新人教版高中化學(xué)選修2（全冊知識點(diǎn)考點(diǎn)梳理、重點(diǎn)題型分類鞏固練習(xí)）（提高版）（家教、補(bǔ)習(xí)、復(fù)習(xí)用）

1、人教版高中化學(xué)選修二知識點(diǎn)梳理重點(diǎn)題型（?？贾R點(diǎn)）鞏固練習(xí)化工生產(chǎn)過程中的基本問題【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的反應(yīng)原理；2、以硫酸生產(chǎn)為例，了解化工生產(chǎn)過程中的一些基本問題；3、認(rèn)識平衡移動原理及其對化工生產(chǎn)中條件控制的意義和作用?！疽c(diǎn)梳理】【炔烴和氣態(tài)烴燃燒#化學(xué)性質(zhì)】要點(diǎn)一、接觸法制硫酸1化學(xué)原理：造氣S (s)+O2 (g)=SO2 (g)；H=279 kJmol14FeS2 (s)+11O2 (g)=2Fe2O3 (s)+8SO2 (g)；H=3412 kJmol1接觸氧化2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 (g)；H=196.6 kJmol1三氧化硫的吸收SO3 (

2、g)+H2O (l)=H2SO4 (l)；H=130.3 kJmol12原料：黃鐵礦（主要成分是FeS2）（或者硫）、空氣、98.3%的H2SO4。3主要設(shè)備：沸騰爐（制取SO2的設(shè)備，用硫作原料不用此設(shè)備，我國現(xiàn)在還主要用黃鐵礦為原料制H2SO4）；接觸室（制取SO3的設(shè)備）；吸收塔（制取H2SO4的設(shè)備）。沸騰爐粉碎的礦石空氣爐氣凈化SO2、O2、N2接觸室SO3、SO2、O2、N2吸收塔濃硫酸尾氣SO2、O2、N2供稀釋用硫酸4生產(chǎn)工藝流程：要點(diǎn)詮釋：硫酸生產(chǎn)過程中三設(shè)備的兩進(jìn)兩出；每套設(shè)備都有兩進(jìn)兩出。（1）沸騰爐兩進(jìn)：黃鐵礦進(jìn)口和空氣進(jìn)口。兩出：礦渣出口和爐氣出口（爐氣成分：SO2、

3、O2、N2、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，砷、硒等的化合物及礦塵等）。（2）接觸室兩進(jìn)：冷反應(yīng)混合氣進(jìn)口（主要成分：SO2、O2、N2等）和經(jīng)過預(yù)熱的熱反應(yīng)混合氣進(jìn)口（主要成分：SO2、O2、N2等）。兩出：經(jīng)過熱交換器預(yù)熱的熱反應(yīng)混合氣出口（主要成分：SO2、O2、N2等）和反應(yīng)后混合氣出口（主要成分：SO3、SO2、O2、N2等）。（3）吸收塔兩進(jìn)：混合氣進(jìn)口（主要成分：SO3、SO2、O2、N2等）和98.3%的H2SO4進(jìn)口。兩出：供稀釋用硫酸出口（主要成分：H2SO4、SO3）和尾氣出口（主要成分：SO2、O2、N2等）。5SO2接觸氧化適宜條件的選擇（1）溫度：SO2接觸氧化是一個放熱的可逆

4、反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷可知，此反應(yīng)在溫度較低的條件下進(jìn)行最為有利。但是，溫度較低時催化劑活性不高，反應(yīng)速率低，從綜合經(jīng)濟(jì)效益來考慮，對生產(chǎn)不利。在實際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度，因為在這個溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率（93.5%99.2%）都比較理想。（2）壓強(qiáng)：SO2的接觸氧化也是一個總體積縮小的氣體反應(yīng)。增大氣體壓強(qiáng)，能相應(yīng)提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，但提高得并不多?？紤]到加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，而且在常壓下，400500時，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，所以硫酸工廠通常采用常壓進(jìn)行操作，并不加壓。（3）催化劑：主要含五氧化二釩（V2O5），俗稱礬觸媒。接

5、觸氧化適宜條件：溫度：400500（反應(yīng)速率快，催化劑活性高）；壓強(qiáng)：常壓（常壓下，SO2轉(zhuǎn)化率已很高，無需加壓）；催化劑：五氧化二釩（V2O5）。要點(diǎn)詮釋：催化劑在使用中會因各種因素而失去活性，其中重要的一個因素就是中毒。催化劑中毒的原因有幾種可能，原料中所含的少量雜質(zhì)，或是強(qiáng)吸附（多為化學(xué)吸附）在活性中心上，或是與活性中心起化學(xué)作用，變?yōu)閯e的物質(zhì)，都能使活性中心中毒。另外，反應(yīng)產(chǎn)物中也可能有這樣的毒物；在催化劑的制備過程中，載體內(nèi)所含的雜質(zhì)與活性組分相互作用，也可能毒化活性中心。中毒不僅影響催化劑的活性，造成催化劑的活性下降，也影響催化劑的選擇性。6硫酸的用途硫酸是化學(xué)工業(yè)中重要產(chǎn)品之一，

6、是許多工業(yè)生產(chǎn)所用的重要原料。硫酸常列為國家主要重工業(yè)產(chǎn)品之一。硫酸的用途十分廣泛。主要有下列幾方面：化肥工業(yè)：硫酸與氨反應(yīng)生成硫酸銨（肥田粉），與磷礦粉反應(yīng)生成過磷酸鈣，每生產(chǎn)1 t硫酸銨要消耗750 kg硫酸；1 t過磷酸鈣要消耗360 kg硫酸。近年來，已逐漸用其他氮肥如尿素、碳酸氫銨、氨水、硝酸銨等代替硫酸銨，使硫酸用于生產(chǎn)氮肥的用量有所減少，但硫酸用于磷肥仍在增長。目前化肥工業(yè)（主要是磷肥）仍然是硫酸的最大用戶，國外化肥用酸約占硫酸總消費(fèi)量的40，我國化肥用酸約占60。有機(jī)合成工業(yè)：在有機(jī)合成工業(yè)中要用硫酸生產(chǎn)各種磺化產(chǎn)品、硝化產(chǎn)品，如每生產(chǎn)1 t錦綸需發(fā)煙硫酸1.7 t；1 t T

