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高考化学二轮复习 第一篇 专题满分突破 专题七 化学与技术课件1_图文

[高考印证] (2015· 课标全国卷Ⅱ)苯酚和丙酮都是重要的化工原料,工业上 可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮,其反应和工艺流程示意图如下:

相关化合物的物理常数 -3 物质 相对分子质量 密度/(g· cm ) 沸点/℃ 120 0.864 0 153 异丙苯 58 0.789 8 56.5 丙酮 94 1.072 2 182 苯酚

回答下列问题: O2(或空气 ) (1)在反应器 A 中通入的 X 是________ 。 A 和________ C (2)反应①和②分别在装置 ________ 中进行( 填装置符 号)。 (3) 在 分 解 釜 C 中 加 入 的 Y 为 少 量 浓 硫 酸 , 其 作 用 是 催化剂(提高反应速率) ,优点是用量少,缺点是________ 腐蚀设备。 ________________________ (4)反应②为________( 放热 填“放热”或“吸热”)反应。反应温度应 可能会导致 控制在 50~60℃,温度过高的安全隐患是________ 。 (过氧化物)爆炸

c (5)中和釜 D 中加入的 Z 最适宜的是________( 填标号。已知苯酚 是一种弱酸)。 a.NaOH b.CaCO3 c.NaHCO3 d.CaO 丙酮 和________ 苯酚 , (6)蒸馏塔 F 中的馏出物 T 和 P 分别为________ 判断 的依据是________ 。 丙酮的沸点低于苯酚 原子利用率高 (7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是________ 。

解析:(1)根据反应原理可知 X 为 O2 或空气。(2)从流程看出,反 应①在 A 中进行,反应②在 C 中进行。(3)浓硫酸作催化剂,缺点是酸 液腐蚀设备。(4)反应②的 ΔH<0,为放热反应;温度过高可能会导致 过氧化物爆炸。(5)NaHCO3 与苯酚不发生反应,仅与催化剂硫酸反应, 选 c。(6)沸点低的首先变成气体,根据表格数据可知,T 为丙酮,P 为苯酚。(7)从反应方程式看,反应没有副产物,只有苯酚和丙酮生成, 原子利用率高。

[考纲扫描] 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。 (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。

核心梳理 1.常考的几种工业流程 (1)海水的综合利用。

(2)侯氏制碱法。

2.石油的三种加工炼制方法 炼制方法 变化 主要原料 分馏 常压 减压 裂化 裂解 化学变化 化学变化 物理变化 原油 重油 重油、 石蜡等 石油分 馏产物

主要产品 石油气、汽油、 煤油、柴油等 石蜡、沥青等 汽油、煤油、柴 油等轻质油 主要是乙烯、 丙烯、丁烯等

3.煤的三种化学加工方法 原理 将煤隔绝空气加强热使其 分解 把煤中的有机物转化为可 燃性气体 高温、高压和有催化剂条件 下,与溶剂混合,使煤与 H2 作用生成液体燃料 先把煤气化成 CO 和 H2,再 经催化合成烃类燃料、醇类 燃料(如 CH3OH)等 主要产品 焦炭、煤焦油、焦炉 气 CO、H2、CH4 优质汽油、柴油、芳 香烃和副产物燃料 气、液化石油气等 合成汽油、甲醇等

干馏 气化 直接 液化 间接 液化

液 化

热点追踪 热点一 化学与资源的开发利用 【典例 1】 石油和煤都是重要的能源和化工原料,下图是煤化 工产业链的一部分。

试用所学知识,解决下列问题: (1)柴油是由石油加工得到的重要产品,它在燃烧时往往冒黑烟, 可能的原因是____________________ 。 燃烧不充分 (2) 煤经过干馏可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭等。煤焦油经过 蒸馏(或分馏) 填加工方法)可得到芳香族化合物。 ______________( (3) 煤的直接液化是煤和适当溶剂混合在高温和 ________ 催化剂 存在下 H2 作用生成液态燃料的过程。 与________ (4) 煤和石油等化石燃料燃烧排放的大量二氧化碳会引起全球气 候变暖。一种新的处理方法是将二氧化碳气体通入含有长石(地壳中最 常见的矿石,含量高达 60%)成分的水溶液里,其中一种反应的化学方 程式:KAlSi3O8+CO2+2H2O===KHCO3+X↓+3SiO2↓,则 X 的化 Al(OH)3 。 学式为____________

