·第41講·走進化學工業(yè)課件

第41講走進化學工業(yè)(1)將燃燒黃鐵礦的化學方程式補充完整。4____________＋11O2===2Fe2O3＋8SO2(2)爐氣凈化的作用是將含SO2的爐氣__________、水洗及干燥，如果爐氣不經過凈化，對SO2催化氧化的影響_____________________________________________________________________。

FeS2

除塵礦塵(如砷、硒等化合物)導致催化劑中毒，水蒸氣對設備和生產有不良影響高溫(3)經凈化的爐氣(含SO2體積分數為7%、O2為11%、N2為82%)中SO2平衡轉化率與溫度及壓強關系如圖所示。在實際生產中，SO2催化氧化反應的條件選擇為常壓、450℃左右(對應圖中A點)，而沒有選擇SO2轉化率更高的C點對應的反應條件，其原因分別是___________________________________________________________________________________________________________________因為溫度越低，SO2轉化率雖然更高，但催化劑的催化活性受到影響，450℃時，催化劑的催化效率最高，故選擇A點，不選C點

(4)依據工藝流程圖判斷下列說法正確的是(填序號)__________。a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎b．過量空氣能提高SO2的轉化率c．使用催化劑能提高SO2的反應速率和轉化率d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵abd【解析】本題主要考查硫酸工業(yè)，涉及反應原理、反應流程的分析、反應條件的選擇、熱化學方程式的書寫，綜合性強。(1)由質量守恒定律可知反應為4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2。(2)根據制備流程“礦石粉碎—造氣—凈化—催化氧化—吸收”可知，爐氣凈化目的是防止礦塵(如砷、硒等化合物)導致催化劑中毒以及水蒸氣對設備和生產有不良影響。高溫

(3)要根據反應速率、催化劑活性的影響、轉化率的影響因素來分析，不選擇C點，因為溫度越低，SO2轉化率雖然更高，但催化劑的活性受到影響，450℃時，催化劑的催化效率最高，故選擇A點，不選C點。(4)根據反應速率和原料的轉化率來分析，選擇a、b、d項，催化劑只能提高反應速率，不能提高轉化率。(5)根據條件，熱反應方程式為SO2(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)ΔH＝－260.6kJ/2mol＝－130.3kJ/mol。(6)由氧化還原性可得SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋

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【點評】涉及化工實際生產流程題，首先要依據已掌握的化學反應原理弄清化工生產的流程和每一步的目的，只有了解流程，才能順利地解答出相關問題，同時要注意在生產中原料的循環(huán)利用、尾氣的凈化處理以及催化劑的防中毒處理等。(3)在一定溫度下，向容積不變(始終為10L)的密閉容器中加入2molN2、8molH2及固體催化劑。10分鐘后反應達到平衡狀態(tài)，容器內氣體壓強變?yōu)槠鹗嫉?0%，此時氨氣的體積分數為__________，用氮氣表示的反應速率為：____________。若想提高氨氣的產率，根據化學平衡移動原理，請?zhí)岢龊侠淼慕ㄗh：_______________________________(任意寫一條)。(4)在上述相同條件下，若起始時加入4molNH3、2molH2及固體催化劑，反應達到平衡時NH3的體積分數比(3)中__________(填“大”、“小”或“相等”)。(5)氨被氧化生成一氧化氮的化學方程式為：____________________________________________________________________。(6)隨著對合成氨研究的發(fā)展，2001年兩位希臘化學家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通入一個加熱到570℃的電解池中，采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)為介質，用吸附在它內外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實現了常壓、570℃條件下高轉化率的電解法合成氨(裝置如圖)。請回答：在電解法合成氨的電解池中__________(填“能”或“不能”)用水作電解質溶液的溶劑，原因是________________________________。鈀電極A是電解池的__________極(填“陽”或“陰”)，該極上的電極反應式是__________________________________________。【點評】合成氨的習題多與化學平衡和熱化學聯(lián)系在一起，重點是原理分析。運用化學反應速率和化學平衡原理分析合成氨的條件是解答此題的關鍵?？键c3純堿工業(yè)例3(2011·湖南省三十二校聯(lián)考)純堿(Na2CO3)在工業(yè)生產和生活中有重要應用，其實驗室制法和工業(yè)制法如下：【實驗室制備純堿】①將飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度為30～35℃；②攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體，加料完畢，保溫30分鐘；③靜置、過濾得NaHCO3晶體；④用少量蒸餾水洗滌、抽干；⑤將所得固體轉入蒸發(fā)皿中灼燒得Na2CO3固體。問題：(1)反應將溫度控制在30～35℃，通常采取的加熱方法為____________；控制該溫度的原因是___________________________________________。(2)靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是_________________________________________?！竟I(yè)制備純堿】水浴加熱防止NH4HCO3分解而影響NaHCO3晶體的生成

