高考化學(xué)復(fù)習(xí)-課件-第1單元 課題1 化工生產(chǎn)過程中的基本問題

1、走進化學(xué)工業(yè)課題課題1 化工生產(chǎn)過程中的化工生產(chǎn)過程中的基本問題基本問題硫酸的性質(zhì)硫酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)物理性質(zhì)：硫酸是一種無色硫酸是一種無色,難揮發(fā)難揮發(fā),易溶于水易溶于水的油狀液體。的油狀液體。 濃硫酸溶于水時會放出大量的熱。因此濃硫酸溶于水時會放出大量的熱。因此,稀釋硫稀釋硫酸時應(yīng)該把酸時應(yīng)該把_倒到倒到_中中,并并_.(2)化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)： 濃硫酸具有酸性濃硫酸具有酸性,_性性,_性和性和_性性.濃硫酸濃硫酸水水不斷攪拌不斷攪拌吸水吸水脫水脫水強氧化強氧化復(fù)習(xí)回顧：復(fù)習(xí)回顧：一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過程程（一）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理（一）硫酸工業(yè)生產(chǎn)

2、的原理思考：思考：1. 自然界中存在的含硫的物質(zhì)有哪些自然界中存在的含硫的物質(zhì)有哪些?2. 這些物質(zhì)能直接得到這些物質(zhì)能直接得到H2SO4嗎嗎?若不能，那若不能，那么要經(jīng)過哪些中間產(chǎn)物才能變成硫酸么要經(jīng)過哪些中間產(chǎn)物才能變成硫酸?硫磺、黃鐵礦（硫磺、黃鐵礦（FeS2）（二）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理（二）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理以以硫磺硫磺為原料為原料第一步：造氣第一步：造氣S (s)+ O2 (g) SO2(g)點燃點燃2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑 加加 熱熱第二步：催化氧化第二步：催化氧化第三步：吸收第三步：吸收SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)（二）硫酸工

3、業(yè)生產(chǎn)的原理（二）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理以以黃鐵礦（黃鐵礦（FeS2）為原料為原料第一步：造氣第一步：造氣2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑 加加 熱熱第二步：催化氧化第二步：催化氧化第三步：吸收第三步：吸收SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)高 溫4FeS2（ s） + 11O2 （ g） 8SO2（ g） + 2Fe2O3（ s）生產(chǎn)過程：造氣生產(chǎn)過程：造氣 催化氧化催化氧化 吸收吸收 造氣造氣制（制（SO2）凈化、干燥凈化、干燥催化反應(yīng)室催化反應(yīng)室400500常壓、催化劑常壓、催化劑吸收塔吸收塔稀釋室稀釋室貯存室貯存室SO3空氣空氣SO2發(fā)煙硫酸發(fā)煙硫酸

4、98%硫酸硫酸98%硫酸硫酸水水（三）工業(yè)制硫酸的主要流程（三）工業(yè)制硫酸的主要流程二、生產(chǎn)中原料的選擇二、生產(chǎn)中原料的選擇1、硫酸生產(chǎn)中的三種原料：、硫酸生產(chǎn)中的三種原料： 硫磺或黃鐵礦、空氣、水硫磺或黃鐵礦、空氣、水思考：思考：（1）、為什么早期我國是以黃鐵礦為原料制硫）、為什么早期我國是以黃鐵礦為原料制硫酸？酸？ 早期黃鐵礦儲存量比較大，而天然硫磺資源缺乏，早期黃鐵礦儲存量比較大，而天然硫磺資源缺乏，又難以從國外購進，并且那時對環(huán)境保護不夠重視。又難以從國外購進，并且那時對環(huán)境保護不夠重視。（2）、為什么不主張用黃鐵礦）、為什么不主張用黃鐵礦(主要成分主要成分FeS2)作為原料生產(chǎn)硫酸作

