化學(xué)與技術(shù).ppt

專題八化學(xué)與技術(shù) 1 考查內(nèi)容 對(duì)本專題的考查 一般為選考 考查題型為非選擇題綜合考查 考查內(nèi)容一般為化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 化學(xué)與材料的開發(fā)和制造 化學(xué)生產(chǎn)工藝的分析和改進(jìn) 綠色化學(xué)問題等 2 能力層級(jí) 高考試題對(duì)本專題的考查為理解層級(jí) 試題難度中等 1 熱點(diǎn)預(yù)測(cè) 本專題的考查相對(duì)穩(wěn)定 仍將選取某一考點(diǎn)以填空和簡(jiǎn)答的形式進(jìn)行綜合考查 2 趨勢(shì)分析 分析近兩年的高考試題 可以發(fā)現(xiàn)主要的命題載體是重要的化工工藝 如金屬鋁的冶煉 氯堿工業(yè) 鋼鐵工業(yè)及硫酸工業(yè)等 設(shè)題重點(diǎn)在工藝流程 工藝原理及化工生產(chǎn)中應(yīng)該注意的一些問題 預(yù)計(jì)2013年高考將以化學(xué)知識(shí)和新材料 新能源 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及鋼鐵煉制 環(huán)境保護(hù)等聯(lián)系起來進(jìn)行考查的可能性較大 題目難度仍會(huì)保持在2012年的水平 例1 2011年高考山東卷 水處理技術(shù)在生產(chǎn) 生活中應(yīng)用廣泛 1 含有較多 離子的水稱為硬水 硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為 寫出一個(gè)即可 2 將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水 應(yīng)先使硬水通過 填 RH 或 ROH 型離子交換樹脂 原因是 3 通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留 從而獲得純凈水的方法稱為 電滲析法凈化水時(shí) 使離子通過半透膜的推動(dòng)力是 4 檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí) 最簡(jiǎn)單易行的方法是測(cè)定水的 2 軟化硬水時(shí) 應(yīng)先使硬水通過RH型離子交換樹脂 若讓水先通過ROH型交換樹脂會(huì)產(chǎn)生Mg OH 2等沉淀而影響樹脂交換結(jié)果 3 通過壓力使水分子通過半透膜而獲得純凈水的方法稱為反滲透法 電滲析法的推動(dòng)力是電壓 4 檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí) 最簡(jiǎn)單易行的方法是測(cè)定水的電導(dǎo)率 或電阻率 2 RH先通過陰離子交換樹脂可能產(chǎn)生Mg OH 2等沉淀而影響樹脂交換效果 3 反滲透法電勢(shì)差 或電場(chǎng)力 4 電導(dǎo)率 或電阻率 1 水的凈化與污水處理 2 海水的綜合利用 3 煤化工和天然氣化工的發(fā)展 一碳化學(xué)一碳化學(xué)是指以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物 如一氧化碳 甲烷 甲醇等 為原料來合成一系列化工原料和燃料的化學(xué) 4 石油加工及其應(yīng)用 1 2012年高考山東卷 石油和煤炭加工過程涉及多種技術(shù)和設(shè)備 1 石油分餾時(shí) 在不斷向 填工業(yè)設(shè)備名稱 內(nèi)投放原料的同時(shí)獲得產(chǎn)品 該過程為 操作過程 2 石油裂化分為熱裂化 和加氫裂化 裂化的目的是提高 的產(chǎn)量 3 煤的洗選是為了降低原煤中灰分和 的含量 煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒 并使全部煤炭顆粒 進(jìn)行燃燒的過程 4 煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和 存在下與 作用生成液體燃料的過程 解析 1 石油的分餾是在分餾塔中進(jìn)行的 該過程為連續(xù)操作過程 2 石油裂化分為熱裂化 催化裂化和加氫裂化 裂化的目的是提高輕質(zhì)燃料油 或汽油 的產(chǎn)量 3 煤的洗選是為了降低原煤中灰分和硫的含量 煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒 并使全部煤炭顆粒浮動(dòng)進(jìn)行燃燒的過程 4 煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和催化劑存在下 使煤與氫氣作用生成液體燃料的過程 答案 1 分餾塔連續(xù) 2 催化裂化輕質(zhì)燃料油 或汽油 3 硫 或S 浮動(dòng) 4 催化劑氫氣 或H2 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 例2 2012年?？