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课件 新人教版选修2.ppt

化学新课标 必修2 选修2化学与技术 化学新课标 必修2 第一单元走进化学工业 5 4 3 2 1 过程 酸性 用碱中和ca oh 2 h2so4 caso4 2h2o so2 ca oh 2 caso3 h2ocaso3 h2so4 caso4 so2 h2o循环 炼铁 提炼有色金属 制水泥 制砖 靠近消费中心 厂址选择 热交换 用反应放出的热预热反应物 98 3 的硫酸吸收 防止酸雾 400 500 常压 钒触媒 v2o5 矿石粉碎鼓入足量空气 反应条件 污水处理 尾气吸收 石灰水或氨水 废渣的利用 三废处理 吸收 吸收塔 so3 h2o h2so4 催化氧化 接触室 造气 沸腾炉 用于发电 能量利用 黄铁矿 fes2 硫磺 s 原料 原理 1 1课题一化工生产中的基本问题 硫酸工业 4fes2 11o28so2 2fe2o3 以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程 造气 制so2 so2 空气 净化干燥 催化反应室400 500 常压 催化剂 so3 吸收塔 发烟硫酸 稀释室 98 硫酸 贮存室 硫酸工业流程 水 98 硫酸 除尘 洗涤防止催化剂中毒 能量循环利用 提高so2的转化率 硫酸工业中连续多步反应的计算 原料利用率 1 原料损失率 各步反应转化率的乘积 fes2 2so2 2so3 2h2so4或s so2 so3 h2so4 根据涉及的多步反应的化学方程式 找出连续多步反应中元素的转化关系 依照原子守恒或电子守恒的原则 化学原理在硫酸工业生产中的应用 1 化学反应速率和化学平衡原理 原料粉碎 升高温度 使用催化剂 低温有利于提高so2的转化率 低温时催化剂活性不高 速率低 400 500 时 反应速率和so2转化率均较理想 增大压强对加快反应速率和提高so2转化率有利 但常压下so2转化率已经很高 增大压强会增加投资和能量消耗 适当过量的空气目的是提高so2的转化率 接触室的尾气中有一定的so2和o2 通过一定措施将这部分气体送回接触室 提高原料利用率 同时减少废气排放 接触室 4 循环操作原理的应用 在接触室内使用热交换器 使反应后的气体预热作为接触室的原料气 达到节约能源 降低生产成本的目的 接触室 3 热交换原理的应用 吸收塔中98 浓硫酸从塔顶喷下 三氧化硫气体从塔底吹入 提高吸收程度 吸收塔 沸腾炉中原料从炉顶落下 热空气从炉底吹入 使原料与助燃气体充分接触 反应充分进行 沸腾炉 2 逆流原理的应用 化工生产与化学反应的关系化工生产是以 为依据 以 为基础的 任何生产的完成都要符合 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 和 考虑 来确定 一依据化学反应原理确定生产过程 1 2 化学反应原理 实验室研究 化学反应规律 化学 组成 性质 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 原料 从h2so4的组成看 原料应该是自然界存在的含 物质 如 主要成分是fes2 等 2 生产步骤 生产硫酸的主要化学过程可以分成 和so3转化为硫酸三个阶段 3 工业上制硫酸的基本生产原理 造气 以s为原料制备so2 反应化学方程式为 属 反应 填 放热 或 吸热 下同 催化氧化 将so2氧化成so3 反应化学方程式为 属 反应 so3吸收 三氧化硫转化成硫酸 反应化学方程式为 属 反应 硫黄 黄铁矿 硫 so2的生成 so2转化为so3 放热 2so2 o2 放热 so3 h2o h2so4 放热 在工业生产中 选择原料除依据 外 还有许多因素需要考虑 如 能源 用水的供应能力 预处理成本及 等 工业制硫酸的原料目前 世界大多数国家生产硫酸主要以 为原料 我国主要是以 为原料 二生产中原料的选择 1 原料选择依据 2 化学反应原理 厂址选择 原料 工业 贮存 运输 环境保护 硫黄 黄铁矿 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 和 都比较理想 还要同时考虑 和 硫酸工业生产中条件的选择二氧化硫催化氧化的条件是 笃学三生产中反应条件的控制 1 2 化学反应速率 反应物的转化率 控制某些反 应条件的成本 实际可能性 常压 v2o5作催化剂 400 500 催化剂能同等程度增大正 逆反应速率 so2的转化率随压强增大的并不多 反应速率和so2转化率都较理想 采用该条件的原因 v2o5 常压 400 500 催化剂 压强 温度 化工条件 2so2 o22so3 h 98 3kj mol 1 化学反应 压强 