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1、（人教版）高中化学教学教案 知识回扣一、依据化学原理确定生产过程（一）合成硫酸1、三种原料;硫或硫铁矿、空气、水。2、 三个生产阶段；造气、接触氧化、三氧化硫的吸收。3、三个反应：4FeS2（s）+11O2（g） 2Fe2O3（s）+ 8SO2（g）；H=-3412KJmol-1 或；S（s） + O2（g） SO2（g）2SO2（g） + O2（g） 2SO3（g）； H= -196.6KJmol-1SO3（g） H2O（l） = H2SO4（l）； H= -130.3KJmol-14、三个设备；沸腾炉、接触室、吸收塔。各设备中运用的原理分别是什么？5、三种有害杂质；矿尘，砷、硒等化合物，水
2、蒸气；三个净化过程；除尘、水洗和干燥6、关于硫酸工业三废处理(1)环境保护与原料的综合利用。化工生产必须保护环境，严格治理“三废”，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。硫酸厂的“三废”处理方法是：尾气吸收（氨吸收法）SO2+2NH3+H2O（NH4）2SO3（NH4）2SO3+H2SO4（NH4）2SO4+SO2+H2O废水处理（石灰乳中和法）Ca（OH）2+H2SO4CaSO4+2H2O废渣利用，制砖或制造水泥(2)能量的充分利用。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。硫酸生产中的反应热不仅用于预热反应物满足自身能量的需要，而且还可以由硫酸厂向外界输出大
3、量能量（供热发电）。（二）合成氨二化工生产选择适宜条件的控制化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，依据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律确定，其原则是：(1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.073。(2)对气体分子数减少的反应，增大总压使平衡向增大生成物的的方向移动。但压强太大，动力消耗，设备要求、成本增高，故必须综合考虑。(3)对放热反应，升温，提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温，加快反应
4、速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。(4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。合成氨适宜条件：500、铁触媒、21075107、循环操作。三纯碱的生产（1）氨碱法。反应分三步进行：NH3CO2H2O=NH4HCO3NH4HCO3NaCl=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2COCO2+ H2O反应生成的CO2可以回收再用， NH4Cl又和CaO反应产生NH3重新作为原料使用，而副产物CaCl2大量堆积毁占耕地是当时不可克服的公害。2NH4ClCaO=2NH3+CaCl2H2O（2）侯氏制碱法
5、原理为：先在饱和aC溶液中通入，再加压通入： H322 aC43 由于3的溶解度较小，所以有3结晶析出。再将滤出的3焙烧可得纯碱： 322典型例题讲解例1、下面是合成氨的简要流程示意图：沿x路线回去的物质是AN2和H2 B催化剂 CNH3DH2解析：反应混合气经过合成塔发生反应：N2+3H22NH3，成分变为N2、H2、NH3，经冷凝，NH3液化，N2、H2沸点很低，仍未液化，故再送入压缩机，循环使用，提高原料利用率。答案 A。例2、读某城市的城市布局示意图，回答有关问题：煤炭基地 大型硫酸厂 自来水厂 疗养院 大型商场 食品厂 化工厂 造纸厂 污水处理厂 高等院校(1)该城市布局是否合理？请
6、分析原因。(2)图中处分布大型硫铁矿（主要成分是FeS2）。写出制取二氧化硫、三氧化硫的化学方程式。(3)接触法制硫酸的尾气中还含有少量的二氧化硫，如果排入大气，就会造成环境污染。你认为该企业应该采用什么方法回收、利用尾气中的二氧化硫，写出有关反应的化学方程式。(4)该市经济发达，每天有大量的汽车，排放氮氧化合物、碳氢化合物，以及企业、家庭炉灶排放大量的二氧化硫、二氧化碳等，会导致市民心脏出现什么后果？该市应采取哪些措施防治大气污染？解答：（1）煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理，理由是它们都接近原料基地，且在垂直风向的郊外，自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理。自来水厂在河流上游，不
