专题七 掌握化学化工基本知识（讲义）-《化学工艺概论》（第三版）(化工社）专题复习讲练测

专题7 掌握化学化工基本知识（讲义）-《化学工艺概论》（第三版）化工社-专题复习讲练测 一、考纲解读 1.能够准确阐述化学学科的定义和研究范畴，包括在分子、原子水平上对物质的组成、结构、性质和变化规律的研究。 2.了解原料预处理在化工生产中的重要性，能列举至少三种常见的原料预处理方法（如粉碎、干燥、筛选、除杂、溶解等），并解释每种方法对后续化学反应的作用。 3.理解能量守恒定律在化学变化中的体现，知道化学变化通常伴随着能量变化（如热能、光能、电能等的转化）。 二、知识点梳理 一、化学是打开物质世界的钥匙 (1)基本概念 化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关系的基础自然学科。简言之，化学就是主要研究物质的化学变化。 化学学科的主要分支:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等。 化学与其他学科交叉结合形成多种边缘学科 :生物化学、材料化学、环境化学、地球化学等。 (2)化合物 无机化合物：一般指碳元素以外各元素的化合物，如水、食盐、硝酸等。 一些简单的碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、金属碳化物等，其组成和性质与无机化合物相似，因此也称为无机化合物。 有机化合物：有机化合物简称有机物，是指含碳元素的一类化合物。 组成有机化合物的主要元素是碳和氢，有的还含有氧、氮、硫、磷和卤素等。所以也常把有机化合物称为烃类化合物及其衍生物。 (3)化学式 化学式是实验式、分子式、结构式和示性式的统称。 二、认识化学反应 化学反应的特征:可以获得对人类有用的众多物质;可以为人类提供能源 ;常常伴有发光、发热、变色、气味、生成沉淀物等现象。 三、熟悉化工生产过程 世界上的化工产品成千上万，但几乎所有化工产品的生产过程都是由三个基本环节组成，见图2.1化工生产过程示意图。 (1)原料预处理 使初始原料、辅料通过处理达到化学反应所需要的状态和规格。 (2)化学反应 使原料(反应物)在反应设备内进行化学反应，生产新的物质。 (3)产物分离 将产物、未反应的原料、副产物等进行分离提纯。 四、了解单元操作与单元反应 原料预处理、化学反应、产物分离这三个环节都是由若干个单元操作和单元反应构成的。 一般来说，原料预处理和产物分离主要由单元操作组成，化学反应步骤主要由单元反应构成。 (1)单元操作 具有物理变化特点的基本加工过程。 单元操作发生的过程虽然多种多样，但从本质上一般分为三种，即通常所说的“三传”，见图2.2化工单元操作的三种传递过程。 流体流动过程(动量传递) 涉及了流体流动及流体和与之接触的固体间发生的相对运动。例如流体输送、沉降、过滤、搅拌及固体的流态化等。 传热过程(热量传递) 涉及传热的基本规律以及主要受这些基本规律支配的若干单元操作。 传质过程(质量传递) 涉及物质通过相界面迁移过程的基本规律以及主要受这些基本规律支配的若干单元操作。 (2)单元反应(化学反应) 具有化学变化特点的基本加工过程。 化学反应是一种或几种物质经由化学变化转化为新物质的过程，而且总是伴随着能量的变化。它是化工生产的核心部分，决定着产品的收率，对生产成本有着重要影响。 化学反应的种类很多，主要有 :化合反应，分解反应，置换反应，复分解反应，聚合反应，加成反应等。 五、了解质量守恒定律 切记 :反应体系中物质的总质量保持不变。 在一个稳定的生产过程中，向系统或设备所投入的物料量等于所得产品量、过程的物料损失及积累之和，如图2.3所示(G表示质量)。 六、了解能量守恒定律 能量是守恒的，既不能创生，也不能消灭，只能从一种形式转变成另一种形式。 (1)能量衡算 在一个稳定的生产过程中，向系统或设备输入的总能量等于输出的能量、损失的能量、转换掉的能量及积累的能量之和，如图2.4所示(Q表示能量)。 (2)化学变化伴随着能量变化 化工物料在进行化学和物理变化的同时，一定伴随着能量的消耗、释放和转换。 能源的概念 能源是指可产生各种能量(如热量、电能、光能和机械能等)或可做功的物质的统称。按基本形态可将能源分为: 一次能源：直接取自于自然界没有经过加工转换的各种能量和资源称之为次能源，也称天然能源。 