1、专题1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和海水淡化的主要方法。3.了解合成氨的主要原理、重要设备及生产流程。了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。,4.了解电解食盐水的基本原理。了解氯碱工业产品的主要用途。了解食盐水电解工艺和主要设备石棉隔膜电解槽。5.了解接触法制硫酸的生产工艺、各阶段反应及主要设备。了解硫酸工业中“三废”(废气、废水、废渣)的治理和综合利用。6.了解从海水中提取镁的过程和原理。了解从铝土矿中提取铝的过程和原理，了解铝制品及镁铝合金在生活中的广泛应用。,一、获取洁净的水1水的净化(1)基本流程。常用的混凝剂有：_、_、_、聚合铝等
2、。常用的消毒剂有：_、_、ClO2、高铁酸盐等。,明矾,Al2(SO4)3,FeSO4,漂白粉,液氯,KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-,Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,Ca2+、Mg2+,Ca2+、Mg2+,(2)硬水的类型。暂时硬度由钙、镁的_引起的硬度永久硬度由钙、镁的_引起的硬度(3)硬水的软化方法。,碳酸氢盐,硫酸盐或氯化物,加热法,药剂法,离子交换法,加热使钙、镁的酸式碳酸盐分解生成沉淀,适合软化暂时硬度的水,加入药剂使钙、镁离子生成沉淀，常用的有石灰纯碱法,用离子交换剂和钙、镁离子发生离子交换,适合软化各种硬度的水,3污水处理(1)基本流程。,(2)污
3、水处理常用的化学方法。中和法酸性废水常用_中和，碱性废水常用_中和。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：_，_，_。生物化学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(曝气)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。,熟石灰,H2SO4或CO2,Hg2S2=HgS,Pb2S2=PbS,Cu2S2=CuS,二、海水的综合利用1海水淡化(1)蒸馏法。,(2)电渗析法。,选择性透过,(3)反渗透法。原理：加压时能使水产生_，使海水淡化。优点：可以大量、快速地生产淡水。发展方向：寻找
4、理想的渗透膜，提高海水的淡化效率。,反渗透,2.氯碱工业(1)原料：_。(2)生产设备：_。(3)反应原理。阴极反应：_阳极反应：_总反应方程式：_,饱和食盐水,阳离子交换膜电解槽,2H+2e-=H2,2Cl-2e-=Cl2,3.海水提镁(1)生产流程及反应原理。,水,煅烧,浓缩结晶,脱水,HCl、,H2,电解（熔融）,(2)化学原理在化工生产中的应用。沉淀溶解平衡原理海水(Mg2+) Mg(OH)2Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2水解平衡原理MgCl26H2O MgCl2HCl气体环境抑制MgCl2水解,Ca(OH)2,HCl气流,四、合成氨1.反应原理_(放热反应),2.基本生产过程
5、(1)造气。H2主要来源于H2O和碳氢化合物，相关化学反应如下：C+H2O=CO+H2 CO+H2O = CO2+H2CH4+H2O = CO+3H2 CH4+2H2O = CO2+4H2,高温,高温催化剂,高温催化剂,高温催化剂,(2)净化。原料气中的主要杂质：H2S、CO、CO2、O2等。主要危害：某些杂质会导致_。净化方法a.用氨水吸收H2S：_b.CO转化为CO2：c.用K2CO3溶液吸收CO2：_d.用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。,催化剂中毒,NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O,K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3,(3)合成。,温度压强,催化剂：加快反应速率但不影响
6、平衡，提高单位时间氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。循环操作合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器，使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的N2和H2经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。,五、工业生产硫酸1.生产流程及原理,S（FeS2）空气,SO2、O2（净化）,SO2SO3O2,发烟硫酸,98.3%浓硫酸,H2O,浓硫酸,2.“三废”处理和能量综合利用(1)“三废”处理方法。 _， _。 根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法， 如_、_。 制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。(2)能量的充分利用。硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要，还可以由硫
7、酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。,SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O,酸碱中和法,重金属离子沉淀法,2.药剂软化法(石灰纯碱法)反应原理：(1)Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O，Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3+Mg(OH)2+2H2O，MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4。(2)Ca2+CO32-=CaCO3。,3.离子交换法利用了离子交换反应原理，软化水的质量高。常用离子交换树脂作离子交换剂，其软化硬水和再生的过程如图所示：,【高考警示钟】(1)水垢的主要成分是Ca