mpa 转化率 温度 温度 压强对so2平衡转化率的影响 1 三废 废气 废液 废渣 2 三废处理方法 尾气吸收法一石灰水吸收法so2 ca oh 2 caso3 h2o caso3 h2so4 caso4 so2 h2o 法二氨水吸收法so2 2nh3 h2o nh4 2so3 nh4 2so3 h2so4 nh4 2so4 so2 h2o 四硫酸工业生产过程中三废的处理 污水处理利用不同化工生产过程中产生的污水所含的杂质不同 根据杂质的性质利用不同的化学方法进行处理 硫酸工业废水中常含有硫酸 常用石灰乳中和 ca oh 2 h2so4 caso4 2h2o 废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是fe2o3和sio2 可作为制造水泥的原料或用于制砖 含铁高的矿渣经处理后可以炼铁 有的也可分离后循环利用或提炼贵重的有色金属或将其用于铺路 化工生产过程中通常都要消耗大量的能量 硫酸工业充分利用废热的方法是 在催化反应室中设热交换装置 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 五能量的充分利用 化学新课标高考一轮 有机化学 1 1课题1化工生产过程中的基本问题 1 下列关于硫酸工业生产的说法中正确的是 a 建筑高烟囱 使尾气在高空扩散稀释b 设置 废热 锅炉 产生蒸气来供热或发电c 使用v2o5作催化剂 提高so2的转化率d 在吸收塔中 直接用水吸收三氧化硫 b 2 下列事实不能用勒夏特列原理解释的 a 氢气和氮气合成氨的反应中 在加压下有利于氨的生成b 醋酸溶液中滴入少量稀盐酸 溶液中c h 增大c 用热的纯碱水溶液洗涤油污物品时 去污效果较好d 加催化剂v2o5 能提高so2转化为so3的转化率 d 3 2012 上海高考 下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是 a 在接触室中使用铁触媒作催化剂b 在接触室中运用热交换技术可充分利用能源c 把硫铁矿磨成细粉末 可以提高原料的利用率d 该反应采用450 500 主要是因为该温度下催化剂活性好 a 4 在接触法制硫酸工业中 接触室中装有热交换器 采用热交换器的好处是 充分利用热量 降低能耗 促使平衡向正反应方向移动 提高产率 减少热量对环境的污染 提高最终产品的纯度a 仅 b 仅 c 仅 d c 使用热交换器能充分利用热量 减少热量对环境的污染 so2转化为so3是放热反应 温度降低有利于平衡向正反应方向移动 5 下列废物处理方法中正确的是 a 化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收b 化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收c 用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中 产生的废渣可用于提取燃料d 用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中 产生的废气可用于提取漂白剂 d 6 接触法制硫酸的炉气组成是so2占7 o2占11 n2占82 现有100l混合气体进入接触室反应后 总体积变为97 2l 则该变化过程中so2转化率是 a 50 b 60 c 70 d 80 d 解法一 设参加反应的二氧化硫体积为2x2so2 o2 2so3n2体积总体积开始时体积711082100反应后体积7 2x11 x2x82100 x根据题意100 x 97 2x 2 8l 2so2 o2 2so3体积差2l1l2l1l2x100l 97 2l 2 8lx 2 8l二氧化硫的转化率为5 6l 7l 100 80 7 下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中 叙述错误的是 a 充分利用三个反应放出的热能 来降低生产成本b 为了防止尾气的污染 用氨水吸收尾气c 硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区 远离硫酸消费中心d 生产过程中含有少量硫酸的污水 可用石灰乳中和处理 c 8 含硫48 的黄铁矿煅烧时fes2损失2 则下列说法不正确的是 a 该黄铁矿含fes2也是48 b 硫损失也是2 c 铁损失也是2 d 该黄铁矿含fes290 a 9 硫酸工业中采取以下几种措施 改进煅烧黄铁矿的技术 氧化二氧化硫时使用催化剂 在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器 将二氧化硫进行多次循环氧化 回收利用尾气中的二氧化硫 