高中化学选修2知识点总结.doc

化学选修2《化学与技术》
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：S+O2==SO2 (条件 加热)
催化氧化：2SO2+O22SO3
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+O22SO3 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+3H22NH3 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、2NaHCO3Na2CO3+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
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；
浓硫酸的氧化性。
（ 1） 2Fe + 6H2SO4 (浓) Fe2 (SO4)3 + 3SO2 ­ + 6H2O （铝一样）
（2）C + 2H2SO4 ( 浓) 2SO2 ­ + CO2 ­+ 2H2O
S + 2H2SO4 (浓) 3SO2 ­ + 2H2O
2P + 5H2SO4(浓) 2H3PO4 + 5SO2 ­ + 2H2O
（3）H2S + H2SO4 (浓) = S + SO2 ­ + 2H2O
2HBr + H2SO4 (浓) = Br2 ­ + SO2 ­ + 2H2O
8HI + H2SO4(浓) = 4I2 + H2S ­ + 4H2O
（4）2NaBr + 3H2SO4 (浓) = 2NaHSO4 + Br2 ­ + SO2­ + 2H2O
2FeS + 6H2SO4(浓) = Fe2(SO4)3 + 2S ¯ + 3SO2 ­ + 6H2O
（5）当浓硫酸加入胆矾时，浓硫酸吸水，胆矾脱水，产生白色沉淀。

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 4NH3+5O2=4NO+6H2O （Pt-Rh 高温）
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。它与纯碱并列，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。
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。

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
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、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。
电解饱和食盐水中。
正阳失，负阴得。
阳极：活性电极，放电顺序：S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-
阴极： Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

（1）在电解饱和食盐水中， 阳极有气泡产生，有刺激性味道的气体，湿润的KI-淀粉试纸变蓝。阴极有气泡，可燃气体。
（2）如果交换电极：如果用的都是惰性电极（石墨或铂），那么可以互换（反应不变）；但如果原来阴极用的是铁棒，那么不能互换，若互换，铁作阳极：Fe-2e-=Fe2+，阴极：2H+2e-=H2；阴极产生的氢氧根离子会和阳极产生的亚铁离子在溶液中反应，生成氢氧化亚铁（白色沉淀，不稳定马上变成灰绿色，最终变成红褐色）。
（3）阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
（4）阳极接在电源正极上，电源正极会不断地吸电子，所以只能挂惰性电极，如炭棒和Pt等，若挂其他，如铁棒，那么电子被电源正极吸收，Fe会变成铁离子，从而进入电解液中，你会很快看到铁棒不见了。那至于为什么用炭棒而不用Pt，则是价格关系。炭棒便宜。
而阴极接在电源负极上，电源负极在不断产生电子，所以挂什么并没有什么大的关系，挂铁的话，反而保护了铁不变为铁离子。其实负极挂炭棒什么的，也可。在工业生产中一般阴极不用铁棒而做成铁网，增大反应接触面。而炭不易做成网状，所以选用炭棒。

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
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+SiO2Na2SiO3+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+CSiC+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＋2N2Si3N4
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＋2CSi+2CO↑
=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2Si+3HCl
半导体工业
金刚石
CH4
C
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：2Al2O34Al+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：聚乙烯、聚氯乙烯、合成橡胶
合成方法
举例
基本概念
加成聚合反应
聚氯乙稀：
聚苯乙烯：
单体：
链节：
聚合度：
缩合聚合反应
涤纶、尼龙、酚醛树脂

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：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。
化学肥料
实例
生产原理
氮肥
尿素
2NH3+CO2H2NCOONH4 H2NCOONH4H2NCONH2+H2O
硝酸铵
4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO NH3+HNO3=NH4NO3
其余：碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、硝酸钙、硝酸钾等
磷肥
过磷酸钙/普钙
硫酸处理。成分：Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4
其余：重过磷酸钙 Ca(H2PO4)2，钙镁磷肥、KH2PO4等
钾肥
草木灰K2CO3，氯化钾，硫酸钾、硝酸钾等
复合肥料
铵磷复合肥、硝磷复合肥、硝酸铵、 KH2PO4等
农药
实例
作用、影响
杀虫剂
有机氯（DDT 、六六六 、DDE）

有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等。
防治有害生物，提高农作物产量。影响生物群落、土壤、大气、水等。
杀菌剂
波尔多液（硫酸铜、石灰）、石灰硫磺合剂等、除草剂等
植物生长调节剂
乙烯利、矮壮素等
肥皂

通式
肥皂成分
高级脂肪酸钠（钾）
RCOONa或RCOOK
生产原理
油脂水解/碱性条件

去污原理
水中电离
RCOONa=RCOO-+Na+
亲油基（憎水基）
RCOO-
亲水基
Na+
主要作用
使肥皂、油污、水之间发生润湿、乳化、起泡
简单图示

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:
合成洗涤剂
故态：洗衣粉 液态：洗洁净
主要成分
烷基苯磺酸钠
生产原理

结构优化
1、确定合适的碳链长度（12～18）。（过长水溶性降低，过短水溶性过强）
2、不含支链的烃基。（容易生物降解）
3、合理配方。（提高综合性能，环境污染、增白、香味等）

工业味精：表面活性剂。用量少，能显著降低水与空气或其他物质的界面张力（表面张力）， 提高工业生产效率，提高产品质量和性能。
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