化工生产基础知识

化学生产基础知识第一章化学生产概述化学工业的基本概念：1化学生产的三大要素：水、电、蒸汽。2化学生产的基本任务：A.研究化学生产的基本过程和反应原理。B.化工生产工艺和最佳工艺条件。C.生产中使用的主要设备的构成、工作原理和加强生产的方法。3化学生产单位运行和分类a什么是化学单元操作？化工生产的纹样有山、碱、化肥、农药、橡胶、染料、制药等多种。原料来源广泛，产品种类多样，加工过程各异。除了化学反应以外，将剩下的步骤概括为部分生产的基本加工过程。液体的输送和压缩、沉淀、过滤、蒸发、传热、结晶、离心、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻、粉碎等这些基本加工过程称为化学单位操作。多个单位工作连接在一起，形成了一个化工产品的生产过程。b化学单位业务分类汇总为几个流程。A.流体力学过程：液体输送和压缩、过滤、沉淀、离心等。b传热过程：传热、蒸发等。c质量转移工艺：蒸馏、吸收、干燥等。d热力学过程：冻结、深冻等。机电工艺：固体粉碎、筛分、材料搅拌等。把它4化学过程的基本规则：对于千变万化的各种化学生产过程，其单位操作可以归纳为上述几种化学基本过程，都遵循着共同的规律，也是指导生产实践的方法和手段。(1)物质平衡计算：按照物质保存规律。.W原始=W生产W损失。w原始输入物料w生产产品数量w损失损失的物料数量(2)热平衡计算-根据能量守恒定律。Q输入=Q损失Q 输入列Q 输出列q损失损失列根据该定律，可以检查卡路里消耗程度，决定经济合理的能源使用方案和热能综合利用选择等。(3)过程的平衡关系；在化学生产中固体溶解、气体吸收、溶液蒸馏等都在一定条件下从不平衡转变到平衡状态，使工序最大化。就像盐溶解水的过程。气体吸收工艺；传热过程的冷却和热2流体；如果两者的传递过程达到平衡，则不再进行。也就是说，在化学生产过程中建立工艺平衡关系，对生产具有重要的现实意义。一个过程在一定条件下进行，进行到什么程度，可以通过平衡关系推测。同时，为生产条件的选择和改善提供了基础。(4)进程的速度；进程的速度表示在单位时间内，进程执行的变化量。它与工程的推力成正比，与阻力成反比。提高过程的推动力是加快过程的基本方法。流体流动的驱动力包括压差、传热过程的驱动力是温度差、吸收过程的驱动力是浓度差等。2化学原料和产品：1化学原料：武器原料： (空气、水、盐、黄色矿石、磷灰石、硼和镁矿石)空气：以氧、氮、二氧化碳、氦等为主要成分。其中He，Ne，Ar，Kr，Xe是一种稀有气体，化学反应不容易，也被称为惰性气体。空气的密度为1.293g/L。水：是地球上分布最广、最常见、最需要的化合物。水的物理特性：自然的水以气体、液体和固体的形式存在。纯净水是无色、无味、无臭的透明液体。水的凝固点为0 ，4 时密度最高为1000千克/m3，373K时水的蒸发潜热为2258.8kj/kg，凝固热量为330kj/kg。冰的密度为920千克/m3，因此冰比水轻，水变成冰时体积增加。水的化学性质：水很稳定，只有在2730K以上才开始分解为氢和氧。水电解后，氢和氧容易与其他物质反应。水的用途很广泛，是化学工业的重要起始原料。水可以与很多物质反应，产生基本原料和中间体，广泛用于溶剂、洗涤剂、吸收剂、润滑剂、氧化还原剂等，水现在是最普遍的加热、冷却和冻结介质。水净化采用药物沉淀法和离子交换法。b有机原料：煤、石油、天然气。c农业和副业产品：有土豆、果皮、秆和油。2化学产品化肥：作物不仅需要碳、氢、氧，还需要氮、磷、钾。大部分化肥是无机化合物，吸收效果好，但长期使用土壤会变质，最终农户有机肥料更好地利用。b农药：是农业病虫害防治、除草、植物生长调节等药品。开发方向是高效低毒及低毒药剂及微生物农药。c合成树脂和塑料：塑料是由多种有机物单体聚合或缩聚而成的聚合物化合物。用合成树脂制成，加入填充物、增塑剂、染料，以维持现状的有机材料。