1、高中化學(xué)選修2-【化學(xué)與技術(shù)】知識點總結(jié) 第一章 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一學(xué)習(xí)目標(biāo)1、化工生產(chǎn)過程中的基本問題。2、工業(yè)制硫酸的生產(chǎn)原理。平衡移動原理及其對化工生產(chǎn)中條件控制的意義和作用。3、合成氨的反應(yīng)原理。合成氨生產(chǎn)的適宜條件。4、氨堿法的生產(chǎn)原理。復(fù)雜鹽溶液中固體物質(zhì)的結(jié)晶、分離和提純。二知識歸納工業(yè)制硫酸 1原料：主要有硫鐵礦、（或者硫磺）、空氣、有色金屬冶煉的煙氣、石膏等。2生產(chǎn)流程(1)SO2的制取 (設(shè)備：沸騰爐)原料為硫黃：SO2 SO2， 原料為硫鐵礦：4FeS11O28SO22Fe2O3。(2)SO2的催化氧化 (設(shè)備：接觸室)： 2SO2+O22SO3(3)SO3的吸收 (設(shè)備

2、：吸收塔)： SO3H2O=H2SO4。注意：工業(yè)上用98的濃硫酸吸收SO3 ，這樣可避免形成酸霧并提高吸收效率。3三廢的利用(1)尾氣吸收廢氣中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循環(huán)使用。SO22NH3H2O=(NH4)2SO3或SO2NH3H2O=NH4HSO3(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2O或2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42SO22H2O(2)污水處理廢水可用Ca(OH)2中和，發(fā)生反應(yīng)為SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O。(3)廢渣的處理作水泥或用于建筑材料；回收有色金屬等綜合利用。4.反應(yīng)條件： 2SO2+O22

3、SO3 放熱 可逆反應(yīng)（低溫、高壓會提升轉(zhuǎn)化率）轉(zhuǎn)化率、控制條件的成本、實際可能性。 即選：400500，常壓，五氧化二釩（V2O5 ）作催化劑。5以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下： 人工固氮技術(shù)合成氨1反應(yīng)原理 N2+3H22NH3 H0反應(yīng)特點：(1)該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(2)正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。(3)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。2條件的選擇結(jié)合反應(yīng)的三個特點及實際生產(chǎn)中的動力，材料設(shè)備，成本等因素，得出合成氨的適宜條件是：(1)壓強：20MPa50MPa ； (2)溫度：500 ； (3)催化劑：鐵觸媒 ；(4)循環(huán)操作：反應(yīng)混合氣通過冷凝器，使氨液化并分離出來，N2、H2再通過循環(huán)壓

4、縮機送入合成塔。3生產(chǎn)流程(1)造氣N2：可用分離液態(tài)空氣獲得。H2： a.利用焦炭制?。篊H2OCOH2b利用CH4制?。篊H4H2OCO3H2(2)凈化：原料氣凈化處理，防止催化劑中毒。(3)合成：N2和H2通過壓縮機進(jìn)入合成塔并發(fā)生反應(yīng)。(4)三廢的利用廢氣：主要有H2S，SO2和CO2等。采用直接氧化法、循環(huán)法處理，CO2作為生產(chǎn)尿素和碳銨的原料。廢水：主要含氰化物和氨，分別采用不同的方法處理。廢渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。工業(yè)制純堿1.原料氨堿法（又叫索爾維法）：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（又叫侯式制堿法）：食鹽、氨氣、二氧化

5、碳(合成氨廠的廢氣)。2主要反應(yīng)原理二者基本相同：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3CO2H2O3生產(chǎn)過程第一步：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CO2 (2NaHCO3Na2CO3CO2H2O)、濾液(含NH4Cl)與石灰乳混合加熱產(chǎn)生的氨氣回收循環(huán)使用CaOH2O=Ca(OH)2、2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。聯(lián)合制堿法：在低溫條件下，向濾液

6、中加入細(xì)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。4綜合評價(1)氨堿法：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)。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(yīng)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

7、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。【典型例題】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(xué)方程式：_ _；(2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；(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？_；【答案】 （1） Ca(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2O，該反應(yīng)的CaCl2中的Cl來源

