2021-2022高中化學(xué) 第一單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè)課件 人教版選修2(共26張PPT）

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1、單 元 歸 納 整 合 專題一 | 以硫酸工業(yè)為例分析廠址選擇和綜合效益1整體思路 由于硫酸是腐蝕性液體，不便貯存和運(yùn)輸，因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費(fèi)中心的地區(qū)。工廠規(guī)模的大小，主要由硫酸用量的多少來(lái)決定。硫酸廠選址應(yīng)避開(kāi)人口稠密的居民區(qū)和環(huán)境保護(hù)要求高的地區(qū)。2概括整合 磷肥、曬鹽、脫硫等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的石膏，不僅污染水源，還占用了大量土地，利用它可以生產(chǎn)硫酸。在高溫條件下，用碳作還原劑，將硫酸鈣中的硫還原，再利用其還原產(chǎn)物制硫酸，由于這一過(guò)程需要消耗大量的能量，因而一般是聯(lián)產(chǎn)水泥，用石膏代替石灰石，在回轉(zhuǎn)窯中與焦炭、輔料一起煅燒，CaSO4被還原得到CaO和SO2，CaO與輔

2、料反應(yīng)制得水泥熟料，SO2隨窯氣排出，經(jīng)除塵、凈化、干燥、轉(zhuǎn)化、吸收等過(guò)程即可制得硫酸。(1)寫(xiě)出在回轉(zhuǎn)窯中得到SO 2的化學(xué)方程式_ _，寫(xiě)出CaO在回轉(zhuǎn)窯中與SiO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。 【典例1】 (2)下圖是硫酸工業(yè)中用到的設(shè)備之一，其名稱是_。在生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有采用加壓措施的原因是_。它有A、B、C、D四個(gè)氣體的進(jìn)出口，已知經(jīng)除塵、凈化、干燥的氣體主要成分為N2、O2、SO2，填寫(xiě)下表： 解析根據(jù)題給信息知，在焦炭的作用下，CaSO4被還原得到CaO和SO2，碳是還原劑，硫的化合價(jià)降低了，硫酸鈣是氧化劑，由此可得到回轉(zhuǎn)窯中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。結(jié)合硫酸工業(yè)的相關(guān)知識(shí)，這一過(guò)程實(shí)際上相當(dāng)

3、于硫酸工業(yè)的第一步：造氣。接下來(lái)氣體進(jìn)入接觸室，進(jìn)行接觸轉(zhuǎn)化，再進(jìn)一步被吸收。 (2)接觸室常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，加壓會(huì)增加生產(chǎn)成本 (3)80% 專題二 | 純堿的生產(chǎn) 工業(yè)制純堿時(shí)，第一步是通過(guò)飽和食鹽水、氨和二氧化碳反應(yīng)，獲得碳酸氫鈉結(jié)晶，它的反應(yīng)原理可以用下面的化學(xué)方程式表示：NH 3CO2H 2O=NH 4H CO3NH 4H CO3NaCl(飽和)=NaH CO3NH 4Cl以上反應(yīng)的總結(jié)果是放熱反應(yīng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置模擬實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，獲得NaH CO3結(jié)晶?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)用品有6 molL1鹽酸、6 molL1硫酸、濃氨水、氫氧化鈉、石灰石、氯化銨、食

4、鹽、蒸餾水、冰，以及中學(xué)化學(xué)常用儀器?！镜淅?】 (1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(包括反應(yīng)時(shí)容器中的物質(zhì))，并在圖中玻璃容器旁自左至右分別用A、B、C符號(hào)說(shuō)明。(說(shuō)明：本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方法表示。 鐵架臺(tái)、石棉網(wǎng)、酒精燈、玻璃導(dǎo)管之間的連接膠管等，在示意圖中不必畫(huà)出。如需加熱，在加熱的儀器下方用“”表示。)(2)請(qǐng)寫(xiě)出圖中A、B、C各玻璃容器中盛放物質(zhì)的化學(xué)式或名稱。A_；B._；C._；D._。(3)如何利用本題所提供的實(shí)驗(yàn)用品，判斷所得到的產(chǎn)品是碳酸氫鈉的結(jié)晶，而不是碳酸氫銨或食鹽結(jié)晶？ 解析（2）分析反應(yīng)原理，制NaH CO3需濃氨水、飽和NaCl溶液和CO2，由已知反應(yīng)物首先

