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1、专题3化学与工农业生产一、工业生产硫酸1.原料_____________、空气、水。黄铁矿(或硫)2.反应与设备化学方程式设备造气______________________________________________接触氧化____________________________SO3的吸收________________________4FeS2+11O2====2Fe2O3+8SO2，高温SO3+H2O====H2SO4沸腾炉接触室吸收塔S+O2====SO2点燃2SO2+O22SO33.工艺流程(图示)4.“三废”的处理和能
2、量的综合利用(1)“三废”的处理方法:①尾气吸收:___________________________CaSO3+H2SO4====CaSO4+H2O+SO2↑②废水的处理:根据杂质性质的不同,采用不同的化学方法,如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。SO2+Ca(OH)2====CaSO3↓+H2O③废渣的利用:制砖或制造水泥,提炼贵重金属。(2)能量的充分利用:硫酸工业生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要,还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。二、工业合成氨1.反应原理________________________
3、__2.基本生产过程(1)造气:①N2来源于空气N2+3H22NH3ΔH<0②H2主要来源于H2O和碳氢化合物,相关化学反应如下:C+H2O====CO+H2CO+H2O====CO2+H2CH4+H2O====CO+3H2CH4+2H2O====CO2+4H2高温高温催化剂高温催化剂高温催化剂(2)净化:①原料气中的主要杂质:H2S、CO、CO2、O2等。②主要危害:某些杂质会导致___________。③净化方法a.用氨水吸收H2S:_________________________b.CO转化为CO2:______________
4、____c.用K2CO3溶液吸收CO2:________________________d.用醋酸、铜和氨配制成的溶液精制处理。催化剂中毒NH3·H2O+H2S====NH4HS+H2OCO+H2O====CO2+H2K2CO3+CO2+H2O====2KHCO3高温Fe2O3(3)合成与分离:①设备:_______。②氨的分离:通过_______将氨液化,然后将液氨分离,分离出来的混合气体经循环压缩机,再送到_______中继续合成。③流程:原料气的制取→净化→压缩→3.合成氨条件的选择温度:____________;压强:_____
5、_________;催化剂:以_______作催化剂。合成塔冷凝器合成塔400℃～500℃10MPa～30MPa铁触媒【思考辨析】1.工业制取硫酸,在接触室里发生如下反应:2SO2+O22SO3,增大压强,平衡正移,有利于反应的进行,故硫酸工业中常采用高压的措施。()【分析】常压下SO2催化氧化成SO3的转化率已经很高,没有必要再采取高压措施,且增大压强会增加设备的投资。2.工业制取硫酸的吸收塔中用水来吸收SO3。()【分析】用水吸收SO3易形成酸雾,影响吸收速率,应用98.3%的浓硫酸吸收。××3.工业合成氨中从合成塔出来的气体分离出
6、氨气后,余下的气体排入大气。()【分析】从合成塔出来的气体分离出氨气后,余下的是N2和H2的混合气体,是合成氨的原料气,可循环使用。×4.根据反应N2+3H22NH3ΔH<0可推断,合成氨工业生产中,应尽可能地采用低温和高压条件。()【分析】仅从原料的转化率考虑,合成氨在低温高压条件下有利于氨的生成。但工业生产考虑的是产量和成本。温度低,反应速率慢,且催化剂还有一个适宜的活性温度,故工业合成氨一般采用400℃~500℃。压强过大会增加设备、技术、成本等方面的要求,工业生产中一般采用10MPa～30MPa压强。×考点1合成氨工业1.合成氨
7、条件的选择外加条件要尽可能加快反应速率,提高反应进行的程度。反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中氨的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中氨的含量压强增大,有利于氨的合成,但需要的动力大,对材料、设备等要求高,因此,工业上一般采用10MPa~30MPa的压强反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中氨的含量的影响合成氨条件的选择升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中氨的含量合成氨时温度要适宜。工业上一般采用500℃左右的温度,并且在这个温度时,催化剂的活性最大使用催化剂有利于增
8、大化学反应速率没有影响工业上一般采用铁触媒,使反应能在较低的温度下较快地进行2.工业生产中的循环操作合成氨转化率较低,要采用循环操作。混合气体通过冷凝器,使氨液化,将氨分离出来,并将没有完全反应的N2和H2
