【文章內(nèi)容簡介】 ② 對于可逆反應 ,其熱化學方程式中的焓變是指可逆反應進行到底的熱效應 ,計算時根據(jù)方程式列比例計算即可 ? 變式 1工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2?O2外 ,還含有 SO2?微量的 SO3和酸霧 ?為了保護環(huán)境 ,同時提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟效益 ,應盡可能將尾氣中的 SO2轉(zhuǎn)化為有用的副產(chǎn)品 ?請按要求回答下列問題 : (1)將尾氣通入氨水中 ,能發(fā)生多個反應 ,寫出其中可能發(fā)生的兩個氧化還原反應的化學方程式 ____________________________________________?_____________________________________________? ２ ３ ２ ２ ４２ Ｈ Ｓ Ｏ ＋ Ｏ === ２ Ｈ Ｓ Ｏ４ ２ ３ ２ ４ ２ ４２ （ Ｎ Ｈ ） Ｓ Ｏ ＋ Ｏ === ２ （ Ｎ Ｈ ） Ｓ Ｏ(2)在尾氣與氨水反應所得到的高濃度溶液中 ,按一定比例加入氨水或碳酸氫銨 ,此時溶液的溫度會自行降低 ,并析出晶體 ? ① 導致溶液溫度降低的原因可能是 __________。 反應吸熱 ② 析出的晶體可用于造紙工業(yè) ,也可用于照相用顯影液的生產(chǎn) ?已知該結(jié)晶 水合物的相對分子質(zhì)量為 134,則其化學式為 __________。 ③ 生產(chǎn)中往往需要向溶液中加入適量的對苯二酚或?qū)Ρ蕉返任镔|(zhì) ,其目的是 __________? (NH4)2SO3 H2O 防止亞硫酸銨被氧化 (3)能用于測定硫酸尾氣中 SO2含量的是 __________?(填字母 ) ?酚酞試液 ,稀 H2SO4 ?淀粉溶液 ?酚酞試液 BC 解析 :本題主要考查化學與環(huán)境 ?化學與工業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境污染的關(guān)系 ?(1)將 SO2通入到氨水中首先 SO2+H2O H2SO3,然后 H2SO3與氨水作用可生成 (NH4)2SO3也可生成 NH4HSO3,當它們與空氣中的 O2接觸時發(fā)生反應2H2SO3+O2===2H2SO4。2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4,2NH4HSO3+O2===2NH4HSO4等 ?(2)在 (1)中所得溶液中加入NH3 H2O或 NH4HCO3溶液溫度降低并析出晶體 ,說明反應過程吸收了 熱量 ,析出晶體可用于造紙工業(yè)作漂白劑 ,又可用于生產(chǎn)顯影液 Na2S2O3,說明該晶體為 (NH4)2SO3的結(jié)晶體 ,經(jīng)計算知該晶體的化學式為 (NH4)2SO3 H2O,(NH4)2SO3具有還原性易被氧化 ,故加入所給物質(zhì)的目的是防止 (NH4)2SO3被氧化 ?(3)要測定 SO2的含量 ,該試劑需與 SO2反應 ,且能明顯指示反應的終點 ,分析知答案為 B?C? 熱點 2 合成氨工業(yè) (1)N2的制備 物理方法 :使空氣先液化 ,后蒸發(fā) ? 化學方法 :先讓空氣與碳作用 ,然后除去 CO2? (2)H2的制備 來源于水和燃料 (焦炭 ?天然氣 ?石油等 )? ? ?? ?()??????222 2 24 2 2C H O g C O HC O H O g C O HC H H O g C O 3H催 化 劑催 化 劑 反應原理 反應特點 可逆 ?正反應放熱 ?氣體分子數(shù)減小 實際生 產(chǎn)條件 20 MPa～ 50 MPa氣壓 ?500℃ 左右 ?用鐵觸媒做催化劑 ?不斷分離出液氨 ?氮氣和氫氣循環(huán)使用 ? ? ? ? ? ?g. ??? ? ? ?2 2 31N g 3 H g 2 N HH 9 2 4 k J m o l例 2利用天然氣合成氨的工藝流程如下圖所示 : 根據(jù)上述流程 ,完成下列填空 : (1)天然氣脫硫時的化學方程式是 ________? (2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生 CO mol?