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1、一、硫酸工业 1三种原料：硫磺(或_)、空气、水。 2三个反应 (1)造气：S(s)O2(g)=SO2(g) H297 kJ/mol 4FeS2(s)11O2(g)=_ H3 412 kJ/mol (2)接触氧化： H196.6 kJ/mol (3)三氧化硫的吸收：SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l) H130.3 kJ/mol,黄铁矿,2Fe2O3(s)8SO2(g),3三个主要设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。,(1)用水吸收SO3易形成酸雾、吸收不彻底，故工业上用98.3%的浓H2SO4吸收SO3后得到发烟硫酸(H2SO4nSO3)。 (2)煅烧黄铁矿制得的炉气中含有三种有害杂质：矿尘
2、，砷、硒等化合物，水蒸气；对应三个净化过程：除尘、水洗和干燥，避免催化剂中毒。 (3)接触氧化过程，应用了热交换器设备，其优点是充分利用反应放热对原料气体进行预热。 (4)SO3吸收过程中，采用了逆流操作，上升的SO3气体与下喷的硫酸进行充分吸收。,4三个反应条件 (1)温度： ，根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高，反应速率低，实际生产中采用 的温度。 (2)常压：根据平衡移动原理，应在 进行，但增大压强对SO2的转化率提高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已 ，实际生产采用常压操作。 (3)适当过量的空气： 目的是 的转化率。,400500,40050
3、0,高压下,很高,提高SO2,5“三废”处理和能量综合利用 (1)“三废”处理方法 尾气吸收：SO2Ca(OH)2= _ CaSO3H2SO4=_ 废水处理：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。 废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。,CaSO3H2O,CaSO4SO2H2O,(2)能量的充分利用 硫酸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、合成氨工业 1原料：空气、燃料(煤、天然气、石油)、水。 2基本生产过程 (1)造气 N2：来源于空气。 H2：水煤气法：,甲烷与水反应： (2)净化
4、除去H2S：NH3H2OH2S=_ 除去CO： 除去CO2：K2CO3CO2H2O=2KHCO3 (3)合成：使原料气进行化学反应合成氨。及时分离出氨气，剩余气体再送回合成塔，循环利用。,NH4HSH2O,3设备：氨合成塔。 4过程： 三、纯碱工业 1索尔维制碱法：此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳，生产过程如下。 (1)盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的 _和 _ 。 (2)盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，制成氨盐水。,(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl (4)过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同
5、时回收二氧化碳再利用。 (5)将氯化铵加石灰乳反应，生成氨回收利用。 (6)缺点：产生大量用途不大的CaCl2，食盐的利用率低。,2侯德榜制碱法(联合制碱法) (1)向食盐水中先通足量NH3，再通足量CO2。 NH3CO2H2O=NH4HCO3 (2)由于NaHCO3溶解度小于NH4Cl和NH4HCO3，所以有NH4HCO3NaCl=_ (3)过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收二氧化碳再利用。,NaHCO3NH4Cl,(4)根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在278 K283 K(510)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出。 (5)该法优
6、点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。,四、化肥、农药和表面活性剂 1常见化肥： (1)氮肥：主要有NH4Cl、NH4HCO3、NH4NO3、尿素CO(NH2)2等。 (2)磷肥：磷肥能促进作物根系发达，增强抗旱抗寒能力，还能促进作物提早成熟，穗粒增多，籽粒饱满。常用的磷肥为钙镁磷肥、过磷酸钙(又称“普钙”)等。 工业上以磷矿石主要成分Ca3(PO4)2、磷灰石主要成分Ca5(PO4)3F、硫酸为原料制取普钙。 Ca3(PO4)22H2SO4(浓)= _,2C
7、aSO4Ca(H2PO4)2,(3)其他肥料：常用的钾肥有K2SO4、_等，复合肥料有NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、KNO3、KH2PO4等。,KCl,(1)铵态氮肥不稳定，使用或贮存时要注意低温、密封。 (2)硝铵分解时易发生爆炸，注意使用时避免高温，粉碎时勿撞击。 2常见杀菌剂和消毒剂 (1)农药石硫合剂：石灰和 配制。 (2)波尔多液： 和石灰配制。 (3)含氯化合物666(六氯化苯)和DDT(难代谢，污染环境)。,硫磺,硫酸铜,3肥皂的生产 (1)原理：高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下水解形成高级脂肪酸盐(即肥皂)。 (2)工艺流程,(4)植物生长调节素：例如乙烯可以催熟果实。
