高考化学考前三个月第一部分专题复习篇专题六 学案19.docx

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高考化学考前三个月第一部分专题复习篇专题六学案19

学案19　化学与技术

最新考纲展示

1．化学与资源的开发、利用：

（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、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；

（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；（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。

1．常见的化工生产原理

（1）硫酸工业中采取的加快反应速率的措施有：

___________________________________，用氨水法吸收尾气涉及的反应有__________________________、____________________。

（2）合成氨工业的原理是____________________________，用焦炭与水可制取原料气发生的反应为________________________________________________________________。

（3）侯德榜制碱法制取纯碱发生的反应为____________________，___________________。

答案　

（1）①升高温度；②使用催化剂；③粉碎原料，增大与空气的接触面积

SO2＋2NH3＋H2O===（NH4）2SO3

（NH4）2SO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋SO2↑＋H2O

（2）N2＋3H2

2NH3

C＋H2O（g）

CO＋H2

（3）NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

2．材料的制造和应用

（1）传统的硅酸盐材料包括________、________和________，硅、光导纤维属于__________材料。

（2）金属的冶炼方法与金属的________有关，铝的冶炼方法为__________，原料为________，辅料为__________。

（3）玻璃钢、陶瓷塑料属于________材料。

答案　

（1）水泥　玻璃　陶瓷　新型无机非金属

（2）活动性　电解法　氧化铝　冰晶石

（3）复合

3．资源的开发利用

（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____________________________、________________。

天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是__________________等，水的净化与软化的区别是____________________。

（2）从海水中得到NaCl采用________，把Br－转化为Br2的反应为___________________，把Mg2＋转化为xMg（OH）2加入的物质是________。

（3）石油炼制中的物理方法是________，石油裂化的目的是______________________，裂解的目的是____________；煤的加工方法有____________，属于____________变化。

答案　

（1）钙、镁

Ca2＋＋2HCO

CaCO3↓＋CO2↑＋H2O、

Mg2＋＋2HCO

MgCO3↓＋CO2↑＋H2O

明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁

水的净化是用混凝剂将水中胶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

（2）蒸发法（或盐田法）

Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　石灰乳

（3）分馏　提高轻质燃料油尤其是汽油的产量　得到化工原料　干馏、气化和液化　化学

4．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）加入明矾、硫酸铁等物质能净化水质，可使海水变为淡水（×）

（2）阳离子交换膜法电解饱和食盐水往阴极室加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性

（√）

（3）接触法制H2SO4时应采用高压条件提高SO2的转化率（×）

（4）工业合成氨时可通过大幅度提高原料气中氮气的比例来提高氢气转化率（×）

（5）复合材料是由基体和增强体两部分组成的，合金是复合材料的一种（×）

（6）炼铁与炼钢都利用了氧化还原反应的原理，炼铁时含铁物质发生氧化反应，炼钢时杂质物质发生还原反应（×）

（7）钢铁制品锈蚀主要是因为钢铁中含有碳而发生原电池反应，因此生铁炼钢时要尽可能完全除去生铁中的碳（×）

（8）线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链（√）

（9）通过石油蒸馏可获得纯净物汽油（×）

（10）生产、生活中努力实现资源的循环利用，符合节能降耗的宗旨（√）

题型1　有关化工原理与流程的考查

真题回顾

1．（2017·新课标全国卷Ⅰ，36）草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。

一种制备草酸（含2个结晶水）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为

____________、____________。

（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________，滤渣是____________，过滤操作②的滤液是____________和__________，滤渣是____________。

（3）工艺过程中③和④的目的是______________________________________________。

（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。

该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是____________。

（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。

称量草酸成品0.250g溶于水，用

0.0500mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，反应的离子方程式为__________________；列式计算该成品的纯度________。

