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《2018高中化学 第一单元 走进化学工业 1.1 化工生产过程中的基本问题课件 新人教版选修2.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
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1.以硫酸生产为例,能记住化工生产过程中应解决的基本问题。2.会运用接触法制硫酸的化学反应原理,能记住其生产过程和典型设备。3.能记住防止硫酸工业“三废”造成污染的方法和“废热”利用等知识。一二三四五一、依据化学反应原理确定生产过程1.化工生产与化学反应的关系化工生产依据化学反应原理符合化学反应规律基础实验室研究。2.确定化工生产反应原理与过程的一般方法对于某一具体的化工产品,研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑,来确定原料和生产路线。3.确定化工生产反应原理与过程的案例研究——生产硫酸(1)关于工业制硫酸的反应原理及过程需考虑的因素。①分
2、析产品的化学组成,据此确定生产该产品的主要原料。从H2SO4的组成看,原料应该是自然界存在的含硫物质,如硫黄、黄铁矿(主要成分是FeS2)等。一二三四五②分析产品与生产原料之间关键元素的性质,确定主要生产步骤。H2SO4中S的化合价是+6价,因此先从S或FeS2得到SO3,再由SO3与H2O反应得到H2SO4。③分析生产原料的性质,确定反应原理。生产H2SO4的主要化学过程可以分成SO2的生成和SO2转化为SO3两个阶段。一二三四五(2)工业制硫酸的过程及反应原理。工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段。以硫黄为原料制硫酸的反应原理用化学方程式表示为:一二三四五生产硫酸的方法为什么叫接
3、触法?提示SO2和O2是在催化剂表面接触反应的,主要设备叫接触室。SO3的吸收是用水还是用98%的硫酸,为什么?提示实际生产中,并不直接用水吸收SO3,而是用98%的硫酸吸收。这样可避免形成酸雾并提高吸收效率。一二三四五二、生产中原料的选择1.在工业生产中,选择原料除依据化学反应原理外,还有许多因素要考虑,如厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、贮存、运输、预处理成本及环境保护等。2.目前,世界大多数国家生产硫酸主要以硫黄为原料,我国早期主要是以黄铁矿为原料制硫酸的。一二三四五三、生产中反应条件的控制1.生产中反应条件的选择在化工生产中要通过反应条件的控制使化学反应速率和反应物的转化率都比
4、较理想,还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。2.硫酸工业生产中条件的选择对二氧化硫的催化氧化:(1)温度条件。选择400~500℃作为操作温度,因为在这个温度范围内,反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。(2)压强条件。增大气体压强,SO2的平衡转化率提高得并不多,所以,通常采用常压操作。一二三四五(3)催化剂。催化剂对化学平衡没有影响,但能改变到达平衡所需的时间。对于反应2SO2+O22SO3:①为什么降低温度和增大压强有利于提高转化率?②其他条件不变,增大O2的浓度或减小SO3的浓度对化学平衡有什么影响?提示①根据平衡移动原理,降低温度和增大压强都使该化学平衡向正反应方向移动。
5、②增大O2的浓度或减小SO3的浓度都使该化学平衡向正反应方向移动。一二三四五四、生产中三废的处理1.尾气吸收硫酸生产的尾气中含有少量SO2,可用石灰水吸收,再用硫酸处理,从而得到含量较高的SO2,可返回用作原料。化学方程式为SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2O,CaSO3+H2SO4CaSO4+SO2↑+H2O。2.污水处理硫酸生产过程中的污水,含有酸性杂质,可用石灰乳进行中和处理。3.废渣的利用炉渣和矿灰可作为炼铁的原料,废渣还可作为制造水泥的原料或用于制砖。一二三四五硫酸生产过程中的污水中含有酸性物质,为减小其对环境的危害应如何处理?提示可用碱性物质将其中和,如用石灰乳或纯碱处理废水。
6、涉及的化学方程式为一二三四五五、能量的充分利用1.硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应。2.硫酸工业充分利用废热的方法是:利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2。你认为在硫酸工业中合理利用能源,可采取哪些措施?提示(1)在沸腾炉(造气炉)旁设置蒸汽锅炉进行发电。(2)在接触室(催化反应室)中设置热交换器,一方面预热反应原料气,另一方面使接触氧化后的气体降温到适宜温度。(3)在接触室(催化反应室)附近建造浴室,提高劳动福利或创造经济效益。一二三一、工业制备硫酸的过程1.三原料工业上制硫酸所需的原料有硫(S)、空气、水。用硫黄作原料成本低、对环境污染少。我国硫黄资源较少
7、,在早期相当一段时间内,主要用黄铁矿(FeS2)作原料。一二三2.三反应3.三设备(以FeS2为原料)一二三4.三原理(1)化学平衡原理:增大反应物间接触面积,能提高反应速率;增大反应物浓度,能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动,以充分提高原料利用率。(2)热交换原理:在接触室中生成的热量经过热交换器,传递给进入接触室需要预热的混合气体,为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。(
