2104高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第一章 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)課件 新人教版選修2

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1、選修2化學(xué)與技術(shù)第一章化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)考考綱綱要要求求1.1.了解我國無機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。了解我國無機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。2.2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義義, ,認(rèn)識催化劑的研制對促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。認(rèn)識催化劑的研制對促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。3.3.了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)、精細(xì)化工在社會發(fā)展了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)、精細(xì)化工在社會發(fā)展中的作用。中的作用。4.4.了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。一、工業(yè)生產(chǎn)硫酸一、工業(yè)生產(chǎn)硫酸1.1.

2、原料原料: :含硫礦物含硫礦物黃鐵礦黃鐵礦( (主要成分主要成分_)_)、硫黃等、硫黃等, ,以及空以及空氣和水。氣和水。FeSFeS2 22.2.反應(yīng)與設(shè)備反應(yīng)與設(shè)備: :化學(xué)方程式化學(xué)方程式設(shè)備設(shè)備造氣造氣_接觸接觸氧化氧化_SOSO3 3的的吸收吸收_4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2, ,=S+OS+O2 2 SO SO2 2=2232SOO2SO催化劑沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室SOSO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4吸收塔吸收塔3.3.工藝流程工藝流程( (圖示圖示):):4.4.三廢處理三廢處理:

3、:(1)(1)尾氣吸收尾氣吸收:_,:_,CaSOCaSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=CaSO=CaSO4 4+H+H2 2O+SOO+SO2 2(2)(2)廢水的處理廢水的處理: :根據(jù)雜質(zhì)性質(zhì)的不同根據(jù)雜質(zhì)性質(zhì)的不同, ,采用不同的化學(xué)方法采用不同的化學(xué)方法, ,如如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法。酸堿中和法、重金屬離子沉淀法。(3)(3)廢渣的利用廢渣的利用: :制磚或制造水泥制磚或制造水泥, ,提煉貴重金屬。提煉貴重金屬。SOSO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaSO=CaSO3 3+H+H2 2O O(1)(1)依據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積越大依據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積越

4、大, ,反應(yīng)速率越快的原理反應(yīng)速率越快的原理, ,送送進(jìn)沸騰爐的礦石要粉碎成細(xì)小的礦粒進(jìn)沸騰爐的礦石要粉碎成細(xì)小的礦粒, ,增大礦石跟空氣的接觸增大礦石跟空氣的接觸面積面積, ,使之充分燃燒。使之充分燃燒。(2)(2)采用適當(dāng)過量的空氣使黃鐵礦充分燃燒采用適當(dāng)過量的空氣使黃鐵礦充分燃燒, ,依據(jù)的原理是增大依據(jù)的原理是增大廉價(jià)易得的反應(yīng)物的濃度廉價(jià)易得的反應(yīng)物的濃度, ,使較貴重的原料得以充分利用。使較貴重的原料得以充分利用。(3)(3)通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化, ,其原因是其原因是: :爐氣中含爐氣中含有有SOSO2 2、O O2 2、N N2 2、H

5、 H2 2O O以及一些其他雜質(zhì)。砷、硒等的化合物和以及一些其他雜質(zhì)。砷、硒等的化合物和礦塵等會使催化劑中毒礦塵等會使催化劑中毒; ;水蒸氣對生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響。因水蒸氣對生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響。因此此, ,爐氣必須通過除塵、洗滌、干燥等凈化處理。爐氣必須通過除塵、洗滌、干燥等凈化處理。(4)(4)工業(yè)上用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為工業(yè)上用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%98%的硫酸吸收的硫酸吸收SOSO3 3, ,以提高吸收效率以提高吸收效率, ,防止用水吸收形成酸霧防止用水吸收形成酸霧, ,腐蝕設(shè)備腐蝕設(shè)備, ,不利于不利于SOSO3 3的吸收。的吸收。二、工業(yè)合成氨二、工業(yè)合成氨1.1.反應(yīng)原理反應(yīng)原理:_:_2.2.

6、基本生產(chǎn)過程基本生產(chǎn)過程: :(1)(1)造氣。造氣。N N2 2來源于空氣來源于空氣: :223N3H2NH 0 催化劑高溫、高壓HH H2 2主要來源于主要來源于H H2 2O O和碳?xì)浠衔锖吞細(xì)浠衔? ,相關(guān)化學(xué)反應(yīng)如下相關(guān)化學(xué)反應(yīng)如下: :C+HC+H2 2O CO+HO CO+H2 2CO+HCO+H2 2O COO CO2 2+H+H2 2CHCH4 4+H+H2 2O CO+3HO CO+3H2 2CHCH4 4+2H+2H2 2O COO CO2 2+4H+4H2 2高溫高溫=高溫高溫=催化劑催化劑高溫高溫=催化劑催化劑高溫高溫=催化劑催化劑(2)(2)凈化。凈化。原料氣中

7、的主要雜質(zhì)原料氣中的主要雜質(zhì):H:H2 2S S、COCO、COCO2 2、O O2 2等。等。雜質(zhì)的主要危害雜質(zhì)的主要危害: :某些雜質(zhì)會導(dǎo)致某些雜質(zhì)會導(dǎo)致_。凈化方法。凈化方法。a.a.用氨水吸收用氨水吸收H H2 2S:_S:_b.COb.CO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為COCO2 2:CO+H:CO+H2 2O COO CO2 2+H+H2 2c.c.用用K K2 2COCO3 3溶液吸收溶液吸收COCO2 2: :_d.d.用醋酸、銅和氨配制成的溶液精制處理。用醋酸、銅和氨配制成的溶液精制處理。催化劑中毒催化劑中毒NHNH3 3H H2 2O+HO+H2 2S=NHS=NH4 4HS+HHS+H2

8、2O OK K2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O=2KHCO2KHCO3 3FeFe2 2O O3 3= 高溫高溫(3)(3)合成與分離。合成與分離。設(shè)備設(shè)備:_:_。氨的分離氨的分離: :通過通過_將氨液化將氨液化, ,然后將液氨分離然后將液氨分離, ,分離出來分離出來的混合氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)的混合氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī), ,再送到再送到_中繼續(xù)合成。中繼續(xù)合成。流程流程: :合成塔合成塔冷凝器冷凝器合成塔合成塔(1)(1)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)是可逆反應(yīng)、放熱反應(yīng)、壓強(qiáng)減小的反合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)是可逆反應(yīng)、放熱反應(yīng)、壓強(qiáng)減小的反應(yīng)。應(yīng)。(2)(2)合成氨反應(yīng)條件選擇的標(biāo)準(zhǔn)是反應(yīng)速率

9、快、轉(zhuǎn)化率高、催合成氨反應(yīng)條件選擇的標(biāo)準(zhǔn)是反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、催化劑的催化活性高?；瘎┑拇呋钚愿?。(3)(3)氨的工業(yè)合成常采用循環(huán)操作以降低工業(yè)成本。氨的工業(yè)合成常采用循環(huán)操作以降低工業(yè)成本。(4)(4)制得的制得的N N2 2、H H2 2需要凈化需要凈化, ,清除雜質(zhì)清除雜質(zhì), ,以防止催化劑以防止催化劑“中毒中毒”。三、純堿工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)原理三、純堿工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)原理工業(yè)生產(chǎn)純堿的方法主要有氨堿法工業(yè)生產(chǎn)純堿的方法主要有氨堿法( (索爾維法索爾維法) )和聯(lián)合制堿法和聯(lián)合制堿法( (侯氏制堿法侯氏制堿法) )。二者基本原理相同二者基本原理相同, ,向飽和食鹽水中先通入足量氨氣向飽和

