2019-2020年高中化學(xué) 《化學(xué)與技術(shù)》2.1《氨的合成以及侯氏制堿法》精編教案 蘇教版選修2.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 《化學(xué)與技術(shù)》2.1《氨的合成以及侯氏制堿法》精編教案 蘇教版選修2 〔課程標(biāo)準(zhǔn)要求〕 1. 了解我國(guó)主要生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展概況。 2. 了解合成氨的主要反應(yīng)原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義,認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。[來(lái)源:學(xué)#科#網(wǎng)Z#X#X#K] 3. 用碳酸氫銨和食鹽制備碳酸鈉,了解氯堿工業(yè)的資料。 〔教學(xué)內(nèi)容增減建議〕淡化合成氨的化學(xué)原理講述,主要培養(yǎng)分析流程和裝置圖的能力,利用原料氣的獲得,強(qiáng)化反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě);增加候氏制堿法的講述。 〔課時(shí)安排〕第一單元用4課時(shí);第二單元3課時(shí),第三單元3課時(shí)。復(fù)習(xí)2課時(shí)。共12課時(shí)[來(lái)源:] 第一單元 氨的合成以及候氏制堿法(4、5、6課時(shí)) 〔知識(shí)回顧〕 1. 從平衡的速率角度思考如何選擇合成氨氣的條件? 2. 合成氨氣的溫度選擇為什么選擇500攝氏度左右 3. 為什么工業(yè)制硫酸中選擇常壓,而工業(yè)合成氨氣選擇高壓? 4. 工業(yè)設(shè)計(jì)考慮的因素有哪些? 〔知識(shí)學(xué)習(xí)〕 1. 觀察課本工業(yè)合成氨的流程圖思考如何及時(shí)分離出氨氣?原理是什么? 2. 循環(huán)設(shè)計(jì)的目的是什么?如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)? 3. 原料氣氮?dú)獾牡玫降耐緩侥憧梢栽O(shè)計(jì)出哪些?你認(rèn)為可行的方法是什么?能否直接利用空氣?理由是什么? 5. 你有幾種方法得到氫氣?你認(rèn)為可行的研究方向?yàn)椋坷盟兔旱玫綒錃馐瞧毡椴捎玫姆椒ㄕ?qǐng)寫(xiě)出化學(xué)方程式,從實(shí)驗(yàn)的角度思考如何得到純凈的氫氣? 8. 請(qǐng)觀察課本合成氨塔,思考合成氨氣塔的設(shè)計(jì)的意圖,為什么采用四層催化劑?熱交換器的作用是什么?冷激氣的設(shè)計(jì)思路是什么? 10. 合成的氨氣配水使用是一種肥料,為什么還要轉(zhuǎn)化為銨鹽或尿素?后者的好處是什么? 14. 候氏制堿法的原理為: , ,利用濃氨水、碳酸鈣、鹽酸、硝石灰、氯化銨、食鹽為原料生產(chǎn)碳酸氫鈉,并設(shè)計(jì)食鹽測(cè)量所得產(chǎn)品中食鹽的含量 習(xí)題鞏固: 1、利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下: 依據(jù)上述流程,完成下列填空: (1)天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是 (2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol、產(chǎn)生H2 mol(用含n的代數(shù)式表示) (3)K2CO3(aq)和 CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行,加壓的理論依據(jù)是 (多選扣分) (a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理 (c)酸堿中和原理 (4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于 (寫(xiě)出CO2的一種重要用途)。 (5)整個(gè)流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是K2CO3(aq)循環(huán),請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒虉D中標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。 2、合成氨原料可以由天然氣制取。其主要反應(yīng)為:CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g) (1)1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上式完全反應(yīng),產(chǎn)生H2 mol。 (2)CH4和O2的反應(yīng)為:2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g) 設(shè)CH4同時(shí)和H2O(g)及O2(g)反應(yīng)。1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上述兩式完全反應(yīng),產(chǎn)物氣體的體積V(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為 。 (3)CH4和H2O(g)及富氧空氣(O2含量較高,不同富氧空氣氧氣含量不同)混合反應(yīng),產(chǎn)物氣體組成如下表: 氣體 CO H2 N2 O2 體積(L) 25 60 15 2.5 計(jì)算該富氧空氣中O2和N2的體積比V(O2)/V(N2)。 (4)若CH4和H2O(g)及富氧空氣混合反應(yīng)的產(chǎn)物中,V(H2)/V(N2)=3︰1 (合成氨反應(yīng)的最佳比),則反應(yīng)中的H2O(g)和富氧空氣的體積比為何值? 在合成氨時(shí),將1體積氮?dú)夂?