2018届高考一轮复习人教版第一讲化学与工农业生产学案 15页

第一讲　化学与工农业生产 ‎[2017高考导航]‎ 考纲要求 真题统计 命题趋势 ‎1.了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。‎ ‎2．了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。‎ ‎3．了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。‎ ‎4．了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。‎ ‎2015，卷Ⅰ 36T(2)(5)；‎ ‎2015，卷Ⅱ 36T(3)；‎ ‎2014，卷Ⅰ 36T(4)；‎ ‎2014，卷Ⅱ 36T(3)；‎ ‎2013，卷Ⅰ 36T(2)(3)‎ ‎　　本部分内容主要考查：(1)以硫酸工业为背景，考查接触法制硫酸的化学反应原理、工艺流程、生产设备、反应条件的选择与“三废”的处理；(2)以纯碱为代表考查无机化工生产中涉及的化学原理与生产工艺。预计2017年高考仍会从化学反应原理、生产设备、具体化工措施等方面展开，将以流程图的方式结合环保问题，考查硫酸的工业生产、工业合成氨、纯碱的生产。题型为非选择题，分值约为6～8分。‎ 考点一　硫酸的工业生产 一、生产流程及原理 二、“三废”处理和能量充分利用 ‎1．“三废”的处理方法 ‎(1)尾气吸收：SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O，CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O。(填化学方程式)‎ ‎(2)废水处理 根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。‎ ‎(3)废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。‎ ‎2．能量的充分利用 硫酸生产中产生的热量可用于预热反应物满足自身能量的需要，还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。　‎ 三、化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关计算 ‎1．化学反应速率和化学平衡原理 ‎(1)增大化学反应速率的措施 ‎①升高温度。‎ ‎②使用催化剂。‎ ‎③在沸腾炉中燃烧燃料时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。‎ ‎(2)反应条件的选择 ‎①温度：根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用400～‎500 ℃‎的温度。‎ ‎②常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对SO2的转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产中采用常压操作。‎ ‎③适当过量的空气：提高SO2的转化率。‎ ‎2．逆流原理 沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。‎ ‎3．热交换原理 由于2SO2＋O22SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应放出的热量预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的。‎ ‎4．循环操作原理 由于2SO2＋O22SO3是可逆反应，尾气中还有一定的SO2和O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。‎ ‎5．有关计算 ‎(1)元素守恒法：根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过程，方便快捷。‎ ‎(2)常见量的计算公式 ‎①矿物的纯度＝×100%。‎ ‎②原料利用率＝×100%。‎ ‎③原料转化率＝原料利用率＝1－原料损失率。‎ ‎④产率＝×100%。‎ ‎⑤多步反应的总转化率＝各步反应转化率的乘积。‎ ‎(2016·银川模拟)在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因或目的都正确的是(　　)‎ A．黄铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能燃烧 B．SO3用98%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全 C．SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率 D．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应 解析：选B。本题考查化工生产中的技术处理问题。可从化学反应速率、化学平衡移动及实际生产三个方面考虑各种操作条件的原因。矿石粉碎是为了提高反应速率，并不是因为大块的黄铁矿不能燃烧；用浓硫酸吸收SO3是为了防止水与其形成酸雾；使用催化剂可以提高反应速率，但不能提高SO2的转化率；从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中的杂质会导致催化剂中毒。‎ 名师点拨 (1)吸收SO3不用水或稀硫酸，而是用98%的浓H2SO4，是因为用水或稀硫酸吸收SO3会产生酸雾，影响吸收。‎ (2)煅烧黄铁矿制得的炉气需进行净化处理，主要是避免催化剂中毒、防止腐蚀设备等。