7、受或少受污染，分布在居民区中心地带。造纸厂不合理，理由是，它位于夏季风的上风地带，且离居民区、高等院校较近，大气污染严重。铁路穿过市区不合理，因为噪声污染、大气污染严重。（2）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22SO2+O22SO3（3）氨吸收法：SO2+2NH3+H2O（NH4）2SO3（NH4）2SO3+H2SO4（NH4）2SO4+SO2+H2O。（4）心脏供氧不足，心脏收缩性减弱，因而心输出量减少。该市应采取的措施是：大力植树造林；限制大量汽车将碳氢化合物、氮氧化合物排入大气；采用科学技术对硫酸厂、化工厂、造纸厂、煤炭基地的废气进行回收处理；创造条件，将造纸厂迁移到远离市区的郊
8、外。例3、甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同，试解答下列问题：(1)用化学方程式表示甲、乙、丙三个工厂合成尿素的原料气H2和CO2的生产过程。甲厂以焦炭、空气和水为原料；乙厂以天然气、空气和水为原料；丙厂以石脑油（主要成分C5H12）、空气和水为原料。(2)按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3（换算为H2的物质的量）和CO2物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？解析：绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染
9、。通过化学转化获取新物质的过程中，就是要充分利用每种原料的原子，具有“原子经济性”。只有这样，才能做到既充分利用了资源，又实现了防止污染。答案：（1）甲厂：C+H2O（g）CO+H2CO+H2O（g）CO2+H2 N2+3H22NH3乙厂：CH4+H2O（g）CO+3H2CO+H2O（g）CO2+H2 N2+3H22NH3丙厂：C5H12+5H2O（g）5CO+11H2CO+H2O（g）CO2+H2 N2+3H22NH3(2)由甲厂生产过程化学方程式可得如下关系式：C+2H2O（g）2H2+CO2，得n（H2）n（CO2）21由乙厂生产过程化学方程式可得如下关系式：CH4+2H2O4H2+CO
10、2，得n（H2）n（CO2）41由丙厂生产过程化学方程式可得如下关系式：C5H12（g）+10H2O（g）16H2+5CO2得n（H2）n（CO2）1653.31由合成CO（NH2）2反应方程式：2NH3+CO2CO（NH2）2+H2O可得：n（H2）n（CO2）131故对照甲、乙、丙三厂原料气H2和CO2物质的量之比，只有丙厂原料气n（H2）n（CO2）3.31，最接近31，故丙厂对原料利用率最高。例4、在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2+O22SO3，H0，已知常压下平衡混合气体中SO3体积分数为91%。试回答：（1）在生产中常用过量的空气是为了_。（2）加热到400
11、500是由于_。（3）压强采用_，原因是_。（4）常用浓H2SO4来吸收SO3而不用水，因为_。解析：此题考查了在硫酸工业中运用化学平衡原理选择适宜生产条件的能力。选择适宜的反应条件，要从浓度、压强、温度、催化剂等条件中考虑该反应的速率、转化率，同时还要考虑工业生产的实际情况。如（2）（4）两问是考虑速率问题，第（1）（3）问则是考虑化学平衡问题，且第（3）问要考虑生产的实际情况。答案：（1）增大氧气浓度，提高成本较高的SO2的转化率 （2）在此温度下，催化剂活性强，反应速率快，可缩短到达平衡的时间，提高单位时间内SO3的产率 （3）常压 因常压下平衡混合气体中SO3的体积分数已达91%，若再
12、加压，对设备动力系统要求高，成本高，加压已无实际意义 （4）用水吸收易形成酸雾，降低吸收速率；防止空气污染。例5、氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取NaOH的工艺流程示意图如下：依据上图，完成下列填空：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生反应的化学方程式为_，与电源负极相连的电极附近，溶液的pH_。（选填不变、升高或降低）。（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为_。（3）如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是_。（选填A、B或C）ABa（OH）2 BBa（NO3）2 CBaCl2（4）为了有效地除去Ca2+、Mg2+、SO，加入试剂
13、的合理顺序为_，（选填A、B或C）A先加入NaOH，后加入Na2CO3，再加入钡试剂B先加入NaOH，后加入钡试剂，再加入Na2CO3C先加入钡试剂，后加入NaOH，再加入Na2CO3（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_、冷却、_（填写操作名称）除去NaCl。（6）用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2和NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水，Cl2和NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为_。解析： 此题以氯碱工业的生产工艺流程为命题背景，涉及电解饱和食盐水溶液的反应原理、粗盐的精制、化学实验基本操作方法、离子方程式和电极
