1、人教版高中化學(xué)選修二知識(shí)點(diǎn)梳理重點(diǎn)題型（常考知識(shí)點(diǎn)）鞏固練習(xí)化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識(shí)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的反應(yīng)原理；2、以硫酸生產(chǎn)為例，了解化工生產(chǎn)過(guò)程中的一些基本問(wèn)題；3、認(rèn)識(shí)平衡移動(dòng)原理及其對(duì)化工生產(chǎn)中條件控制的意義和作用。【要點(diǎn)梳理】【炔烴和氣態(tài)烴燃燒#化學(xué)性質(zhì)】要點(diǎn)一、接觸法制硫酸1化學(xué)原理：造氣S (s)+O2 (g)=SO2 (g)；H=279 kJmol14FeS2 (s)+11O2 (g)=2Fe2O3 (s)+8SO2 (g)；H=3412 kJmol1接觸氧化2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 (g)；H=196.6 kJmol1三氧化硫的吸收SO3 (

2、g)+H2O (l)=H2SO4 (l)；H=130.3 kJmol12原料：黃鐵礦（主要成分是FeS2）（或者硫）、空氣、98.3%的H2SO4。3主要設(shè)備：沸騰爐（制取SO2的設(shè)備，用硫作原料不用此設(shè)備，我國(guó)現(xiàn)在還主要用黃鐵礦為原料制H2SO4）；接觸室（制取SO3的設(shè)備）；吸收塔（制取H2SO4的設(shè)備）。沸騰爐粉碎的礦石空氣爐氣凈化SO2、O2、N2接觸室SO3、SO2、O2、N2吸收塔濃硫酸尾氣SO2、O2、N2供稀釋用硫酸4生產(chǎn)工藝流程：要點(diǎn)詮釋?zhuān)毫蛩嵘a(chǎn)過(guò)程中三設(shè)備的兩進(jìn)兩出；每套設(shè)備都有兩進(jìn)兩出。（1）沸騰爐兩進(jìn)：黃鐵礦進(jìn)口和空氣進(jìn)口。兩出：礦渣出口和爐氣出口（爐氣成分：SO2、

3、O2、N2、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，砷、硒等的化合物及礦塵等）。（2）接觸室兩進(jìn)：冷反應(yīng)混合氣進(jìn)口（主要成分：SO2、O2、N2等）和經(jīng)過(guò)預(yù)熱的熱反應(yīng)混合氣進(jìn)口（主要成分：SO2、O2、N2等）。兩出：經(jīng)過(guò)熱交換器預(yù)熱的熱反應(yīng)混合氣出口（主要成分：SO2、O2、N2等）和反應(yīng)后混合氣出口（主要成分：SO3、SO2、O2、N2等）。（3）吸收塔兩進(jìn)：混合氣進(jìn)口（主要成分：SO3、SO2、O2、N2等）和98.3%的H2SO4進(jìn)口。兩出：供稀釋用硫酸出口（主要成分：H2SO4、SO3）和尾氣出口（主要成分：SO2、O2、N2等）。5SO2接觸氧化適宜條件的選擇（1）溫度：SO2接觸氧化是一個(gè)放熱的可逆

4、反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷可知，此反應(yīng)在溫度較低的條件下進(jìn)行最為有利。但是，溫度較低時(shí)催化劑活性不高，反應(yīng)速率低，從綜合經(jīng)濟(jì)效益來(lái)考慮，對(duì)生產(chǎn)不利。在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率（93.5%99.2%）都比較理想。（2）壓強(qiáng)：SO2的接觸氧化也是一個(gè)總體積縮小的氣體反應(yīng)。增大氣體壓強(qiáng)，能相應(yīng)提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，但提高得并不多。考慮到加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，而且在常壓下，400500時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，所以硫酸工廠通常采用常壓進(jìn)行操作，并不加壓。（3）催化劑：主要含五氧化二釩（V2O5），俗稱(chēng)礬觸媒。接

5、觸氧化適宜條件：溫度：400500（反應(yīng)速率快，催化劑活性高）；壓強(qiáng)：常壓（常壓下，SO2轉(zhuǎn)化率已很高，無(wú)需加壓）；催化劑：五氧化二釩（V2O5）。要點(diǎn)詮釋?zhuān)捍呋瘎┰谑褂弥袝?huì)因各種因素而失去活性，其中重要的一個(gè)因素就是中毒。催化劑中毒的原因有幾種可能，原料中所含的少量雜質(zhì)，或是強(qiáng)吸附（多為化學(xué)吸附）在活性中心上，或是與活性中心起化學(xué)作用，變?yōu)閯e的物質(zhì)，都能使活性中心中毒。另外，反應(yīng)產(chǎn)物中也可能有這樣的毒物；在催化劑的制備過(guò)程中，載體內(nèi)所含的雜質(zhì)與活性組分相互作用，也可能毒化活性中心。中毒不僅影響催化劑的活性，造成催化劑的活性下降，也影響催化劑的選擇性。6硫酸的用途硫酸是化學(xué)工業(yè)中重要產(chǎn)品之一，

6、是許多工業(yè)生產(chǎn)所用的重要原料。硫酸常列為國(guó)家主要重工業(yè)產(chǎn)品之一。硫酸的用途十分廣泛。主要有下列幾方面：化肥工業(yè)：硫酸與氨反應(yīng)生成硫酸銨（肥田粉），與磷礦粉反應(yīng)生成過(guò)磷酸鈣，每生產(chǎn)1 t硫酸銨要消耗750 kg硫酸；1 t過(guò)磷酸鈣要消耗360 kg硫酸。近年來(lái)，已逐漸用其他氮肥如尿素、碳酸氫銨、氨水、硝酸銨等代替硫酸銨，使硫酸用于生產(chǎn)氮肥的用量有所減少，但硫酸用于磷肥仍在增長(zhǎng)。目前化肥工業(yè)（主要是磷肥）仍然是硫酸的最大用戶(hù)，國(guó)外化肥用酸約占硫酸總消費(fèi)量的40，我國(guó)化肥用酸約占60。有機(jī)合成工業(yè)：在有機(jī)合成工業(yè)中要用硫酸生產(chǎn)各種磺化產(chǎn)品、硝化產(chǎn)品，如每生產(chǎn)1 t錦綸需發(fā)煙硫酸1.7 t；1 t T

7、NT消耗360 kg硫酸。石油工業(yè)：石油產(chǎn)品精煉時(shí)要用硫酸除去產(chǎn)品中的不飽和烴等，例如每噸柴油要消耗31 kg硫酸。金屬工業(yè)：金屬銅、鋅、鎘、鎳的精煉，其電解液需用硫酸配制；電鍍、搪瓷工業(yè)需用酸洗去其表面的鐵銹和氧化鐵。無(wú)機(jī)鹽工業(yè)：在無(wú)機(jī)鹽工業(yè)中，硫酸作為一種最易大量獲得、價(jià)格低廉的酸，用以生產(chǎn)各種硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等。原子能工業(yè)：大量硫酸用于離子交換法提取鈾。要點(diǎn)二、化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題1依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)是以化學(xué)反應(yīng)原理為依據(jù)，以實(shí)驗(yàn)室研究為基礎(chǔ)的。任何生產(chǎn)的完成都要符合化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。對(duì)于某一具體的化工產(chǎn)品，研究生產(chǎn)過(guò)程要從產(chǎn)品的化學(xué)組成和性質(zhì)考慮，來(lái)確定原料和生