5、為原料生產(chǎn)硫酸? 硫磺制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡單，硫磺制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡單，三廢治理量小，勞動生產(chǎn)率高，易于設(shè)備大型化，從三廢治理量小，勞動生產(chǎn)率高，易于設(shè)備大型化，從而降低成本。而降低成本。硫酸生產(chǎn)反應(yīng)式S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 溫溫SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：以硫磺為原料以硫磺為原料:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑 加加 熱熱(造氣造氣)(催化氧化催化氧化)(吸收吸收)工業(yè)中通常用工業(yè)中通常用98%的硫酸溶液代替水來吸收的硫酸溶液代替水來

6、吸收SO3想一想想一想: :從生產(chǎn)硫酸的原理看從生產(chǎn)硫酸的原理看, ,硫酸廠中的生硫酸廠中的生產(chǎn)設(shè)備最少應(yīng)分幾部分產(chǎn)設(shè)備最少應(yīng)分幾部分? ?2、工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本過程、工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本過程沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔3、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個主要設(shè)備、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個主要設(shè)備SO2O2沸騰爐沸騰爐爐氣爐氣礦礦渣渣空氣空氣思考：從沸思考：從沸騰爐出來的騰爐出來的SO2氣體是氣體是否純凈？否純凈？思考：黃鐵礦思考：黃鐵礦為什么要粉碎？為什么要粉碎？為什么要通入為什么要通入強大空氣流？強大空氣流？ 粉碎黃鐵礦是增粉碎黃鐵礦是增大礦石跟空氣的接大礦石跟空氣的接觸面積，加快反應(yīng)觸面積，加快反應(yīng)速

7、率并使之充分燃速率并使之充分燃燒；燒； 通強大的空氣通強大的空氣流是為了使黃鐵礦流是為了使黃鐵礦充分燃燒，同時增充分燃燒，同時增大廉價易得的反應(yīng)大廉價易得的反應(yīng)物濃度，可以是較物濃度，可以是較貴重的原料得以充貴重的原料得以充分利用。分利用。不純凈，爐氣不純凈，爐氣中除中除SO2 還含還含有有O2、N2、H2O和一些雜和一些雜質(zhì)。質(zhì)。接觸室接觸室低溫的低溫的SO2 、O2思考：思考：接觸室中接觸室中熱交換器的作用熱交換器的作用是什么？從接觸是什么？從接觸室出來的氣體成室出來的氣體成分是什么？分是什么？ 熱交換器的作熱交換器的作用是在用是在SO2接觸氧接觸氧化時，用放出的熱化時，用放出的熱來預(yù)熱即

8、將進入接來預(yù)熱即將進入接觸室發(fā)生反應(yīng)的觸室發(fā)生反應(yīng)的SO2 和空氣，這樣和空氣，這樣可以充分利用熱能，可以充分利用熱能，節(jié)約燃料。節(jié)約燃料。吸收塔吸收塔SO3思考：思考：吸收吸收SO3為什為什么不用水或稀硫酸，么不用水或稀硫酸，而要用而要用98.3%的濃硫的濃硫酸？濃硫酸為什么必酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？須從塔頂噴下？ 因為用水或稀因為用水或稀H2SO4溶液做吸收劑容易形成酸溶液做吸收劑容易形成酸霧且吸收速率慢；霧且吸收速率慢； 液體由上向下流，氣液體由上向下流，氣體由下向上升，兩者在逆體由下向上升，兩者在逆流過程中充分反應(yīng)。流過程中充分反應(yīng)。三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的

9、控制復(fù)習(xí)回顧：復(fù)習(xí)回顧：1、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？ 指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。的濃度保持不變的狀態(tài)。注意：注意：（1）前提是）前提是“一定條件下的可逆反應(yīng)一定條件下的可逆反應(yīng)”；（2）實質(zhì)是）實質(zhì)是“正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等”；（3）標(biāo)志是）標(biāo)志是“反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變變”。2、什么是化學(xué)平衡？、什么是化學(xué)平衡？ 反應(yīng)物濃度、溫度、壓強（對有氣反應(yīng)物濃度、

