高中化學 主題3 礦山資源 硫酸與無機材料制造章末整合提升課件 魯科版選修2

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1、一、設計一座硫酸廠 二、陶瓷的燒制 三、金屬的冶煉和金屬材料的保護 專題2專題1專題專題1硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應的計算硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應的計算接觸法制硫酸時涉及三個連續(xù)反應,所以在關于工業(yè)制硫酸的計算性題目中往往涉及這幾步連續(xù)反應的計算。而對于連續(xù)多步反應的計算通常使用關系式法,這樣就避免了對中間產物的繁瑣計算,節(jié)約了時間。關系式法解題需要找準關系式,找關系式的一般方法是根據涉及的連續(xù)多步反應的化學方程式,依照元素質量守恒的原則找出連續(xù)多步反應中元素的轉化關系,如在用硫鐵礦制硫酸時,根據轉化過程中硫元素守恒的原則可以找到這樣的關系式:FeS22SO22SO32H2SO4;或SSO2SO3H

2、2SO4。在硫酸工業(yè)制硫酸的有關計算中通常就利用以上兩關系式解題。專題2專題1另外,在有關計算中往往還涉及物質的轉化率和損失率的問題,這在連續(xù)多步反應的有關計算中也是一個難點問題。對于這一類的問題,需要我們掌握這樣幾個原則:1.一種化合物中,一種元素的轉化率等于該化合物的轉化率,例如在FeS2向SO2轉化的過程中,若硫元素的轉化率為99%,則FeS2的轉化率也為99%。2.在一種組成固定的混合物中,一種組分的轉化率等于該混合物的轉化率,例如在含F(xiàn)eS2 30%的黃鐵礦向SO2轉化的過程中,若FeS2的轉化率為85%,則該黃鐵礦的轉化率也為85%。3.在同一個化學反應或多個相關聯(lián)的化學反應中,具

3、有個別元素質量守恒關系的反應物和生成物,反應物的轉化率等于生成物的產率,例如在FeS2向SO2轉化的過程中,FeS2的轉化率必等于SO2的產率,在FeS2向H2SO4轉化的過程中,FeS2的轉化率等于H2SO4的產率。專題2專題1【例1】 黃鐵礦主要成分為FeS2,某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時,取0.100 0 g樣品在空氣中充分灼燒,將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,用濃度為0.020 00 molL-1的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點,消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。 (導學號52710065)(1)樣品中FeS2的質量分數(shù)是(假設雜質不參加反應)。 (

4、2)若灼燒6 g FeS2產生的SO2全部轉化為SO3氣體時放出9.83 kJ熱量,產生的SO3與水全部化合生成H2SO4,放出13.03 kJ熱量,寫出SO3氣體轉化為H2SO4的熱化學方程式。 (3)煅燒10 t上述黃鐵礦,理論上產生SO2的體積(標準狀況)為L,制得98%的硫酸質量為t,SO2全部轉化為H2SO4時放出的熱量是kJ。 解析：(1)據元素守恒及物質反應時物質的量關系可得3FeS26SO212Fe2+32專題2專題1專題2專題1根據蓋斯定律并由(2)中信息可知,0.1 mol SO2全部轉化為H2SO4放出的熱量是13.03 kJ+9.83 kJ=22.86 kJ,則1.51

5、05 mol SO2應放出的熱量是101.510522.86 kJ3.43107 kJ。專題2專題1答案：(1)90.00%(2)SO3(g)+H2O(l) H2SO4(l)H=-130.3 kJmol-1(3)3.36106153.43107專題1專題2專題專題2電解的應用、金屬的腐蝕快慢電解的應用、金屬的腐蝕快慢1.電解精煉如粗銅(含Zn、Fe、Ag等)的提純。電解質溶液:含Cu2+的鹽溶液(如CuSO4溶液)。電解過程中,活潑性比Cu弱的Ag不放電,形成陽極泥(可從陽極泥中提純Ag),電解質溶液中c(Cu2+)會不斷減小,應定期更換電解質溶液。專題1專題22.電鍍(如鐵件鍍鋅)。電鍍液:

6、含Zn2+的鹽溶液(如ZnCl2溶液)。電鍍過程中電鍍液濃度不發(fā)生變化。鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,電鍍液中必須含有鍍層金屬離子。3.金屬腐蝕的快慢判斷。(1)同種金屬作電解池陽極的腐蝕速率金屬作原電池負極的腐蝕速率金屬不加保護時的腐蝕速率用原電池原理保護時的腐蝕速率用電解原理保護時的腐蝕速率。(2)同種金屬強電解質溶液中腐蝕的速率弱電解質溶液中腐蝕的速率非電解質溶液中腐蝕的速率。專題1專題2【例2】 如下圖所示,各容器中盛有海水,鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是()A.4213B.2134C.4231D.3241專題1專題2解析：金屬的腐蝕,從本質上講也是組成化學電池發(fā)生氧化還原反應的結果。