8、產(chǎn)路線。案例：工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理和生產(chǎn)路線。從H2SO4的組成看，原料應(yīng)是自然界存在的硫黃或硫鐵礦。反應(yīng)過(guò)程為：S或FeS2SO2SO3H2SO4。由此可確定生產(chǎn)過(guò)程可分為：第一步：以硫黃或硫鐵礦為原料制備SO2（造氣）；第二步：利用催化氧化反應(yīng)將SO2氧化為SO3（催化氧化）；第三步：三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸（吸收）。2生產(chǎn)中原料的選擇在工業(yè)生產(chǎn)中，選擇原料除依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理以外，還有許多因素要考慮，如廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供應(yīng)能力、存貯、運(yùn)輸、預(yù)處理成分及環(huán)境保護(hù)等。案例：雖然用硫黃制硫酸的裝置優(yōu)于黃鐵礦制硫酸的裝置，且硫黃制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，三廢處理量小，勞動(dòng)

9、生產(chǎn)率高，易于設(shè)備大型化等。但由于我國(guó)硫資源缺乏，黃鐵礦儲(chǔ)量比天然硫黃要大，所以我國(guó)主要是以黃鐵礦為原料制硫酸。3生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制在工業(yè)生產(chǎn)中，常常涉及可逆反應(yīng)，因此要根據(jù)平衡移動(dòng)原理和化學(xué)反應(yīng)速率原理來(lái)選擇合適的反應(yīng)條件，使制備反應(yīng)進(jìn)行得盡可能地快，并且反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率盡可能的高。在實(shí)際生產(chǎn)中還要考慮控制某些化學(xué)反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性，因此轉(zhuǎn)化率的高低不是唯一要考慮的因素。4生產(chǎn)中的三廢的處理三廢處理或?qū)⑷龔U消滅于生產(chǎn)過(guò)程中，是近年來(lái)化工技術(shù)發(fā)展的方向之一。（1）尾氣處理硫酸工業(yè)生產(chǎn)的尾氣中含有少量的SO2，可用石灰水吸收，使其生成CaSO3，然后再用硫酸處理，生成SO2和CaSO4。

10、化學(xué)方程式為：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O。作劣質(zhì)硫酸直接使用制副產(chǎn)品石膏廢液（2）污水處理Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O（3）廢渣利用制水泥的輔料、制磚用作冶金原料（煉鐵）廢渣5能量的充分利用硫酸生產(chǎn)過(guò)程中要消耗大量的能量。例如，開(kāi)動(dòng)機(jī)器設(shè)備（礦石粉碎機(jī)、運(yùn)輸裝置、鼓風(fēng)機(jī)、泵等）需要電能，維持接觸氧化適宜的溫度（400500）需要熱能。由于硫酸生產(chǎn)過(guò)程中三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能以降低生產(chǎn)成本。例如，在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱”鍋爐，產(chǎn)生的蒸氣可用來(lái)發(fā)電；在催化反應(yīng)室中設(shè)熱交換裝置，利

11、用SO2氧化為SO3時(shí)放出的熱來(lái)預(yù)熱即將參加反應(yīng)的SO2和O2，使其達(dá)到適宜的反應(yīng)溫度。據(jù)測(cè)算，生產(chǎn)1 t硫酸約需消耗100 kWh的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在生產(chǎn)過(guò)程中放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于200 kWh的電能。以上資料顯示：硫酸生產(chǎn)中如能充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向硫酸廠供應(yīng)能量，而且還可以由硫酸廠向外界輸送大量的能量。要點(diǎn)三、硫酸工業(yè)制備中的知識(shí)儲(chǔ)備 1FeS2中硫元素的化合價(jià)從化合價(jià)定則推知，F(xiàn)eS2中鐵為+2價(jià)，硫?yàn)?價(jià)。但在已知硫元素的各種價(jià)態(tài)中，只有2價(jià)、0價(jià)、+4價(jià)、+6價(jià)，并不存在1價(jià)。這里根據(jù)化合價(jià)定則求算出的硫元素的“化合價(jià)”，實(shí)際上是硫元素在該化合物中S S2的氧化數(shù)

12、。所謂氧化數(shù)是指元素一個(gè)原子在外觀或形式上所帶的電荷。FeS2的電子式為 ，兩個(gè)硫原子之間形成一對(duì)共用電子對(duì)，由于兩個(gè)相同的硫原子吸收電子的能力相同，該電子對(duì)不發(fā)生偏移，而是居于兩個(gè)硫原子的正中央，兩個(gè)硫原子都不顯電性。但每個(gè)硫原了和鐵原子結(jié)合時(shí)，一個(gè)硫原子獲得鐵原子供給的一個(gè)電子，而帶一個(gè)單位負(fù)電筒，故在FeS2中每個(gè)硫原子在外觀或形式上帶有一個(gè)單位負(fù)電荷，所以FeS2中硫元素的氧化數(shù)為1。由于中學(xué)化學(xué)里不要求氧化數(shù)的概念，可以通俗地認(rèn)為FeS2中硫元素的“化合價(jià)”為1價(jià)。當(dāng)然也可以把（S2）看做是一個(gè)整體，稱(chēng)為過(guò)硫團(tuán)，可以認(rèn)為過(guò)硫團(tuán)（S2）顯2價(jià)。 2煅燒硫鐵礦的化學(xué)方程式中電子轉(zhuǎn)移方向和

13、總數(shù)的標(biāo)法44e單線橋法： 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 或4e40e4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 若用雙箭號(hào)法標(biāo)電子轉(zhuǎn)移方向和總數(shù)，則為：失4e失40e得44e4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 還原劑為FeS2，氧化劑為O2，氧化產(chǎn)物為Fe2O3和SO2，還原產(chǎn)物為Fe2O3和SO2。本質(zhì)是0價(jià)的O元素氧化了+2價(jià)的Fe和1價(jià)的S元素，參加反應(yīng)的三種元素均參加了氧化還原反應(yīng)。 3常見(jiàn)問(wèn)題整理 A、工業(yè)上接觸法制硫酸中為什么要先將黃鐵礦粉碎？答：該做法是為了增大反應(yīng)物之間的接觸面積，因?yàn)榉磻?yīng)物之間的接觸面積越大，反應(yīng)速率就越快，制H2SO4時(shí)把黃鐵礦石粉碎