答案　

（1）CO＋NaOH

HCOONa　2HCOONa

Na2C2O4＋H2↑

（2）NaOH溶液　CaC2O4　H2C2O4溶液　H2SO4溶液　CaSO4

（3）分别循环利用氢氧化钠和硫酸（降低成本），减小污染

（4）Na2SO4

（5）5C2O

＋2MnO

＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑

×100%＝94.5%

解析　以工艺流程为载体分析各步转化的反应实质，反应产物判断，实验操作的目的，试剂选择的原则，滴定实验的计算应用。

（1）依据反应物和生成物组成，结合质量守恒定律，配平书写化学方程式。

CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠，反应的化学方程式为CO＋NaOH

HCOONa；甲酸钠加热脱氢生成草酸钠，需要2mol甲酸钠去氢生成，反应的化学方程式为

2HCOONa

Na2C2O4＋H2↑。

（2）依据流程图分析，草酸钠钙化是加入Ca（OH）2，反应生成草酸钙沉淀和氢氧化钠，过滤①的目的是分离沉淀草酸钙和氢氧化钠溶液，滤液是NaOH溶液，滤渣是CaC2O4；过滤②的目的是将过滤①得到的CaC2O4用H2SO4酸化溶解，发生反应CaC2O4＋H2SO4===CaSO4↓＋H2C2O4，CaSO4微溶于水，SO

浓度较大，沉淀转化生成CaSO4，过滤②得到的滤液是H2C2O4溶液和过量的H2SO4溶液。

（3）根据流程转化图分析可知，步骤③把得到的NaOH溶液浓缩后循环利用制备甲酸钠；步骤④是把滤液中过量的H2SO4分离出来循环利用，减小污染，降低成本。

（4）甲酸钠脱氢后得到的是草酸钠，直接用硫酸酸化，发生反应Na2C2O4＋

H2SO4===Na2SO4＋H2C2O4，溶液结晶过程中草酸晶体中会引入杂质Na2SO4。

（5）草酸溶于水形成草酸溶液，用酸性KMnO4溶液滴定，发生氧化还原反应，草酸被氧化为CO2，KMnO4被还原为Mn2＋，依据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平反应的离子方程式为5C2O

＋2MnO

＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑，依据反应的定量关系：

5H2C2O4　　　～　　2MnO

52

n（H2C2O4）0.015L×0.0500mol·L－1

n（H2C2O4）＝

成品的纯度＝

×100%＝94.5%。

规律方法

熟悉三种常见工业生产的原理

1．硫酸工业

（1）化学原理与硫酸工业生产流程示意图：

（2）化学原理在硫酸工业生产中的应用

①增大反应速率的措施

a．升高温度；b.使用催化剂；c.在沸腾炉中燃料燃烧前，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

H2SO4工业的尾气主要是SO2

SO2＋Ca（OH）2===CaSO3↓＋H2O

CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O

2．氨的工业合成

（1）原理：

N2＋3H2

2NH3

（2）合成氨适宜条件的选择

根据化学反应的速率理论和平衡理论，工业上一般采用10～30MPa的压强、400～500℃的温度和铁触媒。

（3）原料气体的制备

氮气：

空气

液态空气

N2（先逸出）

氢气：

C＋H2O（g）

CO＋H2或CH4＋H2O（g）

CO＋3H2或CO＋H2O（g）

CO2

＋H2

（4）原料气的净化

①除H2S：

NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O

②除CO：

CO＋H2O（g）

CO2＋H2

③除CO2：

K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3

3．纯碱工业

（1）索尔维制碱法（氨碱法）

此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳（石灰石经煅烧生成生石灰和二氧化碳），生产过程如下：

①食盐水的精制；

②食盐水氨化；

③氨盐水碳酸化（先将氨气通入饱和食盐水中得到氨盐水；再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液）其反应原理为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋

NH4Cl；

④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

Na2CO3＋

H2O↑＋CO2↑；

⑤将氯化铵加石灰乳反应，生成氨回收利用：

CaO＋H2O===Ca（OH）2，2NH4Cl＋

Ca（OH）2

CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。

（2）侯氏制碱法

①原理

NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3

NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑

②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。

得分技巧

1．常见的工业生产流程的主线和核心

规律：

主线主产品、分支副产品、回头为循环。

核心考点：

物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。

2．解题思路：

明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→综合基础理论与实际问题思考→注意答题模式与要点。

对点集训

1．某同学设计联合制碱法的流程如下：

根据上述流程，回答下列问题：

（1）工业合成氨的化学反应方程式____________________________________________。

（2）沉淀池中发生的反应为NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，该反应能发生的原因是______________________________________________________________。

（3）用化学平衡移动原理解释向母液中通入氨气的目的

________________________________________________________________________。

（4）写出煅烧炉中发生反应的化学方程式：

____________________________________。

（5）上述流程的循环Ⅱ中X在化工生产中的用途为__________（列出一种）。

答案　

（1）3H2＋N2

2NH3

（2）碳酸氢钠的溶解度较小

（3）NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl，向母液中通入氨气，促进平衡向左移动，有利于析出氯化铵