(1)聚通用塑料：聚乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。(2)工程塑料：指机械强度高、耐磨性好、耐蚀性好的自润滑性等具有优良特性的塑料。尼龙1010，聚甲醛等。(3)高温塑料：一种耐热性强、价格高的塑料。聚四氟乙烯、硅等高温下附着力强的苯基醚和聚苯硫醚。(4)环氧树脂：固化产品具有良好的物理、机械性能、电气绝缘特性、耐化学性和金属、非金属的良好连接力。(5)有机玻璃是非常透明的塑料。具有很高的机械强度。d橡胶：通用合成橡胶和特殊合成橡胶。e合成纤维：棉、麻、丝、头发属于天然纤维。合成纤维是以有机原料人工合成的聚合物，具有强度高、耐磨性好、比重轻、吸水性好、保暖性好、耐酸碱性好、无霉菌、无虫蛀、透气性差、染色性差的缺点。f化学产品：颜料、涂料、试剂和各种药物、燃料、催化剂添加剂、乳化剂、粘合剂、发泡剂、抗氧剂等。三化学的基本概念(a)物质物质1的概念化学研究的对象是物质。物质作用于我们的感觉器官，引起人们的感觉，有一定的空间和质量。物质以不同的形式不断移动。因此，物质存在必须有物质运动。能量2物质的变化和运动总是伴随着各种能量的变化。加热水产生高压蒸汽，列车运行，电力可以通过马达启动机器，汽油在缸内燃烧，汽车就可以行驶。3物质质量和能量守恒定律在化学反应过程中，一种物质变成另一种物质，变化前后物质的能量相同。(b)物质的变化和性质1物理变化和物理特性物质的变化是多种多样的。变成水蒸气，水蒸气冷却，变成水，木材加工成家具。钢锭轧成钢筋等等。只改变了物质的外在状态和现状，没有改变物质的组成，也没有产生称为物理变化的新物质。物质根据物理变化表现的性质称为物理性质。颜色、气味、密度、沸点、熔点等。2化学变化和化学性质物质不仅改变了形状，还改变了物质本身的构成，产生了新的物质。燃烧木炭会产生二氧化碳。从物质产生新物质的变化称为化学变化。化学变化物质表现的性质称为化学性质。(c)物质的构成一个分子自然界的一切都是由物质构成的。保持某种物质所有化学性质的最小粒子称为该物质的分子。分子很小。分子在不断地运动。分子之间有距离。一般物质有气体、液体、固体的变化等三种状态，主要是由于分子之间的间距大小变化而产生的。两个原子物质在化学变化过程中，原始物质分子分解成较小的粒子，使变成新物质的分子重新结合。我们把化学变化中最小的粒子称为原子。原子很小。原子继续运动。原子具有复杂结构的粒子。3元素元素是具有相同原子电荷的同类原子的统称。使用特定符号(称为4元素符号)表示各种元素。元素符号除了表示一个元素外，表示此类元素的一个原子还包括h . n . o . f . cl . br . c . si . p . s . I . na . mg . al . k . ca(d)原子量、分子量和摩尔1原子数量：原子有质量，只知道原子的相对质量。如果将12C原子碳量定为12，那么任何元素的原子量都是该元素相对于12C原子的原子重量。分子量2分子量是构成分子的所有原子量的总和。相对质量。Cu(原子量)=63.5分子质量=63.5O2(氧)原子量=16分子质量=16X2=323摩尔物质之间的化学反应都是按一定数量的原子或分子的比例进行的。物质间的化学反应都是阿伏伽德罗常数6.021023。以的倍数反应。在任何物质中6.021023。含有微粒(分子、原子、离子、电子等)的量称为1摩尔。1摩尔的质量称为摩尔的质量。单位克/摩尔(克/摩尔)或千克/摩尔(kg/摩尔)物质的摩尔(mol)=物质的质量(克)/物质的摩尔质量(克/摩尔)物质质量=物质的摩尔质量(克/摩尔)物质的摩尔数(摩尔)(e)原子价和物质量：四种物质结构和元素周期率：5化学反应方程式一分体：用元素符号表示物质组成的公式；通过分子式，可以知道分子由什么元素组成，每个元素的原子数和质量的百分比。例如，(NH4)SO4其中S%=？N%=？O%=？H%=？