谀M 近年來世界各地的火山頻繁爆發(fā) 給人們的生活帶來了不同程度的影響 但是火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫黃可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸 某企業(yè)用如圖所示的工藝流程利用硫黃來生產(chǎn)硫酸 請(qǐng)回答下列問題 1 與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比 該工藝的特點(diǎn)是 可多選 A 耗氧量減少B 二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高C 產(chǎn)生的廢渣減少D 不需要使用氧化劑 為使硫黃充分燃燒 經(jīng)流量計(jì)1通入燃燒室的氧氣過量50 為提高SO2轉(zhuǎn)化率 經(jīng)流量計(jì)2通入的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時(shí)理論需氧量的2 5倍 則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)2的空氣體積比為 假設(shè)接觸室中SO2的轉(zhuǎn)化率為95 b管排出的尾氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)為 空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按0 2計(jì) 該尾氣的處理方法是 2 硫酸的用途非常廣泛 可應(yīng)用于下列哪些方面 可多選 A 橡膠的硫化B 表面活性劑 烷基苯磺酸鈉 的合成C 鉛蓄電池的生產(chǎn)D 過磷酸鈣的制備 3 礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一 在燃煤中加入適量的石灰石 可有效減少煤燃燒時(shí)SO2的排放 請(qǐng)寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式 解析 1 兩種方法的不同在于第一步反應(yīng) 的不同 由化學(xué)方程式可看出生成等量的SO2用硫鐵礦反應(yīng)耗氧量多 產(chǎn)生的廢物也多 流量計(jì)1通入氧氣的作用是與硫黃發(fā)生反應(yīng)生成SO2 流量計(jì)2通入氧氣的作用是與SO2反應(yīng)生成SO3 設(shè)有1mol硫黃 則在燃燒室中消耗氧氣1mol 生成1molSO2 實(shí)際通入氧氣為1 5mol 則空氣為7 5mol 在接觸室中1molSO2理論消耗0 5molO2 則需通入接觸室中的O2為1 25mol 空氣為6 25mol 故流經(jīng)流量計(jì)1與流量計(jì)2中的空氣體積比為7 5 6 25 6 5 SO2的轉(zhuǎn)化率為95 消耗0 475mol的O2 剩余0 05molSO2 則SO2的體積分?jǐn)?shù)為 0 05 7 5 6 25 1 0 475 0 05 100 0 4 用氨水吸收尾氣中低濃度的SO2生成亞硫酸氫銨 最終用做化肥 2 B項(xiàng)中有磺酸基的引入與硫酸有關(guān) C項(xiàng)中硫酸做蓄電池的電解質(zhì)溶液 D項(xiàng)中過磷酸鈣可由硫酸分解磷礦直接制得 1 硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程 2 化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 以工業(yè)制硫酸為例 1 增大反應(yīng)速率的措施 升高溫度 使用催化劑 增大接觸面積 在沸騰爐中原料燃燒時(shí) 將原料粉碎 增大與空氣的接觸面積 2 逆流原理的應(yīng)用沸騰爐中原料從爐頂落下 熱空氣從爐底吹入 使原料與助燃?xì)怏w充分接觸 反應(yīng)進(jìn)行徹底 吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán) 片 濃硫酸從塔頂噴下 三氧化硫氣體從塔底吹入 提高吸收程度 3 熱交換原理的應(yīng)用是放熱反應(yīng) 在接觸室內(nèi)使用熱交換器 用反應(yīng)后熱的氣體預(yù)熱接觸室的原料氣 達(dá)到節(jié)約能源 降低生產(chǎn)成本的目的 4 循環(huán)操作原理的應(yīng)用由于是可逆反應(yīng) 尾氣中還有一定的SO2和O2 再通過一定措施將這部分氣體送回接觸室 提高原料利用率 同時(shí)減少?gòu)U氣排放 3 合成氨工業(yè) 1 適宜條件 壓強(qiáng) 一般采用10 30MPa溫度 400 500 催化劑活性最大 催化劑 鐵觸媒 2 生產(chǎn)流程 4 綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展 1 含義 原料中所有的原子全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品中的原子 實(shí)現(xiàn)零排放 2 原則原料 無毒 無害 可再生 過程 實(shí)現(xiàn)零排放 3 工藝 四化 原料綠色化 催化劑綠色化 溶劑綠色化 產(chǎn)品綠色化 4 