其中能减少酸雨产生的措施是 a 仅 b 仅 c d 仅 d 10 化工厂厂址选择是一个复杂的问题 受到原料 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的制约 硫酸厂应建在 靠近原料产地 远离消费中心的地区 靠近消费中心 稍偏离原料产地的地区 交通便利 人口稠密的居民区 环保要求高的地区 便于 三废 的治理a b c d d 11 以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下 1 沸腾炉中发生的反应方程式为 2 接触室中发生反应的化学方程式是 2so2 o22so3 催化剂加热 3 依据工艺流程图判断下列说法正确的是 选填序号字母 a 为使黄铁矿充分燃烧 需将其粉碎b 过量空气能提高so2的转化率c 使用催化剂能提高so2的反应速率和转化率d 沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 abd 4 吸收塔排出的尾气先用氨水吸收 再用浓硫酸处理 得到较高浓度的so2和铵盐 so2既可作为生产硫酸的原料循环再利用 也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的br2 so2吸收br2的离子方程式是 so2 br2 2h2o 4h 2br so42 12 1 为防酸雨 降低煤燃烧时向大气排放的so2 工业上将生石灰和含硫煤混合后使用 请写出燃烧时 有关 固硫 不使含硫化合物进入大气 反应的化学方程式 2 某有色金属冶炼厂排放的废气中含有so2 先用石灰浆吸收so2 然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏 caso4 2h2o 写出反应的两个化学方程式 2caso3 o22caso4 ca oh 2 so2 caso3 h2o 2caso3 o2 4h2o 2 caso4 2h2o 3 硫酸厂排放的尾气中so2与硝酸厂排放的尾气中no和no2在催化剂作用下能发生氧化还原反应 释放出一种无色 无味 无毒的大气中含有的气体和一种常温 20 c 常压 101kpa 下的无色液体 试分别写出它们发生反应的化学方程式 13 下图装置可以进行测定so2转化成so3的转化率的实验 已知so3的熔点是16 8 沸点是44 8 已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为 na2so3 s h2so4 85 na2so4 h2o so2 1 根据实验需要 应该在 处连接合适的装置 请从下图a e装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中 处连接的装置分别是 b a e 2 实验时 浓硫酸顺利地滴入烧瓶中 甲仪器所起作用的原理是 3 从乙处均匀通入o2 为使so2有较高的转化率 实验时 在加热与滴加浓硫酸过程中应采取的操作是 维持烧瓶与分液漏斗内的压强相等 先加热v2o5 然后缓慢滴加浓硫酸 4 用大火加热烧瓶时 so2的转化率会 填 增大 不变 或 降低 5 用amolna2so3粉末与足量浓硫酸进行此实验 当反应结束时 继续通入o2一段时间后 称得 装置质量增加bg 则本实验中so2的转化率为 100 降低 na2so3 so2 amol amol 14 2013 西安高二检测 工业制硫酸生产流程如图 1 在催化反应室 下列措施中有利于提高so2平衡转化率的有 a 升高温度b 减小压强c 不断补充空气d 及时分离出so3 2 在生产中 为提高催化剂效率采取的措施是 a 净化气体b 控制温度在400 500 c 增大催化剂与反应气体的接触面积d 不断补充空气 cd abc 3 已知2so2 g o2 g 2so3 g h 196kj mol 1 在450 常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2molso2和1molo2 充分反应后 放出的热量 填 或 196kj 理由是 2molso2和1molo2完全反应生成2molso3 放出196kj的热量 该反应为可逆反应 不可能进行完全 所以放出的热量小于196kj 4 经检测生产硫酸的原料气成分 体积分数 为so27 o211 n282 在500 0 1mpa条件下达到平衡时 各种气体的体积比为v so2 v so3 v o2 v n2 0 46 6 5 7 7 82 则so2的利用率为 93 4 6 5 6 5 0 46 100 93 4 5 生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收 请写出该反应