选修二化学走进化学工业

选修二化学走进化学工业第一单元

《走进化学工业》第2页,共48页，2024年2月25日，星期天教学目标１、以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。２、知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。３、能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。４、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。５、认识合成氨反应的特点，学会选择合成氨的适宜条件。６、认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重要意义。７、掌握氨碱法制取纯碱的原料、原理及工艺流程。８、了解联合制碱法的原理。第3页,共48页，2024年2月25日，星期天第一章走进化学工业第一节《化学生产过程中

的基本问题》第4页,共48页，2024年2月25日，星期天硫酸的性质(1)物理性质:硫酸是一种无色,难挥发,易溶于水的油状液体。浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫酸时应该把______倒到______中,并_____.(2)化学性质:浓硫酸具有酸性,______性,______性和______性.浓硫酸水不断搅拌吸水脱水强氧化第5页,共48页，2024年2月25日，星期天硫酸的用途第6页,共48页，2024年2月25日，星期天思考:

(1)自然界中有没有天然的硫酸?(2)工业上如何制取硫酸?第7页,共48页，2024年2月25日，星期天(一)硫酸工业生产的原理思考:1,自然界中存在的含硫的物质有哪些?2.这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸?请写出有关的化学方程式!第8页,共48页，2024年2月25日，星期天硫酸生产反应式S(s)+O2(g)SO2(g)

高温(一)硫酸工业生产的原理SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)第一步：第二步：第三步：以硫磺为原料:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂加热(造气)(催化氧化)(吸收)工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3因此:工业上制硫酸主要分_________个生产过程.第9页,共48页，2024年2月25日，星期天硫酸生产反应式(二)硫酸工业原料的选择4FeS2(S)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)

高温第一步：SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)2SO2(g)

+O2(g)2SO3(g)催化剂加热第二步：第三步：以FeS2为原料思考:为什么不主张用黄铁矿(主要成分FeS2)作为原料生产硫酸?因此:硫酸生产中的三种原料:硫磺(或黄铁矿),空气,和水第10页,共48页，2024年2月25日，星期天硫酸生产反应式S(s)+O2(g)SO2(g)

高温SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)第一步：第二步：第三步：以硫磺为原料:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂加热(造气)(催化氧化)(吸收)工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3想一想:从生产硫酸的原理看,硫酸厂中的生产设备最少应分几部分?第11页,共48页，2024年2月25日，星期天(三)硫酸工业生产的三个主要设备沸腾炉图片接触室图片98.3%H2SO4SO2O2SO2O2SO2O2第12页,共48页，2024年2月25日，星期天阅读P6表1-2,思考压强的增大,SO2的转化率_____越高注意:工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题思考:是否压强越高越好

?硫酸工业生产的三个适宜条件:应选择压强:(2)常压生产中反应条件的控制第13页,共48页，2024年2月25日，星期天(1)低温(400~5000C)(2)常压(3)适当过量的空气硫酸工业生产的三个适宜条件:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)生产中反应条件的控制第14页,共48页，2024年2月25日，星期天阅读P6表1-1,思考温度较____时,越有利于SO2转化为SO3?注意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温度下催化剂的活性.思考:是否温度越低越有利于SO2转化为SO3?2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)放热催化剂硫酸工业生产的三个适宜条件:低应选择温度:(1)低温(400~5000C)第15页,共48页，2024年2月25日，星期天1、如何处理尾气中的SO2?2、,如何处理废水中的酸性物质?3,如何利用废渣和生产过程中的产生的大量热能?工业：ＳＯ２Ｃa（ＯＨ）２ＣaＳＯ３Ｈ２ＳＯ４ＳＯ２（重新利用）实验室：ＳＯ２＋２ＮaＯＨ＝Ｎa２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和.废渣:分离后循环利用,剩下的作铺路用的沥青或用于制砖生产中的三废处理第16页,共48页，2024年2月25日，星期天能量的充分利用硫酸生产过程中的三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能(工厂里把它们叫做“废热”)以降低生产成本。第17页,共48页，2024年2月25日，星期天在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装置。据测算，生产1t硫酸约需消耗100kW·h的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于200kW·h的电能。第18页,共48页，2024年2月25日，星期天化工生产过程:(1)确定化学反应原理(2)选择原料(3)选择设备和工艺流程(4)三废处理(环境保护)(5)能源的利用(综合经济利益)(6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问题）第19页,共48页，2024年2月25日，星期天小结:(本节课重点)1,工业上接触法制硫酸概括为“五个三”:三种原料:三个反应:三个生产过程:三个主要设备:硫酸工业生产的三个适宜条件:2,硫酸生产中的废气及废液的处理方法.硫磺(或黄铁矿),空气,和水造气,催化氧化,吸收沸腾炉,接触室,吸收塔(1)低温(400~5000C)(2)常压(3)适当过量的空气第20页,共48页，2024年2月25日，星期天P213、4、8作业：实践活动