7、NT消耗360 kg硫酸。石油工業(yè)：石油產(chǎn)品精煉時要用硫酸除去產(chǎn)品中的不飽和烴等，例如每噸柴油要消耗31 kg硫酸。金屬工業(yè)：金屬銅、鋅、鎘、鎳的精煉，其電解液需用硫酸配制；電鍍、搪瓷工業(yè)需用酸洗去其表面的鐵銹和氧化鐵。無機(jī)鹽工業(yè)：在無機(jī)鹽工業(yè)中，硫酸作為一種最易大量獲得、價格低廉的酸，用以生產(chǎn)各種硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等。原子能工業(yè)：大量硫酸用于離子交換法提取鈾。要點(diǎn)二、化工生產(chǎn)過程中的基本問題1依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)是以化學(xué)反應(yīng)原理為依據(jù)，以實驗室研究為基礎(chǔ)的。任何生產(chǎn)的完成都要符合化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。對于某一具體的化工產(chǎn)品，研究生產(chǎn)過程要從產(chǎn)品的化學(xué)組成和性質(zhì)考慮，來確定原料和生

8、產(chǎn)路線。案例：工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理和生產(chǎn)路線。從H2SO4的組成看，原料應(yīng)是自然界存在的硫黃或硫鐵礦。反應(yīng)過程為：S或FeS2SO2SO3H2SO4。由此可確定生產(chǎn)過程可分為：第一步：以硫黃或硫鐵礦為原料制備SO2（造氣）；第二步：利用催化氧化反應(yīng)將SO2氧化為SO3（催化氧化）；第三步：三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸（吸收）。2生產(chǎn)中原料的選擇在工業(yè)生產(chǎn)中，選擇原料除依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理以外，還有許多因素要考慮，如廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供應(yīng)能力、存貯、運(yùn)輸、預(yù)處理成分及環(huán)境保護(hù)等。案例：雖然用硫黃制硫酸的裝置優(yōu)于黃鐵礦制硫酸的裝置，且硫黃制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡單，三廢處理量小，勞動

9、生產(chǎn)率高，易于設(shè)備大型化等。但由于我國硫資源缺乏，黃鐵礦儲量比天然硫黃要大，所以我國主要是以黃鐵礦為原料制硫酸。3生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制在工業(yè)生產(chǎn)中，常常涉及可逆反應(yīng)，因此要根據(jù)平衡移動原理和化學(xué)反應(yīng)速率原理來選擇合適的反應(yīng)條件，使制備反應(yīng)進(jìn)行得盡可能地快，并且反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率盡可能的高。在實際生產(chǎn)中還要考慮控制某些化學(xué)反應(yīng)條件的成本和實際可能性，因此轉(zhuǎn)化率的高低不是唯一要考慮的因素。4生產(chǎn)中的三廢的處理三廢處理或?qū)⑷龔U消滅于生產(chǎn)過程中，是近年來化工技術(shù)發(fā)展的方向之一。（1）尾氣處理硫酸工業(yè)生產(chǎn)的尾氣中含有少量的SO2，可用石灰水吸收，使其生成CaSO3，然后再用硫酸處理，生成SO2和CaSO4。

10、化學(xué)方程式為：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O。作劣質(zhì)硫酸直接使用制副產(chǎn)品石膏廢液（2）污水處理Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O（3）廢渣利用制水泥的輔料、制磚用作冶金原料（煉鐵）廢渣5能量的充分利用硫酸生產(chǎn)過程中要消耗大量的能量。例如，開動機(jī)器設(shè)備（礦石粉碎機(jī)、運(yùn)輸裝置、鼓風(fēng)機(jī)、泵等）需要電能，維持接觸氧化適宜的溫度（400500）需要熱能。由于硫酸生產(chǎn)過程中三個化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能以降低生產(chǎn)成本。例如，在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱”鍋爐，產(chǎn)生的蒸氣可用來發(fā)電；在催化反應(yīng)室中設(shè)熱交換裝置，利

11、用SO2氧化為SO3時放出的熱來預(yù)熱即將參加反應(yīng)的SO2和O2，使其達(dá)到適宜的反應(yīng)溫度。據(jù)測算，生產(chǎn)1 t硫酸約需消耗100 kWh的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在生產(chǎn)過程中放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于200 kWh的電能。以上資料顯示：硫酸生產(chǎn)中如能充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向硫酸廠供應(yīng)能量，而且還可以由硫酸廠向外界輸送大量的能量。要點(diǎn)三、硫酸工業(yè)制備中的知識儲備 1FeS2中硫元素的化合價從化合價定則推知，F(xiàn)eS2中鐵為+2價，硫為1價。但在已知硫元素的各種價態(tài)中，只有2價、0價、+4價、+6價，并不存在1價。這里根據(jù)化合價定則求算出的硫元素的“化合價”，實際上是硫元素在該化合物中S S2的氧化數(shù)

12、。所謂氧化數(shù)是指元素一個原子在外觀或形式上所帶的電荷。FeS2的電子式為 ，兩個硫原子之間形成一對共用電子對，由于兩個相同的硫原子吸收電子的能力相同，該電子對不發(fā)生偏移，而是居于兩個硫原子的正中央，兩個硫原子都不顯電性。但每個硫原了和鐵原子結(jié)合時，一個硫原子獲得鐵原子供給的一個電子，而帶一個單位負(fù)電筒，故在FeS2中每個硫原子在外觀或形式上帶有一個單位負(fù)電荷，所以FeS2中硫元素的氧化數(shù)為1。由于中學(xué)化學(xué)里不要求氧化數(shù)的概念，可以通俗地認(rèn)為FeS2中硫元素的“化合價”為1價。當(dāng)然也可以把（S2）看做是一個整體，稱為過硫團(tuán)，可以認(rèn)為過硫團(tuán)（S2）顯2價。 2煅燒硫鐵礦的化學(xué)方程式中電子轉(zhuǎn)移方向和

13、總數(shù)的標(biāo)法44e單線橋法： 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 或4e40e4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 若用雙箭號法標(biāo)電子轉(zhuǎn)移方向和總數(shù)，則為：失4e失40e得44e4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 還原劑為FeS2，氧化劑為O2，氧化產(chǎn)物為Fe2O3和SO2，還原產(chǎn)物為Fe2O3和SO2。本質(zhì)是0價的O元素氧化了+2價的Fe和1價的S元素，參加反應(yīng)的三種元素均參加了氧化還原反應(yīng)。 3常見問題整理 A、工業(yè)上接觸法制硫酸中為什么要先將黃鐵礦粉碎？答：該做法是為了增大反應(yīng)物之間的接觸面積，因為反應(yīng)物之間的接觸面積越大，反應(yīng)速率就越快，制H2SO4時把黃鐵礦石粉碎