產(chǎn)生H2________mol(用含 n的代數(shù)式表示 )? ２ ３ ２ ３ ２３ Ｈ Ｓ ＋ ２ Ｆ ｅ （ Ｏ Ｈ ） === Ｆ ｅ Ｓ ＋ ６ Ｈ Ｏ２．７ ｎ (3)K2CO3(aq)和 CO2反應在加壓下進行 ,加壓的理論依據(jù)是________? (4)由 KHCO3分解得到的 CO2可用于 ________(寫出 CO2的一種重要用途 )? Ｂ 生產(chǎn)純堿（或作制冷劑等） (5)整個流程有三處循環(huán) :一是 Fe(OH)3循環(huán) ,二是 K2CO3(aq)循環(huán) ,請在上述流程圖中標出第三處循環(huán) ? [解析 ]對 (1),流程圖中已給出反應物是 H2S和 Fe(OH)3,生成物是 Fe2S3和 H2O,CH4沒有參與反應 ,寫出方程式再配平即可 。對(2),寫出方程式后很容易看出 H2的物質(zhì)的量 。第 (3)問是勒夏特列原理的應用 。第 (4)問考查 CO2的用途 。第 (5)問是對合成氨工業(yè)中實際應用的循環(huán)操作進行設問和考查 ? 變式 2 合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義 ?哈伯法合成氨需要在 20 MPa～ 50 MPa的高壓和 500℃ 左右的高溫下 ,并用鐵觸媒作為催化劑 ,氨在平衡混合物中的含量仍較少 ?最近英國俄勒岡大學的化學家使用了一種名為 trans ? ?( ) , ??22 2 3F e D M e OP r P EN 3H 2N H的 新 催 化 劑 在 常 溫 下 合 成氨 反 應 方 程 式 可 表 示 為 有 關(guān) 說 法 正 確的 是 ,新法合成氨是放熱反應 ,可節(jié)約大量能源 ,具有發(fā)展前景 ,提高了活化分子百分數(shù) 答案 :BD 解析 :合成氨反應是放熱反應 ,與常溫 ?高溫無關(guān) 。新法合成氨在常溫下進行仍需斷裂化學鍵 ? 熱點 3 工業(yè)制純堿 氨堿法 :食鹽 ?氨氣 ?石灰石 (經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳 )聯(lián)合制堿法 :食鹽 ?氨氣 ?二氧化碳 (合成氨廠的廢氣 )? 二者基本相同 : Cl? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?3 2 2 3 43 2 3 2 2N a C l N H C O H O N a H C O N H2 N a H C O N a C O C O H O 第一步 :二者基本相同 。將 NH3通入飽和食鹽水形成氨鹽水 ,再通入 CO2生成 NaHCO3沉淀 ,經(jīng)過濾 ?洗滌得到 NaHCO3微小晶體 ,再煅燒制得純堿產(chǎn)品 ,其濾液是含有 NH4Cl和 NaCl的溶液 ? 第二步 :氨堿法 :NaHCO3分解放出的 ()()[ ( )( ) ]? ? ?? ?? ?? ? ? ?2 3 2 3 2 24224 2 2 3 2CO 2NaH CO Na CO CO H ONH ClCaO H O Ca O H2NH Cl Ca O H CaCl 2NH 2H O?濾 液 含 與 石 灰 乳 混 合 加 熱 產(chǎn) 生 的 氨 氣 回 收循 環(huán) 使 用 ??聯(lián)合制堿法 :在低溫條件下 ,向濾液中加入細粉狀的氯化鈉 ,并通入氨氣 ,可以使氯化銨單獨結(jié)晶沉淀析出 ,經(jīng)過濾 ?洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品 ?此時濾出氯化銨沉淀后所得的濾液 ,已基本上是氯化鈉的飽和溶液 ,可循環(huán)使用 ? (1)氨堿法 :① 優(yōu)點 :原料 (食鹽和石灰石 )便宜 。產(chǎn)品純堿的純度高 。