10、食鹽水中先通入足量氨氣, ,再通入再通入足量二氧化碳足量二氧化碳, ,反應(yīng)方程式為反應(yīng)方程式為_;_;將沉淀濾出后加熱將沉淀濾出后加熱:_:_。=NaCl+HNaCl+H2 2O+NHO+NH3 3+CO+CO2 2=NaHCO=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl2NaHCO2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2(1)(1)索爾維法和侯氏制堿法的主要區(qū)別是索爾維法和侯氏制堿法的主要區(qū)別是: :侯氏制堿法產(chǎn)品純度侯氏制堿法產(chǎn)品純度高高, ,原料原料( (NaClNaCl) )利用率高達(dá)利用率高達(dá)96%,96%,且無大量副產(chǎn)品且無大量副產(chǎn)品(

11、CaCl(CaCl2 2) )產(chǎn)生。產(chǎn)生。(2)(2)實(shí)驗(yàn)室模擬氨堿法制純堿實(shí)驗(yàn)室模擬氨堿法制純堿, ,應(yīng)先向飽和氯化鈉溶液中通入氨應(yīng)先向飽和氯化鈉溶液中通入氨氣至飽和氣至飽和, ,再通入二氧化碳再通入二氧化碳, ,因?yàn)榘睔鈽O易溶于水因?yàn)榘睔鈽O易溶于水, ,氨氣溶解達(dá)氨氣溶解達(dá)到飽和時(shí)氨的濃度大到飽和時(shí)氨的濃度大, ,吸收二氧化碳多吸收二氧化碳多, ,生成的碳酸氫鈉量大生成的碳酸氫鈉量大, ,易于析出。易于析出。四、精細(xì)化工產(chǎn)品四、精細(xì)化工產(chǎn)品1.1.精細(xì)化學(xué)品的種類和生產(chǎn)特點(diǎn)精細(xì)化學(xué)品的種類和生產(chǎn)特點(diǎn): :(1)(1)種類種類: :醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料和顏料、涂料、黏合劑、表面活性醫(yī)藥、農(nóng)藥、染

12、料和顏料、涂料、黏合劑、表面活性劑、催化劑、食品和飼料添加劑劑、催化劑、食品和飼料添加劑, ,以及塑料、合成纖維和橡膠以及塑料、合成纖維和橡膠用的添加劑等。用的添加劑等。(2)(2)生產(chǎn)特點(diǎn)。生產(chǎn)特點(diǎn)。多品種小批量多品種小批量; ;生產(chǎn)流程和設(shè)備復(fù)雜、綜合性和功能性強(qiáng)生產(chǎn)流程和設(shè)備復(fù)雜、綜合性和功能性強(qiáng); ;技術(shù)密集、附加值高。技術(shù)密集、附加值高。2.2.常見化肥的種類、作用和施用注意事項(xiàng)。常見化肥的種類、作用和施用注意事項(xiàng)。實(shí)例實(shí)例作用作用使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)氮氮肥肥尿素尿素_、碳酸氫銨碳酸氫銨(NH(NH4 4HCOHCO3 3) )、氨水氨水(NH(NH3 3H H2 2O)O)、硝

13、酸銨等硝酸銨等氮是合成蛋白氮是合成蛋白質(zhì)、核酸、葉質(zhì)、核酸、葉綠素的重要元綠素的重要元素素, ,可使植物枝可使植物枝繁葉茂繁葉茂銨態(tài)氮肥不宜銨態(tài)氮肥不宜與與_等堿等堿性肥料混合施性肥料混合施用用磷磷肥肥過磷酸鈣過磷酸鈣 主要成分是主要成分是Ca(HCa(H2 2POPO4 4) )2 2H H2 2O O和和CaSOCaSO4 4 、鈣鎂磷肥、鈣鎂磷肥 主主要成分是要成分是CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 2和和MgMg3 3(PO(PO4 4) )2 2 等等可使作物根系可使作物根系發(fā)達(dá)發(fā)達(dá), ,增強(qiáng)耐寒增強(qiáng)耐寒抗旱能力抗旱能力, ,穗粒穗粒增多增多, ,籽粒飽滿籽粒飽滿不宜與堿性肥

14、不宜與堿性肥料混合施用料混合施用, ,最最好與農(nóng)家雜肥好與農(nóng)家雜肥配合施用配合施用CO(NHCO(NH2 2) )2 2草木灰草木灰實(shí)例實(shí)例作用作用使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)鉀鉀肥肥KClKCl、K K2 2SOSO4 4、K K2 2COCO3 3促進(jìn)作物生長促進(jìn)作物生長, ,增增強(qiáng)抗病蟲害和抗倒強(qiáng)抗病蟲害和抗倒伏能力伏能力易溶于水易溶于水, ,不宜在多不宜在多雨季節(jié)施用雨季節(jié)施用復(fù)復(fù)合合肥肥KNOKNO3 3、(NH(NH4 4) )2 2HPOHPO4 4、NHNH4 4H H2 2POPO4 4協(xié)同作用協(xié)同作用, ,使作物使作物生長營養(yǎng)均衡生長營養(yǎng)均衡, ,提提高效能高效能K K2 2S

15、OSO4 4、(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4的大量長期施用會的大量長期施用會造成土壤板結(jié)、土造成土壤板結(jié)、土質(zhì)酸化質(zhì)酸化3.3.農(nóng)藥農(nóng)藥農(nóng)作物的保護(hù)神農(nóng)作物的保護(hù)神: :(1)(1)分類。分類。石硫合劑石硫合劑 波爾多液波爾多液(2)(2)農(nóng)藥對土壤和環(huán)境造成的不良影響。農(nóng)藥對土壤和環(huán)境造成的不良影響。對農(nóng)產(chǎn)品造成污染對農(nóng)產(chǎn)品造成污染, ,危及食品安全危及食品安全; ;對環(huán)境造成嚴(yán)重污染對環(huán)境造成嚴(yán)重污染, ,危及人類身體健康和生命安全危及人類身體健康和生命安全; ;破壞生物鏈破壞生物鏈, ,影響生態(tài)平衡。影響生態(tài)平衡。4.4.洗滌劑工業(yè)洗滌劑工業(yè): :(1)(1)肥皂的生產(chǎn)。肥

16、皂的生產(chǎn)。原理原理: :油脂在油脂在_下水解生成高級脂肪酸鹽下水解生成高級脂肪酸鹽( (肥皂的主肥皂的主要成分要成分) )。工藝流程工藝流程: :堿性條件堿性條件(2)(2)合成洗滌劑。合成洗滌劑。表面活性劑表面活性劑: :如十二烷基苯磺酸鈉如十二烷基苯磺酸鈉: :洗滌劑洗滌劑: :主要成分是表面活性劑主要成分是表面活性劑, ,是能夠發(fā)揮去污作用的主要是能夠發(fā)揮去污作用的主要物質(zhì)物質(zhì), ,還含有助劑、殺菌劑、織物柔順劑等輔助成分。還含有助劑、殺菌劑、織物柔順劑等輔助成分。(1)(1)分離高級脂肪酸鈉與甘油的方法分離高級脂肪酸鈉與甘油的方法鹽析鹽析: :高級脂肪酸鈉溶高級脂肪酸鈉溶于水可形成膠體

