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1、2014化学工业相关知识总复习【复习指导】新教材加大了化工生产内容的比重。旨在引导学生关心社会、关心生活、理论联系实际,在传授化工知识的同时，渗透了绿色化学的观点，环保意识、化工生产的基本观点。主要考点：合成氨、三酸二碱和炼钢炼铁所用的原料、化学反应、适宜条件、生产流程、主要设备、尾气的吸收与处理，综合经济效益评价等。复习思路整理:化工生产=化学反应原理+化学实验+化工技元素化合物知识、化学平衡原料：是否再生价格过程：循环利用反应速率转化率能源：利用率节约能源环保：废气废水的处理1 .系统掌握典型物质的工业制法，举一反三，并能够从多角度分析讨论化工生产的综合经济效益，将理论知识转化为实际应用。
2、2 .根据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律，综合考虑化工生产的适宜条件的选择。既要注意外界条件对二者影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性；既要注意温度、催化剂对化学反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制；既要注意理论生产，又要注意实际可能性。(1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.07:3。(2)对气体分子数减少的反应，增大总压使平衡向增大生成物的的方向移动。但压强太大，动力消耗，设备要求、成本增高，故必须综合考虑。(3)对放热反应，升温，提高反应速率，但转化
3、率降低，若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温，加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。(4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范围，且防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。合成氨适宜条件：500C、铁触媒、2X1075X107、循环操作。根据以上原则，结合合成氨反应的特点即正反应是体积缩小的放热反应分析可知，合成氨的适宜条彳是：500C、铁触媒、2X1075X107Pa（2050MPa）,循环操作等。工业上将二氧化硫氧化成三氧化硫的适宜条件是400c500C、催化剂（V2O5）,使用过量的空气等。乙醇和乙酸
4、发生酯化反应时，酯化极限为2/3,而常温下达到这个极限（即达到平衡）需要16年，如果温度升到150C,缩短到只要几天就达到平衡。如果加入适量浓硫酸作催化剂，12小时即可达到平衡，但反应进行的程度仍为2/3。实际生产中，可采取两种措施提高这个极限，第一是适当加大廉价原料乙醇的用量，第二是生产过程中利用乙酸乙酯的易挥发性，不断地把生成的乙酸乙酯从反应混合物中分离出去。同时采取这两种措施能又快又多地生产出乙酸乙酯。【知识框架】主要原料：空气、燃料（燥、石油，天然气）、水H2O(g)+C合成氨工业w反应原理J H2O(e)+CO=CO+ H?，ac5+H高温高压化学工业主震设备：氨合成塔生产过程：原料
5、气制备+净化+压缩-合成一分离（主要原料；空气、黄铁矿或硫磺、水f4FeS? + 110?迎2F.5+8soz硫酸工业反应原理4 2*方十。上SC)s + Hz()-HeS(L主要设备：沸腾炉、接触室，吸收塔生产过程；SG之的制备-净化+5（上氧化成SCV一吸收;主要原料工饱和食盐水串触氯碱业反应原理，2NaCl+2H式）2N自OH+Clt+Htf主要设备上离子交换膜电解槽生产过程：粗盐水f精制停电解珪酸盐工业（水泥、玻璃、陶瓷）【学案一】三酸二碱工业生产1、硫酸工业制法（接触法制硫酸）：燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫，使二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下氧化成三氧化硫，再使三氧化硫
6、跟水化合生成硫酸。由于二氧化硫跟氧气是在催化剂的表面接触时才起反应的，所以称为接触法制硫酸。反应原理用、.口）（b）图63砺嬖工业制法部分设备示意图1）沸腾炉示意图：6）接触室示意图沸腾炉接触室吸收塔关于硫酸工业综合经济效益的讨论（1）环境保护与原料的综合利用。化工生产必须保护环境，严格治理“三废”，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。硫酸厂的“三废”处理方法是：尾气吸收（氨吸收法）SO2+2NH3+H2Of(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4f(NH4)2SO4+SO2+H2O废水处理(石灰乳中和法)Ca(OH)2+H2SO4-CaSO4+2H2O废渣利用，制
7、砖或制造水泥(2)能量的充分利用。化工生产中应充分利用反应热，这对于降低成本具有重要意义。硫酸生产中的反应热不仅用于预热反应物满足自身能量的需要，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。(3)厂址选择和生产规模。化工厂厂址的选择，涉及原料、水源、能源、土地供应，市场需求、交通运输和环境保护等因素，应对这些因素综合考虑，作出合理的抉择。由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因此硫酸厂应建在靠近硫酸消费中心的地区，应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。工厂规模大小，主要由硫酸用量的多少来决定。2、盐酸工业制法的反应原理：氢气在氯气中燃烧可以生成氯化氢，氯化氢被水吸收即成盐酸。用化
