高中化学选修2化学与技术知识点总结Word下载.docx
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反应特点：
（1）该反应为可逆反应。
（2）正反应为气体体积减小的反应。
（3）正反应为放热反应。
2．条件的选择
结合反应的三个特点及实际生产中的动力，材料设备，成本等因素，得出合成氨的适宜条件是：
（1）压强：
20MPa～50MPa；
（2）温度：
500℃；
（3）催化剂：
铁触媒；
（4）循环操作：
反应混合气通过冷凝器，使氨液化并分离出来，N2、H2再通过循环压缩机送入合成塔。
3．生产流程
（1）造气
①N2：
可用分离液态空气获得。
②H2：
a.利用焦炭制取：
C＋H2O
CO＋H2
b．利用CH4制取：
CH4＋H2O
CO＋3H2
（2）净化：
原料气净化处理，防止催化剂中毒。
（3）合成：
N2和H2通过压缩机进入合成塔并发生反应。
（4）三废的利用
①废气：
主要有H2S，SO2和CO2等。
采用直接氧化法、循环法处理，CO2作为生产尿素和碳铵的原料。
②废水：
主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理。
③废渣：
主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。
工业制纯碱
1.原料
氨碱法（又叫索尔维法）：
食盐、氨气、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）。
联合制碱法（又叫侯式制碱法）：
食盐、氨气、二氧化碳（合成氨厂的废气）。
2．主要反应原理
二者基本相同：
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O
3．生产过程
第一步：
二者基本相同；
将NH3通入饱和食盐水形成氨盐水，再通入CO2生成NaHCO3沉淀，经过滤、洗涤得到NaHCO3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，其滤液是含有NH4Cl和NaCl的溶液。
第二步：
氨碱法：
NaHCO3分解放出的CO2（2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O）、滤液（含NH4Cl）与石灰乳混合加热产生的氨气回收循环使用[CaO＋H2O===Ca（OH）2、
2NH4Cl＋Ca（OH）2
CaCl2＋2NH3↑＋2H2O]。
联合制碱法：
在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上是氯化钠的饱和溶液，可循环使用。
4．综合评价
（1）氨碱法：
①优点：
原料（食盐和石灰石）便宜；
产品纯碱的纯度高；
副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；
制造步骤简单，适合于大规模生产。
②缺点：
原料食盐的利用率低，大约70%～74%，其余的食盐随CaCl2溶液作为废液被抛弃；
过程中产生了没多大用途且难以处理的CaCl2。
（2）联合制碱法：
使食盐的利用率提高到96%以上，应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。
另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种可贵的产品——纯碱的氯化铵；
过程中不生成没多大用途、又难以处理的CaCl2，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。
【典型例题】 纯碱是一种重要的化工原料。
目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。
请按要求回答问题：
（1）“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：
____________________；
（2）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：
_____________________________；
（3）CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？
________________________________；
【答案】
（1）Ca（OH）2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，该反应的CaCl2中的Cl－来源于NaCl，Ca2＋来源于CaCO3，产生无用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。
（2）NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl;
2NaHCO3
（3）“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于石灰石.
第二章 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，了解化学科学发展对自然资源利用的作用。
3．了解煤、石油和天然气等综合利用的定义。
4．了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。
二．知识归纳
天然水的净化
1．水的净化
（1）混凝法
常用明矾、绿矾、Fe2（SO4）3、FeSO4、聚合铝等作混凝剂，用明矾净水的原理是：
Al3＋＋3H2O
Al（OH）3＋3H＋。
（2）化学软化法
①煮沸法除暂时硬度：
Ca（HCO3）2
CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
Mg（HCO3）2
MgCO3↓＋H2O＋CO2↑、MgCO3＋H2O
Mg（OH）2＋CO2↑。
②药剂法：
先加Ca（OH）2，再加Na2CO3。
③离子交换法：
向硬水中加入离子交换剂（如NaR），反应式为Ca2＋＋2NaR===CaR2＋2Na＋、Mg2＋＋2NaR===MgR2＋2Na＋，且离子交换树脂能再生：
CaR2＋2Na＋===2NaR＋Ca2＋。
2．污水处理
（1）中和法
酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或H2CO3中和。
