1、专题1 化学与资源开发利用,1.了解化学在水处理中的应用。 2.了解海水的综合利用和海水淡化的主要方法。 3.了解合成氨的主要原理、重要设备及生产流程。了解催化 剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。,4.了解电解食盐水的基本原理。了解氯碱工业产品的主要用途。 了解食盐水电解工艺和主要设备石棉隔膜电解槽。 5.了解接触法制硫酸的生产工艺、各阶段反应及主要设备。了 解硫酸工业中“三废”(废气、废水、废渣)的治理和综合利用。 6.了解从海水中提取镁的过程和原理。了解从铝土矿中提取铝 的过程和原理，了解铝制品及镁铝合金在生活中的广泛应用。,一、获取洁净的水 1水的净化 (1)基本流程。常用的混凝剂有
2、：_、_、_、聚合铝 等。 常用的消毒剂有：_、_、ClO2、高铁酸盐等。,明矾,Al2(SO4)3,FeSO4,漂白粉,液氯,KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-,Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,Ca2+、Mg2+,Ca2+、Mg2+,(2)硬水的类型。 暂时硬度由钙、镁的_引起的硬度 永久硬度由钙、镁的_引起的硬度 (3)硬水的软化方法。,碳酸氢盐,硫酸盐或氯化物,加热法,药剂法,离子交换法,加热使钙、镁的酸 式碳酸盐分解生成 沉淀,适合软化暂 时硬度的水,加入药剂使钙、镁 离子生成沉淀，常 用的有石灰纯碱法,用离子交换剂和 钙、镁离子发生离 子交换,适合软化各
3、种硬度的水,3污水处理 (1)基本流程。,(2)污水处理常用的化学方法。 中和法 酸性废水常用_中和，碱性废水常用_中和。 沉淀法 Hg2、Pb2、Cu2等重金属离子可用Na2S除去，反应的离子方程 式为：_，_， _。 生物化学法 通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气(曝 气)的条件下，微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有 机物分解为二氧化碳、水等无机物，从而达到净化污水的目的。,熟石灰,H2SO4或CO2,Hg2S2=HgS,Pb2S2=PbS,Cu2S2=CuS,二、海水的综合利用 1海水淡化 (1)蒸馏法。,(2)电渗析法。,选择性透过,(3)反渗透法。 原理：加
4、压时能使水产生_，使海水淡化。优点：可以大量、快速地生产淡水。 发展方向：寻找理想的渗透膜，提高海水的淡化效率。,反渗透,2.氯碱工业 (1)原料：_。 (2)生产设备：_。 (3)反应原理。 阴极反应：_ 阳极反应：_ 总反应方程式：_,饱和食盐水,阳离子交换膜电解槽,2H+2e-=H2,2Cl-2e-=Cl2,3.海水提镁 (1)生产流程及反应原理。,水,煅烧,浓缩结晶,脱水,HCl、,H2,电解 （熔融）,(2)化学原理在化工生产中的应用。 沉淀溶解平衡原理 海水(Mg2+) Mg(OH)2 Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2 水解平衡原理 MgCl26H2O MgCl2HCl气体环
5、境抑制MgCl2水解,Ca(OH)2,HCl气流 ,四、合成氨 1.反应原理_(放热反应),2.基本生产过程 (1)造气。H2 主要来源于H2O和碳氢化合物，相关化学反应如下： C+H2O=CO+H2 CO+H2O = CO2+H2 CH4+H2O = CO+3H2 CH4+2H2O = CO2+4H2,高温,高温 催化剂,高温 催化剂,高温 催化剂,(2)净化。 原料气中的主要杂质：H2S、CO、CO2、O2等。 主要危害：某些杂质会导致_。 净化方法 a.用氨水吸收H2S：_ b.CO转化为CO2： c.用K2CO3溶液吸收CO2：_ d.用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。,催化剂中毒,
6、NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O,K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3,(3)合成。,温度压强,催化剂：加快反应速率但不影响平衡，提高单位时间氨的 产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。 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。,五、工业生产硫酸 1.生产流程及原理,S（FeS2） 空气,SO2、O2 （净化）,SO2 SO3 O2,发烟硫酸,98.3% 浓硫酸,H2O,浓硫酸,2.“三废”处理和能量综合利用 (1)“三废”处理方法。_，_。根据杂质性质的不同，
7、采用不同的化学方法，如_、_。制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。 (2)能量的充分利用。 硫酸生产中的反应热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)。,SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O,酸碱中和法,重金属离子沉淀法,2.药剂软化法(石灰纯碱法)反应原理： (1)Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O， Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3+Mg(OH)2+2H2O， MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4。 (2)Ca2+CO32-=CaCO