副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用 。制造步驟簡單 ,適合于大規(guī)模生產(chǎn) ? ② 缺點 :原料食鹽的利用率低 ,大約 70%～ 74%,其余的食鹽隨CaCl2溶液作為廢液被拋棄 。過程中產(chǎn)生了沒多大用途且難以處理的 CaCl2? (2)聯(lián)合制堿法 :使食鹽的利用率提高到 96%以上 ,應用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿 ?另外它綜合利用了合成氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子 ,同時生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品 —— 純堿的氯化銨 。過程中不生成沒多大用途 ?又難以處理的CaCl2,減少了對環(huán)境的污染 ,并且大大降低了純堿和氮肥的成本 ,充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性 ? 例 3純堿是一種重要的化工原料 ?目前制堿工業(yè)主要有 “ 氨堿法 ” 和 “ 聯(lián)合制堿法 ” 兩種工藝 ?請按要求回答問題 : (1)“ 氨堿法 ” 產(chǎn)生大量 CaCl2廢棄物 ,請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學方程式 :________。 ２ＮＨ ４ Ｃｌ＋Ｃａ （ ＯＨ ） ２ ===２ＮＨ ３ ↑ ＋ＣａＣｌ ２ ＋２Ｈ ２ Ｏ (2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應的化學方程式 :________。 ＮＨ ３ ＋ＣＯ ２ ＋Ｈ ２ === ＮＨ ４ ＨＣＯ ３ ???４ ３ ３ ４３ ２ ３ ２ ２Ｎ ａ Ｃ ｌ ＋ Ｎ Ｈ Ｈ Ｃ Ｏ === Ｎ ａ Ｈ Ｃ Ｏ ＋ Ｎ Ｈ Ｃ ｌ２ Ｎ ａ Ｈ Ｃ Ｏ Ｎ ａ Ｃ Ｏ ＋ Ｈ Ｏ ＋ Ｃ Ｏ(3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料 ,“聯(lián)合制堿法”與“氨堿法”中 CO2的來源有何不同 ?________。 （ ３ ）“ 聯(lián)合制堿法 ” 中的 ＣＯ ２ 來源于合成氨廠 ，“ 氨堿法 ” 中的 ＣＯ ２ 來源于石灰石 (4)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率 ?根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應列出計算原子利用率的表達式 : 原子利用率 (%)=________? 106 1 0 0 % 4 9 .7 7 %1 0 6 1 0 7 ???[ ] ::Cl??? ? ?? ?? ?? ? ? ?3322 3 2 4 34 3 3 4NHC aCO C aO C OC O N H H O N H H C ON aCl N H H C O N aH C O N H解 析 氨 堿 法 的 原 料 氯 化 鈉 ? 碳 酸 鈣 及 ?工 藝 流 程 高 溫()? ? ? ?? ? ? ?3 2 3 2222 N a H C O N a C O H O C O 2C a O H O C a O H產(chǎn)生 CaCl2的應 :Ca(OH)2+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+2H2O,該反應的 CaCl2中的 Cl來源于 NaCl,Ca2+來源于 CaCO3,產(chǎn)生無用的 CaCl2,降低了 NaCl的利用率 ? 聯(lián)合制堿法 :NH3和 CO2來源于合成氨廠 工藝流程 :NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3===NaHCO3↓+NH4Cl ? ? ? ?3 2 3 2 22N aH C O N a