（4）2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

（5）化工原料、用来制作汽水等（任填一种）

解析　

（1）注意书写工业合成氨的化学方程式时，易漏掉条件，误用反应等号替代可逆号。

（2）根据复分解反应原理，化学反应总是由溶解度较大的物质转化成溶解度较小的物质。

（3）用化学平衡移动原理解释，说明混合溶液中析出晶体的原理。

（4）加热时碳酸氢钠分解成碳酸钠、二氧化碳和水。

（5）二氧化碳是重要的化工原料，在生产生活中有广泛的应用，只要合理即可。

2．磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）可以转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料。

下图是转化的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl和H2O和NH3外，还需要________等原料。

（2）本工艺中，提高吸收CO2能力的方法是___________________________________。

（3）工业上用铁作催化剂合成原料气NH3时，常控制温度在700K左右，原因是

________________________________________________________________________。

（4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是____________________________________

（写出一条即可）。

答案　

（1）CaCO3

（2）通入氨气（或降温、加压，其他描述，只要正确即可）

（3）700K时催化剂的活性最大，反应速率较快，且能获得较适当的转化率

（4）物质循环利用（其他描述，只要正确即可）

解析　本题考查工艺流程及合成氨、绿色化学等知识。

（1）由流程图中的箭头指向可知该工艺的原料有：

CaSO4·2H2O、KCl、H2O、NH3、CO2、CaO，其中CO2、CaO可由煅烧石灰石来提供。

（2）气体的溶解度与压强成正比，与温度成反比，所以可以通过降温或加压的方法来提高吸收CO2的能力，也可通入具有相反性质的氨气来满足。

（3）在实际生产中，不仅要考虑反应的速率还要考虑物质的转化率、催化剂的活性及设备的承受限度，在700K时催化剂的活性最大，反应速率较快，且能获得较适当的转化率。

（4）上述流程中可以体现绿色化学理念的主要是物质的循环利用，如氨气、碳酸钙等。

题型2　化学与技术在资源开发中的应用

真题回顾

2．（2017·海南，20Ⅰ改编）污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。

下列物质不能作为沉淀剂的是（　　）

①氨水　②硫化氢气体　③硫酸钠溶液　④纯碱溶液

A．①③B．②④C．①④D．②③

答案　A

解析　题目要求就是生成沉淀，后加的试剂均要求过量。

加氨水会有络合离子生成，不能全生成沉淀；硫化氢与重金属离子反应都会有沉淀生成；纯碱加入可调节pH值使重金属离子生成沉淀。

3．（2017·山东理综，31）废旧硬质合金刀具中含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。

工艺流程简图如下：

（1）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，HCl溶液为电解液。

阴极主要的电极反应式为________________。

（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是________。

回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。

（3）溶液Ⅰ的主要成分是________。

洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是__________________________________________。

（4）将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为____________________。

答案　

（1）2H＋＋2e－===H2↑　

（2）Fe（OH）3　Co2＋（或Co）　（3）NH4Cl　焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl

（4）Co2O3＋3H2

2Co＋3H2O

解析　

（1）电解时，阴极：

2H＋＋2e－===H2↑，

阳极：

Fe－2e－===Fe2＋（很少）、

Co－2e－===Co2＋，当Co、Fe被充分电解后，剩余的为WC。

（2）由于2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，通入NH3，控制pH值，使Fe3＋生成Fe（OH）3沉淀，所以滤饼为Fe（OH）3。

由于Fe（OH）3表面会附着Co2＋，所以通过回收洗涤液，可以回收利用Co2＋。

（3）根据后续流程中的CoC2O4，加入（NH4）2C2O4后，发生的反应为CoCl2＋（NH4）2C2O4===2NH4Cl＋CoC2O4↓，

所以溶液Ⅰ的主要成分为NH4Cl。

过滤得到的CoC2O4中会含有NH4Cl，加热焙烧时NH4Cl分解，生成NH3、HCl逸出，所以对产品纯度不会造成影响，但NH3、HCl会污染环境。

（4）H2还原Co2O3的方程式：

Co2O3＋3H2

2Co＋3H2O。

4．（2017·山东理综，31）石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。

（1）石油分馏时，在不断向________（填工业设备名称）内投放原料的同时获得产品，该过程为________操作过程。

（2）石油裂化分为热裂化、________和加氢裂化，裂化的目的是提高____________的产量。

（3）煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________的含量。

煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒________进行燃烧的过程。

（4）煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________存在下与__________作用生成液体燃料的过程。