8、3。,3.离子交换法 利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换 树脂作离子交换剂，其软化硬水和再生的过程如图所示：,【高考警示钟】 (1)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，不是CaCO3和MgCO3， 原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，加热煮沸和石 灰纯碱法除去Mg2+时都转化为更难溶的Mg(OH)2。 (2)石灰纯碱法软化后的硬水，仍然会有一定的硬度，原因是 生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度。 (3)鉴别硬水和软水可利用肥皂水，加肥皂水硬水会产生较多 的沉淀，软水会产生较多的泡沫。 (4)离子交换树脂不只有阳离子交换树脂，也有阴离子交换树 脂。,【典
9、例1】(2011山东高考)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，应该先使硬水通过_(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 _。,【解题指南】解答本题时注意如下三点： (1)硬水应先通过“RH”，再通过“ROH”，防止
10、生成Mg(OH)2 影响交换效果； (2)电渗析法净化水时使离子通过半透膜的推动力是电势差 (或电场力)。 (3)水是一种极弱的电解质，纯度越高电导率越小或电阻率 越大。,【互动探究】(1)用蒸馏的方法可得到软水吗？ 提示：可以，水中钙、镁的化合物难挥发，水蒸气冷凝得到的 水属于软水。 (2)用RH型阳离子交换树脂软化后的硬水，pH会发生什么变 化？只用RH阳离子交换树脂软化的水可用于工农业生产吗？ 提示：水的pH会减小，酸性增强，不能直接应用于工农业生产。,氯碱工业的生产流程及原理 1.工艺流程,2.主要设备及产品 (1)设备：阳离子交换膜电解槽。(阳)离子交换膜只允许 Na+通过。(2)产
11、品：阳极室：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极 室：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。,3.粗盐的精制 (1)目的。 除去泥沙，使Ca2+、Mg2+、SO42-等离子的含量达到要求。 (2)试剂：BaCl2、NaOH、Na2CO3、稀盐酸。 用BaCl2除SO42-，用NaOH除去Mg2+，用Na2CO3除去Ba2+及Ca2+， 所加沉淀剂需稍过量。 试剂加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。,(3)有关反应的离子方程式。 Ba2+SO42-=BaSO4， Mg2+2OH-=Mg(OH)2， Ca2+CO32-=CaCO3， Ba2+CO32-=BaC
12、O3， OH-+H+=H2O， CO32-+2H+=H2O+CO2。,【高考警示钟】 (1)精制食盐水时，容易误答加试剂顺序和试剂过量的目的。 (2)精制食盐水过程中，加入盐酸前应先过滤除去沉淀，否 则会因沉淀溶解而使杂质离子重新进入溶液。操作顺序不能 颠倒。 (3)阳离子交换膜的作用答不全面。一方面是使产品纯净， 另一方面又可防止了H2和Cl2的反应。 (4)各进出口的物质容易漏写或误写。,【典例2】以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如图所示。(1)除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO42-，加入下列沉淀剂的顺序是_。 a.Na2CO3 b.NaOH c.BaCl2,(2)将滤液的pH
13、调至酸性除去的离子是_。 (3)电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，通电时氯气被溶 液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学 方程式：_。 (4)工业上，可以用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱 和纯碱溶液与Cl2反应制取有效成分为NaClO的消毒液，其反 应的离子方程式是_(已知酸性：碳酸次 氯酸碳酸氢根离子)。 (5)若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，则可 获得一种可以循环使用的物质，其化学式是_。,【解题指南】解答本题时注意以下两点： (1)除杂质的原则和加入试剂及有关操作的顺序； (2)注意题目中的关键字眼，如“仅含一种溶质”、“酸性： 碳酸次氯酸碳酸
14、氢根离子”、“可以循环使用的物质”。,【解析】(1)除去Ca2+、Mg2+和SO42-的沉淀试剂分别为Na2CO3、 NaOH、BaCl2，为了不引入新的杂质，Na2CO3应在BaCl2之后加入。 故加入除杂试剂的顺序为c、a、b或者c、b、a或者b、c、a。 (2)滤液的pH调至酸性目的是除去过量的CO32-和OH-。 (3)整个过程中，反应物是氯化钠和水，根据电解原理和“仅有 一种溶质”可判断出产物为次氯酸钠和氢气。,(4)因为酸性：碳酸次氯酸碳酸氢根离子，故结合H+的能力： CO32-ClO-HCO3-，再结合题意，反应物为碳酸钠溶液和氯气， 则产物为NaCl、NaClO、NaHCO3。