8、于NaCl，Ca2來源于CaCO3，產(chǎn)生無用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。（2）NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl ; 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(3) “聯(lián)合制堿法”中的CO2來源于合成氨廠，“氨堿法”中的CO2來源于石灰石.第二章化學(xué)與資源開發(fā)利用 一學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。2了解海水的綜合利用，了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對自然資源利用的作用。3了解煤、石油和天然氣等綜合利用的定義。4了解化學(xué)對廢舊物資再生與綜合利用的作用。 二知識歸納 天然水的凈化 1水的凈化(1)混凝法常用明礬、綠礬、Fe2(SO4)3、FeSO4、聚合鋁等作混凝劑，用明礬凈水的

9、原理是：Al33H2OAl(OH)33H。(2)化學(xué)軟化法煮沸法除暫時硬度：Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O。Mg(HCO3)2MgCO3H2OCO2、MgCO3H2OMg(OH)2CO2。藥劑法：先加Ca(OH)2，再加Na2CO3。離子交換法：向硬水中加入離子交換劑(如NaR)，反應(yīng)式為Ca22NaR=CaR22Na、Mg22NaR=MgR22Na，且離子交換樹脂能再生：CaR22Na=2NaRCa2。2污水處理(1)中和法酸性廢水常用熟石灰中和，堿性廢水常用H2SO4或H2CO3中和。(2)沉淀法Hg2、Pb2、Cu2等重金屬離子可用Na2S除去，反應(yīng)的離子方程式為Hg2S2=H

10、gS，Pb2S2=PbS，Cu2S2=CuS。3海水淡化常用方法為蒸餾法、電滲析法等。注意：水的暫時硬度和永久硬度的區(qū)別：在于所含的主要陰離子種類的不同，由Mg(HCO3)2或Ca(HCO3)2所引起的水的硬度叫水的暫時硬度，由鈣和鎂的硫酸鹽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暫時硬度和永久硬度的總和。海水的綜合利用1海水制鹽以蒸餾法為主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。2氯堿工業(yè)(1)設(shè)備：離子交換膜（只允許Na+ 通過）電解槽(2)反應(yīng)原理：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。3海水提溴(1)工藝流程(2)主要反應(yīng)原理：Cl22Br=Br

11、22Cl。4海水提鎂(1)工藝流程(2)主要反應(yīng)原理CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2、Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2、Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O、MgCl2(熔融)MgCl2。注意：為提高反應(yīng)中Mg2的濃度，將海水濃縮或用提取食鹽后的鹽鹵。電解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制鹽酸，循環(huán)使用，節(jié)省成本。所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4雜質(zhì)在加鹽酸前應(yīng)除去，以保證MgCl2的純度。石油、煤、天然氣的綜合利用1石油的綜合利用(1)分餾：分為常壓分餾和減壓分餾，每種餾分仍是混合物。(2)裂化與裂解(催化)裂化裂解含義 通過催化劑催化、高溫，使含

12、碳原子數(shù)多、沸點高的烴斷裂為含碳原子數(shù)少、沸點低的烴的過程 采用比裂化更高溫度(700 1000 )使長鏈烴斷裂成短鏈、不飽和烴的過程目的提高輕質(zhì)油，特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量 獲得有機化工原料，特別是提高乙烯的產(chǎn)量原料減壓分餾后的重油、石蠟等石油分餾的餾分產(chǎn)品輕質(zhì)燃料油：汽油、柴油、煤油等主要短鏈不飽和烴：乙烯、丙烯、丁烯等組成的裂解氣及少量液態(tài)烴舉例C16H34 C8H18C8H16C8H18C4H10C4H8 C4H10C2H6C2H4 C4H10CH4C3H6相同點裂解就是深度裂化，二者所得產(chǎn)物一定比原反應(yīng)物的碳原子數(shù)少注意：汽油指含有511個碳原子的烴，裂化汽油與直餾汽油不同，裂化汽油中

13、含不飽和烴，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直餾汽油不能。裂解氣中主要含乙烯、丙烯、丁二烯等短鏈氣態(tài)烴，而液化石油氣是石油常壓分餾的產(chǎn)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天然氣的綜合利用除了直接用作燃料外，還可以制造合成氨原料氣H2，合成甲醇及其他化工原料。例如：天然氣重整的方程式：CH4H2OCO3H2。3煤的綜合利用(1)煤的干餾：將煤隔絕空氣加強熱，使之分解的過程，得到的固態(tài)物質(zhì)焦炭，液態(tài)物質(zhì)煤焦油、粗氨水，氣態(tài)物質(zhì)焦?fàn)t氣的成分為H2、CH4、CO、CO2、N2等。(2)煤的氣化：是把煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。主要反應(yīng)：2C(s)O2(g)2CO(g)