10、溫度、壓強（對有氣體參加的反應(yīng)）、催化劑體參加的反應(yīng)）、催化劑補充：補充：平衡的移動，即改變反應(yīng)條件（濃度、溫度、平衡的移動，即改變反應(yīng)條件（濃度、溫度、壓強）對化學(xué)平衡的影響壓強）對化學(xué)平衡的影響條件的改變條件的改變平衡移動方向平衡移動方向平衡移動的結(jié)果平衡移動的結(jié)果增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)物濃度增大壓強增大壓強升高溫度升高溫度向正反應(yīng)方向移動向正反應(yīng)方向移動向正反應(yīng)方向移動向正反應(yīng)方向移動向氣體體積縮小的方向氣體體積縮小的方向移動向移動向吸熱反應(yīng)方向移動向吸熱反應(yīng)方向移動反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)物濃度減小生成物濃度增大生成物濃度增大體系壓強減小體系壓強減小體系溫度降低體

11、系溫度降低勒夏特列原理：勒夏特列原理：如果改變影響化學(xué)平衡的一個條件如果改變影響化學(xué)平衡的一個條件（濃（濃度、溫度或壓強等度、溫度或壓強等），平衡就會向著能夠），平衡就會向著能夠減弱減弱這種改變這種改變的方向移動的方向移動三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 催化劑催化劑加熱加熱SO2接觸氧化的反應(yīng)為：接觸氧化的反應(yīng)為：注：這是一個氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)注：這是一個氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)思考與交流：思考與交流：閱讀閱讀P6 表表11，思考溫度較低時，思考溫度

12、較低時 ，SO2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率_；那么是否溫度越低越好呢？那么是否溫度越低越好呢？越高越高 不是，雖然溫度較低對提高不是，雖然溫度較低對提高SO2的轉(zhuǎn)化率有利，但的轉(zhuǎn)化率有利，但溫度較低時催化劑活性不高，反應(yīng)速率低。溫度較低時催化劑活性不高，反應(yīng)速率低。應(yīng)選擇溫度：應(yīng)選擇溫度：(1)低溫低溫(4005000C)注意注意:工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度的選擇往往還要考慮該溫度下催化劑的工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度的選擇往往還要考慮該溫度下催化劑的活性?；钚?。（1）溫度）溫度三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制 閱讀閱讀P6表表1-2,思考壓強的增大，思考壓強的增大，SO2的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率率_；（2）壓強）

13、壓強思考與交流：思考與交流：越高越高那么是否壓強越高越好呢？那么是否壓強越高越好呢？ 根據(jù)平衡移動原理，加壓對提高根據(jù)平衡移動原理，加壓對提高SO2的轉(zhuǎn)化率有的轉(zhuǎn)化率有利，但在常壓、利，但在常壓、400500時時，SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓對設(shè)備的要求高，會增大投資和能量消耗。高，加壓對設(shè)備的要求高，會增大投資和能量消耗。應(yīng)選擇壓強：應(yīng)選擇壓強：(2)常壓常壓注意：注意：工業(yè)生產(chǎn)中壓強的選擇往往還要考慮成本和能量消耗工業(yè)生產(chǎn)中壓強的選擇往往還要考慮成本和能量消耗等問題等問題(1)較高的溫度較高的溫度(4005000C)(2)常壓常壓(3)催化劑催化劑 2SO2SO2 2 (g)

14、 + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 催化劑催化劑加熱加熱三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制接觸氧化的適宜條件：接觸氧化的適宜條件：四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的處理四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的處理1、三廢：廢氣、廢液、廢渣、三廢：廢氣、廢液、廢渣2、三廢的處理方法：、三廢的處理方法：（1）如何處理尾氣中的）如何處理尾氣中的SO2？方法一：石灰水吸收法方法一：石灰水吸收法a（）（）a（重新利用）（重新利用）方法二：氨水吸收法方法二：氨水吸收法SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3(NH4)2SO3 + H2SO4 (NH4)