14、，并在沸騰爐中燃燒，從而加快反應(yīng)的進(jìn)行，燃燒也充分。 B、為什么把燃燒黃鐵礦的爐子叫沸騰爐？為什么用這種爐子？ 答：這是因為礦粒燃燒的時候，從爐底通入強(qiáng)大的空氣流，把礦粒吹得在爐內(nèi)一定空間里劇烈翻騰，好像“沸騰著的液體”一樣。因此，人們把這種爐子叫沸騰爐。礦粒在這種沸騰情況下，跟空氣充分接觸，燃燒快，反應(yīng)完全，提高了原料的利用率。 C、黃鐵礦在沸騰爐里燃燒時，為什么要向爐中鼓入過量的空氣（氧氣）？師答：生產(chǎn)上，常使其一反應(yīng)物的用量（濃度）超過反應(yīng)所需的量。過量的那種反應(yīng)物往往是原料中比較易得且價錢比較便宜的。因而能使較貴重的原料更充分利用。在焙燒黃鐵礦石制造硫酸時，采用過量的空氣使黃鐵礦充分燃

15、燒，就是一例。 D、逆流原理在接觸法制硫酸過程中有哪些具體的作用？師答：在化工生產(chǎn)中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法，如用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3的硫酸吸收三氧化硫，液體和氣體的流向是相反的，液體由吸收塔頂部淋下，氣體由下向上，使作用更完全。在熱交換中，冷的和熱的氣體（或液體），都是采用逆流的方法進(jìn)行熱量交換的。硫酸工業(yè)中，接觸室內(nèi)使用熱交換器，使未進(jìn)入接觸室的SO2和O2得以預(yù)熱，有利于SO2的轉(zhuǎn)化；從接觸室里出來的SO3。得以降溫，減少了SO3的分解。 E、為什么通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化？如何凈化？師答：從沸騰爐里出來的爐氣中，除SO2、O2、N2外，還有水蒸氣，有如含砷、硒等的化合

16、物雜質(zhì)及礦塵，雜質(zhì)和礦塵會使催化劑失去活性而中毒，水蒸氣會跟SO2、SO3形成酸霧，腐蝕管道設(shè)備，因此通入接觸室的混合氣體預(yù)先凈化。 F、什么是熱交換過程？師答：通過熱交換器把反應(yīng)時生成的熱，傳遞給進(jìn)入接觸室的需要預(yù)熱的混合氣體，并冷卻反應(yīng)后生成的氣體。像這樣傳遞熱量的過程就是化學(xué)工業(yè)上常用的熱交換過程。 G、吸收SO3為什么不直接用水或稀H2SO4，而是用98.3的硫酸？師答：這是因為用水或稀H2SO4作吸收劑時，容易形成酸霧，吸收速度慢且吸收不充分，而用98.3的硫酸作吸收劑，則在吸收過程中不形成酸霧，吸收速率快且吸收充分，有利于SO3的吸收。 4發(fā)煙硫酸、純硫酸、濃硫酸、稀硫酸有何區(qū)別和

17、聯(lián)系？ 將SO3氣體溶解在濃硫酸中所成的溶液稱為發(fā)煙硫酸。發(fā)煙硫酸暴露在空氣中時，揮發(fā)出的SO3氣體和空氣中的水蒸氣形成硫酸的小液滴而發(fā)煙。發(fā)煙硫酸的脫水性、吸水性和氧化性都比濃硫酸更強(qiáng)。在硫酸工業(yè)上常用98.3的硫酸來吸收SO3得到發(fā)煙硫酸，再用92.3的硫酸來稀釋發(fā)煙硫酸，得到市售的98.3的硫酸。 純硫酸是無色油狀液體，100的純硫酸幾乎不導(dǎo)電。加熱純硫酸放出SO3直至酸的濃度降低至98.3，此時沸點(diǎn)為338，再繼續(xù)加熱，硫酸的濃度不變，所以不能用蒸發(fā)的方法得到無水硫酸。 市售的濃硫酸一般含有H2SO4為9698，比重為1.84gmL1，相當(dāng)于18 molL1。具有強(qiáng)烈的吸水性、氧化性、

18、脫水性。能把鐵、鋁鈍化。通常用來制取氫氣的稀硫酸其濃度約為34 molL1，且具有酸的通性，無吸水性、脫水性，能和鐵、鋁劇烈反應(yīng)放出H2?！镜湫屠}】類型一：硫酸的制備原理及生產(chǎn)工藝 例1 某校學(xué)生活動小組設(shè)計了如下圖所示裝置探究工業(yè)接觸法制硫酸接觸室中的反應(yīng)，并測定此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率。實驗時，裝置D錐形瓶中溶液產(chǎn)生白色沉淀。裝置E中溶液褪色。 （1）裝置B的三個作用是_；_；_；（2）在實驗過程中，當(dāng)V2O5表面紅熱后，應(yīng)將酒精燈移開一會兒后再繼續(xù)加熱，其原因是_。（3）反應(yīng)停止后，要通過裝置D錐形瓶中產(chǎn)生的白色沉淀的量測定已被氧化的二氧化硫的量時，在濾出沉淀前必須進(jìn)行的一步實驗操作是

19、（簡述過程）_。D中錐形瓶盛放的溶液可以是（選填序號）（ ）a足量澄清石灰水 b足量小蘇打溶液c足量氯化鋇溶液 d足量硝酸鋇溶液（4）若從錐形瓶溶液中得到的沉淀質(zhì)量為W g，要測定該條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，實驗時需要測定的數(shù)據(jù)是（選填序號）（ ）a裝置F增加的質(zhì)量（a g） b裝置A中亞硫酸鈉減少的質(zhì)量（b g）c裝置B增加的質(zhì)量（c g） d裝置E增加的質(zhì)量（d g）所求得二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為_?！舅悸伏c(diǎn)撥】本題考查的是工業(yè)制備硫酸時，接觸室內(nèi)的反應(yīng)，明確反應(yīng)的裝置。其中，工業(yè)制備時的凈化過程：爐氣除塵（除礦塵）洗滌（除砷、硒等的化合物）干燥（除水蒸氣）SO2、O2、N2?！敬鸢浮浚?）干燥O

20、2和SO2 使O2和SO2混合均勻 便于通過觀察氣泡的速率，控制O2和SO2的比例（2）該反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，溫度過高平衡逆向移動，不利于SO3的生成，且影響催化劑的活性。（3）向錐形瓶中滴加BaCl2溶液，直至沉淀量不再增加（或靜置后向上層清液中滴入BaCl2溶液，若產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)加入BaCl2溶液后，重復(fù)上述過程至清液中不再產(chǎn)生沉淀）；c（4）a、d 【解析】（1）裝置B既可以干燥O2和SO2，并使其混合均勻，還可以于通過觀察氣泡的速率，控制反應(yīng)物的比例。（2）二氧化硫的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，不利于SO3的生成。（3）D中錐形瓶盛放的溶液應(yīng)能夠與SO3生

