《2022年高考化学专题复习专题二十七氯碱硫酸硝酸三大工业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考化学专题复习专题二十七氯碱硫酸硝酸三大工业.docx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高中化学复习与提高专题二十七 氯碱、硫酸、硝酸三大工业一、氯碱工业1、电解饱和食盐水反应原理 2、离子交换膜法制烧碱2H2O + 2NaCl = H 2 + Cl 2 + 2NaOH 电解食盐水得到的氢氧化钠是一种重要的化工原料,也是工业生产中最常用碱；电解食盐水得到的氢气可用于与氯气反应生产盐酸,也可用于有机合成、金属冶炼；（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阳离子交换膜：只答应阳离子通过；防止氯气和氢气混合而引起爆炸,防止氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量； 例题 1 某氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：粗
2、盐H 2O NaOH Na2CO3Cl 2H210%NaOH 、16%NaCl 溶液脱 盐化 盐精 制电 解NaCl 晶体沉渣SO4 2- ,该钡试剂可以是50%NaOH c” ,依据上图,完成以下填空：_； 选填“ a”“ b” 或“（1）假如粗盐中SO42-含量较高, 必需添加钡试剂除去多项扣分 a BaOH2 bBaNO3 2 cBaCl 2_； 同上 （2）为有效除去Ca 2+、Mg 2+、SO4 2-,加入试剂的合理次序为 a 先加 NaOH,后加 Na2CO3,再加钡试剂 b 先加 NaOH,后加钡试剂,再加 Na2CO3c先加钡试剂,后加 NaOH,再加 Na2CO3 例题 2
3、我国化学侯德榜（下图）改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下：上述生产纯碱的方法称,副产品的一种用途为；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 沉淀池中发生的化学反应方程式是；写出上述流程中 X 物质的分子式；使原料氯化钠的利用率从 70% 提高到 90% 以上,主要是设计了（填上述流程中的编号）的循环；从沉淀池中取出沉淀的操作是；为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加； 例题 3 依据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据,试验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和 NaCl 溶液倒
4、入烧杯中加热,掌握温度在 30 35,搅拌下分批加入研细的 NH4HCO 3 固体,加料完毕后,连续保温 30 分钟,静置、过滤得 NaHCO 3晶体；用少量蒸馏水洗涤除去杂质,抽干后,转入蒸发皿中,灼烧 2 小时,制得 Na2CO3固体；四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g 水）表温度0102030405060100盐 溶解度NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41
5、.4 45.8 50.4 55.3 77.3 35NH4HCO 3 会有分解请回答： 反 应 温 度控 制 在 30 35 , 是 因 为如 高于 35 , 就, 如 低于 30 ,就； 为 控 制 此 温 度 范 围 , 采 取 的 加 热 方 法为；加料完毕后, 连续保温 30 分钟, 目的是；静置后只析出 NaHCO 3 晶体的原因 是； 用 蒸 馏 水 洗 涤 NaHCO 3 晶 体 的 目 的 是 除 去杂质（以化学式表示） ；过滤所得的母液中含有NH4Cl ；（以化学式表示） ,需加入,并作进一步处理,使NaCl 溶液循环使用,同时可回收二、硫酸工业（一）接触法制硫酸的原理、过程及
6、典型设备1三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水；利用接触法制硫酸一般可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气 含肯定量的 SO 2等；其中用硫黄作原料成本低、对环境污染少；但我国硫黄资源较少,主要用黄铁矿（主要成分为 FeS2）作生产硫酸的原料；2三步骤、三反应：（1） 4FeS2 +11O 2= 2Fe 2O3+8SO 2（高温）（2）2 SO2+ O2 2 SO3（催化剂,加热）（3） SO3 + H 2O = H 2SO4 3三设备：（1）沸腾炉（ 2）接触室（ 3）合成塔4三原理：化学平稳原理、热交换原理、逆流原理；（1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积,能提高反应速率并使
