化学选修2《化学与技术》第一单元走进化学工业教学重点（难点）：1、化工生产过程中的基本问题。2、工业制硫酸的生产原理。平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。3、合成氨的反应原理。合成氨生产的适宜条件。4、氨碱法的生产原理。复杂盐溶液中固体物质的结晶、分离和提纯。知识归纳：1制硫酸反应原理造气：S+O2==SO2(条件加热)催化氧化：2SO2+O22SO3吸收：SO3+H2O==H2SO498.3%的硫酸吸收。原料选择黄铁矿：FeS2硫磺：S反应条件2SO2+O22SO3放热可逆反应（低温、高压会提升转化率）转化率、控制条件的成本、实际可能性。400℃～500℃，常压。钒触媒：V2O5三废处理废气：SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O废水：酸性，用碱中和废渣：黄铁矿废渣――炼铁、有色金属；制水泥、制砖。局部循环：充分利用原料能量利用热交换：用反应放出的热预热反应物。2制氨气反应原理N2+3H22NH3放热、可逆反应（低温、高压会提升转化率）反应条件：铁触媒400～500℃，10MPa～30MPa生产过程1、造气：N2:空气（两种方法，(1)液化后蒸发分离出氮气和液氧，沸点N2－196℃，H2－183℃；(2)将氧气燃烧为CO2再除去）。H2:水合碳氢化合物（生成H2和CO或CO2）2、净化：避免催化剂中毒。11\n除H2S：NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O除CO：CO+H2O==CO2+H2K2CO3+CO2+H2O==2KHCO33、氨的合成与分离：混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中15％为氨气，再进入冷凝器液化氨气，剩余原料气体再送入合成塔。工业发展1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改进（磁铁矿）3、环境保护三废处理废气：H2S－直接氧化法（选择性催化氧化）、循环。CO2－生产尿素、碳铵。废液：含氰化物污水－生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。含氨污水－蒸馏法回收氨，浓度较低可用离子交换法。废渣：造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣（用煤），炭黑（重油）。3制纯碱氨碱法（索尔维1、CO2通入含NH3的饱和NaCl溶液中NH3+CO2+H2O==NH4HCO3NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl2、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑缺点：CO2来自CaCO3，CaO－Ca(OH)2－2NH3+CaCl2+2H2OCaCl2的处理成为问题。和NaCl中的Cl－没有充分利用，只有70％。CaCO3的利用不够充分。联合法（侯德榜）与氨气生产联合起来：NH3、CO2都来自于合成氨工艺；这样NH4Cl就成为另一产品化肥。综合利用原料、降低成本、减少环境污染，NaCl利用率达96％。资料：一、硫酸的用途肥料的生产。硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）：2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4；和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）：Ca3(PO4)2+2H2SO4＝Ca(H2PO4)2+2CaSO4；浓硫酸的氧化性。（1）2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O（铝一样）（2）C+2H2SO4(浓)2SO2+CO2+2H2O11\nS+2H2SO4(浓)3SO2+2H2O2P+5H2SO4(浓)2H3PO4+5SO2+2H2O（3）H2S+H2SO4(浓)=S+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(浓)=Br2+SO2+2H2O8HI+H2SO4(浓)=4I2+H2S+4H2O（4）2NaBr+3H2SO4(浓)=2NaHSO4+Br2+SO2+2H2O2FeS+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+2S¯+3SO2+6H2O（5）当浓硫酸加入胆矾时，浓硫酸吸水，胆矾脱水，产生白色沉淀。二、氨气1、氮肥工业原料与酸反应生成铵盐2、硝酸工业原料能被催化氧化成为NO4NH3+5O2=4NO+6H2O（Pt-Rh高温）3、用作制冷剂易液化，汽化时吸收大量的热三、纯碱烧碱（学名氢氧化钠）是可溶性的强碱。它与烧碱并列，在工业上叫做“两碱”。烧碱和纯碱都易溶于水，呈强碱性，都能提供Na＋离子。1、普通肥皂。高级脂肪酸的钠盐，一般用油脂在略为过量的烧碱作用下进行皂化而制得的。如果直接用脂肪酸作原料，也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。11\n第二单元化学与资源开发利用教学重点（难点）：1、天然水净化和污水处理的化学原理，化学再水处理中的应用和意义。硬水的软化。中和法和沉淀法在污水处理中的应用。2、海水晒盐。海水提镁和海水提溴的原理和简单过程。