（2）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Hg2＋＋S2－===HgS↓，Pb2＋＋S2－===PbS↓，Cu2＋＋S2－===CuS↓。
3．海水淡化
常用方法为蒸馏法、电渗析法等。
水的暂时硬度和永久硬度的区别：
在于所含的主要阴离子种类的不同，由Mg（HCO3）2或Ca（HCO3）2所引起的水的硬度叫水的暂时硬度，由钙和镁的硫酸盐或氯化物等所引起的水的硬度叫水的永久硬度。
天然水的硬度是泛指暂时硬度和永久硬度的总和。
海水的综合利用
1．海水制盐
以蒸馏法为主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。
2．氯碱工业
（1）设备：
离子交换膜（只允许Na+通过）电解槽
（2）反应原理：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
3．海水提溴
（1）工艺流程
（2）主要反应原理：
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
4．海水提镁
（2）主要反应原理
CaCO3
CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca（OH）2、Mg2＋＋Ca（OH）2===Mg（OH）2↓＋Ca2＋、Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑。
①为提高反应中Mg2＋的浓度，将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤。
②电解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制盐酸，循环使用，节省成本。
③所得Mg（OH）2沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去，以保证MgCl2的纯度。
石油、煤、天然气的综合利用
1．石油的综合利用
（1）分馏：
分为常压分馏和减压分馏，每种馏分仍是混合物。
（2）裂化与裂解
（催化）裂化
裂解
含义
通过催化剂催化、高温，使含碳原子数多、沸点高的烃断裂为含碳原子数少、沸点低的
烃的过程
采用比裂化更高温度（700℃～1000℃）使长链烃断裂成短链、不
饱和烃的过程
目的
提高轻质油，特别是汽油的产量和质量
获得有机化工原料，特别是提高乙
烯的产量
原料
减压分馏后的重油、石蜡等
石油分馏的馏分
产品
轻质燃料油：
汽油、柴油、煤油等
主要短链不饱和烃：
乙烯、丙烯、丁烯等组成的裂解气及少量液态烃
举例
C16H34
C8H18＋C8H16
C8H18
C4H10＋C4H8C4H10
C2H6＋C2H4C4H10
CH4＋C3H6
相同点
裂解就是深度裂化，二者所得产物一定比原反应物的碳原子数少
①汽油指含有5～11个碳原子的烃，裂化汽油与直馏汽油不同，裂化汽油中含不饱和烃，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直馏汽油不能。
②裂解气中主要含乙烯、丙烯、丁二烯等短链气态烃，而液化石油气是石油常压分馏的产物，主要含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量戊烷、戊烯和含硫化合物。
2．天然气的综合利用
除了直接用作燃料外，还可以制造合成氨原料气H2，合成甲醇及其他化工原料。
例如：
天然气重整的方程式：
CO＋3H2。
3．煤的综合利用
（1）煤的干馏：
将煤隔绝空气加强热，使之分解的过程，得到的固态物质焦炭，液态物质煤焦油、粗氨水，气态物质焦炉气的成分为H2、CH4、CO、CO2、N2等。
（2）煤的气化：
是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。
主要反应：
2C（s）＋O2（g）
2CO（g），C（s）＋H2O（g）
CO（g）＋H2（g），CO＋H2O（g）
CO2＋H2。
（3）煤的液化
①直接液化：
煤与氢气作用生成液体燃料。
②间接液化：
先把煤转化成CO和H2，再催化合成烃类燃料、醇类燃料及化学品等。
第三章 化学与材料的发展
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。
1.无机非金属材料
成分
生产原理
性能、用途
传统硅酸盐材料
陶瓷
黏土
高温烧制
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型。
盛放物品、艺术品
玻璃
石英砂、石灰石、纯碱
Na2SiO3
CaSiO3
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+
CO2↑
CaCO＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑
光学玻璃、耐腐蚀玻璃，不同颜色玻璃。
水泥
石灰石、黏土
硅酸二三钙铝酸三钙、铁铝酸钙
磨成粉－煅烧－加石膏等－粉磨
水硬性，用作建筑材料。
混凝土：
水泥、砂子、碎石
新材料
碳化硅
SiO2,C
SiC
SiO2+C
SiC+CO↑
结构与金刚石相似，硬度大，优质磨料，性质稳定，航天器涂层材料。
氮化硅
高纯Si、N2
Si3N4
3Si＋2N2
3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl
熔点高、硬度大、化学性质稳定，制造轴承、气轮机叶片、发动机受热面。
单质硅
高纯焦炭、石英砂
Si
SiO2＋2C
Si+2CO↑
=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2
Si+3HCl
半导体工业
金刚石
CH4
C
CH4=====C（金刚石）＋2H2
研磨材料
其余新材料
C60（新型贮氢材料）、超导材料等
2、金属材料
装置
原理
炼铁
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
高炉
还原剂CO的生成：
C+O2==CO2CO2+C==2CO
生铁形成：
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO
炼钢
生铁
氧气顶吹转炉
降低C％:
2C+O2=2CO2Fe+O2=2FeOFeO+C=CO+Fe
除杂质:
FeS+CaO=CaS+FeO脱硫
添加合金元素：
Cr、Mn、Ni
炼铝
铝土矿、纯碱、石灰、煤、燃料油
电解槽
铝土矿溶解：