17、于水可形成膠體, ,加入電解質(zhì)可使膠粒聚沉加入電解質(zhì)可使膠粒聚沉, ,可獲得高級脂肪酸可獲得高級脂肪酸鈉的凝膠鈉的凝膠, ,與母液分離后與母液分離后, ,添加必要的成分添加必要的成分, ,冷卻成型即得肥皂。冷卻成型即得肥皂。(2)(2)化肥對土壤的影響化肥對土壤的影響: :長期過量使用化肥長期過量使用化肥, ,比如硫酸銨比如硫酸銨(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4,其有營養(yǎng)的部分是含氮其有營養(yǎng)的部分是含氮(N)(N)的銨根離子的銨根離子( ),( ),因因此植物將大量吸收銨根離子而不吸收沒有營養(yǎng)的硫酸根離子此植物將大量吸收銨根離子而不吸收沒有營養(yǎng)的硫酸根離子( ),( ),在吸收的離

18、子交換過程中大量排出氫離子在吸收的離子交換過程中大量排出氫離子(H(H+ +),),致使土致使土壤酸化。土壤酸化能破壞土壤結(jié)構(gòu)壤酸化。土壤酸化能破壞土壤結(jié)構(gòu), ,使土壤板結(jié)。使土壤板結(jié)。4NH24SO考點(diǎn)一考點(diǎn)一 化工原理在合成氨工業(yè)中的應(yīng)用化工原理在合成氨工業(yè)中的應(yīng)用1.1.合成氨條件的選擇合成氨條件的選擇: :外加條件要盡可能加快反應(yīng)速率外加條件要盡可能加快反應(yīng)速率, ,提高反提高反應(yīng)進(jìn)行的程度。應(yīng)進(jìn)行的程度。反應(yīng)反應(yīng)條件條件對化學(xué)反應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響速率的影響對平衡混對平衡混合物中氨的合物中氨的含量的影響含量的影響合成氨條件的選擇合成氨條件的選擇增大增大壓強(qiáng)壓強(qiáng)有利于增大有利于增大化

19、學(xué)反應(yīng)速化學(xué)反應(yīng)速率率有利于提高有利于提高平衡混合物平衡混合物中氨的含量中氨的含量壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)增大, ,有利于氨的合有利于氨的合成成, ,但需要的動(dòng)力大但需要的動(dòng)力大, ,對材對材料、設(shè)備等要求高料、設(shè)備等要求高, ,因此因此, ,工業(yè)上一般采用工業(yè)上一般采用10 10 MPaMPa30 30 MPaMPa的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)反應(yīng)反應(yīng)條件條件對化學(xué)反應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響速率的影響對平衡混對平衡混合物中氨的合物中氨的含量的影響含量的影響合成氨條件的選擇合成氨條件的選擇升高升高溫度溫度有利于增大有利于增大化學(xué)反應(yīng)速化學(xué)反應(yīng)速率率不利于提高不利于提高平衡混合物平衡混合物中氨的含量中氨的含量合成氨時(shí)溫度要適

20、宜。合成氨時(shí)溫度要適宜。工業(yè)上一般采用工業(yè)上一般采用500500左右的溫度左右的溫度, ,并且在這并且在這個(gè)溫度時(shí)個(gè)溫度時(shí), ,催化劑的活催化劑的活性最大性最大使用使用催化劑催化劑有利于增大有利于增大化學(xué)反應(yīng)速化學(xué)反應(yīng)速率率沒有影響沒有影響工業(yè)上一般采用鐵觸媒工業(yè)上一般采用鐵觸媒, ,使反應(yīng)能在較低的溫度使反應(yīng)能在較低的溫度下較快地進(jìn)行下較快地進(jìn)行2.2.工業(yè)生產(chǎn)中的循環(huán)操作工業(yè)生產(chǎn)中的循環(huán)操作: :合成氨轉(zhuǎn)化率較低合成氨轉(zhuǎn)化率較低, ,要采用循環(huán)操作。要采用循環(huán)操作?；旌蠚怏w通過冷凝器混合氣體通過冷凝器, ,使氨液化使氨液化, ,將氨分離出來將氨分離出來, ,并將沒有完全并將沒有完全反應(yīng)的反

21、應(yīng)的N N2 2和和H H2 2經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī), ,再送入合成塔再送入合成塔, ,使其被充分利用。使其被充分利用?！靖呖季靖呖季尽?1)(1)使用催化劑不影響氨的產(chǎn)率使用催化劑不影響氨的產(chǎn)率, ,但能提高單位時(shí)間內(nèi)氨的產(chǎn)量。但能提高單位時(shí)間內(nèi)氨的產(chǎn)量。(2)(2)催化劑對反應(yīng)有選擇性催化劑對反應(yīng)有選擇性, ,容易誤認(rèn)為一定的催化劑對所有反容易誤認(rèn)為一定的催化劑對所有反應(yīng)都有催化作用應(yīng)都有催化作用; ;催化劑對可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的影響是同催化劑對可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的影響是同等的。等的。(3)(3)溫度的選擇溫度的選擇, ,兼顧三個(gè)方面兼顧三個(gè)方面: :反應(yīng)速率、氨的產(chǎn)率、催

22、化劑反應(yīng)速率、氨的產(chǎn)率、催化劑活性。容易漏答?；钚?。容易漏答。(4)(4)易誤認(rèn)為壓強(qiáng)不能過大的原因是考慮反應(yīng)速率或氨的產(chǎn)率易誤認(rèn)為壓強(qiáng)不能過大的原因是考慮反應(yīng)速率或氨的產(chǎn)率, ,實(shí)際上是從生產(chǎn)成本上考慮的。實(shí)際上是從生產(chǎn)成本上考慮的?！镜漕}通關(guān)典題通關(guān)1 1】(2014(2014天水模擬天水模擬) )合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)的生合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)的生產(chǎn)工藝流程大致為產(chǎn)工藝流程大致為合成塔和接觸室中的反應(yīng)分別為合成塔和接觸室中的反應(yīng)分別為N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g)H0;0;2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g

23、) 2SO3 3(g)(g)H00(1)(1)寫出流程中設(shè)備的名稱寫出流程中設(shè)備的名稱:B:B,X,X 。(2)(2)進(jìn)入合成塔和接觸室中的氣體都要進(jìn)行熱處理進(jìn)入合成塔和接觸室中的氣體都要進(jìn)行熱處理, ,最理想的熱最理想的熱處理方法是處理方法是。(3)(3)采用循環(huán)操作可提高原料的利用率采用循環(huán)操作可提高原料的利用率, ,下列生產(chǎn)中下列生產(chǎn)中, ,采用循環(huán)采用循環(huán)操作的是操作的是( (填序號填序號) )。硫酸工業(yè)硫酸工業(yè) 合成氨工業(yè)合成氨工業(yè) 硝酸工業(yè)硝酸工業(yè)(4)(4)工業(yè)上常用工業(yè)上常用98.3%98.3%的濃硫酸吸收的濃硫酸吸收SOSO3 3而不用稀硫酸或水的原而不用稀硫酸或水的原因是因

24、是。(5)(5)工業(yè)生產(chǎn)中常用氨工業(yè)生產(chǎn)中常用氨酸法進(jìn)行尾氣脫硫酸法進(jìn)行尾氣脫硫, ,以達(dá)到消除污染、以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。硫酸工業(yè)尾氣中的廢物利用的目的。硫酸工業(yè)尾氣中的SOSO2 2經(jīng)處理可以得到一種經(jīng)處理可以得到一種化肥化肥, ,該肥料的化學(xué)式是該肥料的化學(xué)式是。【解題指南解題指南】解答本題的關(guān)鍵是解答本題的關(guān)鍵是: :(1)(1)明確熱交換器在化工生產(chǎn)中的意義。明確熱交換器在化工生產(chǎn)中的意義。(2)(2)所謂氨所謂氨酸法是指用氨水吸收二氧化硫后酸法是指用氨水吸收二氧化硫后, ,再用酸和亞硫酸再用酸和亞硫酸銨反應(yīng)生成二氧化硫。銨反應(yīng)生成二氧化硫?！窘馕鼋馕觥?1)(1)剩余的原