‎ (3)在生产硫酸的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备、环境污染等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。‎ ‎　(2016·大连高三双基)硫酸工厂排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。‎ ‎(1)硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。‎ ‎①写出上述过程的化学反应方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②请写出这种尾气处理方法的优点(写出两点即可)：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③若某硫酸厂每天排放的1万立方米(标准状况)尾气中含0.2%(体积百分数)的SO2，通过上述方法处理，理论上需生石灰________kg。‎ ‎(2)近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法，该方法为第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二步是加热吸收溶液，可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与(1)相比的优点是________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)分析其中的化学反应即可解答①②，③中列出关系式：‎ SO2　　　～　 　CaO ‎1 mol　　　　　　1 mol 　x 可求得x＝ mol，m(CaO)＝ mol×‎56 g·mol－1×10－‎3kg·g－1＝‎50 kg。‎ ‎(2)分析该新方法过程中的化学反应：Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3,2NaHSO3Na2SO3＋H2O＋SO2↑，与(1)中的反应作比较，发现(2)中Na2SO3实际上没有消耗，可循环使用。‎ ‎[答案]　(1)①SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O、CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O ‎②原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得；可得到石膏副产品；产生的SO2含量较高可循环作为原料(任选两点)‎ ‎③50‎ ‎(2)Na2SO3可循环使用 题组一　接触法制硫酸的原理 ‎1．下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(　　)‎ A．在接触室中使用铁粉作催化剂 B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源 C．把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率 D．该反应采用450～‎500 ℃‎主要是因为该温度下催化剂活性好 解析：选A。硫酸工业生产过程中，接触室中发生的反应为2SO2＋O22SO3，所用催化剂为V2O5。‎ 题组二　工业生产硫酸的适宜条件及综合效益 ‎2．工业制硫酸生产流程如下图：‎ ‎(1)我国黄铁矿资源比较丰富，但很多工厂仍以硫黄为原料生产硫酸，理由是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________。‎ A．升高温度　　　　　 B．减小压强 C．不断补充空气 D．及时分离出SO3‎ ‎(3)在生产中为提高催化剂催化效率采取了哪些措施？________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。(至少答出两点措施)‎ ‎(4)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196 kJ·mol－1。在‎450 ℃‎、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量________(填“<”“>”或“＝”)196 kJ，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在‎500 ℃‎，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2)∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)＝0.46∶6.54∶7.73∶82，则SO2的利用率为________________________________________________________________________。‎ 解析：二氧化硫转化为三氧化硫的反应为正反应气体体积减小的放热反应，所以低温高压有利于提高二氧化硫的转化率。在生产过程中，氮气没有参加反应，所以其体积不变，则可看作反应前气体的体积SO2、O2、N2分别为‎7 L、‎11 L、‎82 L，反应后SO2的体积为‎0.46 L，所以SO2的转化率为×100%＝93.4%。‎ 答案：(1)以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高 ‎(2)CD ‎(3)①净化气体；②控制温度在400～‎500 ℃‎；③增大催化剂与反应气体的接触面积(合理即可)‎ ‎(4)＜　在1 atm和298 K条件下，2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO2，放出196 kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为‎450 ℃‎，所以放出的热量小于196 kJ ‎(5)93.4%‎ 考点二　工业合成氨反应条件的选择 在合成氨的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。