当前位置:首页 >> 高中教育 >>

冲刺高考 化工生产过程中的基本问题


走进化学工业

第一单元

课题一

化工生产过程中的基本问题

化工生产过程:
(1)确定化学反应原理 确定化学反应原理 (2)选择原料 选择原料 (3)选择设备和工艺流程 选择设备和工艺流程 (4)三废处理 环境保护 三废处理(环境保护 三废处理 环境保护) (5)能源的利用 综合经

济利益 能源的利用(综合经济利益 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) 其它问题(如厂址 其它问题 如厂址,成本,反应条件等问题)

硫酸的用途

硫酸的性质
(1)物理性质:硫酸是一种无色 难挥发 易溶于水 硫酸是一种无色,难挥发 硫酸是一种无色 难挥发,易溶于水 的油状液体。 的油状液体。 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫 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 倒到______中,并不断搅拌 酸时应该把 浓硫酸 倒到 水 中 并_____. (2)化学性质 化学性质: 化学性质 浓硫酸具有酸性,______性 脱水 性和 浓硫酸具有酸性 吸水 性,______性和 强氧化 性 ______性.

思考: 思考 (1)自然界中有没有天然的硫酸 自然界中有没有天然的硫酸? 自然界中有没有天然的硫酸
(2)工业上如何制取硫酸 工业上如何制取硫酸?

(一)硫酸工业生产的原理 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 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 这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸?

硫酸生产反应式

(一)硫酸工业生产的原理 一 硫酸工业生产的原理
以硫磺为原料: 以硫磺为原料 第一步: 第一步:S (s)+ O2 (g)
(造气 造气) 造气
高温

SO2(g)
催化剂 加热

第二步: 第二步:2SO2 (g) + O2 (g) (催化氧化 催化氧化) 催化氧化 第三步: 第三步: SO3(g)+ H2O(l)

2SO3(g) H2SO4(l)

(吸收 工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收 3 吸收) 工业中通常用 吸收 的硫酸溶液代替水来吸收SO 的硫酸溶液代替水来吸收

(二)硫酸工业原料的选择 二 硫酸工业 硫酸工业原料的选择
硫酸生产反应式

以FeS2为原料 第一步: 4FeS2(S) +11 O2 (g) 第一步: 第二步: 第二步: 2SO2(g) + O2 (g) 第三步: 第三步: SO3 (g) + H2O(l)
高温

2Fe2O3 (s)+ 8SO2(g) 2SO3(g) H2SO4(l)

催化剂 加热

制取硫酸流程图 制取硫酸流程图

S FeS2

O2

SO2
O2

O2
V2O5

SO3

H2O

H2SO4

概括为:三个阶段,三个方程, 概括为:三个阶段,三个方程,三个设备

(三)硫酸工业生产的三个主要设备 三 硫酸工业生产的三个主要设备
98.3%H2SO4
SO2 O2 SO2 O2

SO2 O2

沸 腾 炉图片

接 触 室图片

接 触 法 制 硫 酸
1 . 二氧化硫的制取和净化
高温

主要反应: 主要反应: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 主要设备: 主要设备: 沸腾炉
炉 气
黄铁矿

SO2 O2 N2
对设备和生产有不良影响 水蒸气 砷和硒的化合物 使催化剂中毒 矿尘

炉气

净化措施: 除尘 净化措施: 废渣的利用: 废渣的利用:
空气 炉渣

洗涤

干燥

炼铁、制造水泥、制砖、 炼铁、制造水泥、制砖、提炼贵重金属

二、接 触 法 制 硫 酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫
400-500℃ 主要反应: 主要反应: 2SO (g) + O (g) 2 2 V2O5 主要设备: 主要设备: 接触室 (转化器) 转化器)

2SO3 (g)

二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上 接触时起反应的,接触室和接触法的 接触时起反应的, 名称由此而得。 名称由此而得。

SO2,空气 催化剂 净化后的原 料气体热

净化后的原 料气体冷 催化剂

逆向 换热 效果 最佳

SO2,SO3空气到吸收塔

二、接 触 法 制 硫 酸
3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成
主要反应: 主要反应: SO3 + H2O = H2SO4 主要设备: 主要设备: 吸收塔 为什么不用水来吸收三氧化硫? 为什么不用水来吸收三氧化硫?
三氧化硫与水化合时,放出大量热。 三氧化硫与水化合时,放出大量热。 易形成酸雾,不利于三氧化硫的吸收。 易形成酸雾,不利于三氧化硫的吸收。 产物叫发烟硫酸 产物叫发烟硫酸

3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成
主要反应: 主要反应: SO3 + H2O = H2SO4 主要设备: 主要设备: 吸收塔 浓H2SO4