8、CO3和Mg(OH)2，不是CaCO3和MgCO3，原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，加热煮沸和石灰纯碱法除去Mg2+时都转化为更难溶的Mg(OH)2。(2)石灰纯碱法软化后的硬水，仍然会有一定的硬度，原因是生成的钙镁化合物仍然有一定的溶解度。(3)鉴别硬水和软水可利用肥皂水，加肥皂水硬水会产生较多的沉淀，软水会产生较多的泡沫。(4)离子交换树脂不只有阳离子交换树脂，也有阴离子交换树脂。,【典例1】(2011山东高考)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多_离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为：_(写一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和RO
9、H型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应该先使硬水通过_(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是_。,(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为_。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是_。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的_。,【解题指南】解答本题时注意如下三点：(1)硬水应先通过“RH”，再通过“ROH”，防止生成Mg(OH)2影响交换效果；(2)电渗析法净化水时使离子通过半透膜的推动力是电势差(或电场力)。(3)水是一种极弱的电解质，纯度越高电导率越小或电阻率越大。,【互动探究】(1)用蒸馏的方法可得到软水吗？提
10、示：可以，水中钙、镁的化合物难挥发，水蒸气冷凝得到的水属于软水。(2)用RH型阳离子交换树脂软化后的硬水，pH会发生什么变化？只用RH阳离子交换树脂软化的水可用于工农业生产吗？提示：水的pH会减小，酸性增强，不能直接应用于工农业生产。,氯碱工业的生产流程及原理1.工艺流程,2.主要设备及产品(1)设备：阳离子交换膜电解槽。(阳)离子交换膜只允许Na+通过。(2)产品：阳极室：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室：氢气和NaOH，补充纯水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。,3.粗盐的精制(1)目的。除去泥沙，使Ca2+、Mg2+、SO42-等离子的含量达到要求。(2)试剂：BaCl2、N
11、aOH、Na2CO3、稀盐酸。用BaCl2除SO42-，用NaOH除去Mg2+，用Na2CO3除去Ba2+及Ca2+，所加沉淀剂需稍过量。试剂加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。,(3)有关反应的离子方程式。Ba2+SO42-=BaSO4，Mg2+2OH-=Mg(OH)2，Ca2+CO32-=CaCO3，Ba2+CO32-=BaCO3，OH-+H+=H2O，CO32-+2H+=H2O+CO2。,【高考警示钟】(1)精制食盐水时，容易误答加试剂顺序和试剂过量的目的。(2)精制食盐水过程中，加入盐酸前应先过滤除去沉淀，否则会因沉淀溶解而使杂质离子重新进入溶液。操作顺序不能颠倒。(3)阳
12、离子交换膜的作用答不全面。一方面是使产品纯净，另一方面又可防止了H2和Cl2的反应。(4)各进出口的物质容易漏写或误写。,【典例2】以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如图所示。(1)除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO42-，加入下列沉淀剂的顺序是_。a.Na2CO3 b.NaOH c.BaCl2,(2)将滤液的pH调至酸性除去的离子是_。(3)电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式：_。(4)工业上，可以用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱和纯碱溶液与Cl2反应制取有效成分为NaClO的消毒液，其反应的离子方程式
13、是_(已知酸性：碳酸次氯酸碳酸氢根离子)。(5)若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的物质，其化学式是_。,【解题指南】解答本题时注意以下两点：(1)除杂质的原则和加入试剂及有关操作的顺序；(2)注意题目中的关键字眼，如“仅含一种溶质”、“酸性：碳酸次氯酸碳酸氢根离子”、“可以循环使用的物质”。,【解析】(1)除去Ca2+、Mg2+和SO42-的沉淀试剂分别为Na2CO3、NaOH、BaCl2，为了不引入新的杂质，Na2CO3应在BaCl2之后加入。故加入除杂试剂的顺序为c、a、b或者c、b、a或者b、c、a。(2)滤液的pH调至酸性目的是除去过量的CO
14、32-和OH-。(3)整个过程中，反应物是氯化钠和水，根据电解原理和“仅有一种溶质”可判断出产物为次氯酸钠和氢气。,(4)因为酸性：碳酸次氯酸碳酸氢根离子，故结合H+的能力：CO32-ClO-HCO3-，再结合题意，反应物为碳酸钠溶液和氯气，则产物为NaCl、NaClO、NaHCO3。(5)饱和食盐水和NH3、CO2反应生成NaHCO3和NH4Cl。生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与NH4Cl反应生成NH3。,【互动探究】(1)请写出(1)小题中，加入碳酸钠时发生沉淀反应的离子方程式。提示：Ca2+CO32-=CaCO3，Ba2+CO32-=BaCO3(2)如何检验最后得到的碳酸钠固体中是
15、否含有碳酸氢钠？提示：取少量样品置于试管中，加热，若有使澄清石灰水变浑浊的气体产生，则含有碳酸氢钠，否则不含。,【高考警示钟】冶炼铝时不能用电解熔融AlCl3的方法，因为AlCl3是共价化合物，熔融时不导电。,(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为_。(4)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是_。,(5)下列说法正确的是_。A阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术B铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能C铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降D铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色