(5)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如 下图所示:

这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子 - 方程式为__________________________________________ 2FeS2+7O2+2H2O微生物 ===== 4H++2Fe2++4SO2 4 ,第二步反 应的离子方程式为______________________ 。3++2H2O 4H++4Fe2++O2微生物 ===== 4Fe

(6)工业上主要采用氨氧化法生产硝酸,如图是氨氧化率与氨-空 气混合气体中氧氨比的关系。

其中直线表示反应的理论值,曲线表示实际生产情况。当氨氧化 1.25 ,实际生产将 γ 值维 率达到 100%,理论上 γ[n(O2)/n(NH3)]=________ 持在 1.7~2.2 之间,原因是___________________________________。
氧气太少, 不利于氨气的转化; γ 值为 2.2 时, NH3 的转化率已近 100%

解题思路:(1)柴油燃烧时冒黑烟是因为燃烧不充分。(2)分离沸点 不同的混合物可以用蒸馏(或分馏)的方法。(4)根据反应前后原子的种 类和数目不变,推出 X 为 Al(OH)3。(5)根据题给反应物和生成物,再 + 2+ 微生物 结合化合价升降法配平,可得:2FeS2+7O2+2H2O ===== 4H +2Fe
- + 2+ 3+ 微生物 +4SO2 , 4H + 4Fe + O ===== 4Fe +2H2O。(6)根据氨的催化氧化 4 2

方程式可知,若氨氧化率达到 100%,根据 4NH3+5O2 4NO+ 6H2O,则理论上 γ[n(O2)/n(NH3)]=5∶4=1.25,但反应中氧气浓度太 小时不利于 NH3 的转化,且在 γ[n(O2)/n(NH3)]=2.2 时,氨氧化率已接 近 100%,所以实际生产将 γ 值维持在 1.7~2.2 之间。

小题精练 (2015· 高考江苏卷)软锰矿(主要成分 MnO2,杂质金属元素 Fe、 Al、Mg 等)的水悬浊液与烟气中 SO2 反应可制备 MnSO4· H2O,反应的 化学方程式为 MnO2+SO2===MnSO4。 (1) 质量为 17.40 g 纯净 MnO2 最多能氧化 ________L( 标准状 4.48 况)SO2。 -33 -39 (2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10 ,Ksp[Fe(OH)3]=3×10 ,pH= 7.1 时 Mn(OH)2 开始沉淀。 室温下, 除去 MnSO4 溶液中的 Fe3+、 Al3+(使 - 6 -1 其 浓 度 均 小 于 1×10 mol· L ) , 需 调 节 溶 液 pH 范 围 为 5.0<pH<7.1 ____________________________ 。

(3) 下 图 可 以 看 出 , 从 MnSO4 和 MgSO4 混 合 溶 液 中 结 晶 MnSO4· H2O 晶体,需控制的结晶温度范围为________ 。 高于 60℃

(4)准确称取 0.171 0 g MgSO4· H2O 样品置于锥形瓶中,加入适量 H3PO4 和 NH4NO3 溶液,加热使 Mn2+全部氧化成 Mn3+,用 c(Fe2+)= 0.050 0 mol· L-1 的标准溶液滴定至终点(滴定过程中 Mn3+被还原为 Mn2 + + ),消耗 Fe2 溶液 20.00 mL。计算 MnSO4· H2O 样品的纯度(请给出计 算过程)。 20.00 mL -1 -3 2+ n(Fe )=0.050 0 mol· L × = 1.00 × 10 mol, -1 1 000 mL· L + + - n(Mn2 )=n(Fe2 )=1.00×10 3mol, - - m(MnSO4· H2O)=1.00×10 3mol×169 g· mol 1=0.169 g, 0.169 g MnSO4· H2O 样品的纯度为 ×100%≈98.8%。 0.171 0 g

