1、2NH3 H0反应特点：（1）该反应为可逆反应。（2）正反应为气体体积减小的反应。（3）正反应为放热反应。2条件的选择结合反应的三个特点及实际生产中的动力，材料设备，成本等因素，得出合成氨的适宜条件是：（1）压强：20MPa50MPa ； （2）温度：500 ； （3）催化剂：铁触媒 ；（4）循环操作：反应混合气通过冷凝器，使氨液化并分离出来，N2、H2再通过循环压缩机送入合成塔。3生产流程（1）造气N2：可用分离液态空气获得。H2： a.利用焦炭制取：CH2OCOH2b利用CH4制取：CH4H2OCO3H2（2）净化：原料气净化处理，防止催化剂中毒。（3）合成：N2和H2通过压缩机进入合成塔
2、并发生反应。（4）三废的利用废气：主要有H2S，SO2和CO2等。采用直接氧化法、循环法处理，CO2作为生产尿素和碳铵的原料。废水：主要含氰化物和氨，分别采用不同的方法处理。废渣：主要含炭黑和煤渣，可作建筑材料或用作肥料的原料。工业制纯碱1.原料氨碱法（又叫索尔维法）：食盐、氨气、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）。联合制碱法（又叫侯式制碱法）：食盐、氨气、二氧化碳（合成氨厂的废气）。2主要反应原理二者基本相同：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3CO2H2O3生产过程第一步：二者基本相同；将NH3通入饱和食盐水形成氨盐水，再通入CO2生成NaHCO3
3、沉淀，经过滤、洗涤得到NaHCO3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，其滤液是含有NH4Cl和NaCl的溶液。第二步：氨碱法：NaHCO3分解放出的CO2 （2NaHCO3Na2CO3CO2H2O）、滤液（含NH4Cl）与石灰乳混合加热产生的氨气回收循环使用CaOH2O=Ca（OH）2、2NH4ClCa（OH）2CaCl22NH32H2O。联合制碱法：在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上是氯化钠的饱和溶液，可循环使用。4综合评价（1）氨碱法：优点：原料（食盐和石灰石）便宜；产品纯
4、碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。缺点：原料食盐的利用率低，大约70%74%，其余的食盐随CaCl2溶液作为废液被抛弃；过程中产生了没多大用途且难以处理的CaCl2。（2）联合制碱法：使食盐的利用率提高到96%以上，应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种可贵的产品纯碱的氯化铵；过程中不生成没多大用途、又难以处理的CaCl2，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。【典型例题】纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制
5、碱法”两种工艺。请按要求回答问题：（1）“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：_ _；（2）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_；（3）CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？_；【答案】 （1） Ca（OH）22NH4Cl=CaCl22NH32H2O，该反应的CaCl2中的Cl来源于NaCl，Ca2来源于CaCO3，产生无用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。（2）NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl ; 2NaHCO3（3） “联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于
6、石灰石.第二章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，了解化学科学发展对自然资源利用的作用。3了解煤、石油和天然气等综合利用的定义。4了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。 二知识归纳 天然水的净化 1水的净化（1）混凝法常用明矾、绿矾、Fe2（SO4）3、FeSO4、聚合铝等作混凝剂，用明矾净水的原理是：Al33H2OAl（OH）33H。（2）化学软化法煮沸法除暂时硬度：Ca（HCO3）2CaCO3CO2H2O。Mg（HCO3）2MgCO3H2OCO2、MgCO3H2OMg（OH）2CO2。药剂法：先加Ca（OH）2，再加Na2CO3。离子交换法：向硬水中加入
7、离子交换剂（如NaR），反应式为Ca22NaR=CaR22Na、Mg22NaR=MgR22Na，且离子交换树脂能再生：CaR22Na=2NaRCa2。2污水处理（1）中和法酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或H2CO3中和。（2）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Hg2S2=HgS，Pb2S2=PbS，Cu2S2=CuS。3海水淡化常用方法为蒸馏法、电渗析法等。水的暂时硬度和永久硬度的区别：在于所含的主要阴离子种类的不同，由Mg（HCO3）2或Ca（HCO3）2所引起的水的硬度叫水的暂时硬度，由钙和镁的硫酸盐或氯化物等所引起的水的硬度叫水的
8、永久硬度。天然水的硬度是泛指暂时硬度和永久硬度的总和。海水的综合利用1海水制盐以蒸馏法为主，主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。2氯碱工业（1）设备：离子交换膜（只允许Na+ 通过）电解槽（2）反应原理：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。3海水提溴（1）工艺流程（2）主要反应原理：Cl22Br=Br22Cl。4海水提镁（2）主要反应原理CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca（OH）2、Mg2Ca（OH）2=Mg（OH）2Ca2、Mg（OH）22HCl=MgCl22H2O、MgCl2（熔融） MgCl2。为提高反应中Mg2的浓度，将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤。电解