二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源称为二次能源，也称“次级能源”或“人工能源”。二次能源一般指电力、蒸汽、成品油等。例如，煤炭如果直接拿来燃烧，就是利用了一次能源;如果将煤炭用于发电，所产生的电能就是二次能源。 化工生产需要大量的能源：生产装置需要大量的水、电、汽、气、冷等动力资源维持运行。图2.5为化工生产所需能源示意图。 三、真题练讲 1.(2021年河北省统一考试)化学反应的本质特征是（ ） A. 有新物质生成 B. 发光发热 C. 有颜色变化 D. 有气体生成 【答案】A 【解析】化学反应的本质特征是有新物质生成，发光发热、颜色变化、有气体生成等现象可能伴随化学变化，但不是本质，有的化学变化没有这些现象，比如氢氧化钠和盐酸反应无明显现象。 2.(2021年四川省统一考试)以下单元反应中属于加成反应类型的是（ ） A. 乙烯使溴水褪色 B. 乙醇在铜催化下氧化为乙醛 C. 甲烷与氯气光照反应 D. 苯的硝化反应 【答案】A 【解析】A 选项乙烯使溴水褪色是乙烯和溴发生加成反应；B 选项乙醇氧化为乙醛是氧化反应；C 选项甲烷与氯气光照是取代反应；D 选项苯的硝化是取代反应。 3.(2019年浙江省统一考试)对质量守恒定律的理解，最确切的是（ ） A. 10 g 冰受热融化成 10 g 水 B. 参加反应的氢气和氧气的体积，一定等于生成水的体积 C. 反应物的质量等于生成物的质量 D. 参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和 【答案】D 【解析】A 选项冰融化是物理变化，质量守恒定律适用于化学变化；B 选项质量守恒定律强调的是质量不是体积；C 选项没有强调是参加反应的物质质量和生成的物质质量，说法不准确，应该是参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 4.(2020年浙江省统一考试)下列化工生产过程中涉及的反应既属于氧化还原反应又属于吸热反应的是（ ） A. 煅烧石灰石 B. 一氧化碳还原氧化铁 C. 铝热反应 D. 氯化铵与氢氧化钙反应 【答案】B 【解析】A 选项煅烧石灰石是吸热反应但不是氧化还原反应；B 选项一氧化碳还原氧化铁是氧化还原反应且是吸热反应；C 选项铝热反应是氧化还原反应但属于放热反应；D 选项氯化铵与氢氧化钙反应是吸热反应但不是氧化还原反应。 5.(2019年浙江省统一考试)在一个化工生产的化学反应中，已知有多种单元操作和单元反应，以下关于质量和能量的说法正确的是（ ） A. 质量只在单元反应中守恒，在单元操作中不守恒 B. 能量只在单元反应中有变化，在单元操作中无变化 C. 在整个化工生产过程中质量和能量都要遵循各自的守恒定律 D. 质量和能量在化工生产过程中可以相互转化，不需要考虑守恒 【答案】C 【解析】在整个化工生产过程中质量遵循质量守恒定律，能量遵循能量守恒定律，质量和能量不能随意相互转化，单元操作中质量也守恒，单元操作中如蒸发等可能有能量变化。 四、限时练讲 1.下列关于化学基本概念的说法正确的是（ ） A. 纯净物一定是由同种分子构成的 B. 由同种元素组成的物质一定是单质 C. 化合物是由不同种元素组成的纯净物 D. 含有氧元素的化合物就是氧化物 【答案】C 【解析】A 选项，纯净物可以由同种原子、离子或分子构成，比如金属是由原子构成，故 A 错误；B 选项，由同种元素组成的物质不一定是单质，比如氧气和臭氧混合是混合物，故 B 错误；C 选项，化合物是由不同种元素组成的纯净物，说法正确；D 选项，氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物，故 D 错误。 2.下列变化属于化学变化的是（ ） A. 酒精挥发 B. 水结成冰 C. 钢铁生锈 D. 矿石粉碎 【答案】C 【解析】A 选项酒精挥发是由液态变为气态，是物理变化；B 选项水结成冰是状态变化，物理变化；C 选项钢铁生锈是铁与氧气、水发生化学反应生成铁锈，是化学变化；D 选项矿石粉碎只是形状改变，是物理变化。 3.在化工生产中，原料预处理不包括以下哪种操作（ ） A. 粉碎 B. 除杂 C. 合成 D. 干燥 【答案】C 【解析】原料预处理包括粉碎使原料颗粒变小增大接触面积、除杂去除影响反应的杂质、干燥去除水分等，合成是化学反应步骤，不属于预处理。 