17.40 g 解析:(1)n(MnO2)= =0.2 mol,由化学方程式 MnO2+ 87 g· mol-1 SO2===MnSO4 知,n(SO2)=n(MnO2)=0.2 mol,标准状况下 V(SO2)= - 22.4 L· mol 1×0.2 mol=4.48 L。 3 K [Fe?OH? ] sp 3 + - (2)Fe3 全 部 转 化为 Fe(OH)3 时 , c(OH ) = = 3+ c?Fe ? 3 3×10-39 3 -1 -11 -1 3+ mol· L = 3 × 10 mol· L ; Al 全部转化为 Al(OH)3 时, -6 1×10 3 K [Al?OH? ] 3 1×10-33 sp 3 -1 -9 -1 c(OH-)= = mol· L = 1 × 10 mol· L ,故 -6 3+ c?Fe ? 1×10 - -9 -1 3+ 3+ Al 、Fe 完全沉淀时,溶液中 OH 的最小浓度应为 1×10 mol· L , 即 pH 最小应为 5.0,因为 Mn(OH)2 沉淀时的最小 pH 为 7.1,故除去 MnSO4 溶液中的 Fe3+、Al3+,应调节溶液至 5.0<pH<7.1。

(3)由图可知, 60℃时, MnSO4· 6H2O 与 MnSO4· H2O 的溶解度相等, 随着温度的不断升高, MgSO4· 6H2O 的溶解度逐渐增大, 而 MnSO4· H2O 的溶解度逐渐减小,因此欲从混合溶液中结晶析出 MnSO4· H2O,需控 制温度在 60℃以上。 2+ 3+ (4)Fe 的氧化产物为 Fe , 由质量守恒定律和电子守恒可得: Mn2 + ~Mn3+~Fe2+。因此,n(Mn2+)=n(Fe2+)=0.0500 mol· L-1×0.020 L= -3 -3 -1 1.00×10 mol ,则 m(MnSO4· H2O) = 1.00×10 mol×169 g· mol = 0.169 g 0.169 g,故 MnSO4· H2O 样品的纯度为 ×100%≈98.8%。 0.171 0 g

热点二 化学材料的制造、应用 【典例 2】 (2015· 高考海南卷)铁在自然界分布广泛,在工业、 农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题: (1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图(a)所示。原料中除铁矿 石灰石 。除去铁矿石中脉石(主要成分为 SiO2)的化 石和焦炭外还有________ 高温 学 反 应 方 程 式 为 CaCO ______________________ 、 3=====CaO+CO2↑ 高温 CaSiO3 CaO+SiO2===== ________________________ ;高炉排出气体的主要成分有 N2、CO2 和 CO ________( 填化学式)。

(2) 已 知 : ①Fe2O3(s) + 3C(s)===2Fe(s) + 3CO(g) ΔH = + 494 kJ· mol-1 1 - ②CO(g)+2O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ· mol 1 1 - ③C(s)+2O2(g)===CO(g) ΔH=-11 0 kJ· mol 1 3 则 反 应 Fe2O3(s) + 3C(s) + O2(g)===2Fe(s) + 3CO2(g) 的 ΔH = 2 -1 ________kJ· mol 。理论上反应________( -355 ②③ 填上述方程式序号,下同)放 ① 所需的热量。 出的热量足以供给反应________