14、，并在沸騰爐中燃燒，從而加快反應(yīng)的進(jìn)行，燃燒也充分。 B、為什么把燃燒黃鐵礦的爐子叫沸騰爐？為什么用這種爐子？ 答：這是因?yàn)榈V粒燃燒的時(shí)候，從爐底通入強(qiáng)大的空氣流，把礦粒吹得在爐內(nèi)一定空間里劇烈翻騰，好像“沸騰著的液體”一樣。因此，人們把這種爐子叫沸騰爐。礦粒在這種沸騰情況下，跟空氣充分接觸，燃燒快，反應(yīng)完全，提高了原料的利用率。 C、黃鐵礦在沸騰爐里燃燒時(shí)，為什么要向爐中鼓入過(guò)量的空氣（氧氣）？師答：生產(chǎn)上，常使其一反應(yīng)物的用量（濃度）超過(guò)反應(yīng)所需的量。過(guò)量的那種反應(yīng)物往往是原料中比較易得且價(jià)錢(qián)比較便宜的。因而能使較貴重的原料更充分利用。在焙燒黃鐵礦石制造硫酸時(shí)，采用過(guò)量的空氣使黃鐵礦充分燃

15、燒，就是一例。 D、逆流原理在接觸法制硫酸過(guò)程中有哪些具體的作用？師答：在化工生產(chǎn)中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法，如用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3的硫酸吸收三氧化硫，液體和氣體的流向是相反的，液體由吸收塔頂部淋下，氣體由下向上，使作用更完全。在熱交換中，冷的和熱的氣體（或液體），都是采用逆流的方法進(jìn)行熱量交換的。硫酸工業(yè)中，接觸室內(nèi)使用熱交換器，使未進(jìn)入接觸室的SO2和O2得以預(yù)熱，有利于SO2的轉(zhuǎn)化；從接觸室里出來(lái)的SO3。得以降溫，減少了SO3的分解。 E、為什么通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化？如何凈化？師答：從沸騰爐里出來(lái)的爐氣中，除SO2、O2、N2外，還有水蒸氣，有如含砷、硒等的化合

16、物雜質(zhì)及礦塵，雜質(zhì)和礦塵會(huì)使催化劑失去活性而中毒，水蒸氣會(huì)跟SO2、SO3形成酸霧，腐蝕管道設(shè)備，因此通入接觸室的混合氣體預(yù)先凈化。 F、什么是熱交換過(guò)程？師答：通過(guò)熱交換器把反應(yīng)時(shí)生成的熱，傳遞給進(jìn)入接觸室的需要預(yù)熱的混合氣體，并冷卻反應(yīng)后生成的氣體。像這樣傳遞熱量的過(guò)程就是化學(xué)工業(yè)上常用的熱交換過(guò)程。 G、吸收SO3為什么不直接用水或稀H2SO4，而是用98.3的硫酸？師答：這是因?yàn)橛盟蛳2SO4作吸收劑時(shí)，容易形成酸霧，吸收速度慢且吸收不充分，而用98.3的硫酸作吸收劑，則在吸收過(guò)程中不形成酸霧，吸收速率快且吸收充分，有利于SO3的吸收。 4發(fā)煙硫酸、純硫酸、濃硫酸、稀硫酸有何區(qū)別和

17、聯(lián)系？ 將SO3氣體溶解在濃硫酸中所成的溶液稱(chēng)為發(fā)煙硫酸。發(fā)煙硫酸暴露在空氣中時(shí)，揮發(fā)出的SO3氣體和空氣中的水蒸氣形成硫酸的小液滴而發(fā)煙。發(fā)煙硫酸的脫水性、吸水性和氧化性都比濃硫酸更強(qiáng)。在硫酸工業(yè)上常用98.3的硫酸來(lái)吸收SO3得到發(fā)煙硫酸，再用92.3的硫酸來(lái)稀釋發(fā)煙硫酸，得到市售的98.3的硫酸。 純硫酸是無(wú)色油狀液體，100的純硫酸幾乎不導(dǎo)電。加熱純硫酸放出SO3直至酸的濃度降低至98.3，此時(shí)沸點(diǎn)為338，再繼續(xù)加熱，硫酸的濃度不變，所以不能用蒸發(fā)的方法得到無(wú)水硫酸。 市售的濃硫酸一般含有H2SO4為9698，比重為1.84gmL1，相當(dāng)于18 molL1。具有強(qiáng)烈的吸水性、氧化性、

18、脫水性。能把鐵、鋁鈍化。通常用來(lái)制取氫氣的稀硫酸其濃度約為34 molL1，且具有酸的通性，無(wú)吸水性、脫水性，能和鐵、鋁劇烈反應(yīng)放出H2。【典型例題】類(lèi)型一：硫酸的制備原理及生產(chǎn)工藝?yán)? 有關(guān)接觸法制硫酸的敘述，其中正確的是（ ）A用硫黃或硫鐵礦均可作為原料B尾氣含二氧化硫，不需處理即可排入空氣C送進(jìn)沸騰爐的礦石不需粉碎，燃燒黃鐵礦應(yīng)不斷添加燃料D接觸室中的熱交換器的作用是冷卻沸騰爐出來(lái)的爐氣【思路點(diǎn)撥】?jī)艋^(guò)程：爐氣除塵（除礦塵）洗滌（除砷、硒等的化合物）干燥（除水蒸氣）SO2、O2、N2。【答案】A【解析】接觸法制硫酸，關(guān)鍵是將SO2與O2通過(guò)催化劑（V2O5）的作用，接觸氧化為SO3，至

19、于獲得SO2，可以將硫燃燒而得，也可以煅燒硫鐵礦（主要成分是FeS2）而得，所以A說(shuō)法正確。尾氣中是含有SO2，會(huì)污染大氣。塊狀礦石不易燃燒，故必須粉碎。從化工生產(chǎn)原理上講叫做增大反應(yīng)物接觸面積，有利于加快化學(xué)反應(yīng)速率。另外硫鐵礦燃燒過(guò)程是放熱的，所以點(diǎn)燃以后不需添加燃料。接觸室中的熱交換器的作用是加熱進(jìn)入接觸室的SO2和O2混合氣體，同時(shí)冷卻反應(yīng)后生成SO3等氣體，而沸騰爐出來(lái)的爐氣在進(jìn)入接觸室前因凈化等處理早已冷卻。【總結(jié)升華】明確工業(yè)制硫酸的原料、反應(yīng)設(shè)備及原理、尾氣處理方法。注意總結(jié)工業(yè)制備類(lèi)要點(diǎn)，橫向總結(jié)，縱向?qū)Ρ取?例2 固體A、B都由兩種相同的元素組成，在A、B中兩元素的原子個(gè)數(shù)

20、比分別為11和12，將A、B在高溫時(shí)煅燒，產(chǎn)物都是C（s）和D（g）。由D最終可制得E，E是非金屬元素顯+6價(jià)的含氧酸，該非金屬元素形成的單質(zhì)通常是一種淡黃色晶體，E的稀溶液和A反應(yīng)時(shí)生成G（g）和F（aq），G通入D的水溶液，有淡黃色沉淀生成。在F中滴入溴水后，加入KOH溶液有紅褐色沉淀生成，加熱時(shí)又能轉(zhuǎn)變?yōu)镚。根據(jù)上述事實(shí)回答： （1）A的化學(xué)式是_，B的化學(xué)式是_。（2）寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：B煅燒生成C和D_。G通入D溶液中_。向F中滴入溴水_。【思路點(diǎn)撥】審題時(shí)，注意題目中的“非金屬元素顯+6價(jià)的含氧酸”、“該非金屬元素形成的單質(zhì)通常是一種淡黃色晶體”均可做為本題中的突破口。【答