通过查阅资料、上网、参观访问等方式进行调查，了解一些化工厂是如何利用废热的。研究课题：利津石油化工厂的废气可否应用于利津凤凰热电厂的发电燃料？第21页,共48页，2024年2月25日，星期天第一章走进化学工业第二节《人工固氮技术─合成氨》第22页,共48页，2024年2月25日，星期天

在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。

N2+O2

====2NO放电或高温2NO

+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO雷雨发庄稼神秘的魔鬼谷第23页,共48页，2024年2月25日，星期天氮的固定将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．第24页,共48页，2024年2月25日，星期天(一)合成氨的反应原理由氮气与氢气直接合成氨的化学原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3

(g)

高温高压催化剂(放热)第25页,共48页，2024年2月25日，星期天(二)工业合成氨的原料选择思考:工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来源于哪里?N2主要来源于____氢气主要来源于____空气(从空气中分离出N2有哪些方法?)碳、碳的氢化物和水反应C+H2O===CO+H2(试写出碳或碳的氢化物与水制取氢气的化学方程式)CH4+H2O===3H2+COCH4+2H2O===4H2+CO2催化剂催化剂第26页,共48页，2024年2月25日，星期天三个生产过程:(三)工业合成氨的三个生产过程:造气,净化，合成与分离第27页,共48页，2024年2月25日，星期天(四)工业合成氨的工业流程:第28页,共48页，2024年2月25日，星期天造气氮气的来源:取自空气.一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气;另一是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得氮气.氢气的来源:碳与水的作用或碳氢化合物与水的作用.第29页,共48页，2024年2月25日，星期天原料气净化想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质有__________CO,CO2

和H2S第30页,共48页，2024年2月25日，星期天反应条件:1）浓度：使用过量的氮气。2）温度：400～500℃；3）高压:10MPa~30MPa；4）催化剂(加快反应速率)：铁合成与分离第31页,共48页，2024年2月25日，星期天合成氨的实地照片第32页,共48页，2024年2月25日，星期天阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．(五)合成氨工业的发展1、原料及原料气的净化2、催化剂的改进3、环境保护第33页,共48页，2024年2月25日，星期天课堂训练：

合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其先后顺序为（

）

A．①②③④

B．①③②④

C．④③②①

D．②③④①Ｂ第34页,共48页，2024年2月25日，星期天小结：工业合成氨:(1)原理与过程:(2)原料：(3)合成条件:(4)三废处理:第35页,共48页，2024年2月25日，星期天第一章走进化学工业第三节《纯碱的生产》第36页,共48页，2024年2月25日，星期天知道纯碱的用途吗？你第37页,共48页，2024年2月25日，星期天第38页,共48页，2024年2月25日，星期天想一想？获得纯碱的方法有哪些？第39页,共48页，2024年2月25日，星期天自然界中有纯碱吗？内蒙古鄂尔多斯碱湖

第40页,共48页，2024年2月25日，星期天鄂尔多斯天然碱厂第41页,共48页，2024年2月25日，星期天纯碱生产车间纯碱的生产第42页,共48页，2024年2月25日，星期天两种著名的制碱技术(1)氨碱法制纯碱(索尔维制碱法)(2)联合制碱法(侯氏制碱法)第43页,共48页，2024年2月25日，星期天NaCl+NH3＋CO2＋H2ONaHCO3+NH4Cl2NaHCO3