‎ ‎1．温度 ‎2．压强 ‎3．催化剂 加快反应速率但不影响平衡，能提高单位时间内氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。‎ ‎4．循环操作 合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器，使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的N2和H2经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。‎ ‎1．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是(　　)‎ A．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C．‎500 ℃‎左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 解析：选B。催化剂不影响平衡移动，A错误。正反应为气体体积缩小的反应，增压有利于平衡右移，B正确。C、D项都不能用勒夏特列原理来解释。‎ ‎2．下列关于合成氨工业的说法中正确的是(　　)‎ A．从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以合成氨工厂的效率都很低 B．由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在‎500 ℃‎，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D．我国合成氨厂采用的压强是10～30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大 解析：选B。在氨的实际生产中N2、H2要循环使用，且氨易液化分离，故产率很高。‎ 名师点拨 (1)使用催化剂不影响氨的产率，但能提高单位时间内氨的产量。催化剂对反应有选择性，容易误认为催化剂对所有反应都有催化作用。‎ (2)温度的选择，要兼顾三个方面：反应速率、氨的产率、催化剂活性。‎ (3)易误认为压强不能过大的原因是考虑反应速率或氨的产率，实际上是从生产成本上考虑的。‎ ‎　(2014·高考天津卷)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1‎ ‎ 一种工业合成氨的简易流程图如下：‎ ‎(1)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：‎ ‎①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)‎ ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)‎ ΔH＝－41.2 kJ·mol－1‎ 对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是________。‎ a．升高温度　　　　　　　b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 d．降低压强 利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为________。‎ ‎(2)下图表示‎500 ℃‎、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：________。‎ ‎(3)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎[解析]　(1)反应①是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，将会增加H2的百分含量，同时提高反应速率；增大水蒸气的浓度，会提高反应速率，但H2的百分含量会降低；加入催化剂，不会引起H2百分含量的改变；降低压强，反应速率减小；故a正确。‎ 设CO反应掉n mol。‎ ‎　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)‎ 投入量/mol 0.2 0 0.8‎ 变化量/mol n n n 最终量/mol 0.2－n n 0.8＋n 则：0.2－n＋n＋0.8＋n＝1.18　解得：n＝0.18‎ CO的转化率为×100%＝90%。‎ ‎(2)a点时，H2、N2物质的量之比为3∶1，设投入N2和H2的物质的量分别是1 mol、3 mol，平衡时N2反应掉m mol。‎ ‎　　　　　　　N2(g)　＋　3H2(g)2NH3(g)‎ 起始量/mol 1 3 0‎ 变化量/mol m ‎3m ‎‎2m 平衡量/mol 1－m 3－‎3m ‎‎2m 根据题意：×100%＝42%，解得m≈0.59，所以平衡时N2的体积分数为×100%≈14.5%。‎ ‎(3)从流程图看，反应放出的能量得到充分利用是在热交换器中。提高合成氨原料转化率的方法是分离液氨后将未反应的原料重新送回反应器中循环使用、对原料气加压。‎ ‎[答案]　(1)a　90%　(2)14.5%‎ ‎(3)Ⅳ　对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用 题组　工业合成氨 ‎(2016·中山高三检测)将N2和H2在一定条件下反应，通过一定方法制得纯净的NH3，将所得NH3和足量的O2通过装置中的催化剂，发生氨的催化氧化反应。