21、案】（1）A為FeS，B為FeS2（2）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22H2S+H2SO3=3S+3H2O6FeSO4+3Br2=2Fe2(SO4)3+2FeBr3【解析】解答這道題的關(guān)鍵在于推出組成固體A和B的兩種元素。第一步：根據(jù)E是非金屬元素顯+6價(jià)的含氧酸且該非金屬元素形成的單質(zhì)，通常是一種淡黃色固體，所以E是H2SO4。第二步：A（或B）C+D，D最終制得E，E+AG+F，G+D淡黃色沉淀。該淡黃色沉淀必為S，進(jìn)一步驗(yàn)證E為H2SO4，A和B中均含S元素。第三步：F紅褐色沉淀C，該紅褐色沉淀必為Fe(OH)3，因此C為Fe2O3，F(xiàn)為含F(xiàn)e2+的溶液，A和B中均含F(xiàn)e元素

22、。【總結(jié)升華】注意總結(jié)常見(jiàn)元素及其化合物的特征現(xiàn)象及特征反應(yīng)，以此做為推斷題的突破口，迅速有效的解答題目。舉一反三：【變式1】在硫酸工業(yè)中，通過(guò)下列反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)；H=196.6 kJmol1（1）該反應(yīng)在_（設(shè)備）中進(jìn)行，這種生產(chǎn)硫酸的方法叫做_。（2）在實(shí)際生產(chǎn)中，操作溫度選定400500，是因?yàn)開(kāi)。（3）硫酸工業(yè)選定壓強(qiáng)通常采用_，作出這種選擇的依據(jù)是_。【答案】（1）接觸室；接觸法。（2）溫度較低時(shí)催化劑活性不高，反應(yīng)速率慢，溫度過(guò)高，SO2轉(zhuǎn)化率會(huì)降低。（3）常壓；在常壓及400500時(shí)，SO2轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若加壓則會(huì)增加設(shè)

23、備、增加投資和能量消耗。例3 在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的主要原因二者都是正確的是（ ）A硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)榇髩K的硫鐵礦不能燃燒B從沸騰爐出來(lái)的爐氣需凈化，因?yàn)闋t氣中SO2會(huì)與雜質(zhì)反應(yīng)CSO2氧化為SO3時(shí)需使用催化劑，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率DSO3用98.3%的H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全【答案】D 【解析】選項(xiàng)A中操作正確，但解釋不對(duì)，將礦石粉碎是使礦石與空氣的接觸面積增大，可以燃燒得更充分、更快。B項(xiàng)的說(shuō)明不對(duì)，凈化的目的是防止?fàn)t氣中的雜質(zhì)和礦塵使催化劑中毒、失效。選項(xiàng)C的說(shuō)明是錯(cuò)誤的，催化劑的作用是縮短反應(yīng)完成的時(shí)間。選項(xiàng)D正

24、確。類(lèi)型二：工業(yè)制硫酸的有關(guān)計(jì)算 例4 在一定條件下可發(fā)生反應(yīng)：2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)。現(xiàn)取3 L SO2和6 L O2混合，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體的體積減小10%。求： （1）SO2的轉(zhuǎn)化率。（2）平衡混合氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)。【思路點(diǎn)撥】解答有關(guān)計(jì)算時(shí)，注意氣體摩爾體積及阿伏加德羅定律的應(yīng)用：同溫同壓下，相同體積的任何氣體必然含有相同數(shù)目的分子。【答案】（1）60% （2）22.2%【解析】（1）2SO2 + O2 2SO3 n 2 1 2 1 n (SO2) (3+6)10%n (SO2)=1.8SO2轉(zhuǎn)化率（2）。【總結(jié)升華】在涉及工業(yè)制備的計(jì)算時(shí)，經(jīng)

25、常涉及到多步反應(yīng)，注意此類(lèi)習(xí)題轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等問(wèn)題。舉一反三：【變式1】反應(yīng)2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）在不同溫度或不同壓強(qiáng)（p1p2）下達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)a%隨溫度和壓強(qiáng)的變化曲線正確的是（ ） 【答案】D （點(diǎn)撥：正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且是體積減小的反應(yīng)，隨溫度升高，a%增大，隨壓強(qiáng)增大，a%減小。）【鞏固練習(xí)】一、選擇題1接觸法制硫酸中，與之無(wú)關(guān)的設(shè)備是（ ）A吸收塔 B接觸室 C沸騰爐 D氧化爐2為了提高SO2轉(zhuǎn)化為SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，工業(yè)上常使用適當(dāng)過(guò)量的空氣，這樣從接觸室導(dǎo)出的氣體的成分是（ ）ASO3、O2 BSO3、O2、SO2

26、、N2 CSO3、N2 DSO3、O2、N23把1 g含脈石（SiO2）的黃鐵礦樣品在氧氣流中灼燒，反應(yīng)完全得殘?jiān)?.78 g，則此黃鐵礦中含F(xiàn)eS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（ ）A33% B66% C78% D88%41 mol FeS2經(jīng)過(guò)SO2的制取、轉(zhuǎn)化和SO3的吸收，如果硫元素全部進(jìn)入硫酸中，則下列說(shuō)法正確的是（ ）A整個(gè)過(guò)程中硫元素一共“失去”14 mol電子B最終生成2 molL1的硫酸溶液C最終生成196 g硫酸溶液D最終生96 g硫酸5用硫鐵礦生產(chǎn)硫酸的過(guò)程中，對(duì)提高效率不利的因素是（ ）A礦石粉碎后送入沸騰爐 B使用熱交換器預(yù)熱氣體C用水吸收三氧化硫 D使用催化劑6接觸法制硫酸時(shí)由沸騰

27、爐產(chǎn)生的爐氣中能使催化劑中毒的成分是（ ）A水蒸氣 B砷、硒的化合物 C氧氣 D氮?dú)?在硫酸工業(yè)中，常用濃H2SO4而不用水吸收SO3是因?yàn)椋?）ASO3易溶于H2SO4而不溶于水B用濃H2SO4吸收速度慢，損失SO3少C用水吸收易形成酸霧，阻礙SO3再吸收D用水吸收得不到純凈的硫酸8在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)2SO3(g)O2(g)2SO3(g) H0，應(yīng)選擇的適宜條件是()A、高溫、高壓、催化劑B、低溫、高壓、催化劑C、高溫、低壓、催化劑D、適當(dāng)溫度、常壓、催化劑9“綠色化學(xué)”是人們最近提出的一個(gè)新概念，主要內(nèi)容之一是指從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)一種可行的化學(xué)反應(yīng)，盡可能減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面作用，下列化學(xué)反應(yīng)