7、化学平稳向正反应方向移动,以充分提高原料利用率；（2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器,传递给进入接触室的需要预热的混合气体,为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸取制造了有利条件；（3）逆流原理：液体由上向下流,气体由下向上升,两者在逆流过程中充分反应；接触法制硫酸的原理、过程及典型设备名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三原料三阶段三反应（均放热）三设备三净化黄铁矿造气4FeS2+11O2= 2Fe 2O3+8SO2（高沸腾炉除尘或 S 温）或 S+O 2=SO 2 空气接触氧接触室（含热洗涤2 SO2 +
8、 O 2 2 SO3 （催化剂）化交换器）98.3% 浓三氧化SO3+ H 2O = H 2SO4 吸取塔干燥硫酸硫吸取接触法制硫酸示意图：5应用化学反应速率和化学平稳移动原理挑选相宜条件二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应；（1）温度二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应,依据化学平稳理论判定,温度较低对反应有利；但是,温度较低时,反应速率低,考虑催化剂在400 500活性最大,在实际生产中,选定400500作为操作温度,这时反应速率和二氧化硫的转化率都比较抱负；（2）压强二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应,依据化学平稳理论判定,加压对反应有利；但是,在常压、
9、400500时,二氧化硫的转化率已经很高,加压必需增加设备,增大投资和能量消耗,故在实际生产中,通常采纳常压操作,并不加压；（3）二氧化硫接触氧化的相宜条件常压、较高温度（400500）和催化剂6接触法制硫酸中应留意的几个问题（1 ）依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理,增大矿石跟空气的接触面积,使之充分燃烧；送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒,（2） 依据增大廉价易得的反应物的浓度,使较珍贵的原料得以充分利用的原理,采纳过量的空气 使黄铁矿充分燃烧；（3） 通入接触室的混合气体必需预先净化,其缘由是：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
10、尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有 不良影响；因此,炉气必需通过除尘、洗涤、干燥等净化处理；（4） 在接触室里装有热交换器,其作用是在二氧化硫接触氧化时,用放出的热量来加热未反应的二 氧化硫和空气,充分利用热能,节省燃料；（5）不能用水吸取三氧化硫而用 度慢；二、有关运算98.3% 的浓硫酸,如用水或稀硫酸吸取,简洁形成酸雾,且吸取速1物质纯度、转化率、产率的运算名师归纳总结 （1）物质纯度（ % ）=不纯物质中含纯物质的质量 不纯物质的总质量100% 第 3 页,共 9 页（2）原料利用率（% ）=实际参与反应的原料量 投入原料总量100% - - - - - - -精选学习资料 -
11、- - - - - - - - （或转化率）（3）产率（ % ）=实际产量 理论产量100% （4）化合物中某元素的缺失率 =该化合物的缺失率2多步反应运算（1）关系式法：先写出多步反应的化学方程式,然后找出反应物和生成物之间物质的量（或质量）之比,列出关系式,即可一步运算；（2）元素守衡法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系；找出此关系的简便方法,就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系,如：FeS22H 2SO4, S H2SO4；如已知（欲求）FeS2 含量,用前面的关系式,如已知（欲求）S 的含量,用后一关系式,且二氧 化硫转化率、三氧化硫吸取率均可折算成起始物 FeS
12、2（或 S）进行运算；（二）硫酸工业中的环境爱护1环境爱护与原料的综合利用（1）留意科学试验与实际生产的区分 在科学试验中,为了探究某个重要的原理或实现某个重要的反应,可以不惜大量的时间和资金；而化 工生产必需在遵循科学原理、实现某个反应的基础上,着重考虑综合经济效益,最大限度地提高劳动生产 率、降低成本、爱护生态环境,为国民经济部门供应质优价廉的化工产品,以达到优质高效的目的；（2）硫酸生产中的“ 三废 ” 处理 由于烟道气里含有大量的二氧化硫气体,假如不加利用而排空会严峻污 硫酸厂的尾气必需进行处理,染空气；1 尾气吸取用氨水吸取,再用H 2SO4处理： SO2+2NH 3+H 2O=NH