8、(5)常用消毒剂：酒精溶液、碘酒、双氧水、高锰酸钾溶液、氯系消毒剂(氯气、漂白粉、二氧化氯)、过氧乙酸溶液等。,肥皂与合成洗涤剂的比较： (1)肥皂不适合在硬水中使用，而合成洗涤剂使用不受限制。 (2)合成洗涤剂去污能力更强，并且适合洗衣机使用；合成洗涤剂的原料便宜。 (3)制造合成洗涤剂的主要原料是石油产品(烷烃、苯)，而制造肥皂的主要原料是油脂。 4)合成洗涤剂在自然界中不易被细菌分解，大量使用造成了水体污染，尤其含磷洗涤剂造成水体富营养化。,五、工业生产中的有关计算 1关系式法(多步计算的简捷运算方法) 先写出多步反应的化学方程式，然后找出最初反应物和最终生成物之间的物质的量之比，列出关
9、系式。如由硫酸工业反应原理可推算出，理论上1 mol S完全转化能生成1 mol H2SO4、1 mol FeS2完全转化能生成2 mol H2SO4，即：SH2SO4、FeS22H2SO4。 2元素守恒法 原料中某一关键元素理论上若全部转入产物，则两物质中该元素的物质的量相等。,3常见量的计算公式 用硫铁矿生产H2SO4时，矿石的损失率FeS2的损失率S的损失率。,1. 硫酸工业中SO2转化为SO3的适宜条件 由 正反应放热，工业上将SO2转化为SO3采用的条件为： (1)温度：400500。 (2)压强：因在常压下SO2的转化率已很大，再增大压强对SO2的转化率增大有限，反而会增加生产成本
10、，故选用常压。 (3)通入过量空气，增大O2浓度，促使平衡向正反应方向移动，提高SO2的转化率。 (4)使用催化剂，加快反应速率。,2氨氧化法制硝酸 (1)反应原理 一氧化氮的制取 一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收 2NOO2=2NO2； 3NO2H2O=2HNO3NO。,(2)尾气处理 用纯碱溶液吸收 2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2。 催化还原 H2NO2=NOH2O， 2H22NO=N22H2O， CH44NO2=4NOCO22H2O， CH44NO=2N2CO22H2O。,(1)已知 的催化氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？_； (2)在400500时， 的催化
11、氧化采用常压而不是高压，主要原因是_； (3)选择适宜的催化剂，是否可以提高 的转化率？_(填“是”或“否”)，是否可以增大该反应所放出的热量？_(填“是”或“否”)；,(4)为提高 的吸收率，实际生产中用_吸收 ； (5)已知： H196.6kJ/mol，计算每生产一万吨98%硫酸所需要的 的质量和由 生产这些 所放出的热量,分析表格中数据： (1)压强相同时，升高温度， 的转化率减小，故升温，上述反应的平衡向逆反应方向移动，则正反应方向为放热反应。 (2)400500范围内常压下 的转化率在97.8%以上，故不需要再采用高压措施。 (3)催化剂只能加快反应速率，提高单位时间内的产量，不能提
12、高 的转化率及反应过程中放出的热量。 (4)实际生产中，不是用 吸收 ，而是用98%的浓硫酸吸收，可以避免形成酸雾并提高吸收率。,【答案】 (1)压强一定时，温度升高， 的转化率下降，说明升温有利于向逆反应方向进行，所以正反应为放热反应 (2)增大压强对提高 的转化率无显著影响，反而会增加成本 (3)否 否 (4)浓硫酸,【方法技巧】 (1)催化剂只能改变可逆反应的化学反应速率，而不会使其平衡发生移动，故不能提高 的转化率及反应过程中放出的热量。 (2)对于可逆反应，其热化学方程式中的焓变是指可逆反应进行到底的热效应，计算时根据方程式列比例计算即可。,1(2009年西宁模拟)在接触法制硫酸、氨
13、的催化氧化法制硝酸和炼铁的工业生产中，都需要用到的一种原料是( ) A氢气 B空气 C石灰石 D硫铁矿,解析：接触法制硫酸所用的原料是：硫铁矿、空气和98.3%的浓硫酸；氨的催化氧化法制硝酸所用的原料是：氨气、空气和水；工业炼铁所用的原料是：铁矿石、焦炭、空气和石灰石，它们都用到空气。,答案：B,列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是( ) A硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧 BSO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO3吸收完全 CSO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率 D从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质
14、反应,解析：A项大块硫铁矿，燃烧慢，不充分，错；C项催化剂不能提高转化率，错；D项杂质会使催化剂中毒，错。,答案：B,2(2009年青岛模拟)在硫酸的工业制法中，下,1温度 (1)理论：从反应速率分析，温度越高越好；从化学平衡分析，温度越低越好。 (2)实际：综合考虑以500左右为宜，而且在此温度下催化剂活性最大。,2压强 (1)理论：无论从反应速率还是从化学平衡考虑，压强越大越利于合成氨。 (2)实际：压强越大，对设备的制造和材料的强度要求越高，以20MPa50MPa为宜。 3催化剂：加快反应速率但不影响平衡，提高单位时间氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。 4循环操作 合成氨转化率较低，
15、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 和 经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。,(2008年广东高考)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3的生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0105 Pa、反应时间3 h)：,回答下列问题： (1)请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化的示意图，并进行必要标注。 (2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：_。,(3)工业合成氨的反应为