请根据你已学知识，回答下列问题：‎ ‎(1)工业合成NH3时，在有催化剂的条件下，选用了10～30 MPa、‎500 ℃‎这一条件，选用‎500 ℃‎的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 增大压强有利于N2＋3H22NH3这一反应平衡正向移动，为何不采用更大的压强：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)如图所示是NH3和O2通入含催化剂的装置发生反应，从A处导出的气体成分是________________________________________________________________________。‎ 假设该实验制得纯净的NO气体，则应__________________________________，使NO完全转化为HNO3。‎ ‎(3)若该实验结束时，有剩余尾气NO和NO2，为防止污染空气，将其通入NaOH溶液，能恰好反应生成NaNO2，则尾气中NO和NO2的物质的量之比为____________，该反应中氧化剂为________，还原产物为____________。‎ 解析：(1)选用‎500 ℃‎ 这一条件要从反应速率和原料的转化率两个角度来考虑，该温度下，原料转化率较高，且催化剂活性最强，反应速率快；虽然增大压强有利于该反应平衡正向移动，但压强越大，对制备装置的要求越高，能耗也越大，会大幅度增加工业成本，因此不采用更大的压强。‎ ‎(2)回答从A处导出的气体成分时，容易因考虑不全面，错答为NH3、O2、NO，这是因为忽视了NO和O2之间的反应，而漏掉了NO2的存在，又因为只要有NO2，则一定存在2NO2N2O4，故从A处导出的气体是NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合气体。若想令NO完全转化为HNO3，则必须通入足量的O2，在水中使之发生反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。‎ ‎(3)尾气和NaOH恰好反应生成NaNO2，由NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O可知，尾气中NO和NO2物质的量相同，NO2作氧化剂，NaNO2既是氧化产物又是还原产物。‎ 答案：(1)该温度下，原料转化率较高，且催化剂活性最强，反应速率快　压强越大，对制备装置的要求越高，能耗也越大，会大幅度增加工业成本，因此不采用更大的压强 ‎(2)NH3、O2、NO、NO2、N2O4的混合气体　将NO与足量的O2一起通入水中 ‎(3)1∶1　NO2　NaNO2‎ 考点三　纯碱的生产[学生用书P279]‎ 氨碱法(索尔维)‎ 联合制碱法(侯德榜)‎ 原理 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑‎ 原料 NaCl、NH3、CaCO3(制备CO2)‎ NaCl、NH3、CO2‎ 生产流程 优、缺点 原料便宜，步骤简单，但是产生大量CaCl2，食盐利用率低 产品纯度高，原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl 碳酸氢铵是一种重要的铵盐。实验室中，将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵，用碳酸氢铵和氯化钠可制得纯碱。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)二氧化碳通入氨水的过程中，先有__________晶体(填写化学式)析出，然后晶体溶解，最后析出NH4HCO3晶体。‎ ‎(2)含0.800 mol NH3的水溶液质量为‎54.0 g，向该溶液通入二氧化碳至反应完全，过滤，得到滤液‎31.2 g，则NH4HCO3的产率为__________%。‎ ‎(3)粗盐(含Ca2＋、Mg2＋)经提纯后，加入碳酸氢铵可制得碳酸钠。实验步骤依次为 ‎①粗盐溶解；②加入试剂至沉淀完全，煮沸；③__________；④加入盐酸调pH；⑤加入__________；⑥过滤；⑦灼烧，冷却，称重。‎ ‎(4)上述步骤②中所加入的试剂为__________、__________。‎ ‎(5)上述步骤④中加盐酸调pH的目的是________________________________________________________________________‎ ‎______________。‎ 答案：(1)(NH4)2CO3‎ ‎(2)92‎ ‎(3)过滤　碳酸氢铵 ‎(4)氢氧化钠　碳酸钠 ‎(5)除去过量的氢氧化钠和碳酸钠 名师点拨 (1)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的顺序容易答反。应先通氨气再通二氧化碳，因为氨气在水中的溶解度大，先通氨气会吸收更多的二氧化碳，有利于生成较多的碳酸氢钠而析出。‎ (2)在氨碱法和联合制碱法的过程中，CO2均可循环利用。‎ ‎　根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～‎35 ℃‎，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3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/‎100 g水)如下表：‎ ‎　温度 溶解度　　‎ ‎0 ℃‎ ‎10 ℃‎ ‎20 ℃‎ ‎30 ℃‎ ‎40 ℃‎ ‎50 ℃‎ ‎60 ℃‎ ‎100 ℃‎ NaCl ‎35.7‎ ‎35.8‎ ‎36.0‎ ‎36.3‎ ‎36.6‎ ‎37.0‎ ‎37.3‎ ‎39.8‎ NH4HCO3‎ ‎11.9‎ ‎15.8‎ ‎21.0‎ ‎27.0‎ ‎－①‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ NaHCO3‎ ‎6.9‎ ‎8.1‎ ‎9.6‎ ‎11.1‎ ‎12.7‎ ‎14.5‎ ‎16.4‎ ‎－‎ NH4Cl ‎29.4‎ ‎33.3‎ ‎37.2‎ ‎41.4‎ ‎45.8‎ ‎50.4‎ ‎55.3‎ ‎77.3‎ ‎①注：温度＞‎35 ℃‎ NH4HCO3会有分解 请回答下列问题：‎ ‎(1)反应温度控制在30～‎35 ℃‎，是因为若高于‎35 ℃‎，则______________，若低于‎30 ℃‎，则______________；为控制此温度范围，采取的加热方法为________________。