14、，C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，COH2O(g) CO2H2。(3)煤的液化直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料。間接液化：先把煤轉(zhuǎn)化成CO和H2，再催化合成烴類燃料、醇類燃料及化學(xué)品等。 第三章化學(xué)與材料的發(fā)展 一學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解社會發(fā)展和科技進(jìn)步對材料的要求。了解化學(xué)對材料科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用。2了解金屬材料、無機非金屬材料、高分子合成材料、復(fù)合材料和其他新材料的特點，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。3了解用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處理的原理。4了解我國現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的發(fā)展情況。了解新材料的發(fā)展方向。二知識歸納 1.無機非金屬材料原料成分生產(chǎn)原理性能、用途傳統(tǒng)硅酸鹽材料陶瓷黏土高溫?zé)?/p>

15、抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型。盛放物品、藝術(shù)品玻璃石英砂、石灰石、純堿Na2SiO3CaSiO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCOSiO2 CaSiO3CO2 光學(xué)玻璃、耐腐蝕玻璃，不同顏色玻璃。水泥石灰石、黏土硅酸二三鈣鋁酸三鈣、鐵鋁酸鈣磨成粉煅燒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,CSiCSiO2+CSiC+CO結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度大，優(yōu)質(zhì)磨料，性質(zhì)穩(wěn)定，航天器涂層材料。氮化硅高純Si、N2Si3N43Si2N2Si3N43SiCl4+2N2+6H2= Si3N4+12HCl熔點高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，制造軸承

16、、氣輪機葉片、發(fā)動機受熱面。單質(zhì)硅高純焦炭、石英砂SiSiO22CSi+2CO=SiHCl3+H2SiHCl3+H2Si+3HCl半導(dǎo)體工業(yè)金剛石CH4CCH4=C（金剛石）2H2研磨材料其余新材料C60（新型貯氫材料）、超導(dǎo)材料等2、金屬材料原料裝置原理煉鐵鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣高爐還原劑CO的生成：C+O2=CO2 CO2+C=2CO生鐵形成：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO煉鋼生鐵氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐降低C:2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+C=CO+Fe除雜質(zhì):FeS+CaO=CaS+FeO 脫硫 添加合金元素：Cr、Mn、Ni 煉鋁鋁土礦、純堿、石灰、煤、燃料油電解槽

17、鋁土礦溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O氫氧化鋁析出：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3氫氧化鋁脫水：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O電解氧化鋁：2Al2O34Al+3O2冰晶石(Na3AlF6)氧化鋁熔融液,少量CaF2 陽極：6O212e-=3O2陰極：4Al3+12e-=4AI冰晶石的作用是作助融劑，降低氧化鋁的熔點。金屬腐蝕及防護(hù)：分類實例金屬腐蝕原理化學(xué)腐蝕氧氣、氯氣等，溫度影響較大。鋼材高溫容易氧化一層氧化皮電化學(xué)腐蝕原電池反應(yīng)，例如鋼材吸氧腐蝕（大多）：陰極1/2O2+H2O+2e-=2OH- 陽極Fe-2e-=Fe2+析氫腐蝕（

18、酸性）：陰極2H+2e-=H2 陽極Fe-2e-=Fe2+金屬防腐方法氧化膜用化學(xué)方法在鋼鐵、鋁的表面形成致密氧化膜電鍍鍍鉻、鋅、鎳（在空氣中不容易發(fā)生化學(xué)變化的金屬，原理）其余改善環(huán)境、犧牲陽極（原電池的負(fù)極）、外加電流等 【典型例題】 結(jié)合鋁生產(chǎn)的流程圖，回答下列問題：請回答：（1）、工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是_(填化學(xué)式)。石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品_(填物質(zhì)名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。(2)氧化鋁熔點高達(dá)2050 ，工業(yè)上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中采取的措施是_。(3)在冶煉過程中，陽極材料需要定期地進(jìn)行更換，原因是該極材料不斷被消耗，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是_(用化學(xué)方程式表示)。電解生成的鋁在 層。(4)工業(yè)上制取金屬鎂時是電解熔融MgCl2，電解反應(yīng)方程式為_，鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過程中，一個用氯化物，一個用氧化物_。答案：(1)Al2O3石墨(或碳)(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2(3)2CO2=2CO ；下。(4)MgCl2(熔融)MgCl2因為MgO熔點太高，MgCl2熔點低，熔化時能發(fā)生電離而導(dǎo)電。AlCl3是共價化合物，熔