15、 (5)饱和食盐水和NH3、CO2反应生成NaHCO3和NH4Cl。生石灰与水 反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与NH4Cl反应生成NH3。,【互动探究】(1)请写出(1)小题中，加入碳酸钠时发生沉 淀反应的离子方程式。 提示：Ca2+CO32-=CaCO3， Ba2+CO32-=BaCO3 (2)如何检验最后得到的碳酸钠固体中是否含有碳酸氢钠？ 提示：取少量样品置于试管中，加热，若有使澄清石灰水 变浑浊的气体产生，则含有碳酸氢钠，否则不含。,【高考警示钟】 冶炼铝时不能用电解熔融AlCl3的方法，因为AlCl3是共价 化合物，熔融时不导电。,(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为
16、电解液，铝阳极发生的电极反应式为_。(4)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是 _。,(5)下列说法正确的是_。 A阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术 B铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能 C铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨 性下降 D铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸 附染料而呈各种颜色,【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)冰晶石的作用； (2)阳极氧化使铝表面生成致密的氧化膜时发生的电极反应。,【解析】(1)冰晶石主要起降低熔点的作用，节省能源。 (2)因为Al比其他两种杂质活泼，所以优先放电，其电极反应式为： Al-3
17、e-=Al3+；应该用所制备金属的纯净物作为阴极，可选纯铝。 (3)铝阳极的电极反应式为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+。 (4)铝阳极表面不断生成致密的氧化膜，其导电能力比金属差， 电阻增加，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压。,(5)A项，阳极氧化是应用电解池原理进行金属材料表面处理的技 术；B项，铝的阳极氧化产生致密氧化膜使铝导电能力变差、绝 缘性增强；C项，表面形成的氧化物比金属更耐磨；D项，和金属 单质铝相比，氧化物有多孔性结构，有很强的吸附能力，能吸附 各种颜色的染料。所以选B、D。,答案：(1)降低熔点 (2)Al-3e-=Al3+ D (3)2Al-6e-+3H2
18、O=Al2O3+6H+ (4)铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定 的电流，需要不断增大电压 (5)B、D,【互动探究】(1)工业上采用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝， 为什么不采用电解熔融MgO冶炼镁？ 提示：(1)MgO的熔点高，使其熔化要消耗大量能量。 (2)向(3)电解后的废电解液中加入碳酸氢钠溶液后会产生 气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是什么？ 提示：HCO3-与H+反应，使c(H+)减小，c(OH-)增大，生成 Al(OH)3沉淀。,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。 升高温度。 使用催化剂。 在沸腾
19、焙烧炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的 接触面积。,(2)反应条件的选择。 温度：400500 ，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 400500 的温度。 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。 适当过量的空气：提高SO2的转化率。,2.逆流原理 沸腾焙烧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
20、高吸收程度。 3.热交换原理 由于2SO2+O2 2SO3是放热反应，在接触室内使用热交 换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约 能源，降低生产成本的目的。,V2O5 450 ,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。原料转化率=原料利用率=1-原料损失率。多步反应的总转化率=各步反应转化率的乘积。,【高考警示钟】 (1)吸收SO3不用水或稀硫酸，而是用98.3%的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、