2化学反应：用来表示化学反应的公式Co2=CO2从反应方程可以看出，反应物和产物是什么样的物质，反应式两边的元素数量相同，反应前后的物质总量不变的原则。a)反应方程式的建立阶段符号左边写反应物的化学式，右边写产物的化学式。反应是表示反应发生的条件的特定条件。燃烧、加热、加压、催化剂、温度等。b)化学方程式的平准化：最小公倍数法和范例法。三列化学方程式除了化学反应中物质的变化以外，以热形式出现的能量变化表明热变化的化学方程式称为热化学方程式。放热的化学反应称为放热反应，用符号“”表示放热。吸收热的化学反应称为吸热反应。吸热由符号“-”表示。6溶液和相平衡(a)溶液1溶液的定义一种或多种物质分散成不同的物质，均匀稳定的混合物称为溶液。溶解的物质称为溶质，溶解其他物质的物质称为溶剂。溶质可以是固体、液体或气体。溶于固体、气体、液体时，称为溶质，液体称为溶剂。习惯上多叫溶剂，少叫溶质。使用溶剂的溶液称为水溶液，使用酒精作为溶剂称为酒精溶液。2溶液分类：(1)根据状态分为气体溶液、液体溶液和固体溶液三类。(2)根据导电成分，即电解质溶液和非电解质溶液。(3)根据溶液形成过程，分为三类。固体溶于液体的溶液，气体溶于液体的溶液，液体溶于液体的溶液。3物质的溶解过程溶质溶于溶剂，经常有温度变化。物质溶解时，首先溶质分子在水分子作用下在溶质分子之间相互吸附，分子状态和离子状态在水中扩散，这是物理过程吸收热量的同时溶质不断运动的过程中，水相互吸引形成水合分子，释放热量。整体溶解有热量、体积或颜色的变化。因此溶解不是简单的物理过程或简单的化学过程，而是复杂的物理化学过程。4饱和溶液在固溶过程中，进入溶剂的溶质分子或离子可以被拖到溶质表面，返回固体表面，在溶液中相互碰撞，聚集回固体粒子，即在溶剂中再次析出的过程称为结晶。在特定温度下溶质溶解的速度称为结晶速度溶解平衡。在一定温度下达到溶解平衡的溶液称为饱和溶液。5饱和蒸气压液体上的蒸汽压力是在此温度下该液体的饱和蒸汽压力。6溶解度在a溶剂中达到溶解平衡时溶解的量。b影响溶解度的因素：同一溶剂，不同溶质的溶解度。不同溶剂的溶质溶解度也不同。c溶解度计算：固体溶解度计算(x克/100克)；气体溶解度计算(x克/升)。7稀溶液的性质溶液有其他特性，如溶液的颜色，体积变化。所有溶液与相应溶剂相比，溶液的蒸汽压减少等具有共同的特性；纯溶剂的蒸气压对溶液的蒸气压的差异称为溶液的蒸气压下降。溶液沸点升高： (溶液在沸点温度下不沸腾，要达到沸点，必须将温度升高到某种温度溶液，才能称为溶液沸点升高。溶液的凝固点下降了。冰盐或有机溶剂化合物冰等温度下降。利用这个特性，生产上使用制冷剂。(b)电解质溶液1电解质电离在水溶液中加热或溶解时通电的化合物称为电解质，反之称为电解质。Hac h AC？2离子反应和反应完成条件离子反应方程的编制方法；离子反应完成条件：产生弱电解质；不溶性物质生成；产生气体。3溶液的PH值水的电离b溶液酸碱性质与PH值的关系所有物质的水溶液中都存在水的电离平衡问题，都存在h-和oh-离子。在纯水中，H等于oh-离子的浓度为10-7m ol/l时，h oh-溶液是酸性溶液，H=OH是中性溶液，h oh-溶液是碱性溶液，因此中性溶液中的H=OH四盐水解强酸弱酸盐的水解；强酸弱碱盐的水解；弱酸弱碱盐的水解(3)相平衡(相和相数、成分和组分分数、相法)(1成分、2成分、3成分体系)。第二章无机化合物第一节无机化合物的分类氧化物：由氧和其他元素组成的化合物。具有以下特性：a碱性氧化物和酸反应产生盐和水。与水反应，产生碱温。与酸性氧化物反应，产生氧酸盐。b酸性氧化物(也称为无水):与碱反应，产生盐和水。与水反应，产生氧酸。与碱性氧化物反应，产生氧酸盐。c阳性氧化物狄碱：水溶液中产生的负离子都是氢氧根离子的化合物。具有以下特性：碱性溶液酸碱指示剂；红色石蕊试纸从蓝绿色，无色酚酞变成红色，甲基橙从橙色变成黄色。b与酸反应，生成盐和水c与酸性氧化物反应，生成盐和水与d盐反应，产生新的碱性新盐e不溶性碱加热分解产