21、成白色沉淀，所以不能選用小蘇打溶液，由于澄清石灰水濃度較小，不宜選用，而硝酸鋇溶液能夠氧化二氧化硫，所以也不能選用。在濾出沉淀之前，應(yīng)檢驗溶液中的SO42是否沉淀完全。（4）要測定該條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，實驗時還需要測定的數(shù)據(jù)是多余的SO2的質(zhì)量，多余的SO2被吸收于裝置E和F中。轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量為，多余的SO2的物質(zhì)的量為 ?！究偨Y(jié)升華】本題是工業(yè)制備硫酸的縮略模型，所用到的原理及知識仍然是教材上的內(nèi)容。明確工業(yè)制硫酸的原料、反應(yīng)設(shè)備及原理、尾氣處理方法。注意總結(jié)工業(yè)制備類要點(diǎn)，橫向總結(jié)，縱向?qū)Ρ?。舉一反三：【變式1】在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都是正

22、確的是（ ）A硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的硫鐵礦不能燃燒B從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中SO2會與雜質(zhì)反應(yīng)CSO2氧化為SO3時需使用催化劑，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率DSO3用98.3%的H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全【答案】D 【解析】選項A中操作正確，但解釋不對，將礦石粉碎是使礦石與空氣的接觸面積增大，可以燃燒得更充分、更快。B項的說明不對，凈化的目的是防止?fàn)t氣中的雜質(zhì)和礦塵使催化劑中毒、失效。選項C的說明是錯誤的，催化劑的作用是縮短反應(yīng)完成的時間。選項D正確。 例2 已知2A (g)+B (g)2C (g)（反應(yīng)為放熱反應(yīng)），其實驗數(shù)據(jù)如下：壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化

23、率溫度不同條件下A的轉(zhuǎn)化率10 MPa50 MPa100 MPa500 MPa1000 MPaT197.598.999.299.699.7T285.692.994.997.798.3 （1）T1_T2（填“”“”或“”）。（2）工業(yè)上合成C，應(yīng)選用的溫度是_，其理由是_。應(yīng)選用的壓強(qiáng)是_，其理由是_?！敬鸢浮浚?） （2）T1 溫度低，A的轉(zhuǎn)化率高10 MPa 在10 MPa時，A的轉(zhuǎn)化率已很高，加壓轉(zhuǎn)化率提高不大。選擇常壓可節(jié)省動力，簡化設(shè)備?！窘馕觥浚?）由表中數(shù)據(jù)可看出，在相同壓強(qiáng)時，T1時的A的轉(zhuǎn)化率T2大于A的轉(zhuǎn)化率，說明平衡右移，根據(jù)勒夏特列原理，降低溫度，平衡向右移，所以T1T2

24、。（2）T1時的A的轉(zhuǎn)化率大于T2時A的轉(zhuǎn)化率，所以溫度選擇T1；根據(jù)表中數(shù)據(jù)，加壓對提高A的轉(zhuǎn)化率并不明顯，所以無需加壓。類型二：工業(yè)制硫酸的有關(guān)計算 例3 在一定條件下可發(fā)生反應(yīng)：2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)?，F(xiàn)取3 L SO2和6 L O2混合，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得混合氣體的體積減小10%。求： （1）SO2的轉(zhuǎn)化率。（2）平衡混合氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答有關(guān)計算時，注意氣體摩爾體積及阿伏加德羅定律的應(yīng)用：同溫同壓下，相同體積的任何氣體必然含有相同數(shù)目的分子?！敬鸢浮浚?）60% （2）22.2%【解析】（1）2SO2 + O2 2SO3 n 2 1

25、2 1 n (SO2) (3+6)10%n (SO2)=1.8SO2轉(zhuǎn)化率（2）?！究偨Y(jié)升華】在涉及工業(yè)制備的計算時，經(jīng)常涉及到多步反應(yīng)，注意此類習(xí)題轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等問題。舉一反三：【變式1】反應(yīng)2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）在不同溫度或不同壓強(qiáng)（p1p2）下達(dá)到平衡時，混合氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)a%隨溫度和壓強(qiáng)的變化曲線正確的是（ ） 【答案】D （點(diǎn)撥：正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且是體積減小的反應(yīng)，隨溫度升高，a%增大，隨壓強(qiáng)增大，a%減小。）類型三：硫酸工業(yè)廠址的選擇例題4 在以下條件下，你認(rèn)為A城市該不該建硫酸廠？（1）A城市郊區(qū)有豐富的黃鐵礦資源，水源、能源

26、充足，交通方便。（2）A城市需使用硫酸的工業(yè)不多，而離它遠(yuǎn)的B城市卻是一個消耗硫酸甚多的工業(yè)城市。（3）A城市是一個風(fēng)光秀麗的旅游城市，對環(huán)境保護(hù)的要求甚高，而且土地價格較貴，土地供應(yīng)緊張?！敬鸢浮吭贐城市建硫酸廠，再運(yùn)輸少量硫酸到A城市供應(yīng)生產(chǎn)的需要，這樣資源配置比較合理?！窘馕觥康谝粋€條件有利于在A城市建硫酸廠；第二個條件從市場需求和運(yùn)輸成本考慮，在A城市建廠不如在B城市建廠合算；第三相條件從根本上否定了在A城市建廠的設(shè)想。因為一個風(fēng)光秀麗的旅游城市，對環(huán)保的要求一定很高。而且該地的土地價格也較貴。如果在該地建污染比較嚴(yán)重的硫酸廠，必然會破壞旅游資源，得不償失?！眷柟叹毩?xí)】一、選擇題1在硫

27、酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明操作的主要原因都正確的是( )A、硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的硫鐵礦不能燃燒。B、從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中SO2會與雜質(zhì)反應(yīng)。C、SO2氧化為SO3時需用催化劑，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率。D、SO3用98.3的濃H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全。2有關(guān)硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的說法中正確的是()A甲地有豐富的硫鐵礦資源，水源能源充足，交通便利，是風(fēng)景秀麗的旅游勝地，雖當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，但為提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)效益宜建硫酸廠B為減少SO2對空氣的污染，可以建筑高煙囪，使含SO2的尾氣在高空擴(kuò)散稀釋，到達(dá)地面時達(dá)到安全濃度C硫酸

28、生產(chǎn)過程排放的污染物主要是含SO2的尾氣、固體燒渣、廢酸和廢水等D選擇硫酸廠廠址時，當(dāng)經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)保問題有沖突時，為提高人們的物質(zhì)生活水平，應(yīng)先考慮經(jīng)濟(jì)利益的問題3工業(yè)制硫酸的尾氣中成分是（ ）ASO2和SO3 BO2、SO2、N2 CO2、N2 DSO3、O24要除去SO2中含有的SO3雜質(zhì)，可通過（ ）AH2O BCa(OH)2溶液 C98.3%的硫酸 D飽和NaHSO3溶液5欲制備50 t濃度為98%的硫酸，若產(chǎn)率為98%，需含F(xiàn)eS2 90%的硫鐵礦（ ）A26.5 t B27.6 t C30 t D34 t6反應(yīng)2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)是在恒溫條件下的密閉容器中

