化学：第一单元《走进化学工业》学案（新人教版选修2）

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com 选修2 《化学与技术》 第一单元 走进化学工业 知识点集锦 【课题1 化学生产过程中的基本问题】 1、 硫酸工业———接触法制硫酸 1、 三原料：黄铁矿(FeS2)或硫（S）、空气、98.3％的H2SO4。 2、 三反应（原理）： ⑴SO2的制取 4FeS2（s）+11O2(g)====2Fe2O3(s)+8SO2(g) （高温）△H＜0（早期使用） 或S（s）+O2（g）====SO2(g) （点燃） △H＜0 （现在大多使用） 黄铁矿主要成分是FeS2，在燃烧前需粉碎，增大和氧气的接触面积，使燃烧速率加快且更充分，提高原料利用率。但由于该反应在生产中产生的废弃物太多，处理成本高，这一工艺在逐渐被淘汰。 该反应在沸腾炉中进行，从炉内出来的气体叫炉气，成分为SO2、O2、N2、H2O及矿尘，砷、硒化合物等。其中砷、硒化合物和矿尘能使催化剂中毒，可通过除尘、洗涤等方法除去；水蒸气对设备和生产有不良影响，可通过干燥除去。 ⑵SO2的催化氧化 2SO2（g）+O2(g)====2SO3(g) (催化剂 、可逆) △H＜0 此反应是一个可逆反应，正反应是气体体积减小的放热反应，由化学平衡理论可知，在较低温度下进行有利，但温度低时催化剂活性不高，反应速率低，实际生产中选择常压下400℃-500℃进行，化学反应速率和SO2的平衡转化率都比较理想。 在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器，把反应生成的热传递给进入接触室需要预热的炉气，同时冷却反应后生成的气体。 ⑶SO3的吸收 SO3 （g）+H2O（l）====H2SO4（l） △H＜0 工业上并不用水直接吸收SO3，而是用质量分数为98.3％的H2SO4做吸收剂，因为SO3与水蒸气很容易形成酸雾，从而降低了SO3的吸收率，也就是说这样可以避免形成酸雾并提高吸收率。同时采用逆流吸收，硫酸从塔底放出。 3、 三设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。 4、 三阶段：①造气；②接触氧化；③SO3的吸收。 5、 三净化：①除尘；②洗涤；③干燥。 6、 生产过程及注意事项： 1 造气将矿石粉碎“沸腾”，对炉气进行净化和干燥处理（防止催化剂中毒）。 2 接触氧化选择适宜条件：a.400℃-500℃；b.常压；c.使用催化剂。 3 应用热交换原理。 4 三氧化硫的吸收：a.用98.3％的H2SO4吸收；b.原料的循环利用；c.尾气的净化、 回收处理。 7、 厂址的选择： 硫酸是一种强腐蚀性液体，不宜大量贮存和长途运输；生产设备易腐蚀，寿命较短，同时废渣、废液、废气排放量大，污染环境。因此厂址宜靠近原料供应地和产品销售地，有充足的水源保证和热能供应，靠近交通运输线，不要建在人口密集的居民区、旅游景点和文物保护区，地震、洪水等自然灾害多发区。 8、 废气、废渣的利用： ⑴（法一：教材中推荐的方法）尾气中的SO2可用石灰水吸收，使其生成CaSO3，然后再用硫酸处理，生成SO2和CaSO4，这样得到的SO2含量较高，可返回用作原料。 SO2+Ca(OH)2====CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4====CaSO4+SO2↑+H2O ⑵（法二：）尾气中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循环利用。 SO2+NH3+H2O====NH4HSO3 SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3 2NH4HSO3+H2SO4====(NH4)2SO4+2SO2↑+2H2O (NH4)2SO3+H2SO4====(NH4)2SO4+ SO2↑+H2O 废水用石灰乳中和：Ca(OH)2+H2SO4====CaSO4+2H2O 废渣可用于制砖、制水泥、回收有色金属等综合利用。 【课题2 人工固氮技术———合成氨】 2、 氨的工业合成 1、 原理：N2（g）+3H2（g）====2NH3（g） △H＜0 (高温、高压、催化剂、可逆) 2、 合成氨适宜条件的选择：外加条件要尽可能加快反应速率，提高反应进行的程度。 反 应条 件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中氨的含量的影响 合成氨条件的选择 增 大压 强 有利于增大化学反应率 有利于提高平衡混合物中氨的含量 压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备等 ... ...