9、熔融MgCl2生成的Cl2可用于制盐酸，循环使用，节省成本。所得Mg（OH）2沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去，以保证MgCl2的纯度。石油、煤、天然气的综合利用1石油的综合利用（1）分馏：分为常压分馏和减压分馏，每种馏分仍是混合物。（2）裂化与裂解（催化）裂化裂解含义 通过催化剂催化、高温，使含碳原子数多、沸点高的烃断裂为含碳原子数少、沸点低的烃的过程 采用比裂化更高温度（700 1000 ）使长链烃断裂成短链、不饱和烃的过程目的提高轻质油，特别是汽油的产量和质量 获得有机化工原料，特别是提高乙烯的产量原料减压分馏后的重油、石蜡等石油分馏的馏分产品轻质燃料油：汽油、柴油、煤油等主要
10、短链不饱和烃：乙烯、丙烯、丁烯等组成的裂解气及少量液态烃举例C16H34 C8H18C8H16C8H18C4H10C4H8 C4H10C2H6C2H4 C4H10CH4C3H6相同点裂解就是深度裂化，二者所得产物一定比原反应物的碳原子数少汽油指含有511个碳原子的烃，裂化汽油与直馏汽油不同，裂化汽油中含不饱和烃，能使溴的四氯化碳溶液褪色，而直馏汽油不能。裂解气中主要含乙烯、丙烯、丁二烯等短链气态烃，而液化石油气是石油常压分馏的产物，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天然气的综合利用除了直接用作燃料外，还可以制造合成氨原料气H2，合成甲醇及其他化工原料。例如：天然气重
11、整的方程式：CO3H2。3煤的综合利用（1）煤的干馏：将煤隔绝空气加强热，使之分解的过程，得到的固态物质焦炭，液态物质煤焦油、粗氨水，气态物质焦炉气的成分为H2、CH4、CO、CO2、N2等。（2）煤的气化：是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。主要反应：2C（s）O2（g） 2CO（g），C（s）H2O（g） CO（g）H2（g），COH2O（g） CO2H2。（3）煤的液化直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化：先把煤转化成CO和H2，再催化合成烃类燃料、醇类燃料及化学品等。 第三章化学与材料的发展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
12、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。 1.无机非金属材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+CO2 CaCOSiO2 CaSiO3CO2 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
13、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、N2Si3N43Si2N23SiCl4+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SiSiO22CSi+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2、金属材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=CO2 CO2+C=2CO生
14、铁形成：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO炼钢生铁氧气顶吹转炉降低C:2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+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：6O212e-=3O2阴极：4Al3+12e-=4AI冰晶石的作用
15、是作助融剂，降低氧化铝的熔点。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 【典型例题】 结合铝生产的流程图，回答下列问题：请回答：（1）、工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是_（填化学
16、式）。石油炼制和煤的干馏产品_（填物质名称）作电解铝的阴极和阳极材料。（2）氧化铝熔点高达2050 ，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是_。（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是_（用化学方程式表示）。电解生成的铝在 层。（4）工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl2，电解反应方程式为_，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物_。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因为MgO熔点太高
17、，MgCl2熔点低，熔化时能发生电离而导电。AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离第四章 化学与技术的发展一。学习目标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。 化肥与农作物化学肥料 实例 生产原理氮肥尿素2NH3+CO2H2NCONH2+H2O硝酸铵4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2
18、HNO3+NO NH3+HNO3=NH4NO3化学与技术知识点一、水的净化与污水处理1.生活用水的净化（1）基本流程：天然水+混凝剂 过滤清洁水+消毒剂饮用水 天然水中溶解的主要气体是O2、CO2、H2S。（2）除去水中的固体杂质和悬浮物：常用混凝剂为铝盐（如硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等）、三价铁盐等。原理为：Al33H2O=Al（OH）3（胶体）3H，Fe33H2O=Fe（OH）3（胶体）3H，生成的胶体能吸附水中的悬浮杂质而沉降，达到净水的效果。（3）消毒：常用的消毒剂为氯气、漂白粉精、臭氧、二氧化氯等。 对自来水进行暴晒是为了除去水中少量的次氯酸。 水处理剂能杀菌消毒是因为它具有强氧化性。