‎ ‎(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是__________________。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去__________________________杂质(以化学式表示)。‎ ‎(3)过滤所得的母液中含有________________(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NH4Cl。‎ ‎[解析]　(1)温度控制在30～‎35 ℃‎，若高于‎35 ℃‎，NH4HCO3会分解，若低于‎30 ℃‎，则反应速率变慢，为控制此温度范围可采用水浴加热，温度易于控制、受热均匀。‎ ‎[答案]　(1)NH4HCO3分解　反应速率变慢　水浴加热 ‎(2)使反应充分进行　NaHCO3的溶解度最小　NaCl、NH4Cl、NH4HCO3‎ ‎(3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3　HCl 题组　纯碱的生产 ‎　(2016·云南玉溪一中月考)技术的发展与创新永无止境，我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：‎ ‎(1)向沉淀池中通入CO2和氨气时，应先通入________(填化学式)，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)母液中的溶质主要是________。向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入氨气的作用是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)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，物质X是________，从沉淀池中提取沉淀的操作是________。‎ ‎(5)写出煅烧炉中发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)这样制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是________(填化学式)，为检验该杂质的存在具体操作是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)向沉淀池中通入CO2和氨气时，应先通入NH3，因为CO2溶解度较小，而NH3易溶于水，先通入NH3使溶液呈碱性有利于CO2的吸收。‎ ‎(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。‎ ‎(3)根据沉淀池中的反应知，过滤所得母液中的溶质主要是NH4Cl；向母液中通入氨气的作用是增大NH浓度，使NH4Cl更多地析出。‎ ‎(5)煅烧NaHCO3制Na2CO3反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(6)制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是NaCl，取少量试样溶解，加HNO3酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明含有NaCl杂质。‎ 答案：(1)NH3　CO2溶解度较小，而NH3易溶于水，先通入NH3使溶液呈碱性有利于CO2的吸收 ‎(2)NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl ‎(3)NH4Cl　增大NH浓度，使NH4Cl更多地析出 ‎(4)Ⅰ　CO2　过滤 ‎(5)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O ‎(6)NaCl　取少量试样溶解，加HNO3酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明含有NaCl杂质 一、选择题 ‎1．下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是(　　)‎ A．氯碱工业中的阳离子交换膜阻止阳离子通过 B．氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢，用水吸收得到盐酸 C．合成氨工业中，用铁触媒作催化剂，可提高单位时间氨的产量 D．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸 解析：选C。氯碱工业中的阳离子交换膜的作用是阻止阴离子通过；氯气和氢气混合在光照条件下发生爆炸，反应不易控制，不能用于工业生产；三氧化硫在吸收塔内被98%的浓硫酸吸收。‎ ‎2．化学已渗透到人类生活的各个方面。下列有关化学与科技、社会、生活、环境等的叙述错误的是(　　)‎ A．农药和化肥对环境和人类健康有害，应该禁止使用 B．用K2FeO4替代Cl2作水处理剂，既可以消毒杀菌，又可以除去悬浮杂质 C．