28、符合綠色化學(xué)概念的是()A、制CuSO4：Cu2H2SO4（濃）CuSO4SO22H2OB、制CuSO4：2CuO22CuO；CuOH2SO4（稀）CuSO4H2OC、制Cu(NO3)2：3Cu8HNO3（稀）3Cu(NO3)22NO24H2OD、制Cu(NO3)2：Cu4HNO3（濃）Cu(NO3)22NO22H2O10對(duì)于反應(yīng)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，下列敘述正確的是（ ）A鐵和硫兩種元素被還原BFe2O3和SO2都既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物C1 mol FeS2在反應(yīng)中失去11 mol eD如果O2過(guò)量，SO2會(huì)被氧化成SO3二、填空題12SO2 (g)+O2 (g)2

29、SO3 (g)；H=196.6 kJmol1，相同條件下混合1 mol SO2、0.5 mol O2反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量總是小于98.3 kJ，其原因是_。2在一體積可變的密閉容器中，對(duì)可逆反應(yīng)A (g)+B (g)2C (g)；H0進(jìn)行5次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下表，根據(jù)下表中提供的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)：（1）第_次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，A的轉(zhuǎn)化率最大；（2）第_次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，A的濃度最大；（3）第_次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，正反應(yīng)速率最大。實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始濃度（molL1）反應(yīng)條件ABC溫度壓強(qiáng)Pa催化劑1502001.01106有1502001.01105有1102001.01106有150201.01105無(wú)11020

30、1.01105無(wú)3針對(duì)硫酸工業(yè)，回答問(wèn)題：(1)在進(jìn)行接觸氧化前，為什么要對(duì)爐氣進(jìn)行凈化和干燥？(2)根據(jù)化學(xué)平衡理論，考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益，SO2的接觸氧化應(yīng)在什么條件下進(jìn)行最為有利？4（1）硫鐵礦因其外表像金，故又稱(chēng)愚人金，在無(wú)任何試劑的情況下，你如何用化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：一塊硫鐵礦不是真金。 （2）下圖是幾種進(jìn)行熱量交換或物質(zhì)交換的裝置，其中流向AB的是_。 【參考答案與解析】一、選擇題1D 【解析】二氧化硫氧化為三氧化硫的設(shè)備叫做接觸室2B 【解析】SO2氧化為SO3的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，空氣中的N2不參加反應(yīng)3B 【解析】用差量法計(jì)算4A 【解析】FeS22H2SO4，1個(gè)1價(jià)的S變?yōu)?個(gè)+6價(jià)的

31、S共失去7e，1 mol FeS2完全轉(zhuǎn)化為硫酸共“失去”14 mol電子；最終生成硫酸為196 g，至于硫酸溶液的質(zhì)量和濃度是無(wú)法確定的5C 【解析】用水吸收三氧化硫會(huì)形成酸霧，影響吸收效率6B7C 【解析】用濃H2SO4而不用水吸收SO3是防止形成酸霧8D9B10BC 【解析】鐵和硫的價(jià)態(tài)均升高被氧化，A項(xiàng)錯(cuò)；SO2被氧化成SO3要在催化劑和高溫條件下才能實(shí)現(xiàn)，D項(xiàng)錯(cuò)二、填空題1如果1 mol SO2與0.5 mol O2完全反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為1 mol SO3，則放出熱量為98.3 kJ。此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，1 mol SO2不可能與0.5 mol O2完全反應(yīng)，則放出熱量小于98.3 kJ。

32、2（1） （2） （3）3(1) 防止催化劑中毒。(2) 400500，常壓并在催化劑作用下。4（1）取一小塊樣品，在火上煅燒，若有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，則不是真金。 （2）合成氨 純堿的生產(chǎn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解合成氨的反應(yīng)原理、基本生產(chǎn)過(guò)程和合成氨工業(yè)發(fā)展中需要解決的問(wèn)題；2、通過(guò)純堿的兩種典型生產(chǎn)過(guò)程及其演變的學(xué)習(xí)，了解化學(xué)工藝改進(jìn)的原因、思路、條件以及由此帶來(lái)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、合成氨的反應(yīng)原理【走進(jìn)化學(xué)工業(yè)#合成氨】1合成氨適宜條件選擇的依據(jù)合成氨的反應(yīng)原理：3H2 (g)+N2 (g)2NH3 (g)；H=92.4 kJmol1；特點(diǎn)：這是一個(gè)放熱的、氣體總體積縮小的

33、可逆反應(yīng)。工業(yè)上合成氨，既要使反應(yīng)進(jìn)行得快，又要使平衡混合物中氨的含量高，還要考慮生產(chǎn)中的動(dòng)力、材料、設(shè)備等因素，以取得最佳效益。因此必須根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理的有關(guān)知識(shí)，對(duì)合成氨的條件進(jìn)行選擇。要點(diǎn)詮釋?zhuān)豪障奶亓性碇饕鉀Q的是平衡問(wèn)題，主要包括平衡移動(dòng)、平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等問(wèn)題。但以下幾方面問(wèn)題，則不能用勒夏特列原理解釋?zhuān)菏欠裥枰呋瘎┘按呋瘎┑拇呋蕟?wèn)題；反應(yīng)速率進(jìn)行的快慢、達(dá)到平衡時(shí)間長(zhǎng)短問(wèn)題；與勒夏特列原理相矛盾的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。2合成氨適宜條件選擇的思路選擇項(xiàng)目選擇的思想適宜條件（填寫(xiě)表格）壓強(qiáng)合成氨反應(yīng)是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)既能增大反應(yīng)速率，又能提高平衡混合物氨

34、的含量。理論上講，壓強(qiáng)越大越好。但壓強(qiáng)越大，需要的動(dòng)力就越大，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，這將會(huì)大大增加投資并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此壓強(qiáng)不宜過(guò)高2050 MPa溫度降低溫度有利于提高平衡混合物中氨的含量，但溫度過(guò)低，反應(yīng)速率很小，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài)，這在工業(yè)上是很不經(jīng)濟(jì)的。綜合考慮上述問(wèn)題結(jié)合考慮催化劑的活性最大，選擇_的溫度500左右催化劑使用催化劑能降低反應(yīng)所需的能量，加快化學(xué)反應(yīng)速率。合成氨反應(yīng)即使在高溫高壓下仍然進(jìn)行得十分緩慢。選擇合適的催化劑，可以使反應(yīng)能夠在較低溫下較快地進(jìn)行以鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸煤）濃度增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率并使平衡向生成氨

35、的方向移動(dòng)，減小生成物的濃度可以使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)及時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)2、H2，使其保持一定濃度，及時(shí)將氨液化使其從反應(yīng)體系中分離出來(lái)要點(diǎn)詮釋?zhuān)汉铣砂钡膸讉€(gè)常見(jiàn)問(wèn)題 （1）合成氨時(shí)，壓強(qiáng)是否越大越好，為什么使用了高溫、高壓還要用催化劑？ 選擇合成氨的條件時(shí)，應(yīng)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益為選擇生產(chǎn)條件的目的。目前，合成塔的耐壓鋼板厚度已達(dá)10 cm，如壓強(qiáng)過(guò)大，H2還是會(huì)穿透鋼板。由于N2十分穩(wěn)定。即使用了高溫、高壓，反應(yīng)速率仍然十分緩慢，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡，這在工業(yè)生產(chǎn)上是很不經(jīng)濟(jì)的，目前，我國(guó)合成氨廠通常采用2050 MPa。綜合考慮上述因素，在實(shí)際生產(chǎn)中，合成氨反應(yīng)一般選擇在500左右，為加快反應(yīng)