7、在原電池中,活潑金屬為負極,該金屬被氧化,不活潑金屬便被保護起來,其被腐蝕的速率大大減小,所以裝置3中的鐵被腐蝕的速率比1中的慢,反之,當鐵與比它不活潑的金屬,如Sn、Cu等連接起來,則被腐蝕的速率增大,所以容器2中的鐵比容器1中的鐵被腐蝕的速率慢。容器4是一個電解池,在這里Fe是陽極,不斷地以Fe2+的形式進入溶液中,從而加速了鐵的腐蝕。在上述四種容器中,容器4中鐵的腐蝕速率是最快的。綜上分析,鐵被腐蝕的快慢順序為4213。答案：A1234561.下列敘述錯誤的是()A.高溫下鋁粉和二氧化錳粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應B.高溫下鋁粉和氧化鎂粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應C.鎂能在二氧化碳氣體中燃燒

8、置換出碳D.惰性電極電解氯化鎂溶液能生成Mg(OH)2、H2和Cl2答案：B1234562.下列有關金屬的說法中,正確的是()在人類對金屬材料的使用過程中,性質活潑的金屬單質最早被人們冶煉和使用純鐵比生鐵抗腐蝕性更強單質鋁在空氣中比較耐腐蝕,所以鋁是不活潑金屬正常人體缺鈣會引起骨質疏松癥,缺鐵會引起貧血等疾病青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金可通過焰色反應區(qū)分鉀元素和鈉元素A.B.C.D.答案：A1234563.把1 g含脈石(SiO2)的黃鐵礦樣品在氧氣流中灼燒,反應完全后得0.78 g殘渣,則此黃鐵礦的純度是 ()A.33%B.66%C.78%D.88%答案：B 1234564.工業(yè)制硫酸生產流程

9、如圖: (1)在催化反應室,下列措施中有利于提高SO2平衡轉化率的有(填字母)。 A.升高溫度B.減小壓強C.不斷補充空氣D.及時分離出SO3123456(2)在生產中,為提高催化劑效率采取的措施是(填字母)。 A.凈化氣體B.控制溫度在400500 C.增大催化劑與反應氣體的接觸面積D.不斷補充空氣(3)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-196 kJmol-1。在450 、常壓和V2O5催化條件下向一密閉容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,充分反應后, 放出的熱量(填“”或“=”)196 kJ,理由是 。 (4)生產硫酸過程中的尾氣通常用氨水吸收,請寫出該反應的

10、化學方程式:。 123456解析：(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反應時,放熱196 kJ,但可逆反應不能進行徹底,加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反應,所以生成的三氧化硫小于2 mol,故放熱小于196 kJ。(4)尾氣中含有SO2、SO3等酸性氣體,與氨水反應生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3。答案：(1)CD(2)ABC(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反應生成2 mol SO3,放出196 kJ的熱量,該反應為可逆反應,不可能進行完全,所以放出的熱量小于196 kJ(4)2NH3H2O+SO3 (NH4)2SO4+H2O,2NH3H2

11、O+SO2 (NH4)2SO3+H2O1234565.由電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣,這些雜質可采用吹氣精煉法除去,產生的尾氣經處理后可用于鋼材鍍鋁(NaCl熔點為801 ,AlCl3在181 升華)。工藝流程如下: (導學號52710066)123456(1)精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂,防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應產生新的雜質,相關的化學方程式為 和。 (2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有;固態(tài)雜質黏附于氣泡上,在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在。 (3)在用廢堿液處理氣體A的過程中,所發(fā)生反應的離子方程式為。

12、 (4)鍍鋁電解池中,金屬鋁為極,熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以 的形式存在,鋁電極的主要電極反應式為 。 (5)鋼材鍍鋁后,表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕,其原因是。 123456解析：(1)由題意知,Fe2O3、SiO2和金屬Al在高溫下發(fā)生置換反應。(2)粗鋁中還存在H2與Cl2結合形成HCl,高溫下Cl2也能與Na和Al反應生成NaCl和AlCl3,AlCl3在700 時為氣態(tài)。(3)冷凝后所得的氣體A為Cl2和HCl,二者均能與堿液反應。(4)電鍍時,鍍層金屬作陽極,失電子形成陽離子,即Al失電子形成Al3+,Al3+再與Cl-結合形成 。(5)致密的氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕

13、是因為氧化鋁膜能隔絕空氣,防止Fe與O2反應。1234566.(2016全國乙,36)高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產高錳酸鉀的工藝路線如下:回答下列問題:(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1 1的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應將軟錳礦粉碎,其作用是。 (2)“平爐”中發(fā)生反應的化學方程式為。 (3)“平爐”中需要加壓,其目的是。 123456(4)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產有兩種工藝?！癈O2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱酸性,K2MnO4發(fā)生歧化反應。反應中生成

14、KMnO4、MnO2和(寫化學式)。 “電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液。電解槽中陽極發(fā)生的電極反應為,陰極逸出的氣體是。 “電解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為。(5)高錳酸鉀純度的測定:稱取1.080 0 g樣品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,搖勻。取濃度為0.200 0 molL-1的H2C2O4標準溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48 mL。該樣品的純度為(列出計算式即可,已知123456123456123456答案：(1)增大反應物接觸面積,加快反應速率,提高原料利用率(2)2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O(3)提高氧氣的壓強,加快反應速率,增加軟錳礦轉化率(4)KHCO3