肥皂、合成洗涤剂的去污原理相同，都含有憎水基与亲水基 D．精细化工产品在使用时都有严格的使用剂量、适用范围等 解析：选A。合理使用化肥、农药可提高农作物的产量，A项错误。‎ ‎3．(2016·东北三校联考)下列有关工业生产的叙述正确的是(　　)‎ A．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，均必须对尾气进行吸收处理 B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 C．炼铁是铁矿石在高温下被氧化的过程 D．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气中的氮氧化物，不仅可以防止有害物质的排放，还可以生产有用的NaNO2‎ 解析：选D。合成氨工业需要对尾气进行循环回收处理；硫酸工业中接触室中发生的反应为2SO2＋O22SO3，利用该反应放出的热量来预热反应物；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，为金属被还原的过程；NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，NO、NO2完全被碱液吸收。‎ ‎4．关于NaHCO3的性质，下列说法正确的是(　　)‎ A．和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3多 B．相同温度下溶解度比Na2CO3要大 C．热稳定性比Na2CO3小 D．NaHCO3只能和酸反应不能和碱反应 解析：选C。A项中生成等量的CO2时，Na2CO3消耗的酸多，错误；B项NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，错误；C中NaHCO3热稳定性比Na2CO3小，正确；D项NaHCO3和酸、碱都能反应，错误。‎ ‎5．(2016·太原高三模拟)化学工业在经济发展中的作用举足轻重。下列有关工业生产的叙述中，正确的是(　　)‎ A．硫酸生产中常采用高压条件来提高SO2的转化率 B．合成氨中采用及时分离液态氨来提高反应速率 C．电镀铜中，溶液中c(Cu2＋)保持不变 D．氯碱工业中阳极得到氢氧化钠和氢气 解析：选C。2SO2＋O22SO3，该反应在常压下转化率非常高，不需要采用高压来提高转化率；N2＋3H22NH3，由于NH3液化后使混合气体中c(NH3)降低，引起 v(正)、v(逆)均降低；电镀铜时，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以溶液中c(Cu2＋)保持不变；2NaCl＋2H2O ＋ 。‎ ‎6．固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用作固硫剂的有(　　)‎ A．CaO　　　　　　　　　 B．NaHSO3‎ C．NH4NO3 D．P2O5‎ 解析：选A。CaO是碱性氧化物，可与SO2反应；NaHSO3、NH4NO3、P2O5均不与SO2反应。‎ ‎7．下列属于侯氏制碱法的优点的是(　　)‎ A．氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B．母液可回收氯化铵 C．氯化钠的利用率高 D．以上全是 解析：选D。侯氏制碱法(也叫联合制碱法)生产纯碱，同时副产品为氮肥——氯化铵，D正确。‎ ‎8．(2014·高考浙江卷)下列说法不正确的是(　　)‎ A．光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济 B．氨氮废水(含NH及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理 C．某种光学检测技术具有极高的灵敏度，可检测到单个细胞(V≈10－‎12 L)内的数个目标分子，据此可推算该检测技术能测量细胞内浓度约为10－12～10－11 mol ·L－1的目标分子 D．向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变 解析：选D。A项中，电解水制氢要消耗大量的电能，光催化还原水制氢可以节约大量电能，A项正确。B项中，氨氮废水(含NH及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法氧化为氮气除去，B项正确。C项中，假设细胞内目标分子数为N，则N个分子的物质的量浓度为 eq f(N,6.02×1023×10－12) mol·L－1，该数值大小约为10－12～10－11，C项正确。D项中，甲醇的热值和汽油的热值不同，向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值要发生变化，D项错误。‎ ‎9．(2016·徐州高三模拟)‎ 联合制碱法中关键的一步是把NH4Cl从几乎饱和的NaHCO3溶液中分离出来，为此根据NaCl和NH4Cl溶解度的差异，向混合溶液中通入某种气体，同时加入磨细的食盐，可析出不夹带NaHCO3的NH4Cl。NaCl和NH4Cl共同存在时的溶解度曲线如图所示，以下操作正确的是(　　)‎ 选项 通入气体 温度控制 A CO2‎ ‎30～‎‎40 ℃‎ B CO2‎ ‎0～‎‎10 ℃‎ C NH3‎ ‎30～‎‎40 ℃‎ D NH3‎ ‎0～‎‎10 ℃‎ 解析：选D。由图可知，溶液的温度在0～10 ℃的范围内，有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出。向溶液中加NaCl增大Cl－的浓度，向溶液中通NH3增大NH的浓度，都有利于NH4Cl的析出。‎ 二、非选择题 ‎10．(2016·武汉高三调研)化学肥料在农业生产中有重要作用。农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和钾肥。