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
氢氧化铝析出：
NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3
氢氧化铝脱水：
2Al（OH）3=Al2O3+3H2O
电解氧化铝：
2Al2O3
4Al+3O2↑
冰晶石（Na3AlF6）－氧化铝熔融液,少量CaF2
阳极：
6O2—12e-=3O2↑阴极：
4Al3++12e-=4AI
冰晶石的作用是作助融剂，降低氧化铝的熔点。
金属腐蚀及防护：
分类
实例
金属腐蚀原理
化学腐蚀
氧气、氯气等，温度影响较大。
钢材高温容易氧化一层氧化皮
电化学腐蚀
原电池反应，例如钢材
吸氧腐蚀（大多）：
阴极1/2O2+H2O+2e-=2OH-阳极Fe-2e-=Fe2+
析氢腐蚀（酸性）：
阴极2H++2e-=H2阳极Fe-2e-=Fe2+
金属防腐方法
氧化膜
用化学方法在钢铁、铝的表面形成致密氧化膜
电镀
镀铬、锌、镍（在空气中不容易发生化学变化的金属，原理）
其余
改善环境、牺牲阳极（原电池的负极）、外加电流等
【典型例题】结合铝生产的流程图，回答下列问题：
请回答：
（1）、工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________（填化学式）。
石油炼制和煤的干馏产品________（填物质名称）作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是________。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是________（用化学方程式表示）。
电解生成的铝在层。
（4）工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl2，电解反应方程式为_______________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物___________。
答案：
（1）Al2O3 石墨（或碳）
（2）加入冰晶石（Na3AlF6）和少量CaF2
（3）2C＋O2===2CO；
下。
（4）MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
因为MgO熔点太高，MgCl2熔点低，熔化时能发生电离而导电。
AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离
第四章化学与技术的发展
一。
学习目标
1、化肥为农作物补充必要的营养元素，主要化肥的生产原理；
了解农药的组成、结构和性质是决定其防治病虫害效果的关键因素。
化肥、农药的使用及其对环境的影响。
2、了解肥皂、合成洗涤剂的组成、特点、性质及其生产原理。
3、通过典型实例了解精细化学品的生产特点，体会化学与技术发展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。
化肥与农作物
化学肥料
实例
生产原理
氮肥
尿素
2NH3+CO2
H2NCONH2+H2O
硝酸铵
4NH3+5O2
4NO+6H2O2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NONH3+HNO3=NH4NO3
化学与技术知识点
一、水的净化与污水处理
1.生活用水的净化
（1）基本流程：
天然水+混凝剂过滤→清洁水+消毒剂→饮用水
天然水中溶解的主要气体是O2、CO2、H2S。
（2）除去水中的固体杂质和悬浮物：
常用混凝剂为铝盐（如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等）、三价铁盐等。
原理为：
Al3＋＋3H2O=Al（OH）3（胶体）＋3H＋，Fe3＋＋3H2O=Fe（OH）3（胶体）＋3H＋，生成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降，达到净水的效果。
（3）消毒：
常用的消毒剂为氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等。
对自来水进行暴晒是为了除去水中少量的次氯酸。
水处理剂能杀菌消毒是因为它具有强氧化性。
过氧化钠不能用于自来水的杀菌消毒。
O3消毒的反应产物无毒无害。
（4）消除水中的异味：
活性炭颗粒的比表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。
活性炭在水的净化过程中只发生物理变化。
通入CO2可以除去水中的Ca离子和调节溶液的pH
2.污水处理
①生物化学方法
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。
②中和法
酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或CO2中和。
③沉淀法
①一般不采用离子交换法，因为离子交换法价格昂贵。
②过滤用到的玻璃仪器出烧杯外，还有漏斗、玻璃棒
③分离Hg是需在通风橱中进行，原因是Hg有挥发性，且有毒
④回收纯净的金属铜时应增加冷凝回流装置以防止污染。
3.水质检测的项目:
BOD、有机物、N、P、重金属、pH值、悬浮物、溶解性固体、总碱度、
富营养化的检测项目:
水样的总铅、总铜、总铁、阴离子表面活性剂、氨氮值
硬水软化
1．暂时硬度和永久硬度
（1）硬水：
含有较多钙、镁离子的水叫做硬水。
（雨水为软水）
检验硬水的简便方法：
加入少量肥皂水（或饱和Na2CO3溶液），观察是否有沉淀生成
（2）水的硬度：
一般把1L水里含有10mgCaO（或含相当于10mgCaO的物质，如含7.1mgMgO称1度1°
）。
（3）暂时硬度：
水的硬度是由Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2引起的，称暂时硬度。
永久硬度：
水的硬度是由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，称永久硬度。
判断暂时硬水和永久硬水的方法：
加热煮沸，观察是否有沉淀生成
（4）硬水的缺点
①和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。
②钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。
③硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响.
