化学与技术PPT教学课件

选修2 化学与技术
高 考
1.化学与资源开发利用 (1)了解煤、石油和天然气等综合利用的意
点 义。
击 (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。
2．化学与材料的制造和应用 (1)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。
(1)原理：N2＋3H2
催化剂 高温、高压
2NH3
(2)合成氨适宜条件的选择 ①压强：一般采用 10 MPa～30 MPa；②温度： 400 ℃～500 ℃；③催化剂：铁触媒。 (3)原料气体的制备 ①氮气：空气―液―化→液态空气―分―离→N2(先逸出) ②氢气：C＋H2O(g)==高=温==CO＋H2 或 CH4＋H2O(g)=催=高化=温=剂=CO＋3H2 或 CO＋H2O(g)=催=高化=温=剂=CO2＋H2
合成氨反 应能否自 发进行？
怎样能促 使化学平 衡向合成 氨方向移 动？
化学反应 的速率
怎样能提 高合成氨 反应速率？
化学工艺学
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
复 影响化学反应速率和化学平衡 习 的重要因素有哪些?
化学反应速率
化学平衡
温度
温度越高,反应速 升高温度,平衡向吸
(2)了解金属材料、无机非金属材料、高分子 合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了 解有关的生产原理。
(3)了解用化学方法进行金属材料表面处理的 原理。
(4)了解我国现代材料研究和材料工业的发展 情况。了解新材料的发展方向。
3．化学与工农业生产 (1)了解化学在水处理中的应用。 (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。
【答案】 (1)M(Cl2)/2M(NaOH)＝71/80＝1∶1.13 或 0.89 (2)③①② (3)①Cl2 H2 a%<b% ②O2＋4e－ ＋2H2O===4OH－ H2－2e－＋2OH－===2H2O
③燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产
出碱液的浓度 降低能耗(任选两点，其他合理答 案也可)
高吸水性树脂等
复合材料
两种或两种以上材料 组成的新型材料，由
基体和增强体构成
一般具有强度高、质 量轻、耐腐蚀等优异
性能 玻璃钢、陶瓷塑料、 复合地板、汽车轮胎
等
高考热点示例
考点一 结合工艺设计考查
例1 (2009 年高考宁夏卷)请回答氯碱工业中的如 下问题： (1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率 k(质量比) 生成的产品。理论上 k＝____________________________ (要求计算表达式和结果)； (2)原料粗盐中常含有泥沙和 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO24－等 杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于 水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐 酸 ) 、 ③BaCl2 ， 这 3 种 试 剂 添 加 的 合 理 顺 序 是 __________(填序号)。
(4)原料气的净化 ①除 H2S：NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O。 ②除 CO：CO＋H2O(g)=催=高化=温=剂=CO2＋H2。
③除 CO2：K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3。
3．氨氧化法制硝酸 (1)原理：4NH3＋5O2=催=化 △==剂=4NO＋6H2O(常用铂、 铑 作 催 化 剂 ) ， 2NO ＋ O2===2NO2,3NO2 ＋ H2O===2HNO3＋NO(增压、降温，同时补充空气)。
②有关反应的化学方程式 NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3 NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3==煅=烧==Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ ③优点
使食盐的利用率提高到了 96%以上；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，消除了 CaCO3 制 CO2 这一工序。
率越大
热方向移动
气体压强 压强越大,反应速 增大压强,平衡向气态物
率越大
质系数减小的方向移动
催化剂 正催化剂加快反应 催化剂对平衡无影响 速率
浓度 反应物浓度越大,反 增大反应物浓度,平
应速率越大
【解析】 (1)氨的催化氧化的产物为 NO 和 H2O，
反
应的化
学
方程式
为：4NH3＋
Pt－Rh
5O2==△===
4NO＋
6H2O；(2)根据平衡原理，增大反应物的浓度，平 衡向正反应方向移动，以提高原料的转化率；(3) 这是为了增大铂铑合金的表面积，使接触面积增 大，提升催化的效果；(4)为了提高吸收率，可根 据溶解过程放热采用降温处理，且气体的吸收可 用加压的方式。
5．金属的冶炼 (1)炼铁和炼钢
(2)电解法炼铝 ①主要原料：铝土矿
②反应原理 a．由铝土矿精制 Al2O3 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 2Al(OH)3==△===Al2O3＋3H2O b．电解 Al2O3
(2)化学原理在硫酸工业生产中的应用 ①加快反应速率的措施 a．升高温度；b.使用催化剂；c.在沸腾炉中燃料 燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。 ②提高SO2转化率，提高生产效率的措施 a．采用逆流原理；b.采用热交换原理；c.采用循 环利用原理。
(3)尾气的处理 ① 石 灰 水 吸 收 法 ： SO2 ＋ Ca(OH)2===CaSO3 ＋ H2O， CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O。 ②氨水吸收法：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3， (NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。 2．氨的工业合成
(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料 电池相结合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这 种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图 所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允 许阳离子通过。
①图中X、Y分别是________、________(填化学式)， 分析比较图中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小 ________； ②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反 应正极：______________；负极：______________； ③这样设计的主要节(电)能之处在于 (写出2处)________________、________________。
c ． 氨 盐 水 碳 酸 化 ： 氨 盐 水 吸 收 CO2 ， 生 成 NaHCO3(溶解度较小)和 NH4Cl。 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
d．过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收二氧 化碳再利用：2NaHCO3==煅=烧==Na2CO3＋H2O↑＋ CO2↑。 e．向氯化铵溶液中加入生石灰，回收利用氨： CaO＋H2O===Ca(OH)2
【答案】 (1)4NH3＋5O2=P=t－△==R=h 4NO＋6H2O (2)提高氨的转化率和一氧化氮的转化率 (3)增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积
(4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 加压、降温
化学反应条件的优 ----工业合成氨
化学热 力学
化学动 力学
化学反应 的方向
化学反应 的限度
2NH4Cl＋Ca(OH)2==△===CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。
(2)侯氏制碱法(联合制碱法) ①反应原理：将合成氨工业和制碱工业联合起来。 以煤为原料制得碳酸氢铵，碳酸氢铵再与氯化钠进 行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵。根据氯化 铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比 氯化钠溶解度小的原理，在278 K～283 K(5 ℃～10 ℃)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单 独析出。
2Al2O3=9通5= 0电℃，=～Na9=37A0l= ℃F6 4Al＋3O2↑
三、化学与材料的制造和应用 1．无机非金属材料
2．有机高分子材料
材料 名称 概念
性能
实例
功能高分子材料
既具有传统高分子材 料的机械性能，又具 有某些特殊功能的高
分子材料 不同的功能高分子材 料，具有不同的特征
性质 离子交换树脂、高分 子药物、液晶材料、
2．海水资源的综合利用
(1)海水中盐的开发和利用
①海水制盐：以蒸发法为主，其原理．
原
理
：
2NaCl＋
通电
2H2O=====
2NaOH＋
H2↑
＋
Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
b．设备：离子交换膜电解槽
阳离子膜具有选择透过性，只允许 Na＋透过，而
考点二 结合化工生产原理考查
例2 (2009年高考海南卷)工业上常用氨氧化法生 产硝酸，其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合 金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝 酸。请回答下列问题： (1)氨催化氧化的化学方程式为 ________________________________________； (2)原料气中空气必须过量，其主要原因是 ________________________________________； (3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是 ________________________________________； (4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程 式为______________，为了提高水对二氧化氮的吸收 率，可采取的措施为________________(答2项)。