36、速率，仍需使用催化劑。 （2）合成氨時(shí)，為什么選擇500的高溫，為什么不采用過(guò)量的N2以提高H2的轉(zhuǎn)化率？500的高溫，可以加快反應(yīng)速率，此溫度時(shí)，催化劑鐵觸媒的活性最高。由于氮?dú)獾奶厥夥€(wěn)定性，即使增大氮?dú)獾臐舛龋瑢?duì)反應(yīng)速率及氨的產(chǎn)率都影響不大。采用c (N2)c (H2)=13的比例，更便于合成氨生產(chǎn)的循環(huán)操作。在選擇時(shí)，既要考慮提高溫度有利于提高合成氨的速率，又要考慮適當(dāng)控制溫度以利于提高氨的產(chǎn)率，同時(shí)還兼顧考慮催化劑的活性范圍，并有利于提高整體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。合成氨中的原料氣只能有一部分轉(zhuǎn)化為氨，分離出氨后，未反應(yīng)的原料氣需循環(huán)使用，c (N2)c (H2)=13的比例始終保持不變，只需

37、補(bǔ)充一部分N2、H2使反應(yīng)保持一定的濃度即可，便于合成氨生產(chǎn)的循環(huán)操作。要點(diǎn)二、合成氨的基本生產(chǎn)過(guò)程1主要生產(chǎn)過(guò)程（1）造氣：制備合成氨的原料氣制取N2：將空氣液化，蒸發(fā)分離出氧氣獲得N2，或?qū)⒖諝馀c碳作用使氧氣生成二氧化碳，除去二氧化碳即得N2。制取H2：用水和碳?xì)浠衔铮骸⒔固俊⑹汀⑻烊粴獾龋┰诟邷叵轮迫　Ｈ缬媒固亢退迫2的反應(yīng)如下：C+H2O (g)CO+H2；CO+H2O (g)CO2+H2。石油、天然氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣等都含有大量的碳?xì)浠衔铮@些碳?xì)浠衔镌谝欢l件下，可以與氧氣或水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳和氫氣。CH4+H2OCO+3H2；CH4+2H2OCO2+4

38、H2。除去二氧化碳即可得到氫氣，常用K2CO3溶液吸收；K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。（2）凈化：原料氣的凈化原料氣在制備過(guò)程中，有O2、CO、CO2、H2S、水蒸氣存在，分離時(shí)，不可能將它們完全分離掉，因此，原料氣中往往混有少量的O2、CO、CO2、H2S、水蒸氣和粉塵，這些物質(zhì)都能使催化劑的活性減弱或喪失，這就是催化劑中毒。用稀氨水吸收H2S雜質(zhì)：NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O。最后，原料氣還需經(jīng)過(guò)精制處理，如用醋酸、銅和氨配制成的溶液來(lái)吸收O2、CO、CO2、H2S等少量有害氣體。（3）合成：氨的合成與分離凈化后的原料氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮至高壓。在適宜條件下進(jìn)行氨的合成

39、反應(yīng)。設(shè)備：合成塔。從合成塔出來(lái)的氣體，通常約含15%（體積分?jǐn)?shù)）的氨。為了使氨沒(méi)有起反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃饫锓蛛x出來(lái)，要把混合氣體通過(guò)冷凝器使氨液化，然后在氣體分離器里把液態(tài)氨分離出來(lái)導(dǎo)入液氨貯罐。由氣體分離器出來(lái)的氣體，經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)，再送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。合成塔主要由接觸室和熱交換器兩部分構(gòu)成。熱交換器使合成氨和氨冷凝放出的熱來(lái)加熱原料氣體。2生產(chǎn)流程圖原料氣凈化、壓縮合成塔分離液氨循環(huán)操作 N2、H2（1）循環(huán)操作過(guò)程是將沒(méi)有轉(zhuǎn)化為生成物的反應(yīng)物又重新回到反應(yīng)設(shè)備中參加反應(yīng)的過(guò)程，顯然循環(huán)操作過(guò)程可以提高反應(yīng)物的利用率，使反應(yīng)物盡可能地轉(zhuǎn)化為生成物。（2）由于存在循環(huán)操作過(guò)程，從理論上講，

40、即使是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物也是全部轉(zhuǎn)化為生成物。如合成氨反應(yīng)，理論上1 mol N2最終可制得2 mol NH3，即關(guān)系式為：N22NH3。要點(diǎn)三、合成氨工業(yè)的發(fā)展1原料及原料氣的凈化氮?dú)鈦?lái)自取之不盡用之不竭的空氣，氫氣的制備工藝和技術(shù)的變化：早期主要源于焦炭和水的反應(yīng)，現(xiàn)在已經(jīng)可以使用各種不同的固態(tài)（煤和焦炭）、液態(tài)（石油中提煉的石腦油和重油等）和氣態(tài)（天然氣和焦?fàn)t氣等）可燃物作為制氫的原料。2催化劑的選擇催化反應(yīng)過(guò)程的工藝條件常常決定于催化劑的性能。合成氨時(shí)，使用磁鐵礦催化劑已經(jīng)80多年，其間各國(guó)一直在進(jìn)行研究和改進(jìn)。3環(huán)境保護(hù)合成氨的廢渣主要來(lái)自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，用重油

41、為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材和肥料的原料。合成氨的廢氣主要是H2S和CO2等有害氣體。對(duì)H2S的處理可采用直接氧化法、循環(huán)法等回收技術(shù)，CO2可作為尿素和碳銨的原料。合成氨的廢液主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污水主要有生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法，處理含氨廢水多以蒸餾的方法回收氨達(dá)到綜合利用的目的。要點(diǎn)四、氨堿法生產(chǎn)純堿【走進(jìn)化學(xué)工業(yè)#氨堿洗的生產(chǎn)原理】 1原料：食鹽（氯化鈉）、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣。 2生成過(guò)程：先使氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。經(jīng)過(guò)濾、洗滌得到

42、NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品。放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用。含有氯化銨的濾液與石灰乳Ca(OH)2混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。 3化學(xué)反應(yīng)方程式是：NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2CaO+H2O=Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O4工業(yè)生產(chǎn)的簡(jiǎn)單流程如下圖所示。 5氨堿法的優(yōu)缺點(diǎn)：氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是：原料（食鹽和石灰石）便宜，產(chǎn)品純堿的純度高，副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡(jiǎn)單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有許多缺點(diǎn)：首先是兩種原料的成分里都只利