2．硬水软化
（1）目的：
降低硬水中Ca2＋、Mg2＋的含量使之达到规定标准。
能使得到的软水中Ca2＋、Mg2＋的含量最低的方法是蒸馏法。
明矾不能软化硬水，因为它生成的氢氧化铝胶体只能吸附固体悬浮物，而不能除去Ca2＋、Mg2＋离子。
检测是否达到软化标准可用总硬度试纸测定。
（2）软化方法
①加热蒸馏法
②药剂软化法
石灰苏打法（先加石灰，再加纯碱）、磷酸钠法
③离子交换法
磺化煤作离子交换剂，磺化煤使用一段时间后会失去软化能力，可将其放置在8%~10%的食盐水中浸泡以恢复软化能力
天然水要先通过阳离子交换树脂，再通过阴离子交换树脂。
海水淡化
（1）海水淡化又称脱盐，利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。
海水淡化的方法有蒸馏法、膜法（电渗析、反渗透）、冷冻法、离子交换法等。
其中蒸馏法、膜法是主要方法。
（2）常用方法
①蒸馏法能耗大，成本高；
但设备相对简单，技术比较成熟
改进方法：
采用降低容器内压强的方法，并安装热交换器。
原理：
压强越大，液体的沸点越高。
②电渗析法耗能最少，成本较低，海水淡化大多采用这种方法
③反渗透法效率最高
④冷冻法需要大量的能源
二、氨的合成
一、氮的固定
1、定义：
把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物
缺氮:
植物的生长发育会迟缓或停滞
2、类别：
①天然固定：
豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生NO气体（N2+O2=放电=2NO2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO）
②人工固定：
合成氨等。
二、合成氨工艺
（1）条件（尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度）
①选择合适的压强：
20MPa～50MPa
②选择合适的温度：
450℃左右
③使用催化剂：
铁触媒（催化剂活性受温度影响）
④采取循环操作：
不断补充氮气和氢气并及时液化分离出氨，并将余下N2、H2送回合成塔，以提高原料的利用率。
（2）原料气的制备（N2主要来源于空气；
H2主要来源于水和碳氢化合物）
制备N2的方法
①物理方法：
加压、降温，使空气液化，然后减压升温，利用氮气、氧气的沸点不同，把氮气分离出来
②化学方法：
将空气通过灼热的炭层，然后通过碱液，得到氮气
制备H2的方法
将水蒸气通过炽热的煤层（或焦炭），使水蒸气与碳发生化学反应，生成一氧化碳和氢气。
（3）净化：
防止催化剂中毒
（4）压缩：
增大转化率
（5）热交换器：
充分利用反应热，节约能源
三、合成氨的生产工艺
合成氨生产得到的氨可以直接用途肥料，也可用来生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵。
4NH3+5O2=催化剂/加热=4NO+6H2O
2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO
使用食盐、石灰石、氨可以制得纯碱
在饱和食盐水中通入足量的氨气，在通入足量的二氧化碳气体，并将反应装置昂在冰水中冷却，即可获得氢氧化钠晶体。
NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl
2NH4Cl＋Ca（OH）2＝CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
氯碱成产
原理：
电解饱和食盐水
离子交换膜的作用：
①防止Cl2和H2混合而引起爆炸
②避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH产品的质量
检验氯气：
把湿润的淀粉碘化钾试纸放在电极附近，观察试纸是否变蓝
检验氢气：
点燃看是否有爆鸣声
精制食盐水时，先依次加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸，调节溶液的pH
三、硫酸工业
1.原理：
①造气S+O2=点燃=SO24FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2
②接触氧化2SO2+O2=催化剂=2SO3
③三氧化硫的吸收SO3+H2O＝H2SO4
2.设备
①沸腾炉沸腾炉出来的高温炉气除含有二氧化硫外，还含有
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