15、2SO4 + SO2 + H2O（2）、）、 如何處理廢水中的酸性物質(zhì)如何處理廢水中的酸性物質(zhì)?（3）、如何利用廢渣和生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的）、如何利用廢渣和生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的 大量熱能大量熱能?用石灰漿用石灰漿(Ca(OH)2或石灰石粉中和：或石灰石粉中和：廢渣：分離后循環(huán)利用，剩下的作鋪路用的廢渣：分離后循環(huán)利用，剩下的作鋪路用的瀝青或用于制磚瀝青或用于制磚四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的處理四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的處理Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2O能量的能量的充分充分利用利用 硫酸生產(chǎn)過程中的三個化學(xué)反應(yīng)硫酸生產(chǎn)過程中的三個化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反都

16、是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能應(yīng)放出的熱能(工廠里把它們叫做工廠里把它們叫做“廢廢熱熱”)以降低生產(chǎn)成本。以降低生產(chǎn)成本。 在沸騰爐旁設(shè)置在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱廢熱”鍋爐，產(chǎn)鍋爐，產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電；在接觸室中設(shè)熱交換裝生蒸汽來發(fā)電；在接觸室中設(shè)熱交換裝置。據(jù)測算，生產(chǎn)置。據(jù)測算，生產(chǎn)1t硫酸約需消耗硫酸約需消耗100kWh的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在生的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在生產(chǎn)過程中放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于產(chǎn)過程中放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于200kWh的電能。的電能?；どa(chǎn)過程中應(yīng)考慮的問題：化工生產(chǎn)過程中應(yīng)考慮的問題： (1)確定化學(xué)反應(yīng)原理 (2)選擇原料 (3)選擇設(shè)備和工藝流程 (4)三廢處

17、理(環(huán)境保護) (5)能源的利用(綜合經(jīng)濟利益) (6)其它問題(如廠址，成本，反應(yīng)條件等問題）小結(jié)：小結(jié)：小結(jié)：小結(jié)：(本節(jié)課重點本節(jié)課重點) 1. 工業(yè)上接觸法制硫酸概括為工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個三五個三” ： 三種原料：三種原料： 三個反應(yīng)：三個反應(yīng)： 三個生產(chǎn)過程：三個生產(chǎn)過程： 三個主要設(shè)備：三個主要設(shè)備： 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件：硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件： 2. 硫酸生產(chǎn)中的廢氣及廢液的處理方法。硫酸生產(chǎn)中的廢氣及廢液的處理方法。硫磺硫磺(或黃鐵礦或黃鐵礦)、空氣和水、空氣和水造氣、催化氧化、吸收造氣、催化氧化、吸收沸沸 騰騰 爐、接爐、接 觸觸 室、吸收塔室、吸收塔(

18、1)低溫低溫(4005000C)(2)常壓常壓(3)適當(dāng)過量的空氣適當(dāng)過量的空氣1、在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明、在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的原因二者都正確的是（生產(chǎn)操作的原因二者都正確的是（ ）A、硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸、硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料騰爐中投料B、爐氣進入接觸室之前需要進化、干燥，因為、爐氣進入接觸室之前需要進化、干燥，因為爐氣中的雜質(zhì)易與爐氣中的雜質(zhì)易與SO2反應(yīng)反應(yīng)C、SO2氧化為氧化為SO3時需要使用催化劑，這樣可時需要使用催化劑，這樣可提高提高SO2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率D、接觸室的反應(yīng)溫度控制在、接觸室的反

19、應(yīng)溫度控制在400500，因為，因為在這個溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率和在這個溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率和SO2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率都比較理想，且催化劑的活性也較高都比較理想，且催化劑的活性也較高D2、下列對硫酸生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)原理的、下列對硫酸生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)原理的分析正確的是（分析正確的是（ ）A、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)因、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)因原料的不同可能全部是氧化還原反應(yīng)原料的不同可能全部是氧化還原反應(yīng)B、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)都、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)C、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)都、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)都需要使用催化劑需要使用催化劑D、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)都、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學(xué)反應(yīng)都需要在較高溫度條件下進行需要在較高溫度條件下進行B3、關(guān)于接觸法制硫酸的敘述中，不正確、關(guān)于接觸法制硫酸的敘述中，不正確的