25、料氣經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)再送回合成塔剩余的原料氣經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)再送回合成塔, ,以提高以提高原料的利用率原料的利用率; ;黃鐵礦是在沸騰爐里焙燒制取二氧化硫。黃鐵礦是在沸騰爐里焙燒制取二氧化硫。(2)(2)充分利用反應(yīng)中放出的熱量運(yùn)用熱交換裝置加熱反應(yīng)氣。充分利用反應(yīng)中放出的熱量運(yùn)用熱交換裝置加熱反應(yīng)氣。(3)(3)只要在反應(yīng)過程中使用的、且在尾氣處理器中還剩余的物只要在反應(yīng)過程中使用的、且在尾氣處理器中還剩余的物質(zhì)都可以循環(huán)利用質(zhì)都可以循環(huán)利用, ,故選。故選。(4)(4)由于用稀硫酸或水吸收由于用稀硫酸或水吸收SOSO3 3時(shí)易形成酸霧時(shí)易形成酸霧, ,不利于不利于SOSO3 3吸收。吸收。(5)(

26、5)用氨水吸收用氨水吸收SOSO2 2生成生成NHNH4 4HSOHSO3 3,NH,NH4 4HSOHSO3 3再與硫酸反應(yīng)生成再與硫酸反應(yīng)生成(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4和和SOSO2 2, ,其中其中SOSO2 2循環(huán)利用循環(huán)利用,(NH,(NH4 4) )2 2SOSO4 4可做化肥。可做化肥。答案答案: :(1)(1)循環(huán)壓縮機(jī)沸騰爐循環(huán)壓縮機(jī)沸騰爐(2)(2)逆流換熱逆流換熱( (或充分利用反應(yīng)中放出的熱量加熱反應(yīng)氣或充分利用反應(yīng)中放出的熱量加熱反應(yīng)氣) )(3)(3)(4)(4)由于用稀硫酸或水吸收由于用稀硫酸或水吸收SOSO3 3時(shí)易形成酸霧時(shí)易形成酸霧, ,不

27、利于不利于SOSO3 3吸收吸收(5)(NH(5)(NH4 4) )2 2SOSO4 4【互動(dòng)探究互動(dòng)探究】合成氨生產(chǎn)中及時(shí)分離岀氨氣的意義是什么合成氨生產(chǎn)中及時(shí)分離岀氨氣的意義是什么? ?提示提示: :一方面減小生成物的濃度一方面減小生成物的濃度, ,使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng); ;另另一方面增大反應(yīng)氣的濃度一方面增大反應(yīng)氣的濃度, ,提高反應(yīng)速率提高反應(yīng)速率, ,且有利于平衡向正反且有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。應(yīng)方向移動(dòng)?！咀兪接?xùn)練變式訓(xùn)練】以天然氣、焦炭、水、空氣為初始原料以天然氣、焦炭、水、空氣為初始原料, ,可以制可以制得若干化工產(chǎn)品得若干化工產(chǎn)品: :請回答下列問

28、題請回答下列問題: :(1)(1)合成氨中原料氣體合成氨中原料氣體N N2 2來源于空氣來源于空氣, ,可采用將空氣可采用將空氣_和和兩種方法制取兩種方法制取,H,H2 2可采用上圖中的反應(yīng)制取可采用上圖中的反應(yīng)制取, ,其其化學(xué)方程式為化學(xué)方程式為 。(2)(2)對于合成氨對于合成氨N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3H0,0,其中其中N N2 2與與H H2 2體積體積比大于比大于1313的原因是的原因是; ;及時(shí)分離及時(shí)分離NHNH3 3的方的方法是法是。(3)(3)制取制取NHNH4 4NONO3 3時(shí)時(shí),NH,NH3 3的作用有兩種的作用有兩種, ,制制HNOHNO3

29、 3的的NHNH3 3的用量大于與的用量大于與HNOHNO3 3反應(yīng)的反應(yīng)的NHNH3 3的量的原因的量的原因。高溫、高壓催化劑(4)(4)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(5)(5)發(fā)生反應(yīng)生成發(fā)生反應(yīng)生成C C8 8H H1818的化學(xué)方程式為的化學(xué)方程式為?！窘馕鼋馕觥?1)(1)由空氣中獲得由空氣中獲得N N2 2, ,去掉去掉O O2 2, ,可采用深冷分離空氣或可采用深冷分離空氣或燃燒耗氧法。制取燃燒耗氧法。制取H H2 2的反應(yīng)為的反應(yīng)為CHCH4 4+2H+2H2 2O COO CO2 2+4H+4H2 2。(2)(2)由由于原料氣于原料氣H H2 2比比N N

30、2 2制取成本高制取成本高, ,為了使為了使H H2 2的轉(zhuǎn)化率提高的轉(zhuǎn)化率提高, ,可提高可提高N N2 2的加入量的加入量, ,故故N N2 2與與H H2 2加入體積比大于加入體積比大于13;13;及時(shí)分離及時(shí)分離NHNH3 3, ,使化學(xué)使化學(xué)平衡向右進(jìn)行平衡向右進(jìn)行, ,可以將可以將NHNH3 3冷卻液化分離。冷卻液化分離。(3)(3)由于由于NHNH3 3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為HNOHNO3 3的過程中發(fā)生了反應(yīng)的過程中發(fā)生了反應(yīng):3NO:3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO及各步反應(yīng)有及各步反應(yīng)有損失損失, ,一般應(yīng)為制一般應(yīng)為制HNOHNO3 3時(shí)時(shí)NHN

31、H3 3用量較大。用量較大。(4)(4)根據(jù)反應(yīng)條件信息根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒及元素守恒, ,反應(yīng)應(yīng)為反應(yīng)應(yīng)為COCO2 2+2NH+2NH3 3 CO(NH CO(NH2 2) )2 2+H+H2 2O O。(5)(5)根根據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒據(jù)反應(yīng)條件信息及元素守恒, ,反應(yīng)應(yīng)為反應(yīng)應(yīng)為8CO+17H8CO+17H2 2C C8 8H H1818+8H+8H2 2O O。=催化劑高溫=一定條件Co443 K 473 K=答案答案: :(1)(1)深冷分離燃燒耗氧深冷分離燃燒耗氧CHCH4 4+2H+2H2 2O COO CO2 2+4H+4H2 2(2)(2)制制H H2 2的成本

32、高于制的成本高于制N N2 2, ,為了提高為了提高H H2 2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率, ,可以提高可以提高N N2 2的加的加入量冷卻使入量冷卻使NHNH3 3液化液化(3)(3)由于由于NHNH3 3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為HNOHNO3 3的過程中的過程中, ,發(fā)生發(fā)生3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO及及各步反應(yīng)有損失各步反應(yīng)有損失, ,用于制用于制HNOHNO3 3的的NHNH3 3量應(yīng)較大量應(yīng)較大(4)CO(4)CO2 2+2NH+2NH3 3 CO(NH CO(NH2 2) )2 2+H+H2 2O O(5)8CO+17H(5)8CO+17H2 2 C C8