29、進(jìn)行的，能夠充分說明此反應(yīng)已達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ）A有2 mol SO2消耗，同時就有2 mol SO3生成B有2 mol SO2消耗，同時有1 mol O2消耗C容器中SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量為212D容器中壓強(qiáng)不隨時間的改變而改變7反應(yīng)2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)；H=196.6 kJmol1，達(dá)到平衡時，在恒溫時擴(kuò)大容積，若用v來表示反應(yīng)速率，則（ ）Av（正）、v（逆）均不變，平衡不移動Bv（正）、v（逆）均減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動Cv（正）減小、v（逆）增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動Dv（逆）減小，v（正）增大，平衡向正反應(yīng)方向移動8在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO2

30、 (g)+O2 (g)2SO3 (g)；H=196.6 kJmol1，各組反應(yīng)條件如下表，反應(yīng)速率由快到慢的順序是（ ）溫度400400300300c (SO2)(molL1)1020510c (O2)(molL1)5555A B C D9接觸法制硫酸工業(yè)中，將硫鐵礦煅燒，當(dāng)轉(zhuǎn)移11 mol電子時，消耗O2的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為（ ）A30.8 L B123.2 L C61.6 L D92.4 L10工業(yè)制硫酸時，接觸室中裝有熱交換器，以下敘述與熱交換器作用有關(guān)的是（ ）A加快反應(yīng)速率，提高原料利用率 B充分利用熱量，降低生產(chǎn)成本C升高溫度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率 D防止催化劑中毒二、填空題1（1）

31、硫鐵礦因其外表像金，故又稱愚人金，在無任何試劑的情況下，你如何用化學(xué)實驗證明：一塊硫鐵礦不是真金。 （2）下圖是幾種進(jìn)行熱量交換或物質(zhì)交換的裝置，其中流向AB的是_。 2我國某地經(jīng)探明有一座大型磁鐵礦，該鐵礦附近有煉焦用煙煤礦、石灰石礦，附近山崗上盛產(chǎn)黏土，見下圖。仔細(xì)分析上圖回答下列問題： （1）隨著該大型鐵礦的開發(fā)，該地將修建煉鐵廠（需要鐵礦、焦炭、石灰石等作原料）、煉鋼廠、煉焦廠（可由煤煉制焦炭）、火力發(fā)電廠和水泥廠。根據(jù)工業(yè)合理布局，將4個工廠選址填入下圖中。煤礦鐵礦石灰石礦黏土礦（2）根據(jù)上述資源和礦產(chǎn)，你認(rèn)為當(dāng)?shù)毓I(yè)應(yīng)選擇下列哪項工業(yè)為“龍頭”（ ）A能源工業(yè) B鋼鐵工業(yè) C化肥工

32、業(yè) D化學(xué)工業(yè)（3）為充分利用資源并與龍頭工業(yè)聯(lián)系密切，有方案擬在該地區(qū)建立如下四個工廠，你認(rèn)為設(shè)置正確的廠是（ ）A重型機(jī)械廠 B水泥廠 C化肥廠 D硫酸廠（4）從環(huán)境保護(hù)和各廠對資源相互利用等方面闡述你所選擇的正確建廠方案的理由。（5）用化學(xué)方程式表示該煉鐵廠以當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的品位較高的磁鐵礦冶煉生鐵的過程。3硫酸工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益問題。（1）若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠，你認(rèn)為廠址宜選在_的郊區(qū)（填標(biāo)號）；A有豐富黃鐵礦資源的城市 B風(fēng)光秀麗的旅游城市C消耗硫酸甚多的工業(yè)城市 D人口稠密的文化、商業(yè)中心城市（2）CuFeS2是黃鐵礦的另一成分，煅燒時CuFeS2轉(zhuǎn)化為CuO

33、、Fe2O3和SO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。（3）在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都是正確的是_。A黃鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中燃燒B從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應(yīng)C二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率D三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率（4）由硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4（由CuO與SO3在沸騰爐中化合而成），其中硫酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨沸騰爐溫度不同而變化（見下表）沸騰爐溫度/600620640660爐渣中CuSO4的

34、質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%9.39.29.08.4已知CuSO4在低于660時不會分解，請簡要分析上表中CuSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而降低的原因_?！緟⒖即鸢概c解析】一、選擇題1D2C3B 【解析】空氣中的氮?dú)獠粎⒓臃磻?yīng)，O2和SO2均有多余4D 【解析】A、B選項都能吸收SO2和SO3，C是工業(yè)常用吸收SO3的方法，D的方法最好，既能除去SO3，還能多產(chǎn)生SO25D 【解析】根據(jù)守恒法解題：6D 【解析】考慮達(dá)到平衡的標(biāo)志有二：一為v（正）=v（逆），二為各物質(zhì)百分含量不變，A、B項所示均為v（正）無法說明v（逆），則不行；C項達(dá)到平衡各物質(zhì)的含量并不一定等于化學(xué)計量數(shù)之比7B 【解析】擴(kuò)大容積即為減小

35、壓強(qiáng)8C 【解析】反應(yīng)體系溫度越高，反應(yīng)速率越快；反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越快，故9C 【解析】4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，轉(zhuǎn)移44 mol電子，消耗O2 11 mol10B 【解析】熱交換器的主要目的是充分利用熱能二、填空題1（1）取一小塊樣品，在火上煅燒，若有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，則不是真金。 （2）2（1）圖中四個工廠名稱從上到下依次為：火力發(fā)電廠、煉焦廠、煉鐵煉鋼廠、水泥廠 （2）B （3）A、B、C （4）煉鐵、煉鋼廠的產(chǎn)品可作為重型機(jī)械廠的原料副產(chǎn)品、爐渣、鋼渣可作為水泥廠制造水泥的原料，煉焦廠回收焦?fàn)t煤氣中氨可作為化肥廠生產(chǎn)氮肥的原料，因附近無黃鐵礦，故不適宜硫酸

