高中化學(xué) 主題3 礦山資源 硫酸與無機(jī)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(shè)計(jì)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(hù) 專題2專題1專題專題1硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應(yīng)的計(jì)算硫酸工業(yè)中連續(xù)多步反應(yīng)的計(jì)算接觸法制硫酸時(shí)涉及三個(gè)連續(xù)反應(yīng),所以在關(guān)于工業(yè)制硫酸的計(jì)算性題目中往往涉及這幾步連續(xù)反應(yīng)的計(jì)算。而對(duì)于連續(xù)多步反應(yīng)的計(jì)算通常使用關(guān)系式法,這樣就避免了對(duì)中間產(chǎn)物的繁瑣計(jì)算,節(jié)約了時(shí)間。關(guān)系式法解題需要找準(zhǔn)關(guān)系式,找關(guān)系式的一般方法是根據(jù)涉及的連續(xù)多步反應(yīng)的化學(xué)方程式,依照元素質(zhì)量守恒的原則找出連續(xù)多步反應(yīng)中元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系,如在用硫鐵礦制硫酸時(shí),根據(jù)轉(zhuǎn)化過程中硫元素守恒的原則可以找到這樣的關(guān)系式:FeS22SO22SO32H2SO4;或SSO2SO3H

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

3、有個(gè)別元素質(zhì)量守恒關(guān)系的反應(yīng)物和生成物,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于生成物的產(chǎn)率,例如在FeS2向SO2轉(zhuǎn)化的過程中,FeS2的轉(zhuǎn)化率必等于SO2的產(chǎn)率,在FeS2向H2SO4轉(zhuǎn)化的過程中,FeS2的轉(zhuǎn)化率等于H2SO4的產(chǎn)率。專題2專題1【例1】 黃鐵礦主要成分為FeS2,某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測(cè)定時(shí),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(yīng)后,用濃度為0.020 00 molL-1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52710065)(1)樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng))。 (

4、2)若灼燒6 g FeS2產(chǎn)生的SO2全部轉(zhuǎn)化為SO3氣體時(shí)放出9.83 kJ熱量,產(chǎn)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(zhuǎn)化為H2SO4的熱化學(xué)方程式。 (3)煅燒10 t上述黃鐵礦,理論上產(chǎn)生SO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為L(zhǎng),制得98%的硫酸質(zhì)量為t,SO2全部轉(zhuǎn)化為H2SO4時(shí)放出的熱量是kJ。 解析：(1)據(jù)元素守恒及物質(zhì)反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量關(guān)系可得3FeS26SO212Fe2+32專題2專題1專題2專題1根據(jù)蓋斯定律并由(2)中信息可知,0.1 mol SO2全部轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)用、金屬的腐蝕快慢電解的應(yīng)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(zhì)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(zhì)溶液中c(Cu2+)會(huì)不斷減小,應(yīng)定期更換電解質(zhì)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(fù)極的腐蝕速率金屬不加保護(hù)時(shí)的腐蝕速率用原電池原理保護(hù)時(shí)的腐蝕速率用電解原理保護(hù)時(shí)的腐蝕速率。(2)同種金屬?gòu)?qiáng)電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率弱電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率非電解質(zhì)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(shí)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(zhì)上講也是組成化學(xué)電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的結(jié)果。

7、在原電池中,活潑金屬為負(fù)極,該金屬被氧化,不活潑金屬便被保護(hù)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(dāng)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(gè)電解池,在這里Fe是陽極,不斷地以Fe2+的形式進(jìn)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?yàn)?213。答案：A1234561.下列敘述錯(cuò)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(yīng)B.高溫下鋁粉和氧化鎂粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)C.鎂能在二氧化碳?xì)怏w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(guān)金屬的說法中,正確的是()在人類對(duì)金屬材料的使用過程中,性質(zhì)活潑的金屬單質(zhì)最早被人們冶煉和使用純鐵比生鐵抗腐蝕性更強(qiáng)單質(zhì)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(huì)引起骨質(zhì)疏松癥,缺鐵會(huì)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(yīng)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(yīng)完全后得0.78 g殘?jiān)?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(chǎn)流程

9、如圖: (1)在催化反應(yīng)室,下列措施中有利于提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率的有(填字母)。 A.升高溫度B.減小壓強(qiáng)C.不斷補(bǔ)充空氣D.及時(shí)分離出SO3123456(2)在生產(chǎn)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(yīng)氣體的接觸面積D.不斷補(bǔ)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(yīng)后, 放出的熱量(填“”或“=”)196 kJ,理由是 。 (4)生產(chǎn)硫酸過程中的尾氣通常用氨水吸收,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的

10、化學(xué)方程式:。 123456解析：(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反應(yīng)時(shí),放熱196 kJ,但可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底,加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反應(yīng),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(yīng)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(yīng)生成2 mol SO3,放出196 kJ的熱量,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不可能進(jìn)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(zhì)可采用吹氣精煉法除去,產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁(NaCl熔點(diǎn)為801 ,AlCl3在181 升華)。工藝流程如下: (導(dǎo)學(xué)號(hào)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(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì),相關(guān)的化學(xué)方程式為 和。 (2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質(zhì)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(zhì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)。(2)粗鋁中還存在H2與Cl2結(jié)合形成HCl,高溫下Cl2也能與Na和Al反應(yīng)生成NaCl和AlCl3,AlCl3在700 時(shí)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(yīng)。(4)電鍍時(shí),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(jié)合形成 。(5)致密的氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕

13、是因?yàn)檠趸X膜能隔絕空氣,防止Fe與O2反應(yīng)。1234566.(2016全國(guó)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(chǎn)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(yīng)將軟錳礦粉碎,其作用是。 (2)“平爐”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。 (3)“平爐”中需要加壓,其目的是。 123456(4)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。“CO2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(yīng)。反應(yīng)中生成

14、KMnO4、MnO2和(寫化學(xué)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(yīng)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算式即可,已知123456123456123456答案：(1)增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高原料利用率(2)2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O(3)提高氧氣的壓強(qiáng),加快反應(yīng)速率,增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率(4)KHCO3