13、 42SO3NH 42SO3+H 2SO4=NH 42SO4+SO 2 +H2O 用 Na 2SO3 溶液吸取： Na2SO3+SO 2+H 2O=2NaHSO 3用 NaOH 溶液吸取, 再用熟石灰和O 2处理；（此方法反应复杂,仍可能发生其他反应）SO2+ NaOH = NaHSO 3NaOH +NaHSO3= Na 2SO3+ H 2O Na 2SO3+CaOH2= CaSO 3 + 2NaOH2 CaSO 3 + O 2= 2CaSO 42污水处理 硫酸厂废水中含硫酸,排放入江河会造成水体污染；通常用消石灰处理：CaOH 2+ H 2SO 4=CaSO 4+2H 2O；生成的硫酸钙可制
14、建材用的石膏板；3废热利用 硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应,应当充分利用放出的热量,削减能耗；第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热,通常在沸腾炉处设废热锅炉,产生的过热蒸汽可用于发电,产 生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输,气流、液流等动力用电）；其次阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气,生产设备叫热交换器,原料气又将三氧化硫降温,再送入吸取塔；4）废渣的利用 黄铁矿的矿渣的主要成分是 Fe2O3 和 SiO2,可作为制造水泥的原料或用于制砖；含铁量高的矿渣可 以炼铁；工业上在治理“ 三废 ” 的过程中,遵循变“ 废 ” 为宝的原就,充分利用资源,以达到爱护环境的目的；2能量的充分
15、利用 很多化学反应是放热反应；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；硫酸厂生产中的反应热得到充分利用后,不仅不需要由外界向硫酸厂供应能量,而且仍可以由硫酸厂向外界输出大量能源； 在硫酸生产过程中使用的热交换器就是利用了反应所放出的热量来加热二氧化硫和氧气的混合 气体,以节省能源；3生产规模与厂址挑选名师归纳总结 （ 1）化工厂选址的因素第 4 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一般来说, 现代化工生产要求有较大的生产规模；化工厂厂址挑选是很复杂的问题,涉及原料、 水源、能源、土地供应、交通运输、环境爱护和市场需求等诸多因
16、素,应对这些因素综合考虑,权衡利弊,才能 作出合理的挑选；化工厂厂址挑选一般应考虑以下因素：是否有市场需求；是否接近原料供应地；土地供应是否充分；水源是否充分；能源是否充分且廉价；交通运输是否便利；能否达到环境爱护要求；上述这些因素必需在遵循科学原就的基础上,着重考虑综合经济效益,即要求最大限度地提高劳动生产率,降低成本,爱护生态环境；（2）硫酸厂选址的因素由于硫酸是腐蚀性液体,不便贮存和运输,因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区,工厂规模的大小, 主要由硫酸用量的多少打算；硫酸厂厂址应远离水源和河流的上游,以免工厂的污水污染水源；也不要设置在城镇和居民区盛行风向的上风地带,大气等；以免
17、工厂排放的大量烟尘和有害气体污染城镇的水源和 例题 4 下表所示黄铁矿为开头物的一系列变化,其中不含硫的反应产物已略去写出化学式：A , B ,C , D ,E ；写出化学反应方程式：反应,反应,反应,反应；写出离子反应方程式：反应；三、硝酸工业1、工业合成氨高温高压 N2+3H2 2NH 催化剂 2、工业制硝酸法3第一阶段：氨的催化氧化其次阶段：NO 2 的生成和吸取 2NO+O 2=2NO2 3NO 2+H2O=2HNO 3+NO 运算关系：NH3-NO-NO2-HNO3主要设备：氧化炉 吸取塔尾气处理：NO 2+NO+2NaOH=2NaNO 2+H2O 2NO 2+2NaOH=NaNO
18、2+NaNO 3+H2O 3、硝酸的用途：是重要的化工原料,也是化学试验室里必备的重要试剂；在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等； 例题 5 工业上由氮气制得氨气,氨再经催化氧化最终制得硝酸,如用去标准状况下 560m 3 空气中的氮气（按 N2 占空气体积的 4/5 运算）,就理论上可制得 12mol/ L 的硝酸多少立方米（设反应过程中氮缺失14%）？名师归纳总结 典型习题第 5 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 【题 1】（2022 年苏州一模） 黄铁矿主要成分是FeS2；某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000 g