中學(xué)化學(xué)中涉及到的化工生產(chǎn)知識(shí)滲透了綠色化學(xué)的觀點(diǎn) 具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 節(jié)省能源 提高原料轉(zhuǎn)化率和利用率 例如在合成氨工業(yè) 硝酸工業(yè) 接觸法制硫酸 聯(lián)合制堿法等工藝流程中采取了循環(huán)操作 體現(xiàn)了綠色化學(xué)中節(jié)省能源的基本原理 尾氣回收和處理以防止或減少環(huán)境污染 例如 氨氧化法制硝酸 接觸法制硫酸 煉鋼 煉鐵等均要有尾氣處理或吸收裝置 設(shè)計(jì)新的化學(xué)反應(yīng)條件 降低對(duì)人類健康和環(huán)境的危害 減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和排放 例如無氰電鍍 由乙炔制乙醛工業(yè)生產(chǎn)中使用非汞催化劑 2 2011年高考海南卷 工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料 經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿 請(qǐng)回答下列問題 1 路布蘭法是以食鹽 石灰石 濃硫酸 焦炭為原料 在高溫下進(jìn)行煅燒 再浸取 結(jié)晶而制得純堿 食鹽和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為 硫酸鈉和焦炭 石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為 已知產(chǎn)物之一為CaS 2 氨堿法的工藝如下圖所示 得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿 圖中的中間產(chǎn)物C是 D是 寫化學(xué)式 裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 聯(lián)合制堿法是對(duì)氨堿法的改進(jìn) 其優(yōu)點(diǎn)是 4 有人認(rèn)為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)相似 故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石等為原料制碳酸鉀 請(qǐng)結(jié)合下圖的溶解度 S 隨溫度變化曲線 分析說明是否可行 解析 1 食鹽和濃硫酸反應(yīng)可制取揮發(fā)性HCl Na2SO4 CaCO3和C在高溫下反應(yīng) 其中一種產(chǎn)物為CaS 說明該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng) 反應(yīng)的產(chǎn)物中應(yīng)有CO氣體 2 由工藝流程圖可知 NH4Cl應(yīng)與Ca OH 2反應(yīng)生成CaCl2并產(chǎn)生NH3 NH3通入NaCl溶液中 D為NH3 乙中發(fā)生反應(yīng)為NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 聯(lián)合制堿法保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn) 消除了它的缺點(diǎn) 使食鹽的利用率提高到96 NH4Cl可做氮肥 可與合成氨廠聯(lián)合 使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2 去除了CaCO3制CO2這一工序 4 不可行 由溶解度 S 隨溫度變化曲線可知 NaHCO3的溶解度較小且受溫度的影響不大 KHCO3的溶解度較大且受溫度的影響較大 并且KHCO3的溶解度與NH4Cl相差不大 故不能用氨堿法制碳酸鉀 答案 2 Ca OH 2NH3 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 4 見解析 例3 2012年高考新課標(biāo)全國(guó)卷 由黃銅礦 主要成分是CuFeS2 煉制精銅的工藝流程示意圖如下 1 在反射爐中 把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000 左右 黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物 且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)氧化物 該過程中兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是 反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是 2 冰銅 Cu2S和FeS互相熔合而成 含Cu量為20 50 轉(zhuǎn)爐中 將冰銅加熔劑 石英砂 在1200 左右吹入空氣進(jìn)行吹煉 冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O 生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng) 生成含Cu量約為98 5 的粗銅 該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是 3 粗銅的電解精煉如下圖所示 在粗銅的電解過程中 粗銅板應(yīng)是圖中電極 填圖中的字母 在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 若粗銅中還含有Au Ag Fe 它們?cè)陔娊獠壑械拇嬖谛问胶臀恢脼?