‎ ‎(1)普钙是磷肥，它的有效成分是________(写化学式)。‎ ‎(2)尿素是一种含氮量较高的氮肥，工业生产尿素是将氨气与二氧化碳在加压、加热的条件下反应生成氨基甲酸铵(H2NCOONH4)，再使氨基甲酸铵脱水得到尿素。反应的化学方程式为________________________________________________________________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)农谚说的“粪和灰，肥料飞”指的是粪尿与草木灰搅和在一起会降低肥效。请你说明其中的化学原理：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)普钙的主要成分为Ca(H2PO4)2·H2O与CaSO4，其有效成分为Ca(H2PO4)2·H2O。(2)由题中信息，利用原子守恒可直接写出反应的化学方程式：2NH3＋CO2H2NCOONH4、H2NCOONH4H2NCONH2＋H2O。‎ 答案：(1)Ca(H2PO4)2·H2O ‎(2)2NH3＋CO2H2NCOONH4‎ H2NCOONH4H2NCONH2＋H2O ‎(3)粪尿中的氮元素最终转化为铵盐，而草木灰的有效成分为K2CO3，CO与NH发生相互促进水解的反应生成NH3逸出而降低肥效 ‎11．工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：‎ ‎(1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱。‎ ‎①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ ‎②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎(已知产物之一为CaS)。‎ ‎(2)氨碱法的工艺如下图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。‎ ‎①图中的中间产物C是____________，D是________________________________________________________________________；‎ ‎(写化学式)‎ ‎②装置乙中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎(3)联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线，分析说明是否可行？________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)①食盐和浓硫酸反应可制取挥发性HCl：NaCl＋H2SO4(浓)===NaHSO4＋HCl↑、NaCl＋NaHSO4===Na2SO4＋HCl↑或2NaCl＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋2HCl↑。②Na2SO4、CaCO3和C在高温下反应，其中一种产物为CaS，说明该反应为氧化还原反应，反应的产物中应有CO气体：Na2SO4＋CaCO3＋‎4CCaS＋Na2CO3＋4CO↑。‎ ‎(2)由工艺流程图可知，NH4Cl应与Ca(OH)2反应生成CaCl2并产生NH3，NH3通入NaCl溶液中，D为NH3。乙中发生反应为NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。‎ 答案：(1)①NaCl＋H2SO4(浓)===NaHSO4＋HCl↑、NaCl＋NaHSO4===Na2SO4＋HCl↑(或2NaCl＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋2HCl↑)‎ ‎②Na2SO4＋CaCO3＋‎4CCaS＋Na2CO3＋4CO↑‎ ‎(2)①Ca(OH)2　NH3‎ ‎②NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl ‎(3)提高了食盐的利用率；副产物NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2的工序 ‎(4)不可行，由溶解度(S)随温度变化曲线可知，NaHCO3‎ 的溶解度较小且受温度的影响不大；KHCO3的溶解度较大且受温度的影响较大，并且KHCO3的溶解度与NH4Cl相差不大，故不能用氨碱法制碳酸钾 ‎12．(2016·沈阳高三模拟)制取硝酸铵的流程图如下：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)合成氨原料的来源：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)‎ ΔH＝－92 kJ·mol－1‎ ‎①可逆反应的定义：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取的措施是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)氨催化氧化的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ PtRh合金网的作用为________________，PtRh合金网未预热也呈红热状态的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(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？