33、 8H H1818+8H+8H2 2O O=催化劑高溫=一定條件Co443 K 473 K=【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】1.1.對于合成氨的反應(yīng)來說對于合成氨的反應(yīng)來說, ,關(guān)于使用催化劑和施以高壓的措施關(guān)于使用催化劑和施以高壓的措施, ,下列敘述中正確的是下列敘述中正確的是( () )A.A.都能提高反應(yīng)速率都能提高反應(yīng)速率, ,都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響B(tài).B.都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響, ,都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間間C.C.都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間, ,只有壓強(qiáng)對化學(xué)平衡狀只有壓強(qiáng)對化學(xué)平衡

34、狀態(tài)有影響態(tài)有影響D.D.催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間, ,而壓強(qiáng)無此作而壓強(qiáng)無此作用用【解析解析】選選C C。使用催化劑能加快反應(yīng)速率。使用催化劑能加快反應(yīng)速率, ,但不能影響化學(xué)平但不能影響化學(xué)平衡衡; ;增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng), ,既加快反應(yīng)速率既加快反應(yīng)速率, ,又使平衡向右移動(dòng)。又使平衡向右移動(dòng)。2.2.合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破, ,下圖是工業(yè)上合下圖是工業(yè)上合成氨氣的主要步驟。成氨氣的主要步驟。( (部分轉(zhuǎn)化步驟及生成物圖中已省略部分轉(zhuǎn)化步驟及生成物圖中已省略) )。請回答下列問題請回答下列問

35、題: :(1)(1)上圖制備氫氣的方法是上圖制備氫氣的方法是( (用化學(xué)方程式表示用化學(xué)方程式表示)_)_。(2)(2)實(shí)際生產(chǎn)過程中實(shí)際生產(chǎn)過程中, ,為了使生成的氨從混合氣體中分離出來為了使生成的氨從混合氣體中分離出來, ,常采用的方法是常采用的方法是。(3)(3)原料氣進(jìn)入合成塔之前必須進(jìn)行凈化原料氣進(jìn)入合成塔之前必須進(jìn)行凈化, ,目的是目的是_。上述流程中除去。上述流程中除去H H2 2S S雜質(zhì)所用的試劑是雜質(zhì)所用的試劑是_(_(填化學(xué)式填化學(xué)式),),轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化COCO的化學(xué)方程式是的化學(xué)方程式是。(4)(4)合成氨工業(yè)中能體現(xiàn)節(jié)能的操作是合成氨工業(yè)中能體現(xiàn)節(jié)能的操作是( (填一種填

36、一種) )。(5)(5)設(shè)設(shè)CHCH4 4同時(shí)和同時(shí)和H H2 2O(g)O(g)及及O O2 2(g)(g)反應(yīng)反應(yīng), ,若若CHCH4 4和和H H2 2O(g)O(g)及富氧空氣及富氧空氣(O(O2 2含量較高含量較高, ,不同富氧空氣氧氣含量不同不同富氧空氣氧氣含量不同) )混合反應(yīng)混合反應(yīng), ,產(chǎn)物氣體產(chǎn)物氣體組成如下表組成如下表: :該富氧空氣中該富氧空氣中O O2 2和和N N2 2的體積比為的體積比為。氣體氣體COCOH H2 2N N2 2O O2 2體積體積(L)(L)2525606015152.52.5【解析解析】(1)(1)制備氫氣的反應(yīng)物是水蒸氣和甲烷制備氫氣的反應(yīng)物

37、是水蒸氣和甲烷, ,根據(jù)框圖可知根據(jù)框圖可知, ,其產(chǎn)物為其產(chǎn)物為COCO和和H H2 2, ,故反應(yīng)方程式為故反應(yīng)方程式為CHCH4 4+H+H2 2O CO+3HO CO+3H2 2。(2)(2)氨氨氣易液化氣易液化, ,常采用液化的方法分離出氨氣。常采用液化的方法分離出氨氣。(3)(3)由框圖可知由框圖可知, ,原原料氣中含有料氣中含有H H2 2S,HS,H2 2S S能使催化劑中毒能使催化劑中毒,H,H2 2S S是一種酸性氣體是一種酸性氣體, ,常用常用氨水吸收。轉(zhuǎn)化氨水吸收。轉(zhuǎn)化COCO的方法是的方法是COCO與水蒸氣反應(yīng)與水蒸氣反應(yīng), ,故化學(xué)方程式為故化學(xué)方程式為CO+HCO

38、+H2 2O COO CO2 2+H+H2 2。(4)(4)合成氨是放熱反應(yīng)合成氨是放熱反應(yīng), ,可利用其放出的熱可利用其放出的熱量加熱原料氣而節(jié)約能量。量加熱原料氣而節(jié)約能量。(5)(5)根據(jù)題意可知根據(jù)題意可知: :甲烷與水蒸氣反甲烷與水蒸氣反應(yīng)和甲烷與應(yīng)和甲烷與O O2 2反應(yīng)的產(chǎn)物僅有反應(yīng)的產(chǎn)物僅有COCO和和H H2 2, ,即發(fā)生的反應(yīng)為即發(fā)生的反應(yīng)為CHCH4 4+H+H2 2O O CO+3H CO+3H2 2和和2CH2CH4 4+O+O2 2=2CO+4H=2CO+4H2 2, ,據(jù)此列方程組計(jì)算出據(jù)此列方程組計(jì)算出O O2 2的的量量, ,即可求出富氧空氣中即可求出富氧空

39、氣中O O2 2和和N N2 2的體積比。的體積比。=催化劑高溫高溫高溫=催化劑高溫答案答案: :(1)CH(1)CH4 4+H+H2 2O CO+3HO CO+3H2 2(2)(2)將混合氣體冷凝將混合氣體冷凝, ,使氨液化使氨液化(3)(3)防止催化劑中毒防止催化劑中毒NHNH3 3H H2 2O OCO+HCO+H2 2O COO CO2 2+H+H2 2(4)(4)利用合成氨反應(yīng)放出的熱加熱原料氣利用合成氨反應(yīng)放出的熱加熱原料氣( (或其他答案或其他答案) )(5)23(5)23高溫高溫=催化劑高溫考點(diǎn)二考點(diǎn)二 化學(xué)原理在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用化學(xué)原理在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.1.化學(xué)反

40、應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理: :(1)(1)增大化學(xué)反應(yīng)速率的措施增大化學(xué)反應(yīng)速率的措施: :升高溫度。升高溫度。使用催化劑。使用催化劑。在沸騰爐中燃料燃燒時(shí)在沸騰爐中燃料燃燒時(shí), ,將原料粉碎將原料粉碎, ,增大與空氣的接觸面積。增大與空氣的接觸面積。(2)(2)反應(yīng)條件的選擇。反應(yīng)條件的選擇。溫度溫度:400:400500,500,根據(jù)平衡移動(dòng)原理根據(jù)平衡移動(dòng)原理, ,反應(yīng)應(yīng)在低溫下進(jìn)行反應(yīng)應(yīng)在低溫下進(jìn)行, ,但低溫時(shí)催化劑的活性不高但低溫時(shí)催化劑的活性不高, ,反應(yīng)速率低反應(yīng)速率低, ,實(shí)際生產(chǎn)中采用實(shí)際生產(chǎn)中采用400400500500的溫度。的溫度。壓強(qiáng)壓強(qiáng): :