4.下列属于单元操作的是（ ） A. 氧化反应 B. 硝化反应 C. 蒸发 D. 聚合反应 【答案】C 【解析】单元操作是化工生产过程中物理过程，蒸发是典型的单元操作，而氧化反应、硝化反应、聚合反应都属于化学反应，即单元反应。 5.在化学反应 A + B = C + D 中，若 8 g A 与一定量的 B 恰好完全反应，生成 9 g C 和 11 g D，则参加反应的 B 的质量为（ ） A. 10 g B. 11 g C. 12 g D. 13 g 【答案】C 【解析】根据质量守恒定律，参加反应的 A 和 B 的质量总和等于生成的 C 和 D 的质量总和，已知 A 是 8g，C 是 9g，D 是 11g，则 B 的质量 = 9 + 11 - 8 =12g。 6.下列说法正确的是（ ） A. 化学变化一定伴随着能量变化，有能量变化的一定是化学变化 B. 吸热反应在常温下一定不能发生 C. 所有的燃烧反应都是放热反应 D. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 【答案】C 【解析】A 选项，有能量变化的不一定是化学变化，比如灯泡发光发热是物理变化；B 选项，吸热反应在常温下也可能发生，比如氢氧化钡晶体和氯化铵反应；C 选项，燃烧反应都是放热反应，正确；D 选项，需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，比如碳燃烧需要加热，但反应是放热的。 7.对于可逆反应 2SO₂ + O₂⇌2SO₃，在一定温度下达到平衡，下列措施能使平衡向右移动的是（ ） A. 增大压强 B. 减小 SO₂的浓度 C. 升高温度 D. 加入催化剂 【答案】A 【解析】该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向气体体积减小方向即向右移动；减小 SO₂浓度平衡向左移动；该反应是放热反应，升高温度平衡向左移动；加入催化剂不影响平衡移动。 8.下列措施一定能使化学反应速率增大的是（ ） A. 增大反应物的量 B. 增大压强 C. 升高温度 D. 使用催化剂 【答案】C 【解析】A 选项，增大反应物的量如果固体反应物增加量，反应速率不一定增大，如果反应物是气体或溶液，在一定条件下会增大速率；B 选项，增大压强如果反应体系没有气体或者是固体和液体反应，压强对速率无影响；C 选项，升高温度一定能使化学反应速率增大；D 选项，使用负催化剂会减慢反应速率。 9.化学平衡有什么特点？ 【答案】化学平衡具有以下特点： 动：是一种动态平衡，正、逆反应仍在持续进行，只是正反应速率和逆反应速率相等。 定：在平衡状态下，反应物和生成物的浓度不再改变，各物质的百分含量保持一定。 变：当外界条件（如温度、浓度、压强等）发生改变时，化学平衡会发生移动，反应会向减弱这种改变的方向进行。 10.说出影响化学反应速率的因素并举例说明。 【答案】影响化学反应速率的因素主要有以下几个方面： 反应物浓度：一般来说，反应物浓度越大，反应速率越快。例如，在纯氧中，铁丝比在空气中燃烧得更剧烈，因为纯氧中氧气浓度比空气中大。 温度：温度升高，反应速率加快。如食物在夏天更容易变质，是因为温度高，食物腐败的化学反应速率加快。 催化剂：使用催化剂可以改变反应速率。例如，过氧化氢在常温下分解缓慢，但加入二氧化锰催化剂后，分解速率大大加快。 反应物的接触面积：反应物接触面积越大，反应速率越快。比如，粉末状的碳酸钙与盐酸反应比块状碳酸钙与盐酸反应更快，因为粉末状碳酸钙与盐酸的接触面积更大。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.化学的基本概念：化学是在分子、原子水平上对物质进行研究的科学，它涵盖了物质的组成、结构、性质和变化规律等内容。 2.化学反应这一化学：它与物理变化的本质区别在于有新物质生成。我们认识了常见的化学反应类型，这些类型展示了不同物质在反应过程中的转化模式，为进一步理解化学变化的多样性奠定了基础。 3.原料预处理：在化工生产中，原料预处理是保障后续反应顺利进行的关键步骤。 4.质量守恒定律：在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$