4人教版高中化学选修二知识点

化学选修2《化学与技术》

第一单元走进化学工业知识归纳：

1制硫酸

反应原理造气：S+O2==SO2

催化氧化：2SO2+O2 2SO3

吸收：SO3+H2O==H2SO4 98.3%的硫酸吸收。

原料选择黄铁矿：FeS2 硫磺：S

反应条件2SO2+O2 2SO3 放热可逆反应（低温、高压会提升转化率）

转化率、控制条件的成本、实际可能性。400℃～500℃，常压。钒触媒：V2O5

三废处理废气：SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O 废水：酸性，用碱中和

废渣：黄铁矿废渣――炼铁、有色金属；制水泥、制砖。

局部循环：充分利用原料

能量利用热交换：用反应放出的热预热反应物。

2制氨气

反应原理

N2+3H2 2NH3 放热、可逆反应（低温、高压会提升转化率）

反应条件：铁触媒400～500℃，10MPa～30MPa

生产过程1、造气：N2:空气（两种方法，(1)液化后蒸发分离出氮气和液氧，沸点N2－196℃，H2－183℃；(2)将氧气燃烧为CO2再除去）。

H2:水合碳氢化合物（生成H2和CO或CO2）

2、净化：避免催化剂中毒。

除H2S：NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O

除CO：CO+H2O==CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O==2KHCO3

3、氨的合成与分离：混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中15％为氨

气，再进入冷凝器液化氨气，剩余原料气体再送入合成塔。

工业发展1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改进（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==NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl 2、2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O↑

缺点：CO2来自CaCO3，CaO－Ca(OH)2－2NH3+CaCl2+2H2O CaCl2的处理成为问题。和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）与氨气生产联合起来：

NH3、CO2都来自于合成氨工艺；这样NH4Cl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％。

资料：

一、硫酸的用途

硫酸是基本化学工业中重要产品之一。硫酸作用如下：

1、为农业生产服务

(1)肥料的生产。

硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）：2NH3 + H2SO4＝(NH4)2SO4；

和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）：Ca3(PO4)2 + 2H2SO4＝Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4；

(2)农药的生产。

如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最普通的杀虫剂，如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的生产都需用硫酸。为大家所熟悉的滴滴涕，每生产1t需要20%发烟硫酸1.2t。二、氨气

1、氮肥工业原料与酸反应生成铵盐

2、硝酸工业原料能被催化氧化成为NO

3、用作制冷剂易液化，汽化时吸收大量的热

三、纯碱

烧碱（学名氢氧化钠）是可溶性的强碱。纯碱（学名碳酸钠）实际上是个盐，由于它在水中发生水解作用而使溶液呈碱性，再由于它和烧碱有某些相似的性质，所以它与烧碱并列，在工业上叫做“两碱”。烧碱和纯碱都易溶于水，呈强碱性，都能提供Na＋离子。这些性质使它们被广泛地用于制肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化学工业等各部门中。

1、普通肥皂。

高级脂肪酸的钠盐，一般用油脂在略为过量的烧碱作用下进行皂化而制得的。

如果直接用脂肪酸作原料，也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。

2、印染、纺织工业。

要用大量碱液去除棉纱、羊毛等上面的油脂。生产人造纤维也需要烧碱或纯碱。例如，制粘胶纤维首先要用18～20％烧碱溶液（或纯碱溶液）去浸渍纤维素，使它成为碱纤维素，然后将碱纤维素干燥、粉碎，再加二硫化碳。

最后用稀碱液把磺酸盐溶解，便得到粘胶液。再经过滤、抽真空（去气泡），就可用以抽丝了。

3、精制石油。

为了除去石油馏分中的胶质，一般在石油馏分中加浓硫酸以使胶质成为酸渣而析出。经过酸洗后，石油里还含有酚、环烷酸等酸性杂质以及多余的硫酸，必须用烧碱溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制的石油产品。

4、造纸工业。

首先要用化学方法处理，将含有纤维素的原料（如木材）与化学药剂蒸煮制成纸浆。所谓碱法制浆就是用烧碱或纯碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合

物和树脂等，并中和其中的有机酸，这样就把纤维素分离出来。

5、冶金工业。

往往要把矿石中的有效成分转变成可溶性的钠盐，以便除去其中不溶性的杂质，因此，常需要加入纯碱（它又是助熔剂），有时也用烧碱。例如，在铝的冶炼过程中，所用的冰晶石的制备和铝土矿的处理，都要用到纯碱和烧碱。又如冶炼钨时，也是首先将精矿和纯碱焙烧成可溶的钨酸钠后，再经酸析、脱水、还原等过程而制得粉末状钨的。

6、化学工业。

制金属钠、电解水都要用烧碱。许多无机盐的生产，特别是制备一些钠盐（如硼砂、硅酸钠、磷酸钠、重铬酸钠、亚硫酸钠等等）都要用到烧碱或纯碱。合成染料、药物以及有机中间体等也要用到烧碱或纯碱。

此外，纯碱还用于食品工业和日常生活中。

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++3H2O 3H++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＋2H2O 2NaOH+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

碱（贝壳）/过滤盐酸干燥/电解

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、把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，得到汽油（C5~11）、煤

减压）（物理）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

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

Na2SiO3

CaSiO3

Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2 CaCO3

类似

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、砂子、

碎石

新材料碳化硅SiO2,C SiC SiO2+C SiC+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、

N2

Si3N4

3Si＋2N2 Si3N4

3SiCl4+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

Si

SiO2＋2C Si+2CO↑

=SiHCl3+H2

SiHCl3+H2 Si+3HCl

半导体工业

金刚石CH4C CH4=====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

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

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：2Al2O3 4Al+3O2↑

冰晶石(Na3AlF6)－氧化铝熔融液,少量CaF2

阳极：6O2—12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al

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

三、高分子材料

分类：天然高分子：淀粉、纤维素、蛋白质

合成高分子：聚×××

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、聚乙烯

熔融，加工成形

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：生物降解、光降解、化学降解

废旧高分子材料的再利用途径：（1）再生、改性重新做成有用材料和制品；（2）热裂解或化学处理的方法制备多种化工原料；（3）作为燃料回收利用