高二化学化学与技术

课件67张PPT。第3讲　化学与技术(选修2) 考纲解读
1．了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。
2．了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。
3．了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用。
4．了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。
5．了解化学在水处理中的应用。
6．了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
7．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。
8．了解社会发展和科技进步对材料的要求。了解化学对材料科学发展的促进作用。
考情探究
实行新课标以来，对化学原理在工业生产中的应用进行综合考查17次。例如：2011天津10题，2011山东31题。
对本讲的考查主要以填空题的形式出现，一般为8或15分。
高考试题对本讲的考查为理解层级。试题难度中等。
本讲内容与化工生产和化学实验紧密结合，以新材料的制造为背景，考查与之有关的化学基础知识。
预测2012年高考对本讲内容的考查将相对稳定，仍将延续以填空题的形式为主，考查考生的综合分析能力，分值一般为8或15分，2012年高考命题将以化学知识和新材料、新能源及农业生产，钢铁炼制联系起来，进行考查的可能性较大。C．普通水泥的主要成分是硅酸钙
D．黏土的主要成分是三氧化二铝
答案：A
点拨：A项，“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段是二氧化硫被氧气氧化为三氧化硫，A项正确；B项，海水提镁的过程中，海水中应加入石灰乳而不是碳酸钙，获得单质镁时应电解熔融的MgCl2，故B项错误；C项，普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，C项错误；D项，黏土的主要成分是Al2O3· 2SiO2·2H2O，D项错误。2．(2011·海南化学)[选修—化学与技术]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？________。
(2)①甲装置为煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳的装置，生成的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，所以C应为Ca(OH)2，Ca(OH)2加入到丁装置，与NH4Cl反应生成NH3，则D应为NH3。②装置乙中发生反应的化学方程式为NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(3)联合制碱法简化了生产设备，避免了副产物的生成。
(4)由溶解度曲线可知，碳酸氢钾的溶解度较大，降温过程中不会析出碳酸氢钾晶体，故不能采用此法制碳酸钾。思维激活　名校模拟可借鉴，抽空一定看一看
3．(2011·河北石家庄高三一检)化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是(　　)
A．燃烧中加入适量石灰，可减少废气中SO2的量
B．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
C．为防止电池中的重金属污染土壤和水体，应积极开发废旧电池的综合利用技术
D．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
答案：B4．(2011·江苏南通高三二调)硫酸在国民经济中占有极其重要的地位，我国常以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸。
(1)SO2的催化氧化是硫酸工业的主要反应。现有标准状态下5.6 L SO2气体，在500℃、V2O5催化下转化成SO3，若SO2转化率为a%，放出热量为QkJ。该反应的热化学方程式为____________________。(2)已知在SO2催化氧化前后混合气体中各成分的体积分数如上表，则SO2的转化率为________。
(3)如下图所示，用98%的浓硫酸1.0 t吸收SO3制得发烟硫酸(化学组成可表示为H2SO4·xSO3)，可生产SO3质量分数为20%的发烟硫酸________t。
(4)某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.100 0 g样品充分灼烧，生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完成反应后，再用0.020 00 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。
已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO42－＋2Fe2＋＋4H＋
Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
则样品中FeS2的质量分数是多少？(假设杂质不参加反应)网控全局　知识网络　优化记忆
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1．海水的综合利用
(1)海水中盐的开发和利用
①海水制盐
由海水制盐的方法以蒸发法为主，它的原理很简单，即在太阳照射后，海水受热使水分蒸发，当各种盐分别达到其饱和浓度时，依次以固态形式析出。
(2)海水提溴
从海水中提取的溴约占世界溴年产量的1/3。常用的一种海水提溴技术叫做吹出法，即用氯气氧化海水中Br－，使其变成Br2(Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－)，然后用空气或水蒸气吹出。2．石油和煤的综合利用
(1)石油的综合利用
石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。工业上通过减压分馏和常压分馏的方法，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物而分离出来。分馏出来的各种成分叫做馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
为了获得更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，采用催化裂化的方法，在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃。
(2)合成氨的基本生产过程
合成氨的生产主要包括三个步骤：
①造气：制备合成氨的原料气，包括N2、H2。
②净化：原料气净化处理，以防止催化剂“中毒”。
③合成：将原料气进行化学合成制氨。
②用各种燃料气中的甲烷、氢气等将氮的氧化物还原为氮气和水
H2＋NO2===NO＋H2O
2H2＋2NO===N2＋2H2O
CH4＋4NO2===4NO＋CO2＋2H2O
CH4＋4NO===2N2＋CO2＋2H2O6．纯碱的生产
(1)氨碱法生产纯碱
氨碱法生产纯碱是以碳酸钙和氯化钠为原料，其过程为：
①生成碳酸氢钠和氯化铵
将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得到NaHCO3和NH4Cl，方程式为：