__________________，写出有关化学反应方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)硝酸铵的两种主要用途是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均相对分子质量为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相对分子质量为10，试求此时N2的转化率和平衡混合气体中NH3的体积分数分别为____________、__________________。‎ 解析：(1)氮气的来源是空气，而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。‎ ‎(2)①可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应；②为提高合成氨的产率，可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。‎ ‎(3)氨的催化氧化反应为放热反应，故PtRh合金网虽未预热也呈红热状态。‎ ‎(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。‎ ‎(6)根据“十字交叉法”可得：，则n(N2)∶n(H2)＝6.5∶19.5＝1∶3。设反应前混合气体的总物质的量为4 mol，平均相对分子质量与气体的总物质的量成反比，设反应后气体的总物质的量为x mol，则有：＝，x＝3.4，反应前后气体的物质的量差值为0.6 mol，设反应消耗N2的物质的量为y mol，生成NH3的物质的量为z mol，则有：‎ N2　＋　3H2　2NH3　物质的量之差 ‎1 2 2‎ y mol z mol 0.6 mol y＝0.3，z＝0.6，‎ N2的转化率为×100%＝30%；‎ 平衡混合气体中NH3的体积分数为×100%＝17.6%。‎ 答案：(1)N2来源于空气，H2可来源于水煤气 ‎(2)①在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应 ‎②增压、适当温度和使用铁触媒等 ‎(3)4NH3＋5O‎24NO＋6H2O　作催化剂　氨的催化氧化反应是放热反应，可使PtRh合金网达到一定温度而不必预热 ‎(4)可用碱溶液吸收氮的氧化物　NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ‎(5)可作化肥和炸药　‎ ‎(6)30%　17.6%‎ ‎13．(2016·唐山高三摸底)有机合成中常用的钯/活性炭催化剂若长期使用，会被铁、有机化合物等杂质污染而失去活性，成为废催化剂。一种由废催化剂制取PdCl2的工艺流程如下：‎ ‎(1)“焙烧‎1”‎通入空气的目的是使有机化合物、活性炭等可燃物通过燃烧而除掉，通入空气过多反而不利于达到目的，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳，写出甲酸与PdO反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd(NH3)4]2＋，此时铁的存在形式是________________(写化学式)。‎ ‎(4)加入浓氨水的过程中需要控制溶液的pH为8～9，实验室检测溶液pH的操作方法是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)“焙烧‎2”‎的目的是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)与“焙烧‎2”‎产生的气体组成元素相同的化合物是________(填化学式)，该物质与空气形成一种环保型碱性燃料电池，其负极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(7)Pd中加入王水的反应可以表示为Pd＋HCl＋HNO3―→A＋B↑＋H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体，该气体在空气中不能稳定存在；A中含有三种元素，其中Pd元素的质量分数为42.4%，H元素的质量分数为0.8%，则A的化学式为________。‎ 解析：(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳，则甲酸与PdO反应的化学方程式为HCOOH＋PdOPd＋CO2↑＋H2O。(3)加浓氨水时，溶液中的Fe3＋会发生沉淀反应产生Fe(OH)3沉淀。(5)“焙烧2”的目的是使Pd(NH3)2Cl2转化成PdCl2，即脱氨。(6)与“焙烧2”产生的气体NH3组成元素相同的化合物是N2H4，该物质与空气形成一种环保型碱性燃料电池，其负极是N2H4失去电子被氧化，反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O。(7)B为无色有毒气体，该气体在空气中不能稳定存在，则B是NO；A中含有三种元素，其中Pd元素的质量分数为42.4%，H元素的质量分数为0.8%，且Pd元素反应后变为＋2价，根据原子守恒，结合化合物中正、负化合价的代数和为0可知A中还含有的元素是Cl，假设总质量是100，它们的个数比为N(Pd)∶N(H)∶N(Cl)＝(42.4÷106)∶(0.8÷1)∶[(100－42.4－0.8)÷35.5]＝0.4∶0.8∶1.6＝1∶2∶4，所以A的化学式为H2PdCl4。‎ 答案：(1)大量的空气会带走大量的热，使反应器内温度过低，甚至不能发生反应 ‎(2)HCOOH＋PdOPd＋CO2↑＋H2O ‎(3)Fe(OH)3‎ ‎(4)用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，与标准比色卡对比，读出pH ‎(5)脱氨[使Pd(NH3)2Cl2转化成PdCl2]‎ ‎(6)N2H4　N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O ‎(7)H2PdCl4‎