答案　

（1）分馏塔　连续　

（2）催化裂化　轻质燃料油（或汽油）　（3）硫（或S）　浮动　（4）催化剂　氢气（或H2）

解析　

（1）石油的分馏是在分馏塔中进行的，该过程为连续操作过程。

（2）石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化，裂化的目的是提高轻质燃料油（或汽油）的产量。

（3）煤的洗选是为了降低原煤中灰分和硫的含量。

煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程。

（4）煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下，使煤与氢气作用生成液体燃料的过程。

规律方法

1．获取洁净水的主要方法

（1）天然水的净化——混凝法

①常见混凝剂：

明矾、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等。

②混凝法净水流程：

混凝沉淀→过滤→杀菌。

③注意：

明矾净水是把水中悬浮的杂质，通过胶体聚沉，使浑水变清水，而漂白粉、氯气、臭氧所起的作用是杀菌消毒。

（2）硬水的软化——加热法、药剂法、离子交换法

①加热法只能软化Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2引起的暂时硬度的水，常见的考查形式是化学方程式的书写及水垢的形成。

②药剂法：

常用药剂Na2CO3和CaO等，药剂法软化硬水必须注意加入试剂的先后顺序。

③离子交换法。

（3）海水淡化——蒸馏法、电渗析法、膜分离（反渗）法等。

注意硬水软化只是除去水中的Ca2＋、Mg2＋，水中的电解质浓度可能不减小，如用离子交换树脂NaR进行硬水软化，最后水中Ca2＋、Mg2＋浓度减小，但Na＋浓度增大；而海水淡化是降低海水中的电解质浓度。

2．海水中化学资源的开发利用

（1）海水中盐的开发和利用

①海水制盐：

以蒸发法为主，其原理简单，得到的盐为粗盐。

②氯碱工业

a．原理：

2NaCl＋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Cl－、OH－和气体不能透过。

（2）海水提溴：

常用方法——吹出法，即用氯气氧化海水中的Br－，使其变成Br2，然后用空气和水蒸气吹出。

（3）海水提镁

①沉淀：

将海水抽入反应槽中，加入石灰乳，使海水中的镁转变成Mg（OH）2沉淀；

②转化：

加盐酸，Mg（OH）2转化成MgCl2溶液，结晶、过滤、烘干；

③电解：

电解熔融MgCl2得到镁和氯气，氯气可用来制盐酸，再循环使用。

3．煤的综合利用

（1）煤的干馏

（2）煤的气化和煤的液化

①煤的气化

把煤中的有机物转化成可燃性气体的过程。

煤气化

CO＋H2

CH4

②煤的液化

把煤转化成液体燃料的过程。

煤的液化分直接液化和间接液化。

4．石油的加工及应用

对点集训

3．南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上的山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28°（属于硬水），主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。

请回答下列问题：

（1）该泉水属于________硬水（填写“暂时性”或“永久性”）。

（2）若要除去Ca2＋、Mg2＋，可以向水中加入生石灰和纯碱，试剂添加时先加________后加________，原因是______________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，如水中的Ca2＋、Mg2＋与交换树脂的

________起离子交换作用。

当阴离子交换树脂失效后可放入________溶液中再生。

（4）岛上还可以利用海水淡化来获得淡水。

下面是利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO

等离子，电极为惰性电极。

请回答下列问题：

①阳离子交换膜是________（填“A”或“B”）。

②写出通电后阳极区的电极反应式：

________________________________________；

阴极区的现象是__________________________________________________________。

答案　

（1）永久性　

（2）生石灰　纯碱　过量的钙离子可与纯碱反应生成沉淀而除去　（3）H＋　强碱　（4）①B　②2Cl－－2e－===Cl2↑　电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀

解析　

（1）硬水是含有较多的钙离子、镁离子的水，由于硫酸钙、硫酸镁、氯化钙等物质受热不易分解，故此水应为永久性硬水。

（2）应先加入生石灰，使镁离子沉淀，然后再加入纯碱（碳酸钠）除去多余的钙离子。

（4）由