16、,【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)冰晶石的作用；(2)阳极氧化使铝表面生成致密的氧化膜时发生的电极反应。,【解析】(1)冰晶石主要起降低熔点的作用，节省能源。(2)因为Al比其他两种杂质活泼，所以优先放电，其电极反应式为：Al-3e-=Al3+；应该用所制备金属的纯净物作为阴极，可选纯铝。(3)铝阳极的电极反应式为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+。(4)铝阳极表面不断生成致密的氧化膜，其导电能力比金属差，电阻增加，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压。,(5)A项，阳极氧化是应用电解池原理进行金属材料表面处理的技术；B项，铝的阳极氧化产生致密氧化膜使铝导电能力变差、绝缘
17、性增强；C项，表面形成的氧化物比金属更耐磨；D项，和金属单质铝相比，氧化物有多孔性结构，有很强的吸附能力，能吸附各种颜色的染料。所以选B、D。,答案：(1)降低熔点(2)Al-3e-=Al3+ D(3)2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+(4)铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压(5)B、D,【互动探究】(1)工业上采用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝，为什么不采用电解熔融MgO冶炼镁？提示：(1)MgO的熔点高，使其熔化要消耗大量能量。(2)向(3)电解后的废电解液中加入碳酸氢钠溶液后会产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是什么？提示：HCO3-与H+
18、反应，使c(H+)减小，c(OH-)增大，生成Al(OH)3沉淀。,化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关计算1.化学反应速率和化学平衡原理(1)增大化学反应速率的措施。升高温度。使用催化剂。在沸腾焙烧炉中燃料燃烧时，将原料粉碎，增大与空气的接触面积。,(2)反应条件的选择。温度：400500 ，根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用400500 的温度。常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对SO2的转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产中采用常压操作。适当过量的空气：提高SO2的转化率。,2.逆
19、流原理沸腾焙烧炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。3.热交换原理由于2SO2+O2 2SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的。,V2O5450 ,5.有关计算(1)元素守恒法。根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过程，方便快捷。(2)常见量的计算公式。原料转化率=原料利用率=1-原料损失率。多步反应的总转化率=各步反应转化率的乘积。,【高考警示钟】(1)吸收SO3不用水或稀硫酸
20、，而是用98.3%的H2SO4，是因为用水或稀硫酸吸收SO3会产生酸雾，影响吸收。(2)煅烧黄铁矿制得的炉气需进行净化处理，主要是避免催化剂中毒、防止腐蚀设备等。(3)在生产硫酸的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备、环境污染等因素，控制适宜的反应条件，以取得最佳经济效益。,【典例4】以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：请回答下列问题：,(1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_；(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是_；,(3)精制炉气(含SO2体积分数为7、O2为11、N2为82)中SO2平衡转化率与温度及
21、压强关系如图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_；,(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_、_，从而充分利用能源。,【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)选择工业生产条件要考虑反应的速率和原料平衡时的转化率，还要考虑反应条件和生产的成本；(2)生产中进行热交换是对能量的充分利用。,【解析】SO2在催化氧化过程中，炉气中含有的砷、硒化合物等杂质和矿尘，都会使催化剂中毒，失去催化能力，因而需要除尘、水洗；水蒸气对设备和生产有不良影响，故需干燥。B点的转化率虽高，但压强
22、高于常压，加压必须增加设备的性能，增大投资和能量消耗，另外，常压下转化率已经达到97%左右，转化率已经很高，加压，对平衡转化率的影响不大，故不选择B点。C点的转化率虽高，但C点的温度低，此时催化剂的活性不是最大，反应速率低，故选择催化剂的活性最大的A点温度。,答案：(1)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2(2)除尘 水洗矿尘，砷、硒等化合物易使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响(3)不选择B点，是因为压强大对设备的投资大，消耗的动能大，SO2原料的转化率在0.1 MPa已经达到97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用0.1 MPa。不选择C点，是因为温度低