5、應(yīng)制備CO2并凈化。制NaH CO3是利用NaH CO3溶解度不大的原理，但整個(gè)反應(yīng)過(guò)程是放熱的，根據(jù)影響固體溶解度的因素應(yīng)降溫。由于濃氨水揮發(fā)出NH 3，所以應(yīng)作尾氣處理。 答案(1)示意圖見(jiàn)下圖。(2)CaCO3，并由漏斗加入6 molL1鹽酸蒸餾水冰水(或冷水)飽和氯化鈉的濃氨水溶液30%硫酸(3)取少量產(chǎn)品放在試管中，在酒精燈下加熱至不再有氣體放出時(shí)，停止加熱。試管中如有白色剩余物質(zhì)，則得到的產(chǎn)品不是碳酸氫銨。試管冷卻后，向其中加入適量鹽酸，產(chǎn)生大量氣泡，最后剩余物全部溶解，說(shuō)明得到的結(jié)晶是 碳酸氫鈉。如果加入鹽酸后，晶體全部溶解，但沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，則得到的結(jié)晶是食鹽。 接觸法制硫酸時(shí)涉

6、及三個(gè)連續(xù)反應(yīng)，所以在關(guān)于工業(yè)制硫酸的計(jì)算性題目中往往涉及這幾步連續(xù)反應(yīng)的計(jì)算。而對(duì)于連續(xù)多步反應(yīng)的計(jì)算通常使用關(guān)系式法，這樣就避免了對(duì)中間產(chǎn)物的繁瑣計(jì)算，節(jié)約了時(shí)間，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。關(guān)系式法解題需要找準(zhǔn)關(guān)系式，找關(guān)系式的一般方法是根據(jù)涉及的多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，依照原子質(zhì)量守恒或電子轉(zhuǎn)移數(shù)目守恒的原則找出連續(xù)多步反應(yīng)中原子的轉(zhuǎn)化關(guān)系，如在用硫鐵礦制硫酸時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)化過(guò)程中硫原子守恒的原則可以找到這樣的關(guān)系式：專題三 | 硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應(yīng)的計(jì)算 FeS22SO22SO32H 2SO4；或SSO2SO3H 2SO4在硫酸工業(yè)制硫酸的有關(guān)計(jì)算中通常就利用以上兩關(guān)系式解題。另外，在有關(guān)計(jì)

7、算中往往還涉及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和損失率的問(wèn)題，這在連續(xù)多步反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算中也是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于這一類的問(wèn)題，需要我們掌握這樣幾個(gè)原則：(1)一種化合物中，一種元素的轉(zhuǎn)化率等于該化合物的轉(zhuǎn)化率， 例如在FeS 2向SO2轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，若硫元素的轉(zhuǎn)化率為99%，則FeS2的轉(zhuǎn)化率也為99%。 (2)在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)中，具有個(gè)別元素質(zhì)量守恒關(guān)系的反應(yīng)物和生成物，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于生成物的產(chǎn)率，例如在FeS2向SO2轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，F(xiàn)eS2的轉(zhuǎn)化率必等于SO2的產(chǎn)率，在FeS2向H 2SO4轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，F(xiàn)eS2的轉(zhuǎn)化率等于H 2SO4的產(chǎn)率。 黃鐵礦主要成分是FeS2。某硫酸廠在進(jìn)

8、行黃鐵礦成分測(cè)定時(shí)，取0.100 0 g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.020 00 molL1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00 mL。已知：SO22Fe32H 2O=SO422Fe24HCr2O726Fe214H=2Cr36Fe37H 2O(1)樣品中FeS 2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)) _。(2)若灼燒6 g FeS2產(chǎn)生的SO2全部轉(zhuǎn)化為SO3氣體時(shí)放出9.83 kJ熱量，產(chǎn)生的SO3與水全部化合生成H 2SO4，放出13.03 kJ熱量，寫(xiě)出SO3氣體轉(zhuǎn)化為H 2SO4的熱化學(xué)方程式：_。 【典例3】 (3)煅燒10 t上述黃鐵礦，理論上產(chǎn)生SO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為_(kāi)L，制得98%的硫酸質(zhì)量為_(kāi)t，SO2全部轉(zhuǎn)化為H 2SO4時(shí)放出的熱量是_kJ。