19、 样品在空气中充分灼烧,将生成的SO2 气体与足量Fe2SO43溶液完全反应后,用浓度为0.02000 mol L 1的 K2Cr2O7,标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液 25.00 mL ；已知： SO22Fe32H2OSO4 22Fe24HCr2O7 2Fe 2HCr3Fe3H2O （1）请配平其次道离子方程式（将化学计量数直接填入方框内）（2）求样品中FeS2 的质量分数 假设杂质不参与反应 ；SO2 的体积为多少升.可制得 98的硫酸质（3）煅烧 10 t上述黄铁矿,就理论上产生标准状况下的量多少吨 . 【题 2】8 分 合成气 COH2是一种重要的化工原料,在化工生产中具有
20、特别广泛的用途；其制备及运用的一种工艺流程如下列图 其中 X与 X 的主要成分类似 ；铁矿石 高温尾气 X Fe2O3 CH4催化 尾气 X反应室仍原铁反应室混合气合成气二甲醚燃烧室CO H2CH4 O2甲醇在合成气冶炼金属铁的流程中,向燃烧室中通入甲烷与氧气的目的是 配比 VCH4 VO2 为_ ；_ ,其正确体积甲醇、二甲醚CH3OCH 3 等物质被称为21 世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能；写出用合成气生产甲醇的化学方程式：_ ,用该方法合成甲醇的最大优点是 _ ；用合成气为原料生产二甲醚,随着原料配比的不同反应产物不尽相同,但产生的尾气可循环使用,试写出以 CO、H2为原料制
21、取二甲醚的两种不同的化学方程式：_ _ 、_ ；某化工厂试图使用上图所示流程联合生产甲醇、二甲醚、生铁,你认为是否可行？如不行行,请说明理由；如可行,联合生产有什么优点？_；【题 3】（8 分）海水是一种丰富的资源,工业上从海水中可提取很多种物质,广泛应用于生活、生产、科 技等方面；下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图；回答以下问题：名师归纳总结 1 流程图中操作a 的名称为；第 6 页,共 9 页2 工业上从海水中提取的NaCl,可用来制取纯缄,其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A,后通入气体B,充分反应后过滤得到晶体C和滤液 D,将晶体C灼烧即可制得纯碱；气体 A、B 是 CO
22、2或 NH3,就气体 A 应是（填化学式） ；滤液 D中主要含有NH4Cl 、NaHCO 3 等物质,工业上是向滤液D中通入 NH3,并加入细小食盐颗粒,冷却析出不含有NaHCO 3 的副产品 NH4Cl 晶体,就通入NH3 的作用是- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ；3 镁是一种用途很广的金属材料,目前世界上 60%的镁从海水中提取；如要验证所得无水 MgCl2 中不含 NaCl,最简洁的操作方法是：；操作b 是在氛围中进行,如在空气中加热,就会生成MgOHCl,写出有关反应的化学方程式：；【题 4】10 分）金属钛（ Ti ）因其硬度大、熔点高、常
23、温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“ 将来金属” ；以钛铁矿（主要成分 甲的工业生产流程如下：FeTiO3,钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品浓硫酸H2O、Fe屑H 2O 冷却溶液 II 加热回收硫酸煅烧中间钛铁矿反应沉降溶液 I 过滤钛酸产品乙（精矿）混合物分别结晶副产品甲氯气 焦炭高温回答以下问题：钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是Ti ；Mg TiCl 4高温TiOSO4,反应中无气体生成；副产品甲是；上述生产流程中加入Fe 屑的目的是,检验副产品甲是否变质的试验方法是；上述生产流程中所得到的金属钛中混有少量杂质,可加入 溶解后除去；最近,用熔融法直接电解中间产品乙制取
