4)2SO4，且洗涤液要循环使用，故此处酸洗采用的酸应为硫酸。(4)由题中信息知，CuCl在潮湿的空气中易水解氧化，因此步骤醇洗的目的是洗去CuCl表面的水分，防止CuCl因水解氧化
24、而变质。(5)工业上固液分离，根据不同情况可选择离心机分离或框式压滤机分离。(6)反应CuClCu2，1 mol CuCl失去1 mol电子；Cr2O27 2Cr3，1 mol Cr2O27得到6 mol电子，根据电子守恒得：6CuClCr2O27。m g CuCl样品中，n(CuCl)6ab103 mol，CuCl的质量分数为6ab103 mol99.5 gmol1m g100%0.597abm100%。答案：(1)CuSO4或Cu2 温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解(2)2Cu2SO23 2ClH2O=2CuClSO24 2H(3)硫酸(4)醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧
25、化(5)B、D(6)0.597abm100%3(2015高考全国卷)苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：物质相对分子质量密度/(gcm3)沸点/异丙苯1200.864 0153丙酮580.789 856.5苯酚941.072 2182相关化合物的物理常数回答下列问题：(1)在反应器 A 中通入的 X 是_。(2)反应和分别在装置_和_中进行(填装置符号)。(3)在分解釜 C 中加入的 Y 为少量浓硫酸，其作用是_，优点是用量少，缺点是_。(4)反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。反应温度应控制在 5060，温度过高的安全隐患是_。(
26、5)中和釜 D 中加入的 Z 最适宜的是_(填标号，已知苯酚是一种弱酸)。aNaOH bCaCO3cNaHCO3dCaO(6)蒸馏塔 F 中的馏出物 T 和 P 分别是_和_，判断的依据是_。(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是_。解析：(1)由反应原理可知，异丙苯先被 O2 氧化生成异丙苯过氧化氢，异丙苯过氧化氢再在酸性溶液中转化为苯酚和丙酮，结合工艺流程图可知，反应器 A 中通入的气体 X 应作为反应物，故X 是 O2。(2)反应异丙苯与 O2 在装置 A 中进行，生成异丙苯过氧化氢，生成的异丙苯过氧化氢在装置 C(分解釜)中发生分解生成苯酚和丙酮。(3)反应在酸性条件下进行，加入少量浓硫
27、酸可提供酸性环境，加快化学反应速率。浓硫酸具有较强的腐蚀性，容易腐蚀反应设备。(4)反应的 H0，则该反应为放热反应。异丙苯过氧化氢在温度较高时易放出 O2，引起爆炸，故反应将温度控制在5060。(5)中和釜 D 中发生反应的作用是除去硫酸，将苯酚转化为苯酚盐，CaCO3、CaO 与 H2SO4 都生成微溶性 CaSO4，影响中和效果，而 NaOH 的碱性较强，具有较强的腐蚀性，故可选用NaHCO3。(6)丙酮的沸点为 56.5、苯酚的沸点为 182，丙酮的沸点低于苯酚，在蒸馏过程中先被蒸出。由图可知，蒸馏塔 F 中先蒸出 T，后蒸出 P，因此 T 为丙酮，P 为苯酚。(7)反应、中，反应物原
28、子最终都转化到苯酚和丙酮中，原子利用率为 100%，故该方法的优点是原子利用率高。答案：(1)O2(或空气)(2)A C(3)催化剂(提高反应速率)腐蚀设备(4)放热 可能会导致(过氧化物)爆炸(5)c(6)丙酮 苯酚 丙酮的沸点低于苯酚(7)原子利用率高4(2014高考上海卷)在精制饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打(NaHCO3)，并提取氯化铵作为肥料或进一步提纯为工业氯化铵。完成下列填空：(1)写出上述制备小苏打的化学方程式。_(2)滤出小苏打后，母液提取氯化铵有两种方法：通入氨，冷却、加食盐，过滤不通氨，冷却、加食盐，过滤对两种方法的评价正确的是_。(选填编号)a析出的氯化铵纯度更高b析出的氯化铵纯度更高c的滤液可直接循环使用d的滤液可直接循环使用解 析：(1)利 用 溶 解 度 的 差 异 使 得 反 应 NH4HCO3 NaCl=NaHCO3NH4Cl 能够进行。(2)母液中通入氨可以抑制 NH4 的水解，提高氯化铵的产量和纯度；所得的滤液为氯化钠溶液可以循环利用。答案：(1)NH4HCO3NaCl=NaHCO3NH4Cl(2)ad课时规范训练