41、根據(jù)平衡移動(dòng)原理根據(jù)平衡移動(dòng)原理, ,應(yīng)在高壓下進(jìn)行應(yīng)在高壓下進(jìn)行, ,但增大壓強(qiáng)對但增大壓強(qiáng)對SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率提高不大的轉(zhuǎn)化率提高不大, ,且加壓會增大成本和能量消耗且加壓會增大成本和能量消耗, ,而常壓下而常壓下SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率已很高的轉(zhuǎn)化率已很高, ,所以實(shí)際生產(chǎn)中采用常壓操作。所以實(shí)際生產(chǎn)中采用常壓操作。適當(dāng)過量的空氣適當(dāng)過量的空氣: :提高提高SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率。的轉(zhuǎn)化率。2.2.逆流原理逆流原理: :沸騰爐中原料從爐頂落下沸騰爐中原料從爐頂落下, ,熱空氣從爐底吹入熱空氣從爐底吹入, ,使使原料與助燃?xì)怏w充分接觸原料與助燃?xì)怏w充分接觸, ,反應(yīng)進(jìn)行充分徹底反應(yīng)進(jìn)行充

42、分徹底; ;吸收塔中使用大吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)量耐酸瓷環(huán)( (片片),),濃硫酸從塔頂噴下濃硫酸從塔頂噴下, ,三氧化硫氣體從塔底吹入三氧化硫氣體從塔底吹入, ,提高吸收程度。提高吸收程度。3.3.熱交換原理熱交換原理: :由于由于2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3是放熱反應(yīng)是放熱反應(yīng), ,在接觸室內(nèi)在接觸室內(nèi)使用熱交換器使用熱交換器, ,用反應(yīng)后熱的氣體預(yù)熱接觸室的原料氣用反應(yīng)后熱的氣體預(yù)熱接觸室的原料氣, ,達(dá)到節(jié)達(dá)到節(jié)約能源約能源, ,降低生產(chǎn)成本的目的。降低生產(chǎn)成本的目的。4.4.循環(huán)操作循環(huán)操作: :由于由于2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3是

43、可逆反應(yīng)是可逆反應(yīng), ,尾氣中還有一尾氣中還有一定的定的SOSO2 2和和O O2 2, ,再通過一定措施將這部分氣體送回接觸室再通過一定措施將這部分氣體送回接觸室, ,提高提高原料利用率原料利用率, ,同時(shí)減少廢氣排放。同時(shí)減少廢氣排放。5.5.工業(yè)生產(chǎn)硫酸的工藝流程。工業(yè)生產(chǎn)硫酸的工藝流程。【方法指南方法指南】關(guān)系式法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用關(guān)系式法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用(1)(1)利用元素守恒尋找關(guān)系式。利用元素守恒尋找關(guān)系式。在多步化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算中在多步化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算中, ,根據(jù)元素守恒找出各有關(guān)物質(zhì)根據(jù)元素守恒找出各有關(guān)物質(zhì)間的對應(yīng)量的關(guān)系間的對應(yīng)量的關(guān)系, ,列出關(guān)系式列出關(guān)系式,

44、,可簡化計(jì)算過程可簡化計(jì)算過程, ,方便快捷。方便快捷。例如例如, ,黃鐵礦與所生產(chǎn)硫酸的三步主要反應(yīng)黃鐵礦與所生產(chǎn)硫酸的三步主要反應(yīng): :4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 22SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3SOSO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4據(jù)此可得關(guān)系式據(jù)此可得關(guān)系式: :FeSFeS2 22SO2SO2 22SO2SO3 32H2H2 2SOSO4 4或或FeSFeS2 22H2H2 2SOSO4 4=催化劑催化劑(2)(2)相關(guān)計(jì)算。相關(guān)計(jì)算。礦物的純度礦物的純度= = 100

45、%100%。原料利用率原料利用率= = 100%100%。原料轉(zhuǎn)化率原料轉(zhuǎn)化率= =原料利用率原料利用率=1-=1-原料損失率。原料損失率。產(chǎn)率產(chǎn)率= = 100%100%。多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率= =各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的乘積。各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的乘積。純礦物的質(zhì)量礦物的總質(zhì)量消耗原料的質(zhì)量原料的總質(zhì)量實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量【典題通關(guān)典題通關(guān)2 2】工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的流程圖如下工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的流程圖如下, ,請回答下列問題請回答下列問題: :(1)(1)早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料, ,但現(xiàn)在工廠生產(chǎn)硫酸以硫黃但現(xiàn)在工廠生產(chǎn)硫酸以硫黃為原料為原料, ,理由是理由是。(2)

46、(2)在氣體進(jìn)入接觸室前需凈化的原因是在氣體進(jìn)入接觸室前需凈化的原因是。(3)(3)在接觸室中通常使用常壓在接觸室中通常使用常壓, ,在此條件下在此條件下SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為90%90%。但是部分發(fā)達(dá)國家采取高壓條件下制取但是部分發(fā)達(dá)國家采取高壓條件下制取SOSO3 3, ,采取高壓措施的目采取高壓措施的目的除了加快反應(yīng)速率外的除了加快反應(yīng)速率外, ,還可以還可以, ,從而從而提高生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)效率。(4)(4)生產(chǎn)生產(chǎn)100100噸噸98%98%的濃硫酸的濃硫酸, ,需用硫黃的質(zhì)量為需用硫黃的質(zhì)量為噸。噸。( (已知在接觸室的轉(zhuǎn)化率為已知在接觸室的轉(zhuǎn)化率為90%,90%,其

47、他各步視為反應(yīng)完全其他各步視為反應(yīng)完全) )(5)(5)除硫酸工業(yè)外除硫酸工業(yè)外, ,還有許多工業(yè)生產(chǎn)。下列相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)流還有許多工業(yè)生產(chǎn)。下列相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)流程中正確的是程中正確的是。2322ABMgOCNODNHHN 氯氣熱空氣或堿液氯氣蒸餾水蒸氣吸收煅燒水海水過濾灼燒熔化電解放電水吸收一定合成塔冷卻條件下過量氮?dú)夥蛛x海水提溴：海水濃縮溴蒸氣液溴海水提鎂：海灘貝殼石灰水鎂工業(yè)制硝酸：空氣硝酸尾氣處理工業(yè)合成氨：天然氣氫氣、 、氨【解題指南解題指南】解答本題應(yīng)注意兩點(diǎn)解答本題應(yīng)注意兩點(diǎn): :(1)(1)用化學(xué)平衡移動(dòng)的理論指導(dǎo)化工生產(chǎn)中適宜條件的選擇。用化學(xué)平衡移動(dòng)的理論指導(dǎo)化工生產(chǎn)中適宜

48、條件的選擇。(2)(2)運(yùn)用關(guān)系式法解答有關(guān)多步反應(yīng)的計(jì)算問題。運(yùn)用關(guān)系式法解答有關(guān)多步反應(yīng)的計(jì)算問題?！窘馕鼋馕觥?1)(1)以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多, ,原料原料氣中雜質(zhì)多氣中雜質(zhì)多, ,處理成本高。處理成本高。(2)(2)原料氣中的某些雜質(zhì)成分易與催化劑作用原料氣中的某些雜質(zhì)成分易與催化劑作用, ,從而導(dǎo)致催化劑從而導(dǎo)致催化劑中毒。中毒。(3)(3)采取高壓條件下制取采取高壓條件下制取SOSO3 3, ,一方面是化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向一方面是化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)移動(dòng), ,另一方面加快反應(yīng)速率。另一方面加快反應(yīng)速率。(4)(4)根據(jù)硫原