解析 解決此題的關(guān)鍵是根據(jù)題目的要求 寫出有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物 1 明確黃銅礦與O2反應(yīng) 生成的低價(jià)硫化物為FeS Cu2S 根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)的升降規(guī)律 必然S元素被氧化為SO2 反應(yīng)方 3 電解精煉時(shí) 粗銅作陽極 精銅作陰極 CuSO4作電解液 比銅活潑的金屬失電子生成離子進(jìn)入溶液 不如銅活潑的金屬形成陽極泥沉積下來 1 無機(jī)非金屬材料 2 有機(jī)高分子材料 3 金屬材料 1 常見金屬的冶煉 2 金屬的腐蝕和防護(hù) 金屬的電化學(xué)腐蝕 腐蝕的主要原因 不同金屬或不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸 因發(fā)生原電池反應(yīng) 比較活潑金屬失電子而被氧化 發(fā)生電化學(xué)腐蝕 如鋼鐵在潮濕空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕有析氫腐蝕和吸氧腐蝕 金屬腐蝕的防護(hù)方法常用方法有 金屬表面覆蓋保護(hù)層法 改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)法 電化學(xué)保護(hù)法 3 玻璃鋼可由酚醛樹脂和玻璃纖維制成 1 酚醛樹脂由苯酚和甲醛縮聚而成 反應(yīng)有大量熱放出 為防止溫度過高 應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中 加入甲醛 且反應(yīng)釜應(yīng)裝有 裝置 2 玻璃纖維由玻璃拉絲得到 普通玻璃是由石英砂 和石灰石 或長(zhǎng)石 高溫熔融而成 主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 玻璃鋼中玻璃纖維的作用是 玻璃鋼具有 等優(yōu)異性能 寫出兩點(diǎn)即可 4 下列處理廢舊熱固性酚醛塑料的做法合理的是 a 深埋b 粉碎后用作樹脂填料c 用作燃料d 用有機(jī)溶劑將其溶解 回收樹脂解析 1 為防止反應(yīng)溫度過高 應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中緩慢加入甲醛 且反應(yīng)釜應(yīng)裝有冷卻裝置 2 普通玻璃是由石英砂 純堿和石灰石高溫熔融而成 主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 玻璃鋼屬于復(fù)合材料 玻璃纖維的作用是增強(qiáng)體 酚醛樹脂是基體 玻璃鋼具有強(qiáng)度高 耐腐蝕等優(yōu)異性能 4 熱固性酚醛塑料不易燃燒 不能被有機(jī)溶劑溶解 處理時(shí)應(yīng)粉碎后用作樹脂填料 答案 1 緩慢冷卻 2 純堿 3 增強(qiáng)作用 或骨架作用 密度小 抗沖擊 絕緣性好 強(qiáng)度高 耐腐蝕 答對(duì)兩條即可 4 b 1 不能準(zhǔn)確辨析 近似詞語 1 分餾和干餾的本質(zhì)區(qū)別分餾是對(duì)石油固有的成分的分離 是物理變化 干餾是對(duì)煤隔絕空氣強(qiáng)熱分解得到新產(chǎn)物 是化學(xué)變化 2 煤和木炭 焦炭組成不同煤是以碳元素為主的復(fù)雜有機(jī)物和無機(jī)物組成的混合物 而木炭 焦炭的成分就是碳單質(zhì) 3 天然氣和焦?fàn)t氣不同 天然氣是一種化石燃料 它蘊(yùn)藏在地層內(nèi) 從氣井上開采的可燃性氣體 其含有CH4 C2H6 C3H8等小分子烷烴 主要成分是CH4 它既是一種重要的能源 又是一種重要的工業(yè)資源 焦?fàn)t氣是煤干餾所得產(chǎn)物之一 其主要成分是H2 CH4 CO C2H4等 它也是重要的氣體燃料和化工原料 2 實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的知識(shí)盲點(diǎn) 1 氯堿工業(yè)中常用陽離子交換膜 它具有選擇性 只允許鈉離子透過 而氯離子 氫氧根離子和氣體不能透過 2 海水提鎂時(shí)將氫氧化鎂轉(zhuǎn)化成氯化鎂晶體烘干脫水時(shí)要在氯化氫氣流中進(jìn)行 防止鎂離子水解 3 水的凈化是除去水中的懸浮物 而硬水軟化是為了除去水中的鈣 鎂離子 消毒是為了除去水中的細(xì)菌 4 石油裂化的目的是為了提高輕質(zhì)燃料 汽油 煤油和柴油等 的產(chǎn)量 特別是提高汽油的產(chǎn)量 裂解是采用更高