36、廠 （5）C+O2CO2，CO2+C2CO，4CO+Fe3O43Fe+4CO23（1）C（2分）（2）4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2（2分）（3）D（2分）（4）SO2轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng)（1分），隨溫度升高，平衡左移，SO3物質(zhì)的量減少（1分），所以CuSO4的量減少（或溫度升高，SO3物質(zhì)的量減少，故CuSO4的量減少）合成氨 純堿的生產(chǎn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解合成氨的反應(yīng)原理、基本生產(chǎn)過程和合成氨工業(yè)發(fā)展中需要解決的問題；2、通過純堿的兩種典型生產(chǎn)過程及其演變的學(xué)習(xí)，了解化學(xué)工藝改進(jìn)的原因、思路、條件以及由此帶來的社會和經(jīng)濟(jì)效益?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、合

37、成氨的反應(yīng)原理【走進(jìn)化學(xué)工業(yè)#合成氨】1合成氨適宜條件選擇的依據(jù)合成氨的反應(yīng)原理：3H2 (g)+N2 (g)2NH3 (g)；H=92.4 kJmol1；特點(diǎn)：這是一個放熱的、氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)。工業(yè)上合成氨，既要使反應(yīng)進(jìn)行得快，又要使平衡混合物中氨的含量高，還要考慮生產(chǎn)中的動力、材料、設(shè)備等因素，以取得最佳效益。因此必須根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理的有關(guān)知識，對合成氨的條件進(jìn)行選擇。要點(diǎn)詮釋：勒夏特列原理主要解決的是平衡問題，主要包括平衡移動、平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等問題。但以下幾方面問題，則不能用勒夏特列原理解釋：是否需要催化劑及催化劑的催化效率問題；反應(yīng)速率進(jìn)行的快慢、達(dá)到平衡時間長

38、短問題；與勒夏特列原理相矛盾的實際應(yīng)用問題。2合成氨適宜條件選擇的思路選擇項目選擇的思想適宜條件（填寫表格）壓強(qiáng)合成氨反應(yīng)是一個氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)既能增大反應(yīng)速率，又能提高平衡混合物氨的含量。理論上講，壓強(qiáng)越大越好。但壓強(qiáng)越大，需要的動力就越大，對材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，這將會大大增加投資并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此壓強(qiáng)不宜過高2050 MPa溫度降低溫度有利于提高平衡混合物中氨的含量，但溫度過低，反應(yīng)速率很小，需要很長時間才能達(dá)到平衡狀態(tài)，這在工業(yè)上是很不經(jīng)濟(jì)的。綜合考慮上述問題結(jié)合考慮催化劑的活性最大，選擇_的溫度500左右催化劑使用催化劑能降低反應(yīng)所需的能量，加快化學(xué)

39、反應(yīng)速率。合成氨反應(yīng)即使在高溫高壓下仍然進(jìn)行得十分緩慢。選擇合適的催化劑，可以使反應(yīng)能夠在較低溫下較快地進(jìn)行以鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸煤）濃度增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率并使平衡向生成氨的方向移動，減小生成物的濃度可以使平衡向正反應(yīng)方向移動及時補(bǔ)充N2、H2，使其保持一定濃度，及時將氨液化使其從反應(yīng)體系中分離出來要點(diǎn)詮釋：合成氨的幾個常見問題 （1）合成氨時，壓強(qiáng)是否越大越好，為什么使用了高溫、高壓還要用催化劑？ 選擇合成氨的條件時，應(yīng)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益為選擇生產(chǎn)條件的目的。目前，合成塔的耐壓鋼板厚度已達(dá)10 cm，如壓強(qiáng)過大，H2還是會穿透鋼板。由于N2十分穩(wěn)定。即使用了高溫、高壓，

40、反應(yīng)速率仍然十分緩慢，需要很長時間才能達(dá)到平衡，這在工業(yè)生產(chǎn)上是很不經(jīng)濟(jì)的，目前，我國合成氨廠通常采用2050 MPa。綜合考慮上述因素，在實際生產(chǎn)中，合成氨反應(yīng)一般選擇在500左右，為加快反應(yīng)速率，仍需使用催化劑。 （2）合成氨時，為什么選擇500的高溫，為什么不采用過量的N2以提高H2的轉(zhuǎn)化率？500的高溫，可以加快反應(yīng)速率，此溫度時，催化劑鐵觸媒的活性最高。由于氮?dú)獾奶厥夥€(wěn)定性，即使增大氮?dú)獾臐舛?，對反?yīng)速率及氨的產(chǎn)率都影響不大。采用c (N2)c (H2)=13的比例，更便于合成氨生產(chǎn)的循環(huán)操作。在選擇時，既要考慮提高溫度有利于提高合成氨的速率，又要考慮適當(dāng)控制溫度以利于提高氨的產(chǎn)率，

41、同時還兼顧考慮催化劑的活性范圍，并有利于提高整體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。合成氨中的原料氣只能有一部分轉(zhuǎn)化為氨，分離出氨后，未反應(yīng)的原料氣需循環(huán)使用，c (N2)c (H2)=13的比例始終保持不變，只需補(bǔ)充一部分N2、H2使反應(yīng)保持一定的濃度即可，便于合成氨生產(chǎn)的循環(huán)操作。要點(diǎn)二、合成氨的基本生產(chǎn)過程1主要生產(chǎn)過程（1）造氣：制備合成氨的原料氣制取N2：將空氣液化，蒸發(fā)分離出氧氣獲得N2，或?qū)⒖諝馀c碳作用使氧氣生成二氧化碳，除去二氧化碳即得N2。制取H2：用水和碳?xì)浠衔铮?、焦炭、石油、天然氣等）在高溫下制取。如用焦炭和水制取H2的反應(yīng)如下：C+H2O (g)CO+H2；CO+H2O (g)CO2+

42、H2。石油、天然氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣等都含有大量的碳?xì)浠衔铮@些碳?xì)浠衔镌谝欢l件下，可以與氧氣或水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳和氫氣。CH4+H2OCO+3H2；CH4+2H2OCO2+4H2。除去二氧化碳即可得到氫氣，常用K2CO3溶液吸收；K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。（2）凈化：原料氣的凈化原料氣在制備過程中，有O2、CO、CO2、H2S、水蒸氣存在，分離時，不可能將它們完全分離掉，因此，原料氣中往往混有少量的O2、CO、CO2、H2S、水蒸氣和粉塵，這些物質(zhì)都能使催化劑的活性減弱或喪失，這就是催化劑中毒。用稀氨水吸收H2S雜質(zhì)：NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O

43、。最后，原料氣還需經(jīng)過精制處理，如用醋酸、銅和氨配制成的溶液來吸收O2、CO、CO2、H2S等少量有害氣體。（3）合成：氨的合成與分離凈化后的原料氣經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮至高壓。在適宜條件下進(jìn)行氨的合成反應(yīng)。設(shè)備：合成塔。從合成塔出來的氣體，通常約含15%（體積分?jǐn)?shù)）的氨。為了使氨沒有起反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃饫锓蛛x出來，要把混合氣體通過冷凝器使氨液化，然后在氣體分離器里把液態(tài)氨分離出來導(dǎo)入液氨貯罐。由氣體分離器出來的氣體，經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)，再送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。合成塔主要由接觸室和熱交換器兩部分構(gòu)成。熱交換器使合成氨和氨冷凝放出的熱來加熱原料氣體。2生產(chǎn)流程圖原料氣凈化、壓縮合成塔分離液氨循環(huán)操作 N2、H