8、学方程式表示。3、硝酸的工业制法的反应原理工业上用氨接触氧化法制硝酸。将氨净化后，与空气以一定比例混合，用钳、铐合金作催化剂，在800c高温下，氨跟氧气反应生成一氧化氮和水蒸气，一氧化氮经过冷却，再被空气中的氧气氧化成二氧化氮，二氧化氮再被水吸收，得到硝酸。反应原理用化学方程式表示如下:+5O3Ft-4NQ+6H2Q2NO+O2f2NO23NO2+H2。f2HNO3+NOT接触氧化器冷水蒸气吸收塔余热耨炉执水吸收塔it 水冷却器冷凝液 牖硝酸)冷水图85硝酸工业制法流程图工业上用氨氧化法制硝酸(NH3-NOfNO2-HNO3),硝酸吸收氨气得硝酸俊，则在理论上两者消耗氨气的最佳比例是【答案】1
9、:14、氯碱工业制法：电解饱和食盐水溶液制取烧碱、氯气和氢气，电解过程中，阳极产生氯气，阴极有氢气放出，在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。电解饱和食盐水的总的化学方程式表不如下：。(1)观察电解饱和食盐水的实验现象，解释产生这些现象的原理?(2)离子交换膜法制烧碱图4-8 商子交换膜法电解原理示意图此法中，原料的精制大致流程为：,相应的化学方程式分别为：。5、纯碱工业制法：氨碱法（索尔维法）和联合制碱法（侯德榜制碱法）。纯碱是一种基本化工原料，用于玻璃、搪瓷、炼钢、炼铝及其他有色金属的冶炼，也用于制皂、造纸、纺织和漂染工业。共同点：1）反应原理有哪些？将饱和的食盐溶液在冷却后通入足量的氨，然后在加
10、压条件下通入二氧化碳，即有下列反应发生：NH3+CO2+H2。-NH4HCO3NH4HCO3+NaClfNaHCO3J+NH4CI将析出的碳酸氢钠晶体锻烧，分解得到碳酸钠。2NaHCO3）Na2C03+C03+H202）用什么方法来制取碳酸氢钠呢？碳酸氢钠的溶解度较小，当溶液中含有较大浓度的Na+和HCO3的时候，就会有碳酸氢钠的晶体析出。（注：20c时，下列物质的溶解度S/（g/100g水）NaCl35.9Na2CO321.5NaHCO39.6NH4HCO321.7不同点1）氨碱法原料：食盐和石灰石。2）反应产物的综合处理：氯化钱溶液加消石灰可回收氨，以便循环使用。2NH4Cl+Ca（OH）
11、2-2NH3T+CaCl2+2H2O上述反应中所用的消石灰和二氧化碳可用煨烧石灰石制取。CaCO3）CaO+CO2tCaO+bO-Ca（OH）2总结：氨碱法的优点是：原料（食盐和石灰石）便宜，成品的纯度高，副产品氨和部分二氧化碳都可以循环使用，制造步骤简单，适合大规模生产。氨碱法也有缺点：生成了目前还没有多大用途的氯化钙（CaCl2）。其次，氨碱法中的另一缺点是食盐的利用率低，只有70%,其余30%都随着氯化钙溶液被抛弃了，这是一个很大的损失。【思考】如图所示，如何从含有氯化镂和氯化钠的母液中提取氯化钱？如3020看0三&-6102030t/图68HH4cl和NaCl的溶解度曲线3）侯德榜制碱
12、法：氨、二氧化碳都直接由合成氨厂供应的。合成氨所需要的原料氢气可以从水煤气制取。C+巩。（气）+。十比0（气）催;剂）CQa+Ha总结:由于母液的循环侯德榜制碱法的优点：母液里存在氯化俊，冷却结晶出来，制成氮肥。使用，大大地提高了食盐的利用率，应用同量的食盐，能比氨碱法生产出更多量的纯碱。此外，在操作上，在工厂设备上，也都比氨碱法简单。大规模联合生产的优越性，不仅在生产上便于管理，而且降低了产品一一纯碱和氮肥的成本。7.合成氨工业：氨气与氢气在铁触媒作催化剂作用化合生成氨。冷鬃器氨分离器循环压缩机液氨根据合成氨反应的特点,成氨的适宜的条件。结合化学反应速率和化学平衡的原理填写下列表格.并选择工
13、业合I条件对速率的影响平衡移动方向NH含能升高温度加快速率向左移动降低增大压强加快速率向右移动升高1使用催化剂1,加快速率无影喻无影响6. 炼铁和炼钢：炉渣、尾气的回收处理：炉渣：制水泥、渣砖等的原料；含磷较多的炼钢炉渣加工成磷肥尾气：Fe2O3尘粒回收炼钢；CO作气体燃料出钱口7、石油分储:*f清剂油瞭也口g汽油同=f航空墀油泡耳国等-犀浦塔珏,加卒=一轻果油柴油原料油重油高温水蒸气一IjliiSLEijLlljyjm3口【基础训练】1 .有关合成氨工业说法中正确的是A.从合成塔出来的混合气体，其中NH3%只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化，N2、H2是循环使用的，总体
14、来说氨的产率很高C.合成氨反应温度控制在500c左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨采用的压强是2X107Pa5X107Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大【答案】B2.（2003年上海，15）在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中，具有的共同点是A.使用吸收塔设备B.使用尾气吸收装置C.使用H2作原料D,使用催化剂_hfrl._催化剂【解析】N2+3H2-2NH34NH3+5O2一4NO+6H2。2SO2+O2催化剂2 2SO3故D正确。A:NH3生产中不使用吸收塔。B：NH3生产不用尾气吸收装置。C:H2SO4的工业生产中不使用也作原料。【答案】D3.工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉中导出的炉气，要经过净化的理由是A.为了减少对大气的污染B.防止催化剂中毒C.炉气中含有一些其他有用成分，以便综合利用D.为了制得更纯的硫酸【答案】B4.在硫酸工业生产过程中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室，按此密闭体系中气体的流向，则在A处流出的气体主要为催化剂 热交换器f I催化剂、A.SO2B.SO3、O2C.