碳酸氫鈉溶解度最小【解析】本題主要考查純堿的制備中所涉及的元素化合物知識。(1)只要加熱的溫度低于100℃，且需控制一定溫度范圍，均可采用水浴加熱的方式。因NH4HCO3受熱易分解，導致溶液中不能析出NaHCO3晶體，因此加熱溫度不能過高。(2)因NaHCO3的溶解度比NH4HCO3、NaCl的溶解度均小，故溶液靜置析出的物質只有NaHCO3。(3)工業(yè)制備Na2CO3時沉淀池發(fā)生的反應：Na＋＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋

，書寫離子方程式時應注意NaHCO3必須寫化學式且加沉淀符號“↓”。

(4)將沉淀過濾后得到的母液中主要含有NaCl和NH4Cl，因此循環(huán)(Ⅰ)中的物質為NaCl；煅燒爐中發(fā)生的反應為2NaHCO3===Na2CO3＋H2O＋CO2↑，因此循環(huán)(Ⅱ)中的物質為CO2。由兩種制備純堿的方法可知，共同涉及NaHCO3的分解反應?！鳌军c評】無機化工題實際上是考查學生運用化學反應原理及元素化合物知識來解決相關問題的能力。解答此類問題的基本思路：(1)首先閱讀題干信息，了解生產的產品。(2)分析工業(yè)操作流程中的每一個環(huán)節(jié)、步驟：①反應物是什么；②加入了什么試劑；作用是什么；對后序操作起了什么作用；將整個流程分析透徹，理清關系，然后針對提問進行解答。1.煅燒硫鐵礦產生SO2，為了提高生成SO2的速率。下列措施可行的是()①把塊狀礦石碾成粉末②向爐內噴吹氧氣③使用Fe2O3做催化劑④降低體系的溫度A．只有①B．只有②C．①②D．①④

C4.(2011·海南卷)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經不同的方法生產純堿。請回答下列問題：(1)盧布蘭芳是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進行煅燒，再浸取，結晶而制得純堿。①食鹽和濃硫酸反應的化學方程式為___________________________________________；②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應的化學方程式為_________________________________________________________________________________________(已知產物之一為CaS)；2NaCl＋H2SO4(濃)===Na2SO4＋2HCl↑△Na2SO4＋4C＋CaCO3===CaS＋Na2CO3＋4CO或△Na2SO4＋2C＋CaCO3===CaS＋Na2CO3＋2CO2△(2)氨堿法的工藝如下圖所示，得到的碳酸氫鈉經煅燒生成純堿。①圖中的中間產物C是_______，D_______。(寫化學式)②裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式為_________________________________________；(3)聯(lián)合制堿法對氨堿法的改進，其優(yōu)點是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；Ca(OH)2NH3

NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl

保留了氨堿法的優(yōu)點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，原料氣氨氣和一氧化碳都由氨廠提供，減少CaCO3制CO2這一工序，降低了能耗與污染(4)有人認為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學性質相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石為原料制碳酸鉀。請結合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？____________________________________________________________________________________________________。不可行，因為碳酸氫鉀溶解度較大，且在常溫下與氯化鉀的溶解度差別小，在氨鹽水碳酸化時無法大量析出

【解析】(1)是考查工業(yè)生產中的基本原理；(2)是生產過程中工藝的考查，在細讀生產工藝圖中各物質的變化后，可得出；(3)考查對教材知識的掌握情況；(4)分析圖可看出NaHCO3與新信息KHCO3在溶解度圖中的差別，可推測溶解度的差別是判斷的依據。1.(2011·丹東四校聯(lián)考)下列有關工業(yè)生產的敘述中，錯誤的是()A．制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英B．氨是制作氮肥、硝酸、銨鹽的重要原料C．將二氧化硫催化氧化生成三氧化硫后，在吸收塔內用水吸收制得濃硫酸D．煉鐵的主要原理是在高溫下，用還原劑從鐵礦石中把鐵還原出來C備選題2.工業(yè)上用黃銅礦(CuFeS2)煉銅的后期主要發(fā)生如下兩個反應(假設兩反應進行得很完全)：2Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2