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。7．化学与技术的发展
(1)化肥
农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥[NH4HCO3、NH4NO3、CO(NH2)2等]、磷肥和钾肥(KNO3等)。
(2)农药
天然产物和无机物等属于人类最早使用的第一代农药，有机氯、有机磷、氨基甲酸酯等有机合成农药为第二代农药，拟除虫菊酯和特异性农药等则是人类开发和利用的第三代农药。第三代农药也被称为环境友好农药。8．洗涤剂
(1)组成：洗涤剂是以一种或数种表面活性剂为主要成分，加入少量杀菌剂、织物柔顺剂、荧光增白剂或有其他特殊功能的添加剂制成的日用化学品。
(2)种类
洗涤剂有块状、粉状、液体状的，常用的洗涤剂有：(3)合成洗涤剂
合成洗涤剂分固态(洗衣粉)或液态(洗洁精)两大类，其主要成分是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠等。
①合成洗涤剂的优点
a．不受水质限制，在含Mg2＋、Ca2＋的水中使用也不丧失去污能力。
b．去污能力更强，并且适合洗衣机使用。
c．合成洗涤剂的主要原料是石油，原料便宜。
②合成洗涤剂对环境的影响
a．有的洗涤剂十分稳定，难以被细菌分解，污水积累，使水质变坏。
b．有的洗涤剂含有磷元素，造成水体富营养化，促使水生藻类大量繁殖，水中的溶解氧含量降低，也使水质变坏。③合成洗涤剂的制备9．无机非金属材料
(1)传统硅酸盐材料
陶瓷、玻璃、水泥等材料的化学组成大多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。
①陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。
②普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以石英砂(主要成分SiO2)、石灰石(主要成分CaCO3)和纯碱为主要原料，经过加热熔融、澄清、成型和缓冷等工序制成的。(2)新型无机非金属材料
①新型无机非金属材料的主要特性有承受高温、强度高、有电学特性、光学特性和生物功能。
②新型陶瓷
氧化铝陶瓷俗名是刚玉，该材料具有的优点是能经受高温、不怕氧化、硬度大、耐磨损。
(3)光导纤维
光纤是一种能高质量传导光的玻璃纤维。它可以用于通讯、医疗、传递能量等方面，其优点有频带宽、抗干扰性能好、不辐射、防窃听、不怕腐蚀、质量好、铺设方便等。11．高分子化合物与材料
(1)加聚反应：由不饱和的单体加成聚合成高分子化合物的反应。如：加聚反应的特点是，高分子链节与单体的化学组成相同，生成物只有高分子化合物，一般形成线型结构。(2)缩聚反应：指单体之间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(HCl、NH3、H2O等)的聚合反应。是缩合聚合反应的简称。方法归纳　拓展思维　活学活用
两种制碱法的比较
1．索尔维制碱法
此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳，生产过程如下：
(1)盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的Ca2＋和Mg2＋。
(2)盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，制成氨盐水。
(3)该法优点
保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；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这一工序。
[例1](2011·课标全国)[化学—选修2：化学与技术]普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中，常采用纸张表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散。请回答下列问题：
(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是________；为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为________。(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：
①喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是________；
②喷洒 Zn(C2H5 )2。Zn(C2H5 )2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理_____________________________ ____________________________________________________________________________________________________。解析：(1)因为明矾中的铝离子发生水解，使溶液显酸性，在酸性条件下纤维素发生水解；加入碳酸钠可以与氢离子反应，调节溶液的pH。(2)因为纤维素在碱性溶液中也会发生水解，故加入的碱溶液的量不好控制，因为Zn(C2H5)2与水反应生成ZnO和乙烷，而生成的ZnO会与溶液的氢离子发生反应，故可消除酸腐蚀。(3)方程式①的配平可以通过观察，根据氯原子的个数，采用“奇数配偶法”，先配平氯化铁的系数是2，后配平FeTiO3的系数是2，再确定TiCl4的系数是2，最后确定氯气的系数是7，根据氧原子守恒配平剩余物质的系数；方程式②的配平方法比较容易，观察法即可配平。
答案：(1)明矾水解产生酸性环境，使纤维素水解，使高分子链断裂
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(2)①碱性太强，同样使其水解，造成书籍污损
②Zn(C2H5)2＋H2O===ZnO＋2C2H6↑
ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O
(3)①2,6,7,2,2,6　②1,1,1,2
[例2](2011·山东理综)[化学—化学与技术]水处理技术在生产、生活中应用广泛。
(1)含有较多________离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为__________________(写出一个即可)。
(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是________________。 (3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为________。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是__________ __________________________________________________。
(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的________。
解析：(1)暂时硬水中的Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受热分解；(4)注意蒸馏水与自来水的区别，蒸馏水中含的电解质浓度较低，导电能力差。