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化学选修《化学与技术》学案

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化学选修2《化学与技术》学案
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:
催化氧化:
吸收： 用 吸收。
原料选择
黄铁矿： 硫磺： 发展趋势是选择：
反应条件
关键反应： 热 反应（ 温、 压会提升转化率）
实际生产条件：
原因：
三废处理
废气：
废水:
废渣：
局部循环：
能量利用
热交换:

2
制氨气
反应原理
方程式： 热、 反应（ 温、 压会提升转化率）
反应条件：

生产过程
1、造气:N2:空气（两种方法，(1) ，沸点N2－196℃，H2－183℃；(2) ）。
H2： (生成 和 或 ）
2、净化：避免催化剂中毒.
除H2S：NH3H2O+H2S==
除CO：CO+H2O==
==
3、氨的合成与分离：混合气在 内合成氨。出来的混合气体中15％为氨气,再进入 液化氨气，剩余原料气体再送入 。
工业发展
1、原料及原料气的 。2、 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== NaCl+ ==
2、2NaHCO3
缺点：CO2来自 ，
的处理成为问题。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 生产联合起来：
、 都来自于 工艺；这样 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％。

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
盐的利用
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。
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－＋Br2
2、吹出：空气（或水蒸气）吹出Br2
3、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
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
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。
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

玻璃

光学玻璃、耐腐蚀玻璃,不同颜色玻璃。
水泥

硅酸二三钙铝酸三钙、铁铝酸钙
磨成粉－煅烧－加石膏等－粉磨

混凝土：
新材料
碳化硅

SiC

结构与 相似,硬度 ，优质磨料，性质稳定，航天器涂层材料。
氮化硅

熔点 、硬度 、化学性质 ，制造轴承、气轮机叶片、发动机受热面。
单质硅

Si

工业
金刚石

C

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：
标出金属冶炼的方法及范围:

原料
装置
原理
炼铁

还原剂CO的生成：
生铁形成：
炼钢
生铁

降低C％：2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+C=CO+Fe
除杂质：FeS+CaO= 脱硫
添加合金元素：Cr、Mn、Ni
炼铝
、纯碱、石灰、煤、燃料油

铝土矿溶解：
氢氧化铝析出：
氢氧化铝脱水：
电解氧化铝：
冰晶石（ )－氧化铝 液，少量CaF2
阳极： 阴极：
金属腐蚀及防护：

分类
实例
金属腐蚀原理
（ ）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
（ ）腐蚀
原电池反应，例如钢材
吸 腐蚀（大多）:阴极 阳极
析 腐蚀（酸性）:阴极 阳极
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
电镀
镀 、 、 （在空气中 的金属)
其余
改善环境、牺牲 （原电池的 极)、外加 等
三、 高分子材料
分类: 高分子: 、 、 等
高分子：聚 、 、 等
合成方法
举例
基本概念
加成聚合反应
聚氯乙稀：
聚苯乙烯:
以聚乙烯为例：
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： 、 、
废旧高分子材料的再利用途径：（1）
（2）
（3)
化学肥料
实例
生产原理
氮肥
尿素

硝酸铵

其余: 、 、 、 、 、 等
磷肥
钙/普钙
处理磷矿石.成分： 和
其余：重过磷酸钙 ，钙镁磷肥、KH2PO4等
钾肥
草木灰( ），氯化钾，硫酸钾、硝酸钾等
复合肥料
复合肥、 复合肥、 、 等
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:
农药
实例
作用、影响
杀虫剂
有机氯（DDT 、六六六 、DDE）

有机 、 酯类， 酯类等
防治 ，提高 产量。影响生物群落、土壤、大气、水等。
杀菌剂
波尔多液( 和 ）、 合剂等、除草剂等
植物生长调节剂
、矮壮素等

肥皂

通式
肥皂成分
高级脂肪酸钠（钾）
或
生产原理
油脂水解/碱性条件

去污原理
水中电离
RCOONa=
亲油基（憎水基)

亲水基

主要作用
使 、 、 之间发生 、 、
简单图示

合成洗涤剂
固态： 液态：
主要成分

生产原理

结构优化
1、确定合适的 长度（12～18）。（过长 性降低，过短 性过强）
2、不含 的烃基。（容易 ）
3、合理配方。(提高综合性能，环境污染、增白、香味等)

工业味精： 。用量 ，能显著 水与空气或其他物质的 力（表面张力）， 提高工业生产效率，提高产品质量和性能。