體積氫氣混合后通過(guò)合成塔中催化劑,若從塔中導(dǎo)出的混合氣體中,氨氣的體積分?jǐn)?shù)為12%,求N2和H2的體積分?jǐn)?shù)各為多少? 3、實(shí)驗(yàn)室用氨氧化制取NO2氣體,可將下圖中A,B,C三部分儀器直接相連來(lái)實(shí)現(xiàn)。 按上述裝置制NO2時(shí),在錐形瓶中常常觀察到白色煙霧,試在方框I和II中分別出所需儀器,并在儀器中裝入適當(dāng)藥品,能使錐形瓶中出現(xiàn)明顯的紅棕色NO2氣體。 (1)在錐形瓶中出現(xiàn)白色煙霧的原因是______________ (2)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)硝酸,最主要的一個(gè)設(shè)備是___________制得HNO3的一般濃度為50%,若要制得更濃的HNO3,可用________作吸水劑,再經(jīng)__________即可得到96%以上的濃HNO3 4.工業(yè)生產(chǎn)的純堿常含有少量的NaCl等雜質(zhì).圖2-3是測(cè)定產(chǎn)品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)裝置. 操作步驟有: A.在干燥管內(nèi)填滿堿石灰,質(zhì)量為mg B.取ng樣品裝入廣口瓶中 C.檢查裝置氣密性 D.關(guān)閉止水夾 E.打開(kāi)止水夾 F.緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘,再稱干燥管質(zhì)量為Wg G.緩慢加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體為止 H.緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘 (1)正確的操作順序是(填符號(hào)):C→________→E→________→D→________→G→________→F (2)步驟F中,要緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘,鼓入空氣的目的是_________,裝置甲的作用是________,裝置乙的作用是_______. (3)計(jì)算溶液中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式是________. (4)若去掉裝置甲,測(cè)定結(jié)果會(huì)________,若去掉裝置乙,測(cè)定結(jié)果會(huì)________.(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”.) 5、我國(guó)化學(xué)侯德榜(右圖)改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下: (1) 上述生產(chǎn)純堿的方法稱 ,副產(chǎn)品的一種用途為 。 (2) 沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 (3) 寫(xiě)出上述流程中X物質(zhì)的分子式 。 (4) 使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上,主要是設(shè)計(jì)了 (填上述流程中的編號(hào))的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是 。 (5)為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉,可取少量試樣溶于水后,再滴加 。 (6) 向母液中通氨氣,加入細(xì)小食鹽顆粒,冷卻析出副產(chǎn)品,通氨氣的作用有 。 (a) 增大NH4+的濃度,使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3,提高析出的NH4Cl純度 6、根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是:將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱,控制溫度在30~35℃,攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體,加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,靜置、過(guò)濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì),抽干后,轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中,灼燒2小時(shí),制得Na2CO3固體。 四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100g水)表 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃ NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3[來(lái)源:] 11.9 15.8 21.0 27.0 -① - - - NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 - NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 ①>35℃NH4HCO3會(huì)有分解 請(qǐng)回答: (1)反應(yīng)溫度控制在30~35℃,是因?yàn)槿舾哂?5℃,則 ,若低于30℃,則 ;為控制此溫度范圍,采取的加熱方法為 。 (2)加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,目的是 。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是 。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去 雜質(zhì)(以化學(xué)式表示)。 (3)過(guò)濾所得的母液中含有 (以化學(xué)式表示),需加入 ,并作進(jìn)一步處理,使NaCl溶液循環(huán)使用,同時(shí)可回收NH4Cl。 (4)測(cè)試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是:準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g,放入錐形瓶中加蒸餾水溶解,加1~2滴酚酞指示劑,用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無(wú)色(指示CO32-+H+=HCO3-反應(yīng)的終點(diǎn)),所用HCl溶液體積為V1 mL,再加1~2滴甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫(xiě)出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式:NaHCO3(%)= 7、下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是 8、航天飛行器座艙內(nèi)空氣更新過(guò)程如圖所示: (1)Ⅱ是CO2和H2的反應(yīng)裝置,該反應(yīng)的化學(xué)方程式 (2)從裝置Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ可看出,O2的來(lái)源是CO2和H2O,宇航員每天消耗28mol O2,呼出23 mol CO2,則宇航員每天呼出的氣體中含H2O mol。 (3)以下是另一種將CO2轉(zhuǎn)化為O2的實(shí)驗(yàn)設(shè)想 其中,由MgCl26H2O制取無(wú)水MgCl2的部分裝置(鐵架臺(tái)、酒精燈已略)如下: ①上圖中,裝置a由 、 、雙孔塞和導(dǎo)管組成 ②循環(huán)物質(zhì)甲的名稱是 ③制取無(wú)水氯化鎂必須在氯化氫存在的條件下進(jìn)行,原因是 ④裝置b中填充的物質(zhì)可能是 (填入編號(hào)) c.硅膠 f.堿石灰 g. 無(wú)水氯化鈣 h.濃硫酸 ⑤設(shè)計(jì)d裝置要注意防止倒吸,請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟?huà)出d裝置的簡(jiǎn)圖,并要求與裝置c的出口處相連(鐵架臺(tái)不必畫(huà)出)。 9、I. 合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)的國(guó)防工業(yè)具有重要意義。寫(xiě)出氨的兩種重要用途 。 II. 實(shí)驗(yàn)室制備氨氣,下列方法中適宜選用的是 。 ① 固態(tài)氯化銨加熱分解 ② 固體氫氧化鈉中滴加濃氨水 ③ 氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱 ④ 固態(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱 III. 為了在實(shí)驗(yàn)室利用工業(yè)原料制備少量氨氣,有人設(shè)計(jì)了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。 [實(shí)驗(yàn)操作] ① 檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后,關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒,向長(zhǎng)頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開(kāi)彈簧夾c、d、e,則A中有氫氣發(fā)生。在F出口處收集氫氣并檢驗(yàn)其純度。 ② 關(guān)閉彈簧夾c,取下截去底部的細(xì)口瓶C,打開(kāi)彈簧夾a,將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃,然后立即罩上無(wú)底細(xì)口瓶C,塞緊瓶塞,如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶?jī)?nèi)燃燒,幾分鐘后火焰熄滅。 ③ 用酒精燈加熱反應(yīng)管E,繼續(xù)通氫氣,待無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí),打開(kāi)彈簧夾b,無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E,片刻后F中的溶液變紅。 回答下列問(wèn)題: (1)檢驗(yàn)氫氣純度的目的是 。 (2)C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí),A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是 ,防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過(guò)大。此時(shí)再打開(kāi)彈簧夾b的原因是 ,C瓶?jī)?nèi)氣體的成份是 。 (3)在步驟③中,先加熱鐵觸媒的原因是 。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。 10、聯(lián)合制堿法中關(guān)鍵的一步是把NH4Cl從幾乎飽和的NaHCO3溶液中分離出來(lái),為此根據(jù)NaCl和NH4Cl溶解度的差異,向混合溶液中通入某種氣體,同時(shí)加入磨細(xì)的食鹽,可析出不夾帶NaHCO3的NH4Cl.NaCl和NH4Cl共同存在時(shí)的溶解度曲 線如圖所示,以下操作正確的是 通入氣體 溫度控制 (A) (B) (C) (D) CO2 CO2 NH3 NH3 30~40℃ 0~10 ℃ 30~40 ℃ 0~10℃- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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