23、，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，反应速率低，450 时，催化剂的催化效率最高。故选A点(4)利用反应放出的热量预热原料气上层反应气经热交换器温度降到400500 进入下层使反应更加完全,高温,1.下列说法中不正确的是( )A.煮沸暂时硬水后，水的硬度一定降低B.硬水中加入适量石灰水后，由于生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀，水就软化了C.永久硬水主要是由含有Ca2、Mg2的硫酸盐和氯化物形成的，加热煮沸是不能软化的D.如果用RH型离子交换树脂软化硬水，则发生的交换反应可以表示为Ca22HR=CaR22H【解析】选B。加入石灰水后只能除去暂时硬度，并将Mg2引起的永久硬度转化为
24、Ca2引起的永久硬度，仍然存在大量Ca2。,2.(2011海南高考)下列叙述正确的是( )A.“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段的反应原理为：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H0B海水提镁的主要步骤为：C普通水泥的主要成分是硅酸钙D黏土的主要成分是三氧化二铝,催化剂 ,【解析】选A。工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼单质镁，用惰性电极电解MgCl2溶液生成Mg(OH)2沉淀、H2和Cl2，B选项错误；普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，C选项错误；黏土的主要成分是铝硅酸盐，不是三氧化二铝，D选项错误。,3.下列关于合成氨工业的说法中正确的是( )A从合成塔出来的
25、混合气体中，氨气占20%，所以生产氨的工厂的效率都很低B由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高C合成氨工业的反应温度控制在500 ，目的是使化学平衡向正反应方向移动D我国合成氨厂采用的压强是2050 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大,【解析】选B。虽然从合成塔出来的气体中NH3只占20%，但由于N2和H2可循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的工厂的效率还是很高的，故A错误，B正确。控制反应温度，一是为了使反应速率加快，二是为了使催化剂活性最大，故C项不正确。增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，故采
26、用2050 MPa，但与催化剂的活性无关，故D项也不正确。,4.如图所示，利用海洋可提取很多重要的化工原料。,下列有关说法正确的是( )A.第步中除去粗盐中的SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B.第步中工业上可采用石墨为阴极，铁为阳极，采用阳离子交换膜的电解装置C.第步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2D.在第步中溴元素被氧化，第、步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原,【解析】选D。BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便将过量的Ba2+除去，A错误；铁为活泼电极，不能作阳极，B错误；在空气
27、中MgCl26H2O受热时水解，得不到MgCl2，C错误。,5.如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是( )A从E口逸出的气体是H2B从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOHD粗盐水中含Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，精制时先加Na2CO3溶液,6.水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：(1)天然水中溶解的气体主要有_、_；(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(填其中任何两种)，其净水作用的原理是_；(3)水的净化与软化的
28、区别是水的净化是用混凝剂(如明矾等)将_；,(4)硬度为1的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2+)1.2103 molL1，c(Mg2+)6104 molL1，则此水的硬度为_；(5)若(4)中的天然水还含有c(HCO3-)8104 molL1，现要软化10 m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2_g，然后加入Na2CO3_g。,【解题指南】解答本题时注意以下两点：(1)水的净化是除去泥沙和悬浮物，水的软化是除去Ca2+、Mg2+。(2)由信息明确衡量硬水的指标和计算依据。,【解析】(1)空气中的O2、CO2可以溶于水，故天然水
29、中溶解的气体主要有O2、CO2。(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂水解生成胶状物质，可吸附杂质而净水。(3)水的软化是通过化学方法除去水中的钙离子和镁离子，如加热；也可以通过离子交换树脂除去。,(4)1.2103 mol56 gmol11 000 mgg-167.2 mg，为6.72；6104 mol40 gmol11 000 mgg-124 mg，为3.38，故此水的硬度为10.1。(5)中和10 m3 c(HCO3-)8104 molL1中的HCO3-和沉淀10 m3 c(Mg2+)=610-4 molL-1中的Mg2+需要Ca(OH)2 740 g，然后沉淀加入的Ca(OH)2及原