21、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。,【典例4】以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可 简示如下：请回答下列问题：,(1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_ _； (2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_、_ 及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是 _；,(3)精制炉气(含SO2体积分数为7、O2为11、N2为82) 中SO2平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产 中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 左右(对应图 中A点)，而没有选择SO2转化率更高
22、的B或C点对应的反应条 件，其原因分别是_；,(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是 _、 _， 从而充分利用能源。,【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)选择工业生产条件要考虑反应的速率和原料平衡时的转 化率，还要考虑反应条件和生产的成本； (2)生产中进行热交换是对能量的充分利用。,【解析】SO2在催化氧化过程中，炉气中含有的砷、硒化合物 等杂质和矿尘，都会使催化剂中毒，失去催化能力，因而需 要除尘、水洗；水蒸气对设备和生产有不良影响，故需干燥。 B点的转化率虽高，但压强高于常压，加压必须增加设备的性 能，增大投资和能量消耗，另外，常压下转化率已经达到97% 左右，转化率
23、已经很高，加压，对平衡转化率的影响不大， 故不选择B点。C点的转化率虽高，但C点的温度低，此时催化 剂的活性不是最大，反应速率低，故选择催化剂的活性最大 的A点温度。,答案：(1)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 (2)除尘 水洗矿尘，砷、硒等化合物易使催化剂中毒，水蒸气 对设备和生产有不良影响 (3)不选择B点，是因为压强大对设备的投资大，消耗的动能 大，SO2原料的转化率在0.1 MPa已经达到97%左右，再提高压 强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用0.1 MPa。不选 择C点，是因为温度低，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化 作用受影响，反应速率低，450 时，催化
24、剂的催化效率最高。 故选A点 (4)利用反应放出的热量预热原料气上层反应气经热交换器温 度降到400500 进入下层使反应更加完全,高温,1.下列说法中不正确的是( ) A.煮沸暂时硬水后，水的硬度一定降低 B.硬水中加入适量石灰水后，由于生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀， 水就软化了 C.永久硬水主要是由含有Ca2、Mg2的硫酸盐和氯化物形成的， 加热煮沸是不能软化的 D.如果用RH型离子交换树脂软化硬水，则发生的交换反应可以 表示为Ca22HR=CaR22H 【解析】选B。加入石灰水后只能除去暂时硬度，并将Mg2引起 的永久硬度转化为Ca2引起的永久硬度，仍然存在大量Ca2。,2.(20
25、11海南高考)下列叙述正确的是( ) A.“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段的反应原理为： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H0 B海水提镁的主要步骤为：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,催化剂,【解析】选A。工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼单质镁， 用惰性电极电解MgCl2溶液生成Mg(OH)2沉淀、H2和Cl2，B选 项错误；普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸 三钙，C选项错误；黏土的主要成分是铝硅酸盐，不是三氧 化二铝，D选项错误。,【解析】选B。虽然从合成塔出来的气体中NH3只占20%，但由 于N2和H2可循环使用和不断分离出液氨
26、，所以生产NH3的工厂 的效率还是很高的，故A错误，B正确。控制反应温度，一是 为了使反应速率加快，二是为了使催化剂活性最大，故C项 不正确。增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的 动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，故采用 2050 MPa，但与催化剂的活性无关，故D项也不正确。,4.如图所示，利用海洋可提取很多重要的化工原料。,下列有关说法正确的是( ) A.第步中除去粗盐中的SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质，加入的药品 顺序为：Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸 B.第步中工业上可采用石墨为阴极，铁为阳极，采用阳离子 交换膜的电解装置 C.第步中结