氯碱工业的基本反应原理。从海水中获取有用物质的不同方法和流程。3、石油、煤和天然气综合利用的新进展。知识归纳：方法原理天然水的净化混凝法混凝剂：明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等Al3++3H2O3H++Al(OH)3絮状胶体（吸附悬浮物）；带正电（使胶体杂质聚沉）。生活用水净化过程：混凝沉淀－过滤－杀菌化学软化法硬水：含有较多的Ca2+,Mg2+的水，较少或不含的为软水。不利于洗涤，易形成锅垢，降低导热性，局部过热、爆炸。暂时硬度：Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的硬度。1、加热法永久硬度：钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。2、药剂法：纯碱、生石灰、磷酸盐3、离子交换法：离子交换树脂，不溶于水但能与同电性离子交换2NaR+Ca2+==CaR2+2Na＋再生：CaR2+2Na＋==2NaR+Ca2+污水处理物理法一级处理：格栅间、沉淀池等出去不溶解的污染物。预处理。（微）生物法二级处理：除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物。化学法三级处理：中和法－酸性废水（熟石灰），碱性废水（硫酸、CO2）沉淀法－含重金属离子的工业废水（沉淀剂，如S2-）氧化还原法。（实验：电浮选凝聚法）方法原理海水制盐蒸发法（盐田法）太阳照射，海水中的水分蒸发，盐析出。11\n盐的利用盐田条件：地点（海滩、远离江河入海口）、气候。盐田划分：贮水池、蒸发池、结晶池。苦卤：分离出食盐的母液。食盐利用电解（氯碱工业）2NaCl＋2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阳极：2Cl－-2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑海水提溴吹出法1、氯化：Cl2＋2Br－＝2Cl－＋Br22、吹出：空气（或水蒸气）吹出Br23、吸收：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4再用氯气氧化氢溴酸。海水提镁具体过程海水―――Mg(OH)2―――MgCl2―――Mg碱（贝壳）/过滤盐酸干燥/电解海水提取重水蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法了解化学交换法化工目的石油分馏（常压、减压）（物理）把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，得到汽油（C5~11）、煤油（C11~16）、柴油（C15~18）等轻质油，但产量较低。裂化（化学）获得更多轻质油，特别是汽油。断链。列解（化学）获得重要有机化工原料：乙烯、丙稀、丁烯等。煤关注问题提高燃烧热效率，解决燃烧时的污染，分离提取化学原料。干馏隔绝空气加热。得焦炉气（H2、CH4、乙烯、CO等，燃料）、煤焦油（苯等芳香族化合物，进一步提取）、焦炭（金属冶炼）等。气化利用空气或氧气将煤中的有机物转化为可燃性气体。C＋水液化把煤转化为液体燃料的过程。直接液化：与溶剂混合，高温、高压、催化剂与氢气作用，得到汽油、柴油、芳香烃等。煤制油（内蒙古）。间接液化：先转变为CO和氢气，再催化合成为烃类、醇类燃料。一碳化学11\n以分子中只含一个碳原子的化合物（甲烷、甲醇等）为原料合成一系列化工原料和燃料的化学。CO：煤CH4：天然气。电解饱和食盐水中。正阳失，负阴得。阳极：活性电极，放电顺序：S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F -阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+（1）在电解饱和食盐水中，阳极有气泡产生，有刺激性味道的气体，湿润的KI-淀粉试纸变蓝。阴极有气泡，可燃气体。（2）如果交换电极：如果用的都是惰性电极（石墨或铂），那么可以互换（反应不变）；但如果原来阴极用的是铁棒，那么不能互换，若互换，铁作阳极：Fe-2e-=Fe2+，阴极：2H++2e-=H2；阴极产生的氢氧根离子会和阳极产生的亚铁离子在溶液中反应，生成氢氧化亚铁（白色沉淀，不稳定马上变成灰绿色，最终变成红褐色）。（3）阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。（4）阳极接在电源正极上，电源正极会不断地吸电子，所以只能挂惰性电极，如炭棒和Pt等，若挂其他，如铁棒，那么电子被电源正极吸收，Fe会变成铁离子，从而进入电解液中，你会很快看到铁棒不见了。那至于为什么用炭棒而不用Pt，则是价格关系。炭棒便宜。而阴极接在电源负极上，电源负极在不断产生电子，所以挂什么并没有什么大的关系，挂铁的话，反而保护了铁不变为铁离子。其实负极挂炭棒什么的，也可。在工业生产中一般阴极不用铁棒而做成铁网，增大反应接触面。而炭不易做成网状，所以选用炭棒。11\n第三单元化学与材料的发展教学重点（难点）：1、硅氧四面体的特殊性，一些无机非金属材料生产的化学原理。形成对化学与材料发展关系比较全面的认识。2、金属冶炼的原理，金属腐蚀的原理和防腐方法。电解、电镀的原理。3、常见高分子材料的生产原理。知识归纳：一、无机非金属材料原料成分生产原理性能、用途传统硅酸盐材料陶瓷黏土高温烧制抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型。