19、 过氧化钠不能用于自来水的杀菌消毒。 O3消毒的反应产物无毒无害。（4）消除水中的异味：活性炭颗粒的比表面积大，吸附能力强，让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床能够除去水中的异味。活性炭在水的净化过程中只发生物理变化。通入CO2可以除去水中的Ca离子和调节溶液的pH2.污水处理生物化学方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。中和法酸性废水常用熟石灰中和，碱性废水常用H2SO4或CO2中和。沉淀法一般不采用离子交换法，因为离子交换法价格昂贵。过滤用到的玻璃仪器出烧杯外，还有
20、漏斗、玻璃棒分离Hg是需在通风橱中进行，原因是Hg有挥发性，且有毒 回收纯净的金属铜时应增加冷凝回流装置以防止污染。3.水质检测的项目: BOD、有机物、N、P、重金属、pH值、悬浮物、溶解性固体、总碱度、 富营养化的检测项目: 水样的总铅、总铜、总铁、阴离子表面活性剂、氨氮值硬水软化1暂时硬度和永久硬度（1）硬水：含有较多钙、镁离子的水叫做硬水。（雨水为软水） 检验硬水的简便方法：加入少量肥皂水（或饱和Na2CO3溶液），观察是否有沉淀生成（2）水的硬度：一般把1 L水里含有10 mg CaO（或含相当于10 mg CaO的物质，如含7.1 mg MgO称1度1）。（3）暂时硬度：水的硬度是
21、由Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2引起的，称暂时硬度。永久硬度：水的硬度是由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，称永久硬度。 判断暂时硬水和永久硬水的方法：加热煮沸，观察是否有沉淀生成（4）硬水的缺点和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响.2硬水软化（1）目的：降低硬水中Ca2、Mg2的含量使之达到规定标准。 能使得到的软水中Ca2、Mg2的含量最低的方法是蒸馏法。 明矾不能软化硬水，因为它生成的氢氧化铝胶体只能吸附固体悬浮物，而不能除去Ca2、Mg2离子。 检测是否达到软化标准
22、可用总硬度试纸测定。（2）软化方法加热蒸馏法药剂软化法石灰苏打法（先加石灰，再加纯碱）、磷酸钠法离子交换法磺化煤作离子交换剂，磺化煤使用一段时间后会失去软化能力，可将其放置在8%10%的食盐水中浸泡以恢复软化能力天然水要先通过阳离子交换树脂，再通过阴离子交换树脂。海水淡化（1）海水淡化又称脱盐，利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除。海水淡化的方法有蒸馏法、膜法（电渗析、反渗透）、冷冻法、离子交换法等。其中蒸馏法、膜法是主要方法。（2）常用方法 蒸馏法 能耗大，成本高；但设备相对简单，技术比较成熟 改进方法：采用降低容器内压强的方法，并安装热交换器。 原理：压强越大，液体的沸点越高。电渗
23、析法 耗能最少，成本较低，海水淡化大多采用这种方法反渗透法 效率最高冷冻法 需要大量的能源二、氨的合成一、氮的固定1、定义：把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物缺氮: 植物的生长发育会迟缓或停滞2、类别： 天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生NO气体（N2 + O2 =放电= 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO） 人工固定：合成氨等。二、合成氨工艺（1）条件（尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度）选择合适的压强：20 MPa50 MPa选择合适的温度：450左右使用催化剂：铁触媒（催化剂活性受温度影响）采取循环操作：不断补充氮气和氢气并
24、及时液化分离出氨，并将余下N2、H2送回合成塔，以提高原料的利用率。（2）原料气的制备（N2主要来源于空气；H2主要来源于水和碳氢化合物） 制备N2的方法物理方法：加压、降温，使空气液化，然后减压升温，利用氮气、氧气的沸点不同，把氮气分离出来化学方法：将空气通过灼热的炭层，然后通过碱液，得到氮气 制备H2的方法 将水蒸气通过炽热的煤层（或焦炭），使水蒸气与碳发生化学反应，生成一氧化碳和氢气。（3）净化：防止催化剂中毒（4）压缩：增大转化率（5）热交换器：充分利用反应热，节约能源三、合成氨的生产工艺合成氨生产得到的氨可以直接用途肥料，也可用来生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵。4NH3 + 5O2 =
25、催化剂/加热= 4NO + 6H2O 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 使用食盐、石灰石、氨可以制得纯碱在饱和食盐水中通入足量的氨气，在通入足量的二氧化碳气体，并将反应装置昂在冰水中冷却，即可获得氢氧化钠晶体。NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl 2NH4ClCa（OH）2CaCl22NH32H2O氯碱成产原理：电解饱和食盐水离子交换膜的作用：防止Cl2和H2混合而引起爆炸避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH产品的质量检验氯气：把湿润的淀粉碘化钾试纸放在电极附近，观察试纸是否变蓝检验氢气：点燃看是否有爆鸣声精制食盐水时，先依次加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸，调节溶液的pH三、硫酸工业1. 原理：造气 S + O2=点燃=SO2 4FeS2 + 11 O2 =高温= 2Fe2O3 + 8SO2接触氧化 2SO2 + O2=催化剂= 2SO3三氧化硫的吸收 SO3 + H2O H2SO42. 设备沸腾炉 沸腾炉出