43、用了一半食鹽成分里的鈉離子（Na+）和石灰石成分里的碳酸根離子（CO32）結(jié)合成了碳酸鈉，可是食鹽的另一成分氯離子（Cl）和石灰石的另一成分鈣離子（Ca2+）卻結(jié)合成了沒(méi)有多大用途的氯化鈣（CaCl2），因此如何處理氯化鈣成為一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)。氨堿法的最大缺點(diǎn)還在于原料食鹽的利用率只有7274，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄，這是一個(gè)很大的損失。要點(diǎn)五、聯(lián)合制堿法【走進(jìn)化學(xué)工業(yè)#聯(lián)合制堿法】 該方法是我國(guó)化學(xué)工程專(zhuān)家侯德榜（18901974）于1943年創(chuàng)立的。是將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法。 1原料：食鹽、氨和二氧化碳合成氨廠用水煤氣制取氫氣

44、時(shí)的廢氣。 合成氨生成二氧化碳的方程式為：C+H2OCO+H2 CO+H2OCO2+H2。 2生產(chǎn)過(guò)程：聯(lián)合制堿法包括兩個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程與氨堿法相同，將氨通人飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過(guò)濾、洗滌得NaHCO3微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液。第二個(gè)過(guò)程是從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體。由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時(shí)的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化銨在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低溫條件下，向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干

45、燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時(shí)濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已基本上被氯化鈉飽和，可回收循環(huán)使用。3其工業(yè)生產(chǎn)的簡(jiǎn)單流程如下圖所示。4聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較：聯(lián)合制堿法與氨堿法比較，其最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到96以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時(shí)，生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品一一純堿和氯化銨。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來(lái)制取純堿，這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠的無(wú)用的成分氯離子（Cl）來(lái)代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。從而不再生成沒(méi)有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對(duì)環(huán)境的污染，

46、并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、碳酸氫鹽的不穩(wěn)定性所有碳酸氫鹽都不穩(wěn)定，不論干態(tài)還是濕態(tài)，受熱都容易發(fā)生分解反應(yīng)。如：Ca(HCO3)2 (aq)及Ca(HCO3)2 (s)受熱都能發(fā)生分解反應(yīng)：Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2，Ba(HCO3)2BaCO3+H2O+CO2，2KHCO3K2CO3+H2O+CO2。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、某些碳酸的正鹽和酸式鹽的溶解度（S）的比較（1）S (Na2CO3)S (NaHCO3)：相同的溫度條件下，Na2CO3的溶解度大于其酸式鹽NaHCO3的溶解度。一般說(shuō)來(lái)，向飽和Na2CO3（aq）中通CO2會(huì)

47、有NaHCO3沉淀析出：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3，同理：S (Li2CO3)S (LiHCO3)、S (K2CO3)S (KHCO3)。（2）S (CaCO3)S Ca(HCO3)：CaCO3不溶于水，Ca(HCO3)2能溶于水，故相同溫度條件下，CaCO3的溶解度小于其酸式鹽Ca(HCO3)2的溶解度。一般說(shuō)來(lái)，向CaCO3懸濁液中通入CO2會(huì)使溶液變得澄清：CaCO3+H2O+ CO2=Ca(HCO3)2。同理：S (MgCO3)S Mg(HCO3)2、S (BaCO3)S Ba(HCO3)2。【典型例題】類(lèi)型一：工業(yè)合成氨的原理例1 下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是

48、（ ） A使用催化劑有利于合成氨的反應(yīng) B高壓有利于合成氨的反應(yīng) C500時(shí)比室溫更有利于合成氨的反應(yīng) D將混合氣體中的氨氣液化有利于合成氨反應(yīng)【思路點(diǎn)撥】本題考查勒夏特列原理的應(yīng)用。在分析時(shí)，需要綜合考慮外界條件對(duì)速率的影響以及對(duì)平衡的影響。【答案】AC【解析】合成氨的反應(yīng)是一個(gè)氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，加壓能使平衡向生成氨的方向移動(dòng)；升溫雖不利于提高平衡時(shí)氨的含量，但能使催化劑活性大，提高反應(yīng)速率，綜合各種因素看，適當(dāng)?shù)母邷貙?duì)合成氨反應(yīng)是有利的；將氨液化降低平衡混合物中的氨氣濃度，平衡向生成氨氣方向移動(dòng)；催化劑只能提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。【總結(jié)升華】本題最易出現(xiàn)的思維障礙是漏選C。

49、原因是這部分同學(xué)簡(jiǎn)單運(yùn)用了所學(xué)的知識(shí)。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，選擇500的溫度作為合成氨的適宜條件，是因?yàn)樵诖藴囟葧r(shí)，反應(yīng)速率快且平衡時(shí)氨的含量也不太低。也就是說(shuō)，選擇500的溫度是反應(yīng)速率原理和勒夏特列原理共同作用的結(jié)果。題中設(shè)問(wèn)“500時(shí)比室溫更有利”，顯然若用勒夏特列原理來(lái)解釋?zhuān)邷貞?yīng)不利于氨的生成。舉一反三：【變式1】對(duì)于合成氨的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是（ ） A都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)無(wú)影響 B都能使化學(xué)平衡向右移動(dòng)，增大N2的平衡轉(zhuǎn)化率，縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間 C都能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響 D催化劑能縮短到達(dá)平衡所用的

50、時(shí)間，而壓強(qiáng)無(wú)此作用【答案】C 【解析】對(duì)于可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，催化劑只能提高反應(yīng)速率縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，不能提高N2的平衡轉(zhuǎn)化率；由于N2+3H22NH3是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)后，不僅能增大反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，而且能使化學(xué)平衡向正方向移動(dòng)，提高N2的平衡轉(zhuǎn)化率。【變式2】有平衡體系CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），為了增加甲醇的產(chǎn)量，工廠應(yīng)采取的正確措施是（ ）A高溫、高壓 B適宜溫度、高壓、催化劑C低溫、低壓 D低溫、高壓、催化劑【答案】B 【解析】題目的命題意圖，將選擇合成氨的分析思路應(yīng)用到工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)條件選擇

51、，是一種同類(lèi)工業(yè)問(wèn)題的遷移，分析時(shí)，只需考慮實(shí)際上工業(yè)生產(chǎn)的可能性，與合成氨生產(chǎn)條件選擇的方法相同。由于合成甲醇的反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)有利于甲醇的生產(chǎn)，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故升高溫度對(duì)生成甲醇又是不利的，由于考慮到反應(yīng)速率的因素，故應(yīng)采取適宜的溫度，催化劑能加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，故使用催化劑。類(lèi)型二：合成氨的工業(yè)應(yīng)用例2 工業(yè)用氨和二氧化碳在一定條件下反應(yīng)合成尿素CO2+2NH3=CO(NH2)2+H2O。已知下列物質(zhì)在一定條件下均能與水反應(yīng)產(chǎn)生H2和CO2。H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用。若從充分利用原料的角度考慮最好選用（ ）ACO B石腦油（C5H12、