(3)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺,其流程如图(b)所 示,其中,还原竖炉相当于高炉的________ 炉身 部分,主要反应的化学方 高温 2Fe+3CO2 ; 熔 融 造 气 炉 相 当 于 高 炉 的 程 式 为 __________________________ Fe2O3+3CO===== 炉腹 ____________ 部分。 (4)铁矿石中常含有硫,使高炉气中混有 SO2 污染空气,脱 SO2 的 将高炉气通入石灰乳(或其他合理答案) 方法是___________________________________________ 。

解题思路:(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的原料中除铁矿石和焦 炭外还有石灰石,除去铁矿石中脉石(主要成分为 SiO2)的化学反应方 高温 CaO+CO2↑、CaO+SiO2===== 高温 CaSiO3;反应过 程式为 CaCO3===== 程中一氧化碳可能有剩余,则高炉排出气体的主要成分有 N2、CO2 和 CO 。 (2) 已知: ①Fe2O3(s) + 3C(s)===2Fe(s) + 3CO(g) ΔH =+ 494 1 -1 kJ· mol ,②CO(g)+2O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ· mol-1,③C(s) 1 + O2(g)===CO(g) ΔH=-110 kJ· mol-1,根据盖斯定律:①+②×3 2 3 得热化学方程式 Fe2O3(s)+3C(s)+ O2(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH= 2 -355 kJ· mol-1。根据题给热化学方程式分析理论上反应②③放出的热 量足以供给反应①所需的热量。

(3)高炉炼铁还原过程在炉身部分发生,则“二步熔融还原法”炼 铁工艺中,还原竖炉相当于高炉的炉身部分,主要反应的化学方程式 高温 2Fe+3CO2;高炉炼铁工艺中还原剂 CO 的生成 为 Fe2O3+3CO===== 在炉腹部分,则熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分。(4)SO2 为酸性氧 化物可与碱反应,工业上脱 SO2 的方法是将高炉气通入石灰乳中[或用 碱液(氢氧化钠溶液或氨水等)吸收]。

小题精练 (2016· 玉林二模)铜是一种重要的有色金属,近年来铜的用途越 来越广泛。铜矿有辉铜矿 ( 主要成分为 Cu2S) 、斑铜矿 ( 主要成分为 Cu5FeS4)、蓝铜矿及黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)等。 (1)下列四种化合物中含铜量最高的是________( 填序号)。 a a.Cu2S b.Cu5FeS4 c.Cu2(OH)2CO3 d.CuFeS2 (2)2014 年我国精炼铜产量 796 万吨,若全部由含 Cu2S 质量分数 3 109.4 万吨(保留 为 32%的铜矿石冶炼得到, 则需该铜矿石的质量为________ 一位小数)。

(3)为了充分利用铜资源,某工厂拟用黄铜灰(含有 Cu、Zn、CuO、 ZnO 及少量的 FeO、Fe2O3、SiO2 等)制取金属铜,并可得副产物锌盐, 其生产流程如图:

回答下列问题: Cu ①滤渣 1 的主要成分为________ 。 + 2+ 2+ Cu 、 Fe 、 H ②滤液 1 加入锌粉主要被还原的阳离子有__________________(写 离子符号)。 ③滤渣 1 及滤渣 2 需再进行焙烧,其原因是 便于除去铜块内部包裹的锌等杂质 ____________________________________ ;用浓硫酸二次浸取可能产 SO2 生 的 有 毒 气 体 是 ____________ , 净 化 的 方 法 是 _________________________________________________ 。 用氨水吸收 3+ ④除铁时,先加入稀硫酸及过氧化氢溶液将铁氧化为 Fe ,再 调节 pH ,使其形成 Fe(OH)3 沉淀除去。 ________ ⑤电解时,阴极的电极反应式为______________ 。 Cu2++2e-===Cu 电 解 后 剩 余 电 解 液 可 循 环 利 用 , 其 方 式 是 加入 ZnO 中和后与滤液 2 合并制备 ZnSO4· 7H2O 。 ______________________________________________



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