盛放物品、艺术品玻璃石英砂、石灰石、纯碱Na2SiO3CaSiO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3类似光学玻璃、耐腐蚀玻璃，不同颜色玻璃。水泥石灰石、黏土硅酸二三钙铝酸三钙、铁铝酸钙磨成粉－煅烧－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↑结构与金刚石相似，硬度大，优质磨料，性质稳定，航天器涂层材料。氮化硅高纯Si、N2Si3N43Si＋2N2Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl熔点高、硬度大、化学性质稳定，制造轴承、气轮机叶片、发动机受热面。单质硅高纯焦炭、石英砂SiSiO2＋2CSi+2CO↑=SiHCl3+H2SiHCl3+H2Si+3HCl半导体工业金刚石CH4CCH4=====C（金刚石）＋2H2研磨材料其余新材料C60（新型贮氢材料）、超导材料等二、金属材料金属活动顺序表：11\n标出金属冶炼的方法及范围：原料装置原理炼铁铁矿石、焦炭、石灰石、空气高炉还原剂CO的生成：C+O2==CO2CO2+C==2CO生铁形成：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO炼钢生铁氧气顶吹转炉降低C％:2C+O2=2CO2Fe+O2=2FeOFeO+C=CO+Fe除杂质:FeS+CaO=CaS+FeO脱硫添加合金元素：Cr、Mn、Ni炼铝铝土矿、纯碱、石灰、煤、燃料油电解槽铝土矿溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O氢氧化铝析出：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3氢氧化铝脱水：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O电解氧化铝：2Al2O34Al+3O2↑冰晶石(Na3AlF6)－氧化铝熔融液,少量CaF2阳极：6O2—12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al金属腐蚀及防护：分类实例金属腐蚀原理化学腐蚀氧气、氯气等，温度影响较大。钢材高温容易氧化一层氧化皮电化学腐蚀原电池反应，例如钢材吸氧腐蚀（大多）：阴极1/2O2+H2O+2e-=2OH-阳极Fe-2e-=Fe2+析氢腐蚀（酸性）：阴极2H++2e-=H2阳极Fe-2e-=Fe2+金属防腐方法氧化膜用化学方法在钢铁、铝的表面形成致密氧化膜电镀镀铬、锌、镍（在空气中不容易发生化学变化的金属，原理）其余改善环境、牺牲阳极（原电池的负极）、外加电流等一、高分子材料分类：天然高分子：淀粉、纤维素、蛋白质合成高分子：聚×××合成方法举例基本概念加成聚合反应聚氯乙稀：聚苯乙烯：单体：链节：聚合度：缩合聚合反应涤纶：塑料分类结构性质举例热塑性线型溶解于一些有机溶剂，一定温度范围会软化、熔融，加工成形聚乙烯热固性体型不易溶于有机溶剂，加热不会熔融酚醛树脂高分子材料降解分类：生物降解、光降解、化学降解11\n废旧高分子材料的再利用途径：（1）再生、改性重新做成有用材料和制品；（2）热裂解或化学处理的方法制备多种化工原料；（3）作为燃料回收利用。农药实例作用、影响杀虫剂有机氯（DDT、六六六、DDE）有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等。防治有害生物，提高农作物产量。影响生物群落、土壤、大气、水等。杀菌剂波尔多液（硫酸铜、石灰）、石灰硫磺合剂等、除草剂等植物生长调节剂乙烯利、矮壮素等肥皂通式肥皂成分高级脂肪酸钠（钾）RCOONa或RCOOK生产原理油脂水解/碱性条件去污原理水中电离RCOONa=RCOO-+Na+亲油基（憎水基）RCOO-11\n亲水基Na+主要作用使肥皂、油污、水之间发生润湿、乳化、起泡简单图示第四单元化学与技术的发展教学重点（难点）：1、化肥为农作物补充必要的营养元素，主要化肥的生产原理；了解农药的组成、结构和性质是决定其防治病虫害效果的关键因素。化肥、农药的使用及其对环境的影响。2、了解肥皂、合成洗涤剂的组成、特点、性质及其生产原理。3、通过典型实例了解精细化学品的生产特点，体会化学与技术发展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。知识归纳:合成洗涤剂故态：洗衣粉液态：洗洁净主要成分烷基苯磺酸钠生产原理结构优化1、确定合适的碳链长度（12～18）。（过长水溶性降低，过短水溶性过强）2、不含支链的烃基。（容易生物降解）3、合理配方。（提高综合性能，环境污染、增白、香味等）化学肥料实例生产原理11\n氮肥尿素2NH3+CO2H2NCOONH4H2NCOONH4H2NCONH2+H2O硝酸铵4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NONH3+HNO3=NH4NO3其余：碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、硝酸钙、硝酸钾等磷肥过磷酸钙/普钙硫酸处理。成分：Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4其余：重过磷酸钙Ca(H2PO4)2，钙镁磷肥、KH2PO4等钾肥草木灰K2CO3，氯化钾，硫酸钾、硝酸钾等复合肥料铵磷复合肥、硝磷复合肥、硝酸铵、KH2PO4等工业味精：表面活性剂。用量少，能显著降低水与空气或其他物质的界面张力（表面张力），提高工业生产效率，提高产品质量和性能。11