49、子守恒根據(jù)硫原子守恒, ,得關(guān)系式得關(guān)系式: :S SH H2 2SOSO4 4 32 t98 tm S90% 100 t 98%m S35.6 t(5)(5)海水提鎂最終電解熔融的氯化鎂海水提鎂最終電解熔融的氯化鎂, ,而不是氧化鎂而不是氧化鎂; ;工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)硝酸不宜通過空氣放電進(jìn)行硝酸不宜通過空氣放電進(jìn)行, ,這樣耗能高這樣耗能高, ,效率低效率低, ,難控制。難控制。答案答案: :(1)(1)以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多, ,處理成處理成本高本高(2)(2)防止催化劑中毒防止催化劑中毒(3)(3)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)使平衡向正反應(yīng)方

50、向移動(dòng), ,有利于提高有利于提高SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率(4)35.6(4)35.6(5)A(5)A、D D【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】以黃鐵礦為原料以黃鐵礦為原料, ,采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示如下簡示如下: :請回答下列問題請回答下列問題: :(1)(1)在爐氣制造中在爐氣制造中, ,生成生成SOSO2 2的化學(xué)方程式為的化學(xué)方程式為_ ; ;(2)(2)爐氣精制的作用是將含爐氣精制的作用是將含SOSO2 2的爐氣的爐氣、_及干燥及干燥, ,如果爐氣不經(jīng)過精制如果爐氣不經(jīng)過精制, ,對對SOSO2 2催化氧化的影響是催化氧化的影響是_ ; ;(3)(3)精制爐氣

51、精制爐氣( (含含SOSO2 2體積分?jǐn)?shù)為體積分?jǐn)?shù)為7%7%、O O2 2為為11%11%、N N2 2為為82%)82%)中中SOSO2 2平平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)中衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)中,SO,SO2 2催化催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450450左右左右( (對應(yīng)圖中對應(yīng)圖中A A點(diǎn)點(diǎn)),),而沒有而沒有選擇選擇SOSO2 2轉(zhuǎn)化率更高的轉(zhuǎn)化率更高的B B或或C C點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)條件點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)條件, ,其原因分別是其原因分別是 ; ;(4)(4)在在SOSO2 2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱

52、交換器的目的是_ 、 , ,從而充分利用能源。從而充分利用能源。【解析解析】SOSO2 2在催化氧化過程中在催化氧化過程中, ,爐氣中含有的砷、硒化合物等爐氣中含有的砷、硒化合物等雜質(zhì)和礦塵雜質(zhì)和礦塵, ,都會使催化劑中毒都會使催化劑中毒, ,失去催化能力失去催化能力, ,因而需要除塵、因而需要除塵、水洗水洗; ;水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響, ,故需干燥。故需干燥。B B點(diǎn)的轉(zhuǎn)化點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率雖高率雖高, ,但壓強(qiáng)高于常壓但壓強(qiáng)高于常壓, ,加壓必須增加設(shè)備的性能加壓必須增加設(shè)備的性能, ,增大投資增大投資和能量消耗和能量消耗, ,另外另外, ,常壓下轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到常

53、壓下轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到97%97%左右左右, ,轉(zhuǎn)化率已經(jīng)轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高很高, ,加壓加壓, ,對平衡轉(zhuǎn)化率的影響不大對平衡轉(zhuǎn)化率的影響不大, ,故不選擇故不選擇B B點(diǎn)。點(diǎn)。C C點(diǎn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率雖高化率雖高, ,但但C C點(diǎn)的溫度低點(diǎn)的溫度低, ,此時(shí)催化劑的活性不是最大此時(shí)催化劑的活性不是最大, ,反應(yīng)速反應(yīng)速率低率低, ,故選擇催化劑的活性最大的故選擇催化劑的活性最大的A A點(diǎn)溫度。點(diǎn)溫度。答案答案: :(1)4FeS(1)4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2(2)(2)除塵水洗礦塵除塵水洗礦塵, ,砷、硒等化合物易使催化劑中毒砷、硒

54、等化合物易使催化劑中毒, ,水蒸水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響(3)(3)不選擇不選擇B B點(diǎn)點(diǎn), ,是因?yàn)閴簭?qiáng)大對設(shè)備的投資大是因?yàn)閴簭?qiáng)大對設(shè)備的投資大, ,消耗的能量消耗的能量多多,SO,SO2 2原料的轉(zhuǎn)化率在原料的轉(zhuǎn)化率在0.1 0.1 MPaMPa已經(jīng)達(dá)到已經(jīng)達(dá)到97%97%左右左右, ,再提高壓再提高壓強(qiáng)強(qiáng),SO,SO2 2的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小, ,所以采用所以采用0.1 0.1 MPaMPa。不選擇。不選擇C C點(diǎn)點(diǎn), ,是因?yàn)闇囟鹊褪且驗(yàn)闇囟鹊?SO,SO2 2轉(zhuǎn)化率雖然更高轉(zhuǎn)化率雖然更高, ,但催化劑的催化作用受但催化劑的催化作用

55、受影響影響, ,反應(yīng)速率低反應(yīng)速率低,450,450時(shí)時(shí), ,催化劑的催化效率最高。故選催化劑的催化效率最高。故選A A點(diǎn)點(diǎn)(4)(4)利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣上層反應(yīng)氣經(jīng)熱交換器利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣上層反應(yīng)氣經(jīng)熱交換器溫度降到溫度降到400400500500進(jìn)入下層使反應(yīng)更加完全進(jìn)入下層使反應(yīng)更加完全高溫高溫=【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】1.1.硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。(1)(1)硫酸的最大消費(fèi)渠道是化肥工業(yè)硫酸的最大消費(fèi)渠道是化肥工業(yè), ,用硫酸制造的常見化肥用硫酸制造的常見化肥有有( (任寫一種任寫一種) )。(2)(2)硫酸生

56、產(chǎn)中硫酸生產(chǎn)中, ,根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件或措施有根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件或措施有( (填寫選項(xiàng)號填寫選項(xiàng)號) )。A.A.礦石加入沸騰爐之前先粉碎礦石加入沸騰爐之前先粉碎B.B.使用使用V V2 2O O5 5作催化劑作催化劑C.C.轉(zhuǎn)化器中使用適宜的溫度轉(zhuǎn)化器中使用適宜的溫度D.D.凈化后的爐氣中要有過量的空氣凈化后的爐氣中要有過量的空氣E.E.催化氧化在常壓下進(jìn)行催化氧化在常壓下進(jìn)行F.F.吸收塔中用吸收塔中用98.3%98.3%的濃硫酸吸收的濃硫酸吸收SOSO3 3(3)(3)在硫酸工業(yè)中在硫酸工業(yè)中, ,通過下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫通過下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化

57、硫: :2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g)(g) H=-98.3 kJ=-98.3 kJmolmol-1-1在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中, ,常采用常采用“二轉(zhuǎn)二吸法二轉(zhuǎn)二吸法”, ,即將第一次轉(zhuǎn)化生即將第一次轉(zhuǎn)化生成的成的SOSO2 2分離后分離后, ,將未轉(zhuǎn)化的將未轉(zhuǎn)化的SOSO2 2進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化, ,假若兩次假若兩次SOSO2 2的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率均為化率均為95%,95%,則最終則最終SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為。催化劑催化劑(4)(4)硫酸的工業(yè)制法過程涉及三個(gè)主要的化學(xué)反應(yīng)及相應(yīng)的設(shè)硫酸的工業(yè)制法過程涉及三個(gè)主要的化