14、反应式的书写等。理论知识与生产知识兼有。(1)电解食盐水时，与电源正极相连的电极发生的反应是2Cl2eCl2，与电源负极相连的电极发生的反应是2H+2eH2，消耗H+，即产生OH，所以溶液的pH升高。(2)精制过程中，加入Na2CO3除去Ca2（Ca2+CO2CaCO3）；加入NaOH除去Mg2Mg2+2OHMg（OH）2，由于Mg（OH）2的溶解度小于MgCO3的溶解度，所以Mg2与OH、CO混合时，主要生成Mg（OH）2沉淀。(3)除去SO应选择Ba2+，如加入Ba（NO3）2，溶液中会引入杂质NO，而加入BaCl2或Ba（OH）2均不会增加新的杂质。(4)除杂质时加入Ba2和OH无先后之
15、分，但Na2CO3一定在BaCl2之后加入，因为CO还能除去多余的Ba2。(5)脱盐工序的目的是分离NaOH和NaCl，由于NaCl溶解度小，因而NaCl首先析出，其操作过程是蒸发，冷却、结晶，经过滤得到NaCl晶体。(6)如无隔膜会发生如下反应Cl2+2NaOHNaCl+2NaClO+H2O，电解食盐水溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，两反应的化学方程式相加得NaCl+H2ONaClO+H2答案：（1）2Cl2eCl2 升高（2）Ca2+COCaCO3Mg2+2OHMg（OH）2（3）AC（4）BC（5）蒸发 过滤（6）NaCl+H2ONaClO+H2例6、利用
16、天然气合成氨的工艺流程示意图如下：依据上述流程，完成下列填空：(1)天然气脱硫时的化学方程式是_。(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol，产生H2_mol（用含n的代数式表示）(3)K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是_A相似相溶原理B勒夏特列原理C酸碱中和原理(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_（写出CO2的一种重要用途）。(5)整个流程有三处循环，一是Fe（OH）3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在上述流程图中标出第三处循环（循环方向、循环物质）。解析：（1）流程图中已给出反应物是H2S和Fe（OH）3，生成物是Fe2S3和H2O
17、，CH4没有参与反应，写出方程式再配平即可。（2）写出此反应的方程式：CH4+H2OCO+3H2，就很容易地看出产生H2应为30.9 n mol2.7 n mol。（3）CO2为气体，加压有利于平衡右移，利用的是勒夏特列原理。（4）此题考查了考生对CO2用途的记忆，写任一种用途即可。（5）合成氨反应是一可逆反应，H2和N2的转化率低，必须循环利用。答案： （1）3H2S+2Fe（OH）3Fe2S3+6H2O（2）2.7 n （3）B（4）生产纯碱（或作制冷剂等，其他合理答案也可以）例7、制取硝酸铵的流程图如下：请回答下列问题：(1)合成氨的原料通常各来自何处？(2)已知N2（g）+3H2（g）
18、2NH3（g），H92 kJmol1。请解释：什么是可逆反应?为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取哪些措施？(3)写出氨催化氧化的化学方程式。铂铑合金网有何作用？为什么铂铑合金网未预热也会发热？(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？写出反应式。(5)举出硝酸铵的两种主要用途。解释为什么该用途对现代社会非常重要？(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均式量为8.5的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均式量为10，此时N2的转化率为_，平衡混合气体中NH3的体积分数为_。(7)请你为硝酸厂的选址提出合理化建议。解析：运用化学反应速率、化学平衡
19、原理，结合流程图和涉及反应的反应特点，及化工生产的实际情况分析解答。答案：（1）N2取自于空气，H2可来自于水煤气；（2）略；可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施；（3）4NH3+5O24NO+6H2O，PtRh合金网起催化作用；因为氨的催化氧化反应是放热反应，保证PtRt合金网达到一定温度而不必预热；（4）可用碱液吸收氮的氧化物：NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O（5）NH4NO3可作化肥和炸药。前者可促使植物生长，增加农作物产量；后者可用于军事、建设上制造炸药，故该物质对现代社会的发展与和平作用重大；（6）30% 17.6%（7）厂址的选择应具备以下有利条件：原料和产品运输方便，生产动力来源充足，废物易于处理，地价较便宜等。