高中化学 第一单元 走进化学工业 课题1 化工生产过程中的基本问题学案 新人教版选修2

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1、第一单元走进化学工业课题1化工生产过程中的基本问题●以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。●知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。●能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。●了解环境污染及其保护的知识。知识梳理]1．写出以硫为原料，工业制备硫酸的化学反应方程式：⑴；⑵；⑶。2．工业生产硫酸的三个阶段为①；②；③。3．写出硫铁矿燃烧的化学方程式，反应中是氧化剂，是还原剂。4．在硫酸工业中，通过下面反应使SO2氧化成SO3：2SO2+O22SO3△H＜0⑴在生产中常用过量的空气是为了；⑵加热到

2、400OC～500OC，可以提高，缩短；⑶常用浓硫酸而不是用水来吸收SO3，是由于；⑷尾气中有SO2，必须回收，写出用石灰水吸收SO2的化学反应方程式。5．硫酸工业中“三废”的危害及治理。主要成分主要危害治理方法废气废液废渣6．化工厂厂址的选择应考虑哪些因素？硫酸工厂的选择还应考虑哪些因素？方法导引]81．硫酸工业三原料：硫(或硫铁矿)、空气、水。三反应：①S＋O2SO2(4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2)②2SO2+O22SO3③SO3＋H2O＝H2SO4三阶段：造气、催化氧化、三氧化硫吸收。生产

3、条件：温度：根据化学平衡移动原理，应在较低温度下进行，但温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效率考虑，对生产不利。实际生产中采用4000C～5000C作为操作温度。压强：根据化学平衡移动原理，增大压强能提高SO2转化率，但提高幅度不大。考虑加压必须增加设备，增大设资和能量消耗，而常压下4000C～5000C时，SO2的平衡转化率已经很高，所以实际采用常压操作。2．硫酸工业综合经济效益的讨论⑴尾气处理：尾气中的SO2可用石灰水处理，发生的反应为：SO2＋Ca(OH)2＝CaSO3＋H2OCaSO3＋

4、H2SO4＝CaSO4＋SO2↑＋H2O。气体可返回作原料。也可用氨水或氢氧化钠溶液吸收二氧化硫气体。⑵污水治理：用石灰乳中和处理。Ca(OH)2＋H2SO4＝CaSO4＋H2O⑶废渣利用：制水泥、渣砖，品位高的矿渣用来炼铁。⑷能量的利用：充分利用反应热，降低生产成本。⑸生产规模和厂址的选择现代化工生产应有较大的生产规模。厂址选择涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素，应综合考虑权衡利弊，才能作出合理抉择。硫酸厂不应建在人口稠密的居民等环保要求高的地区。3．环境污染及其环境保护

5、工业“三废”是指废气、废水、废渣。环境污染包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染、噪声污染等。消除污染的主要方法是减少污染物的排放。二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一，它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。空气中的二氧化硫在氧气和水的共同作用下，会形成硫酸，空气中的硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。酸雨危害极大：①直接破坏农作物、森林和草原，使土壤酸性增强；②使湖泊酸化，造成鱼类等死亡；③加速建筑物、桥梁、工业设备，以及电信电缆等的腐蚀。8环境保护一般采用的方法：①严格治理“三废

6、”，严格执行国家关于“三废”的排放标准。②将“三废”变成有用的副产品，实行综合利用。③建立无废物排放出的“封闭式生产”，实行绿色生产。④保护生态环境。⑤人人建立环境保护的意识，减少废弃物的排放。例题1]下列对硫酸生产中化学反应原理的分析中正确的是（）。A．硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是非氧化还原反应B．硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应C．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要用催化剂D．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高的温度下才能进行解析]硫酸生产中涉及的三个化学反应为：①S＋

7、O2SO2；②2SO2+O22SO3；③SO3＋H2O＝H2SO4。这三个反应中第一和第二个是氧化还原反应，第一和第三个反应不需催化剂反应就非常快，第三个反应在常温下就非常剧烈，这三个反应都是放热反应（工业还采取措施利用这些反应放出的热量），所以选项A、C、D都是错误的，选项B正确。答案]B例题2]已知，在硫酸工业中，①SO2转化为SO3的反应为：2SO2+O22SO3△H＜0。fT/℃300500700②经测定，在常压下上述反应的平衡混合气体中，SO2的体积分数为91%。③催化剂V2O5的催化效率f与温度T

8、有如图所示的关系。④经除尘除杂后的SO2气体的温度约为200℃，反应后SO3气体温度约为600℃。请根据以上信息，选择SO2催化氧化的适宜条件。解析]由①及化学平衡原理，加压有利于SO2的转化，但由②知，常压下SO2的转化率已很高，因转化率的上升空间较小，故不必再来取加压措施，以省掉加压泵的开支和降低接触室的造价。观察催化剂的催化效率与温度关系图知，450℃以后催化效率基本不变，升温有利于提高反应速