52、C6H14） CCH4 D焦炭做出這種選擇的依據(jù)是_。【思路點(diǎn)撥】分析時(shí)，注意題給反應(yīng)及合成氨反應(yīng)中各物質(zhì)的比例系數(shù)。【答案】B 當(dāng)CO2和H2物質(zhì)的量之比等于13時(shí)，合成氨的反應(yīng)和合成尿素的反應(yīng)恰好完全進(jìn)行。石腦油與水反應(yīng)生成的CO2和H2物質(zhì)的量之比最接近13【解析】根據(jù)反應(yīng)：3H2+N22NH3和CO2+2NH3=CO(NH2)+H2O可看出，當(dāng)CO2和H2物質(zhì)的量之比等于或接近13時(shí)，上述反應(yīng)恰好完全進(jìn)行。顯然若要充分利用原料，原料與水反應(yīng)生成的CO2和H2物質(zhì)的量之比應(yīng)等于或接近13。根據(jù)題示信息寫(xiě)出各選項(xiàng)的化學(xué)方程式：ACO+H2O (g)=CO2+H2（11）；BC5H12+10

53、H2O=5CO2+16H2（13.2）或C6H14+12H2O=6CO2+19H2（13.2）；CCH4+2H2O=CO2+4H2（14）；DC+H2O (g)=CO2+2H2（12）。石腦油的利用率最高。【總結(jié)升華】生產(chǎn)中，一般按計(jì)量數(shù)之比投料，只有某些價(jià)格相差較大的原料，才考慮過(guò)量投入廉價(jià)的原料，提高另一種價(jià)格高的原料利用率。舉一反三：【變式1】工業(yè)上有以合成氨的原料之一氫氣，有一種來(lái)源是取自石油氣，例如丙烷。（1）有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行，你認(rèn)為合理的是（ ）AC3H8C+H2BC3H8C3H6+H2CC3H8+H2OCO+H2 CO+H2OCO2+H2DC3H8+O2C

54、O2+H2O 2H2O2H2+O2（2）按以上合理的反應(yīng)途徑，理論上由1 mol丙烷最多可制得氨氣約（ ）A4 mol B6.6 mol C10 mol D2.7 mol（3）該合理的反應(yīng)途徑最顯著的優(yōu)點(diǎn)是（ ）A簡(jiǎn)單易行 B制得的H2純度高 C制得的H2產(chǎn)量高 D可同時(shí)獲得大量的熱能【答案】（1）C （2）B （3）C【解析】氫氣是合成氨的重要原料之一，工業(yè)合成的途徑有多種，其中以天然氣為原料是目前生產(chǎn)中最常用的方法。（1）A項(xiàng)中采用的極高溫，顯然在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是難以實(shí)現(xiàn)的；B項(xiàng)中的C3H8的利用率不高，只有四分之一的氫原子被轉(zhuǎn)化為H2；C項(xiàng)中有較高的利用率，并且還可以利用水中氫原子生成H

55、2，實(shí)際生產(chǎn)中，生成的CO再進(jìn)一步與水作用，可繼續(xù)產(chǎn)生H2；D項(xiàng)是不合理的，該法倒不如直接電解水。（2）將C中的化學(xué)方程式配平可得：C3H8+3H2O3CO+7H2，生成的CO在催化劑作用下，與水進(jìn)一步反應(yīng)，又可得到更多的H2：3CO+3H2O3CO2+3H2，故可得，1 mol C3H8最多可制得10 mol H2，由合成氨反應(yīng)可得出10 mol H2可制得約6.6 mol NH3。（3）該方案的顯著特點(diǎn)是生成H2的產(chǎn)量高。）類(lèi)型三：純堿的生產(chǎn)例3 工業(yè)上常用氨堿法制取碳酸鈉（將氨和二氧化碳先后通入飽和食鹽水而析出水蘇打，再經(jīng)過(guò)濾、煅燒而得到純堿），但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐?/p>

56、（ ）AKHCO3溶解度較大 BKHCO3溶液度較小CK2CO3溶解度較大 DK2CO3溶解度較小【思路點(diǎn)撥】分清氨堿法以及聯(lián)合制堿法的原理，注意其中的相同點(diǎn)以及不同點(diǎn)。【解析】氨堿法制取Na2CO3的原理是，在精制的食鹽水中分別通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，當(dāng)Na+、HCO3濃度較大時(shí)便析出NaHCO3晶體，將過(guò)濾得到的NaHCO3煅燒得Na2CO3，反應(yīng)的方程式為：NH3+H2O+CO2=NH4HCO3，NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2，由于KHCO3溶解度較大，無(wú)法從溶液中析出，故無(wú)法利用其分解制取K2CO3

57、。【答案】A【總結(jié)升華】此題只有明確氨堿法的本質(zhì)，才能作答，而氨堿法制取碳酸鈉也是重要的化工生產(chǎn)，應(yīng)掌握。例4 我國(guó)化學(xué)侯德榜（如下圖）改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下： （1）上述生產(chǎn)純堿的方法稱(chēng)_，副產(chǎn)品的一種用途為_(kāi)。（2）沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_。（3）寫(xiě)出上述流程中X物質(zhì)的分子式_。（4）使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了_（填上述流程中的編號(hào)）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是_。（5）為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加_。（6）向母液中通氨氣，加入細(xì)小的食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有（ ） a增大

58、NH4+的濃度，使NH4Cl更多地析出 b使NaHCO3更多地析出 c使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度【答案】（1）聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法 化肥或電解液或焊藥等（其他合理答案也可）（2）NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3或 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl（3）CO2 （4） 過(guò)濾（5）稀硝酸和硝酸銀溶液 （6）a、c【解析】在我國(guó)近代化學(xué)史侯德榜為世界作出了偉大貢獻(xiàn)聯(lián)合制堿法，該法利用了NaHCO3的溶解度較小，發(fā)生反應(yīng)：NH3+CO2+NaCl=NaHCO3+NH4Cl。將NaHC

59、O3加熱得純堿：2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O（故X為CO2），從生成的母液中可提取NH4Cl（可用作化肥），母液中的NaCl可循環(huán)使用（循環(huán)）。根據(jù)AgCl和Ag2CO3的性質(zhì)差異，可用加AgNO3溶液和稀硝酸的方法來(lái)鑒別純堿中是否有食鹽。舉一反三：【變式1】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)原理可以用下面的方程式表示：NH3+CO2+H2O =NH4HCO3NH4HCO3+NaCl（飽和）= NaHCO3+NH4Cl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，制得碳酸氫鈉結(jié)晶。可供選擇的實(shí)驗(yàn)用品

60、有：20%鹽酸、30%硫酸、濃氨水、氫氧化鈉、消石灰、石灰石、氯化銨、食鹽、蒸餾水和冰，以及中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器。 （1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，并在圖中玻璃容器帝自左至右分別用A、B、C符號(hào)標(biāo)明（請(qǐng)見(jiàn)題后說(shuō)明）。（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(chēng)。A_，B_，C_，D_，E_。（3）利用本題所提供的實(shí)驗(yàn)用品，如何判斷得到的產(chǎn)品是碳酸氫鈉的結(jié)晶，而不是碳酸氫銨或食鹽結(jié)晶。說(shuō)明：本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方式表示：敞口玻璃容器 ，有塞玻璃容器 ，玻璃漏斗 ，分液漏 斗 ，玻璃導(dǎo)管 或（但應(yīng)標(biāo)示出在液面上或液面下）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