高考化学必背知识与解题秘籍手册模块1.7 化学工业与化工工艺

模块七  化学工业与化工工艺一、常考物质的实验室制取方法(1)实验室制取O2：2H2O22H2O＋O2↑　2KClO32KCl＋3O2↑2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑(2)实验室制取CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑(3)实验室制取Cl2：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(4)实验室制取SO2：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑(5)实验室制取NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(6)实验室制Fe(OH)3胶体：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl　Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋二、常考物质的工业制取方法(1)工业制金属Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑(2)工业制金属Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑(3)工业制漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(4)接触法制硫酸：沸腾炉：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2接触室：2SO2＋O2 2SO3　吸收塔：SO3＋H2O===H2SO4(5)氯碱工业离子交换膜法制烧碱、氯气：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(6)高炉炼铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(7)侯氏制碱法：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl(8)工业制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑(9)工业合成氨：N2＋3H22NH3(设备名称：合成塔)(10)工业制硝酸：4NH3＋5O24NO＋6H2O2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(11)工业腐蚀印刷电路板：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋三、与工业生产相关的重要反应 工业制漂白粉2Ca(OH)2＋2Cl2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O工业制纯碱NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O合成氨工业N2＋3H22NH3工业制盐酸H2＋Cl22HCl硫酸工业4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4硝酸工业4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO氯碱工业2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑工业制玻璃Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑高炉炼铁Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 四、化学工艺生产中原料的预处理 方法目的研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土 五、物质制备过程中反应条件的控制 方法目的控制体系的温度(1)控制低温的目的：①防止某反应物及目标产物分解，如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质；②防止某反应物或目标产物挥发，如盐酸、醋酸和氨水等；③抑制物质的水解；④反应放热，低温使反应正向进行；⑤避免副反应的发生(2)控制某一温度范围：①低温反应速率慢，高温消耗能源；②确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益；③防止副反应的发生，如乙醇的消去反应需迅速升温至170 ℃，防止140 ℃时生成乙醚(3)采取加热的目的：①加速某固体的溶解；②减少气体生成物的溶解并加速其逸出；③一般是加快反应速率；④使平衡向需要的方向移动；⑤趁热过滤，防止某物质降温时析出而损失或带入新的杂质     调节溶液pH(1)目的：①使某种或某些离子转化为沉淀，而目标离子不转化为沉淀以达到分离的目的；②抑制某微粒的水解(2)调节pH的方式多为加入某种能消耗H＋且不引入新杂质的物质，每种离子都有开始沉淀和沉淀完全的两个pH，一定要正确控制pH的范围(杂质离子沉淀完全～目标离子不沉淀)。如要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH至3.7(3)“酸作用”还可除去氧化物(膜)(4)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等(5)特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制体系压强(1)改变速率，影响平衡；(2)减压蒸馏，避免目标产物发生热分解使用合适的催化剂改变反应速率，控制达到平衡所需要的时间趁热过滤防止某物质降温时析出冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗加过量试剂使反应完全进行(或增大其它反应物转化率、产率)等加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子反应物配比选择低于配比，反应物转化率低；高于配比，浪费原料提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的 六、化工生产题中重要操作——沉淀的洗涤1．沉淀的洗涤操作 洗涤的方法注意点三个得分点让过滤后的晶体继续留在过滤器中，加入洗涤剂浸没过晶体，让洗涤液自然流下，重复2～3次即可在洗涤过程中不能搅拌。因为滤纸已经润湿，如果搅拌很容易搅破滤纸，造成晶体损失注洗涤液→加洗涤液→重复操作(1)注洗涤液：沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液(2)加洗涤液：洗涤液完全浸没晶体(3)重复操作：重复操作2～3次 2．沉淀的洗涤试剂的选择 洗涤试剂适用范围目的蒸馏水冷水产物不溶于水除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为溶解而造成的损失热水有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化而造成溶解的损失有机溶剂(酒精、丙酮等)固体易溶于水，难溶于有机溶剂减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥饱和溶液对纯度要求不高的产品减少固体溶解酸、碱溶液产物不溶于酸、碱除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解 3．沉淀的洗涤标准 操作过程表述格式待检离子所需的试剂取样→滴加试剂→描述现象→得出结论(1)取样：取少量最后一次洗涤滤液(2)滴加试剂：滴加合理试剂(3)描述现象：根据所发生的反应描述现象(4)得出结论：沉淀洗涤是否干净取样：取少量最后一次洗涤滤液于一洁净的试管中试剂：加入××试剂(有必要时加热)现象：不产生××沉淀、溶液不变××色、不产生××气体结论：说明沉淀已经洗涤干净SO：稀盐酸和氯化钡溶液Cl－：稀硝酸和硝酸银溶液Fe3＋：硫氰化钾溶液