30、溶液中的Ca2+需要Na2CO3 1 484 g。,答案：(1) O2 CO2(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁 (任写两种，合理即可)铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，吸附天然水中的悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其下沉，达到净化目的(3)水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子(4)10.1(5)740 1484,7.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。如图是工业上合成氨气的主要步骤部分。(部分转化步骤及生成物图中已省略)。,请回答下列问题：(1)上图制备氢气的方法是(用化学方程式表示)_；(2)实际生产过程中，为了使生成的氨从混合气体中分离
31、出来，常采用的方法是_；(3)原料气进入合成塔之前必须进行净化，目的是_。上述流程中除去H2S杂质所用的试剂是_(填化学式)，转化CO的化学方程式是_；,(4)合成氨工业中能体现节能的操作是_(填一种)；(5)设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应，若CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同)混合反应，产物气体组成如表：该富氧空气中O2和N2的体积比为_。,【解题指南】解答本题时注意以下两点：(1)氨气属于“易液化”的气体；(2)注意(5)中表格中的物质仅有“CO、H2、N2、O2”。,(4)合成氨是放热反应，可利用其放出的热量加热原料气而节约能量。(5)根据
32、题意可知：甲烷与水蒸气反应和甲烷与O2反应的产物仅有CO和H2，写出两个反应的化学方程式，列方程组计算出O2的量，即可求出富氧空气中O2和N2的体积比。,8.铝是地壳中含量最多的金属元素。法国冶金学家戴维尔曾用金属钠还原氯化钠和氯化铝的复盐，获得了金属铝单质；美国人霍尔和法国人埃鲁，分别独立地电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物，制得了金属铝，这都为今天大规模生产铝奠定了基础。工业生产金属铝的原料是铝土矿(主要成分为Al2O3，另含有Fe2O3)，工业中得到较纯氧化铝的过程如图所示：,(1)经分析不溶物A的主要成分为_。(2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为：_,若电路中通过1 mol电子，可以得到
33、铝_g。(3)电解生成的金属铝是在熔融液的_(填“上层”或“下层”)。(4)阴极和阳极均由_材料做成；电解时所消耗的电极是_(填“阳极”或“阴极”)。(5)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成_(填代号)。a.冰晶石 b.氧化铝 c.铝锭 d.硫酸铝,【解析】(1)Fe2O3不与NaOH溶液反应，作为不溶物被滤出。(2)每转移1 mol电子，可生成9 g Al。(3)Al的密度大于Al2O3和Na3AlF6的混合熔融液的密度，故在下层。(4)两极材料均用高熔点、性质稳定的石墨制作，因阳极上生成氧气，高温下石墨会燃烧生成CO2而消耗。(5)单
34、质铝来之不易(高耗能)，故回收铝最好是熔化铸成铝锭再作为原料使用，减少铝的冶炼过程的能耗。,9.(1)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用如图所示的工艺流程生产硫酸：,请回答下列问题：为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装_(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是_。为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比为_。假设接触室中SO2的转化率为95%，b管排出的尾气中的体积分数为_(空气中氧气的体积分数按0.2计)，该
35、尾气的处理方法是_。,与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是_(可多选)。A.耗氧量减少 B.二氧化硫的转化率提高C.产生的废渣减少 D.不需要使用氧化剂(2)硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面_(可多选)。A.橡胶的硫化B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成C.铅蓄电池的生产D.过磷酸钙的制备,(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式_。,【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)生产硫酸的原理及主要设备的作用；(2)硫酸工业尾气的成分及处理方法。,【解析】(1)反应设备中
36、应安装热交换器，用来转移反应中放出的热量，使反应后的气体降温并预热未反应的气体。塔内装有瓷管，从塔的下部通入的三氧化硫与塔上淋洒下来的浓硫酸在瓷管表面接触而被吸收。流量计1通入氧气的作用是与硫黄发生反应生成SO2，流量计2通入氧气的作用是与SO2反应生成SO3。设有1 mol的硫黄，则在燃烧室中消耗氧气1 mol，生成1 mol SO2，实际通入氧气为1.5 mol，则空气为7.5 mol；在接触室中1 mol SO2理论消耗0.5 mol O2，则需通入接触室中的O2为1.25 mol,空气为6.25 mol,故流经流量计1与流量计2中的空气体积比为7.56.25=65。 SO2的转化率为9
37、5%，消耗,0.475 mol的O2，剩余0.05 mol SO2，则SO2的体积分数为：0.05/(7.5+6.25-1-0.475+0.05)100%0.4%。用氨水吸收尾气中低浓度的SO2生成亚硫酸氢铵，最终用作化肥。两种方法的不同在于第一步反应：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2与S+O2=SO2的不同，由化学方程式可看出生成等量的SO2用硫铁矿反应耗氧量增多，产生的废物也多。(2)B项中有磺酸基的引入，与硫酸有关；C项中硫酸做蓄电池的电解质溶液；D项中过磷酸钙可由硫酸分解磷矿直接制得。(3)SO2可用石灰石除去，反应为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2(或2SO2+2CaO+O2=2CaSO4)。,【误区警示】(1)计算流量计2中空气的体积时易忽视“需氧量的2.5倍”而计算成SO2的2.5倍，出现失误。(2)用石灰石除SO2时忽视氧气参与反应，生成产物错写为亚硫酸钙。,