27、晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水 MgCl2 D.在第步中溴元素被氧化，第、步中既有溴元素被氧化 也有溴元素被还原,【解析】选D。BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便将过量的 Ba2+除去，A错误；铁为活泼电极，不能作阳极，B错误； 在空气中MgCl26H2O受热时水解，得不到MgCl2，C错误。,5.如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是( ) A从E口逸出的气体是H2 B从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C标准状况下每生成22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOH D粗盐水中含Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，精制时先加
28、Na2CO3溶液,6.水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物 质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题： (1)天然水中溶解的气体主要有_、_； (2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 _(填其中任何两种)，其净水作用的原理是 _； (3)水的净化与软化的区别是水的净化是用混凝剂(如明矾等) 将_；,(4)硬度为1的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质 (如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2+)1.2103 molL1， c(Mg2+)6104 molL1，则此水的硬度为_； (5)若(4)中的天然水还含有c(HCO3-)8104 molL1，
29、现要软化10 m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2_g， 然后加入Na2CO3_g。,【解题指南】解答本题时注意以下两点： (1)水的净化是除去泥沙和悬浮物，水的软化是除去Ca2+、Mg2+。 (2)由信息明确衡量硬水的指标和计算依据。,【解析】(1)空气中的O2、CO2可以溶于水，故天然水中溶解的 气体主要有O2、CO2。 (2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂水解生成胶状物质， 可吸附杂质而净水。 (3)水的软化是通过化学方法除去水中的钙离子和镁离子，如 加热；也可以通过离子交换树脂除去。,(4)1.2103 mol56 gmol11 000 mgg-167.2 mg， 为6.72；
30、 6104 mol40 gmol11 000 mgg-124 mg， 为3.38，故此水的硬度为10.1。 (5)中和10 m3 c(HCO3-)8104 molL1中的HCO3-和 沉淀10 m3 c(Mg2+)=610-4 molL-1中的Mg2+需要Ca(OH)2 740 g，然后沉淀加入的Ca(OH)2及原溶液中的Ca2+需要 Na2CO3 1 484 g。,答案：(1) O2 CO2 (2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁 (任写两种，合理即可) 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，吸附天 然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其 下沉，达到净化目的 (3)水中胶
31、体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的 钙离子和镁离子 (4)10.1 (5)740 1484,7.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。如图是工业 上合成氨气的主要步骤部分。(部分转化步骤及生成物图中 已省略)。,请回答下列问题： (1)上图制备氢气的方法是(用化学方程式表示) _； (2)实际生产过程中，为了使生成的氨从混合气体中分离 出来，常采用的方法是_； (3)原料气进入合成塔之前必须进行净化，目的是 _。 上述流程中除去H2S杂质所用的试剂是_ (填化学式)，转化CO的化学方程式是_ _；,(4)合成氨工业中能体现节能的操作是_(填一种)； (5)设CH4同时和H2O(g)及O
32、2(g)反应，若CH4和H2O(g)及富 氧空气(O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同)混合反 应，产物气体组成如表：该富氧空气中O2和N2的体积比为_。,【解题指南】解答本题时注意以下两点： (1)氨气属于“易液化”的气体； (2)注意(5)中表格中的物质仅有“CO、H2、N2、O2”。,(4)合成氨是放热反应，可利用其放出的热量加热原料气而 节约能量。 (5)根据题意可知：甲烷与水蒸气反应和甲烷与O2反应的产 物仅有CO和H2，写出两个反应的化学方程式，列方程组计 算出O2的量，即可求出富氧空气中O2和N2的体积比。,8.铝是地壳中含量最多的金属元素。法国冶金学家戴维尔曾用金 属钠还原氯