58、學(xué)反應(yīng)及相應(yīng)的設(shè)備備( (沸騰爐、轉(zhuǎn)化器、吸收塔沸騰爐、轉(zhuǎn)化器、吸收塔) )。三個(gè)設(shè)備分別使反應(yīng)物之間或冷熱氣體間進(jìn)行了三個(gè)設(shè)備分別使反應(yīng)物之間或冷熱氣體間進(jìn)行了“對流對流”。請簡單描述吸收塔中反應(yīng)物之間是怎樣對流的。請簡單描述吸收塔中反應(yīng)物之間是怎樣對流的。 。工業(yè)生產(chǎn)中常用氨工業(yè)生產(chǎn)中常用氨酸法進(jìn)行尾氣脫硫酸法進(jìn)行尾氣脫硫, ,以達(dá)到消除污染、以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。( (只寫出只寫出2 2個(gè)個(gè)方程式即可方程式即可) ) , , ?！窘馕鼋馕觥?2)(2)根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件改變是根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定

59、的條件改變是D D項(xiàng)項(xiàng)( (增大增大反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度, ,使平衡正向移動(dòng)使平衡正向移動(dòng)) )。根據(jù)化學(xué)平衡原理。根據(jù)化學(xué)平衡原理, ,降溫有利降溫有利于平衡正向移動(dòng)于平衡正向移動(dòng), ,保持適宜溫度是為了使催化劑效率最高。保持適宜溫度是為了使催化劑效率最高。(3)(3)轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為95%+(1-95%)95%+(1-95%)95%=99.75%95%=99.75%。(4)(4)注意注意SOSO2 2用用NHNH3 3吸收后再用吸收后再用H H2 2SOSO4 4處理處理, ,可得相應(yīng)化肥可得相應(yīng)化肥,SO,SO2 2可以可以再次循環(huán)利用。再次循環(huán)利用。答案答案: :(1)(1)硫酸銨硫酸

60、銨( (或硫酸鉀或過磷酸鈣等或硫酸鉀或過磷酸鈣等) )(2)D(2)D(3)99.75%(3)99.75%(4)(4)SOSO3 3從吸收塔底部進(jìn)入從吸收塔底部進(jìn)入, ,吸收劑吸收劑( (濃硫酸濃硫酸) )從頂部下淋從頂部下淋, ,形成形成對流對流SOSO2 2+NH+NH3 3+H+H2 2O O=NHNH4 4HSOHSO3 3, ,2NH2NH4 4HSOHSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4+2H+2H2 2O+2SOO+2SO2 2 或或SOSO2 2+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O=(NH(NH4 4) )2 2SOSO3

61、3, ,(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4+H+H2 2O+SOO+SO2 22.2.工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如下圖工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如下圖: :(1)(1)在接觸室在接觸室, ,下列措施中有利于提高下列措施中有利于提高SOSO2 2平衡轉(zhuǎn)化率的有平衡轉(zhuǎn)化率的有 。A.A.升高溫度升高溫度 B.B.減小壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)C.C.不斷補(bǔ)充空氣不斷補(bǔ)充空氣 D.D.及時(shí)分離出及時(shí)分離出SOSO3 3(2)(2)在生產(chǎn)中在生產(chǎn)中, ,為提高催化劑效率采取了哪些措施為提高催化劑效率采取了哪些措施。A.A.凈化氣體凈化氣體B.B.控

62、制溫度在控制溫度在400400500500C.C.增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積D.D.不斷補(bǔ)充空氣不斷補(bǔ)充空氣(3)(3)已知已知2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g)(g)H=-196 kJH=-196 kJmolmol-1-1。在在450450、常壓和釩催化條件下向一密閉容器中充入、常壓和釩催化條件下向一密閉容器中充入2 mol SO2 mol SO2 2和和1 mol O1 mol O2 2, ,充分反應(yīng)后充分反應(yīng)后, ,放出的熱量放出的熱量( (填填“”或或“=”)196 kJ,=”)196 kJ,理由是理由

63、是_ 。(4)(4)經(jīng)檢測生產(chǎn)硫酸的原料氣成分經(jīng)檢測生產(chǎn)硫酸的原料氣成分( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) )為為SOSO2 27%7%、O O2 211%11%、N N2 282%82%。在。在500,0.1 500,0.1 MPaMPa條件下達(dá)到平衡時(shí)條件下達(dá)到平衡時(shí), ,各種氣體各種氣體的體積比為的體積比為V(SOV(SO2 2)V(SO)V(SO3 3)V(O)V(O2 2)V(N)V(N2 2)=0.466.5)=0.466.57.782,7.782,則則SOSO2 2的利用率為的利用率為。(5)(5)生產(chǎn)硫酸過程中的尾氣通常用氨水吸收生產(chǎn)硫酸過程中的尾氣通常用氨水吸收, ,請寫出該反應(yīng)的化請

64、寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式學(xué)方程式_ ?！窘馕鼋馕觥?1)SO(1)SO2 2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為SOSO3 3是氣體減少的放熱反應(yīng)是氣體減少的放熱反應(yīng), ,選擇低溫高選擇低溫高壓可提高轉(zhuǎn)化率壓可提高轉(zhuǎn)化率, ,同時(shí)可鼓入空氣或分離出同時(shí)可鼓入空氣或分離出SOSO3 3, ,使平衡向右移使平衡向右移動(dòng)動(dòng),C,C、D D正確。正確。(2)(2)凈化氣體、防止催化劑中毒凈化氣體、防止催化劑中毒,A,A正確。在正確。在400400500500催化劑催化劑活性最高活性最高,B,B正確。增大催化劑與氣體接觸面積可提高催化效正確。增大催化劑與氣體接觸面積可提高催化效果果,C,C正確。補(bǔ)充空氣對催化效果無影響正確。補(bǔ)充

65、空氣對催化效果無影響,D,D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。(3)(3)反應(yīng)掉反應(yīng)掉2 mol SO2 mol SO2 2和和1 mol O1 mol O2 2時(shí)放熱時(shí)放熱196 kJ,196 kJ,可逆反應(yīng)不能可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底進(jìn)行徹底, ,加入加入2 mol SO2 mol SO2 2和和1 mol O1 mol O2 2不能進(jìn)行徹底不能進(jìn)行徹底, ,生成的三氧生成的三氧化硫小于化硫小于2 mol,2 mol,故放熱小于故放熱小于196 kJ196 kJ。(4) (4) 100%=93.4%100%=93.4%。(5)(5)尾氣中含有的尾氣中含有的SOSO3 3、SOSO2 2酸性氣體酸性氣體, ,與氨水反

66、應(yīng)生成與氨水反應(yīng)生成(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4和和(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3。6.56.5 0.46（）答案答案: :(1)C(1)C、D D(2)A(2)A、B B、C C(3)(3)在在1.011.0110105 5PaPa和和298 K298 K條件下條件下,2 mol SO,2 mol SO2 2和和1 mol O1 mol O2 2完完全反應(yīng)生成全反應(yīng)生成2 mol SO2 mol SO3 3時(shí)放出時(shí)放出196 kJ196 kJ的熱量的熱量, ,該反應(yīng)為可逆反該反應(yīng)為可逆反應(yīng)應(yīng), ,不可能進(jìn)行完全不可能進(jìn)行完全, ,又因?yàn)榉磻?yīng)溫度為又因?yàn)榉磻?yīng)溫度為450,450,所以放出的熱量所以放出的熱量小于小于196 kJ196 kJ(4)93.4%(4)93.4%(5)2NH(5)2NH3 3H H2 2O+SOO+SO3 3=(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4+H+H2 2O,O,2NH2NH3 3H H2 2O+SOO+SO2 2=(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3+H+H2 2O O考點(diǎn)三考點(diǎn)三 純堿的工業(yè)生產(chǎn)純堿的工業(yè)生產(chǎn)