44、2（1）循環(huán)操作過程是將沒有轉(zhuǎn)化為生成物的反應(yīng)物又重新回到反應(yīng)設(shè)備中參加反應(yīng)的過程，顯然循環(huán)操作過程可以提高反應(yīng)物的利用率，使反應(yīng)物盡可能地轉(zhuǎn)化為生成物。（2）由于存在循環(huán)操作過程，從理論上講，即使是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物也是全部轉(zhuǎn)化為生成物。如合成氨反應(yīng)，理論上1 mol N2最終可制得2 mol NH3，即關(guān)系式為：N22NH3。要點(diǎn)三、合成氨工業(yè)的發(fā)展1原料及原料氣的凈化氮?dú)鈦碜匀≈槐M用之不竭的空氣，氫氣的制備工藝和技術(shù)的變化：早期主要源于焦炭和水的反應(yīng)，現(xiàn)在已經(jīng)可以使用各種不同的固態(tài)（煤和焦炭）、液態(tài)（石油中提煉的石腦油和重油等）和氣態(tài)（天然氣和焦?fàn)t氣等）可燃物作為制氫的原料。2催化劑的選

45、擇催化反應(yīng)過程的工藝條件常常決定于催化劑的性能。合成氨時，使用磁鐵礦催化劑已經(jīng)80多年，其間各國一直在進(jìn)行研究和改進(jìn)。3環(huán)境保護(hù)合成氨的廢渣主要來自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，用重油為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材和肥料的原料。合成氨的廢氣主要是H2S和CO2等有害氣體。對H2S的處理可采用直接氧化法、循環(huán)法等回收技術(shù)，CO2可作為尿素和碳銨的原料。合成氨的廢液主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污水主要有生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法，處理含氨廢水多以蒸餾的方法回收氨達(dá)到綜合利用的目的。要點(diǎn)四、氨堿法生產(chǎn)純堿【走進(jìn)化學(xué)工業(yè)#氨堿洗的生產(chǎn)原理

46、】 1原料：食鹽（氯化鈉）、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣。 2生成過程：先使氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。經(jīng)過濾、洗滌得到NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品。放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用。含有氯化銨的濾液與石灰乳Ca(OH)2混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。 3化學(xué)反應(yīng)方程式是：NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2CaO+H2O=Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O4工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如下圖所示。 5氨

47、堿法的優(yōu)缺點(diǎn)：氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是：原料（食鹽和石灰石）便宜，產(chǎn)品純堿的純度高，副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有許多缺點(diǎn)：首先是兩種原料的成分里都只利用了一半食鹽成分里的鈉離子（Na+）和石灰石成分里的碳酸根離子（CO32）結(jié)合成了碳酸鈉，可是食鹽的另一成分氯離子（Cl）和石灰石的另一成分鈣離子（Ca2+）卻結(jié)合成了沒有多大用途的氯化鈣（CaCl2），因此如何處理氯化鈣成為一個很大的負(fù)擔(dān)。氨堿法的最大缺點(diǎn)還在于原料食鹽的利用率只有7274，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄，這是一個很大的損失。要點(diǎn)五、聯(lián)合制堿法【走進(jìn)化學(xué)工業(yè)#聯(lián)合制堿法】 該

48、方法是我國化學(xué)工程專家侯德榜（18901974）于1943年創(chuàng)立的。是將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來，同時生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法。 1原料：食鹽、氨和二氧化碳合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣。 合成氨生成二氧化碳的方程式為：C+H2OCO+H2 CO+H2OCO2+H2。 2生產(chǎn)過程：聯(lián)合制堿法包括兩個過程：第一個過程與氨堿法相同，將氨通人飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液。第二個過程是從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體。由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，

49、低溫時的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化銨在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低溫條件下，向濾液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已基本上被氯化鈉飽和，可回收循環(huán)使用。3其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如下圖所示。4聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較：聯(lián)合制堿法與氨堿法比較，其最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到96以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時，生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品一一純堿和氯化銨。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來制取純堿，這樣就

50、節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠的無用的成分氯離子（Cl）來代替價格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。從而不再生成沒有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。 要點(diǎn)詮釋：1、碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較化學(xué)式Na2CO3Na2CO310H2ONaHCO3俗名純堿、蘇打小蘇打色態(tài)白色粉末無色晶體細(xì)小白色晶體溶解性易溶于水較易溶于水（溶解度較Na2CO3?。岱€(wěn)定性不易分解易失水、風(fēng)化受熱易分解2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O與H+反應(yīng)CO32+2H+=CO2+H2O較快HCO3+H+=CO2

51、+H2O劇烈與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)HCO3+OH=CO32+H2O與石灰水反應(yīng)CO32+Ca2+=CaCO3石灰水足量：HCO3+Ca2+OH=CaCO3+H2O石灰水不足：2HCO3+Ca2+2OH=CaCO3+2H2O+CO32與BaCl2反應(yīng)CO32+Ba2+=BaCO3不反應(yīng)（若再加NaOH，則有沉淀）與CO2反應(yīng)Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3不反應(yīng)用途用于玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè)；洗滌劑發(fā)酵劑、滅火器，醫(yī)療上用于治胃酸過多要點(diǎn)詮釋：2、碳酸氫鹽的不穩(wěn)定性所有碳酸氫鹽都不穩(wěn)定，不論干態(tài)還是濕態(tài)，受熱都容易發(fā)生分解反應(yīng)。如：Ca(HCO3)2 (aq)及Ca(HCO3)2

52、 (s)受熱都能發(fā)生分解反應(yīng)：Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2，Ba(HCO3)2BaCO3+H2O+CO2，2KHCO3K2CO3+H2O+CO2。要點(diǎn)詮釋：3、某些碳酸的正鹽和酸式鹽的溶解度（S）的比較（1）S (Na2CO3)S (NaHCO3)：相同的溫度條件下，Na2CO3的溶解度大于其酸式鹽NaHCO3的溶解度。一般說來，向飽和Na2CO3（aq）中通CO2會有NaHCO3沉淀析出：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3，同理：S (Li2CO3)S (LiHCO3)、S (K2CO3)S (KHCO3)。（2）S (CaCO3)S Ca(HCO3)：CaCO3不