33、化钠和氯化铝的复盐，获得了金属铝单质；美国人霍 尔和法国人埃鲁，分别独立地电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合 物，制得了金属铝，这都为今天大规模生产铝奠定了基础。 工业生产金属铝的原料是铝土矿(主要成分为Al2O3，另含有Fe2O3)， 工业中得到较纯氧化铝的过程如图所示：,(1)经分析不溶物A的主要成分为_。 (2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为：_, 若电路中通过1 mol电子，可以得到铝_g。 (3)电解生成的金属铝是在熔融液的_(填“上层” 或“下层”)。 (4)阴极和阳极均由_材料做成；电解时所消耗的电极是 _(填“阳极”或“阴极”)。 (5)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。
34、在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成_(填代号)。 a.冰晶石 b.氧化铝 c.铝锭 d.硫酸铝,【解析】(1)Fe2O3不与NaOH溶液反应，作为不溶物被滤出。(2) 每转移1 mol电子，可生成9 g Al。 (3)Al的密度大于Al2O3和Na3AlF6的混合熔融液的密度，故在下层。 (4)两极材料均用高熔点、性质稳定的石墨制作，因阳极上生 成氧气，高温下石墨会燃烧生成CO2而消耗。 (5)单质铝来之不易(高耗能)，故回收铝最好是熔化铸成铝锭 再作为原料使用，减少铝的冶炼过程的能耗。,9.(1)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。 某企业用如图所示的工艺流程生产硫
35、酸：,请回答下列问题： 为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装_ (填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是_。 为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。 为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完 全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流 量计2的空气体积比为_。假设接触室中SO2的转化率为 95%，b管排出的尾气中的体积分数为_(空气中氧气 的体积分数按0.2计)，该尾气的处理方法是_。,与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是 _(可多选)。 A.耗氧量减少 B.二氧化硫的转化率提高 C.产生的废渣减少 D.不需要使用氧化剂
36、 (2)硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面 _(可多选)。 A.橡胶的硫化 B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成 C.铅蓄电池的生产 D.过磷酸钙的制备,(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在 燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排 放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式 _。,【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)生产硫酸的原理及主要设备的作用； (2)硫酸工业尾气的成分及处理方法。,【解析】(1)反应设备中应安装热交换器，用来转移反应中 放出的热量，使反应后的气体降温并预热未反应的气体。塔内 装有瓷管，从塔的下部通入的三氧化硫与塔上淋洒下来的浓
37、硫 酸在瓷管表面接触而被吸收。流量计1通入氧气的作用是与 硫黄发生反应生成SO2，流量计2通入氧气的作用是与SO2反应 生成SO3。设有1 mol的硫黄，则在燃烧室中消耗氧气1 mol， 生成1 mol SO2，实际通入氧气为1.5 mol，则空气为7.5 mol； 在接触室中1 mol SO2理论消耗0.5 mol O2，则需通入接触室 中的O2为1.25 mol,空气为6.25 mol,故流经流量计1与流量计2 中的空气体积比为7.56.25=65。 SO2的转化率为95%，消耗,0.475 mol的O2，剩余0.05 mol SO2，则SO2的体积分数为：0.05/(7.5+6.25-1
38、-0.475+0.05)100%0.4%。用氨水吸 收尾气中低浓度的SO2生成亚硫酸氢铵，最终用作化肥。两种 方法的不同在于第一步反应：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2与S+O2=SO2的不同，由化学方程式可看出生成等量的SO2用硫铁 矿反应耗氧量增多，产生的废物也多。 (2)B项中有磺酸基的引入，与硫酸有关；C项中硫酸做蓄电池 的电解质溶液；D项中过磷酸钙可由硫酸分解磷矿直接制得。 (3)SO2可用石灰石除去，反应为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2 (或2SO2+2CaO+O2=2CaSO4)。,【误区警示】(1)计算流量计2中空气的体积时易忽视 “需氧量的2.5倍”而计算成SO2的2.5倍，出现失误。 (2)用石灰石除SO2时忽视氧气参与反应，生成产物错 写为亚硫酸钙。,
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