24、金属钛获得胜利；写出电解乙制取金属钛的化学方程式；【题 5】（ 10 分）海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类；人类在陆地上发觉的 100 多种元素,在海水中可以找到 80 多种；海洋是一个远未完全开发的庞大化学资源宝库,海洋资源的综合利用具有特别广阔的前景；回答以下问题： 蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法,技术和工艺比较完备,但由于使用大量燃煤,因此能耗多、排污量大；为克服蒸馏法海水淡化的缺陷,请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进建议； 使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术；写出聚丙烯酸钠单体的结构简式；聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂, 空气吹出法是目前从海水中提取溴
25、的常用方法,流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分别出食盐后的母 液）：名师归纳总结 Cl 2空气SO2Cl 2第 7 页,共 9 页水蒸汽苦卤酸化反应Br 2反应反应Br 2浓缩 反应的离子方程式为； 从反应后的溶液中分别出单质溴的方法是； 苦卤中含有较多的NaCl、 MgCl2、KCl、MgSO 4等物质；用沉淀法测定苦卤中MgCl2 的含量（ g/L ）,测定过程中应猎取的数据有；【题 6】 10分）在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采纳下面的工艺流程生产单质碘：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （ 1）步骤加Fe 粉的目的是；（ 2）写出
26、步骤中反应的离子方程式；（ 3）上述生产流程中,可以循环利用的副产物是（ 4）操作的名称是,选用的试剂是【题 7】（6 分）铁合金是金属材料王国的霸主,亚铁盐、铁盐、高铁酸盐等铁的重要化合物也在不同领域中个扮演着重要的角色；这些化合物之间可以相互转化,利用转化过程中发生的特点变化,不仅能够实现物质或能量的转化,仍用于化学的定性或定量讨论；已知 FeO4 2只能在强碱性介质中稳固存在,在酸性介质或水中不稳固：4FeO4 2+20 H + =4Fe 3+ + 3 O 2 +10 H 2O；4FeO4 2+10 H 2O= 4FeOH 3 + 3 O 2 +8 OH请利用以下用品：FeCl2溶液（浅
27、绿色） 、 FeCl3 溶液（黄色） 、Na2FeO4溶液（紫红色） 、铁粉、 KSCN溶液、 NaOH溶液、 NaClO溶液、盐酸、金属锌片、惰性电极（或放电物质做电极）材料、蒸馏水及必要的实验仪器完成以下任务：（1）设计一个实现上述转化的试验方案（要求产物纯洁）,写出简要的试验步骤：（2）在浓碱中,用 NaClO可以实现转化,这一反应的离子方程式为：；（3）新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe2Ox,3x4, M = Mn、Co、Zn 或 Ni 由铁酸盐 MFe2O4 经高温仍原而得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去；转化流程如下列图：请写出 MFe2Ox 分解 SO2 的化学方程式
28、 _ 不必配平 ；【题 8】某工厂回收废旧锌锰电池,其工艺流程如下：已知：生成氢氧化物的 pH 如下表：名师归纳总结 物质FeOH 3FeOH 2ZnOH2MnOH2第 8 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 开头沉淀 pH 2.7 7.6 5.7 8.3 完全沉淀 pH 3.7 9.6 8.0 9.8 经测定,“ 锰粉” 中除含少量铁盐和亚铁盐外,主要成分应是 MnO 2、ZnOH2；第一次加入 H2O2 后,调剂 pH8.0 ；目的是；试列举滤液 4 的应用实例；【题 9】（ 10 分）浓硫酸与木炭粉在加热条件下的化学方程式为；（2）试
29、用下图所列各装置设计一个试验,验证上述反应所产生的各种产物；这些装置的连接次序（按产物气流从左到右的方向）是（填装置的编号）：；（3）试验时可观看到装置中 A 瓶的溶液褪色,C 瓶的溶液不褪色；A 瓶溶液的作用是,B 瓶溶液的作用是,C 瓶溶液的作用是；（4）装置中所加的固体药品是,可确证的产物是,确定装置在整套装置中位置的理由是；（5）装置中所盛溶液是,可验证的产物是；【题 10】10 分某无色溶液可能含有以下钠盐中的几种：A.氯化钠 B.硫化钠 C.亚硫酸钠 D.硫代硫酸钠 E.硫酸钠 F.碳酸钠；向此溶液中加入适量稀硫酸,有浅黄色的沉淀析出,同时有气体产生；此气体有臭鸡蛋气味,可使澄清的石灰水变浑浊,不能使品红试液褪色；依据上述试验现象回答以下问题；1不能使品红试液褪色,说明该气体中不含 填写分子式 ；2此无色溶液中至少存在哪几种钠盐 .请写出全部可能的情形 填写相应的字母 ；第一种情形是,其次种情形是,第三种情形是,第四种情形是；可不填满,也可补充 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页