53、溶于水，Ca(HCO3)2能溶于水，故相同溫度條件下，CaCO3的溶解度小于其酸式鹽Ca(HCO3)2的溶解度。一般說來，向CaCO3懸濁液中通入CO2會使溶液變得澄清：CaCO3+H2O+ CO2=Ca(HCO3)2。同理：S (MgCO3)S Mg(HCO3)2、S (BaCO3)S Ba(HCO3)2?！镜湫屠}】類型一：工業(yè)合成氨的原理 例1 對于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是（ ） A都能提高反應(yīng)速率，都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響 B都能使化學(xué)平衡向右移動，增大N2的平衡轉(zhuǎn)化率，縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時間 C都能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時間，只有壓強(qiáng)對化學(xué)平衡狀態(tài)

54、有影響 D催化劑能縮短到達(dá)平衡所用的時間，而壓強(qiáng)無此作用【思路點(diǎn)撥】本題考查工業(yè)合成氨中綜合條件的選擇。在分析時，需要綜合考慮外界條件對速率的影響以及對平衡的影響?！敬鸢浮緾 【解析】對于可逆反應(yīng)來說，催化劑只能提高反應(yīng)速率縮短到達(dá)平衡的時間，但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，不能提高N2的平衡轉(zhuǎn)化率；由于N2+3H22NH3是一個體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)后，不僅能增大反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時間，而且能使化學(xué)平衡向正方向移動，提高N2的平衡轉(zhuǎn)化率?！究偨Y(jié)升華】根據(jù)所學(xué)知識，選擇500的溫度作為合成氨的適宜條件，是因為在此溫度時，反應(yīng)速率快且平衡時氨的含量也不太低。也就是說，選擇500的溫度是反應(yīng)速率

55、原理和勒夏特列原理共同作用的結(jié)果。顯然若用勒夏特列原理來解釋，高溫應(yīng)不利于氨的生成。舉一反三：【變式1】同溫同壓下，當(dāng)反應(yīng)生成的產(chǎn)物增加8時，總體積也減少8的是（ ）AN2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g) BN2 (g)+O2 (g)2NO (g) C4NO2 (g)+O2 (g)2N2O5 (g) D2NO (g)+O2 (g)2NO2 (g) 【答案】A 【解析】題目的著眼點(diǎn)在于分析不同反應(yīng)的反應(yīng)特征，在反應(yīng)特征的分析中，又側(cè)重于分析在反應(yīng)前后物質(zhì)的量的變化，合成氨反應(yīng)的重要特征是反應(yīng)生成氨的物質(zhì)的量等于應(yīng)后總物質(zhì)的量的減少，即生成2 mol NH3的同時反應(yīng)混合物的總物質(zhì)的量也減

56、少2 mol；B反應(yīng)前后總物質(zhì)的量不變；C生成2 mol N2O5時，總物質(zhì)的量減少3 mol；D生成2 mol NO2時，總物質(zhì)的量減少1 mol。故正確答案只有A滿足。 【總結(jié)升華】合成氨反應(yīng)中的生成NH3的物質(zhì)的量等于反時混合物的總物質(zhì)的量的減少這是合成氨反應(yīng)重要特征之一?！咀兪?】有平衡體系CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），為了增加甲醇的產(chǎn)量，工廠應(yīng)采取的正確措施是（ ）A高溫、高壓 B適宜溫度、高壓、催化劑C低溫、低壓 D低溫、高壓、催化劑【答案】B 【解析】題目的命題意圖，將選擇合成氨的分析思路應(yīng)用到工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)條件選擇，是一種同類工業(yè)問題的

57、遷移，分析時，只需考慮實際上工業(yè)生產(chǎn)的可能性，與合成氨生產(chǎn)條件選擇的方法相同。由于合成甲醇的反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)有利于甲醇的生產(chǎn)，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故升高溫度對生成甲醇又是不利的，由于考慮到反應(yīng)速率的因素，故應(yīng)采取適宜的溫度，催化劑能加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，故使用催化劑。類型二：合成氨的工業(yè)應(yīng)用 例2 利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下：依據(jù)上述流程，完成下列填空：（1）天然氣脫硫時的化學(xué)方程式：_。（2）n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol、產(chǎn)生H2_mol。（用含n的代數(shù)式表示）（3）K2CO3 (aq)和CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)

58、是（ ）a相似相溶原理 b勒夏特列原理 c酸堿中和原理（4）由KHCO3分解得到的CO2可以用于_。（寫出CO2的一種重要用途）（5）整個流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是K2CO3 (aq)循環(huán)，請在上述流程圖中標(biāo)出第三處循環(huán)（循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì)）?！舅悸伏c(diǎn)撥】這是一道利用工業(yè)流程考查知識及化學(xué)平衡移動原理的綜合題，解題的關(guān)鍵是首先要看懂工業(yè)流程，分析其中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合相關(guān)知識進(jìn)行回答?！敬鸢浮浚?）3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+6H2O （2）2.7n （3）b（4）生產(chǎn)純堿（或作制冷劑等）H2、N2H2、N2、NH3合成N2、H2（5）【解析】（1）由含硫化

59、合物H2S及脫硫劑Fe(OH)3，脫硫后的產(chǎn)物之一是Fe2S3，故可以寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）根據(jù)一次轉(zhuǎn)化后的反應(yīng)產(chǎn)物，可得出的化學(xué)反應(yīng)為：CH4+H2OCO+3H2，則產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量是生成CO的3倍，則產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為：30.9n=2.7n mol。（3）先寫出兩者反應(yīng)的化學(xué)方程式：K2CO3 (aq)+H2O (l)+CO2 (g)=2KHCO3 (aq)，該反應(yīng)是一個氣體體積縮小的反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)有利于KHCO3的生成。（5）合成氨中，從合成塔中出來的氣體分離出氨后，還原大量的N2、H2未參加反應(yīng)，生產(chǎn)中需重新回到合成塔中，再進(jìn)行合成氨反應(yīng)?！究偨Y(jié)升華】生產(chǎn)

60、中，一般按計量數(shù)之比投料，只有某些價格相差較大的原料，才考慮過量投入廉價的原料，提高另一種價格高的原料利用率。舉一反三：【變式1】有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是（ ） A從合成氨塔出來的混合氣體，其中NH3只占15，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低B由于氨易液化，N2、H2在實際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率較高C合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動D合成氨廠采用的壓強(qiáng)是2050 MPa，因為該壓強(qiáng)下鐵觸媒的活性最大【答案】B 【解析】合成氨中，將氨液化分離后，原料氣N2、H2在生產(chǎn)中是循環(huán)使用，雖然每次從合成塔中出來的混合氣體中NH3的含量不高，但經(jīng)多次循