至尾气处理 尾气吸收 Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2↑ SO3
循环利用

超浓H 超浓 2SO4

(三)硫酸工业生产的三个主要设备 三 硫酸工业生产的三个主要设备
98.3%H2SO4
SO2 O2 SO2 O2

SO2 O2

沸 腾 炉图片

接 触 室图片

能用于测定硫酸尾气中SO 含量的是_______ 能用于测定硫酸尾气中 2含量的是 A.NaOH溶液、酚酞试液 溶液、 . 溶液 B.KMnO4溶液、稀H2SO4 溶液、 . 溶液 C.碘水、淀粉溶液 .碘水、 D.氨水、酚酞试液 .氨水、

生产中反应条件的控制
硫酸工业生产的适宜条件 硫酸工业生产的适宜条件: 适宜条件 催化剂 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) △H<0 思考: 思考: 1、采取哪些措施能加快反应速率? 、采取哪些措施能加快反应速率? 2、采取哪些措施能提高 2的转化率? 、采取哪些措施能提高SO 的转化率? 3、温度升高 的转化率_____ 、温度升高,SO2的转化率 降低

注意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温 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. 度下催化剂的活性

低温下催化剂的活性不高, 低温下催化剂的活性不高,400~5000C催化剂活性较高 ~ 催化剂活性较高

应选择温度:(1)400~5000C 应选择温度

生产中反应条件的控制 硫酸工业生产的适宜条件 硫酸工业生产的适宜条件: 适宜条件
思考: 思考: 1、压强的增大 的转化率_____ 、压强的增大,SO2的转化率 提高 2、是否压强越高越好 ? 成本和能量消耗高 、 工业生产中往往还要考虑成本和能量消耗等问题 应选择压强( ) 应选择压强(2)常压

生产中反应条件的控制
硫酸工业生产的适宜条件 硫酸工业生产的适宜条件: 适宜条件 (1)400~5000C (2)常压 常压 (3)适当过量的空气 适当过量的空气

1. 如何处理尾气中的 2? 如何处理尾气中的SO
工业: 工业:SO2
Ca(OH)2 (OH)

生产中的三废处理
CaSO3 SO
H2SO4

重新利用) SO2(重新利用)

实验室: 实验室: SO2+2NaOH=N 2SO3+H2O OH=Na OH=N

2. 如何处理废水中的酸性物质? 如何处理废水中的酸性物质? 用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和 或石灰石粉中和. 用石灰浆 3. 如何利用废渣和生产过程中的产生的 大量热能? 大量热能
废渣:分离后循环利用 剩下的作铺路用的 废渣 分离后循环利用,剩下的作铺路用的 分离后循环利用 沥青或用于制砖

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, 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” 工厂里把它们叫做“ 出的热能 工厂里把它们叫做“废热”) 以降低生产成本。 以降低生产成本。

小结:(本节课重点)
1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” : 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” 三种原料: 硫磺 或黄铁矿 空气 和水 三种原料 硫磺(或黄铁矿 空气,和水 或黄铁矿),空气 三个反应: 三个反应 三个生产过程: 造气,催化氧化 三个生产过程 造气 催化氧化 吸收 催化氧化,吸收 三个主要设备: 三个主要设备 沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔 ,接 ,吸收塔 硫酸工业生产的三个适宜条件 三个适宜条件: 硫酸工业生产的三个适宜条件
(1)低温 低温(400~5000C) 低温 (2)常压 常压 (3)适当过量的空气 适当过量的空气

2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法 硫酸生产中的废气及废液的处理方法.

某研究性学习小组的同学为在实验室再现二氧化硫催化氧化的过程, 某研究性学习小组的同学为在实验室再现二氧化硫催化氧化的过程,并制取 少量三氧化硫晶体,设计了如图所示的装置。 少量三氧化硫晶体,设计了如图所示的装置。已知三氧化硫遇水生成硫酸并 放出大量热,容易形成酸雾。试回答: 放出大量热,容易形成酸雾。试回答:

二氧化硫被氧气氧化成气态三氧化硫,放出9.83 kJ热量。反应 热量。 (1)已知 )已知6.4 g 二氧化硫被氧气氧化成气态三氧化硫,放出 热量 的热化学方程式为_______________________; , 的热化学方程式为 SO (g)+1/2O (g)=SO (g),?H=-98.3kJ/mol = 3; 2 2 装置可用来观察二氧化硫和氧气的进气量。 (2)A装置可用来观察二氧化硫和氧气的进气量。实验时使 中氧气导管冒出的 ) 装置可用来观察二氧化硫和氧气的进气量 实验时使A中氧气导管冒出的 气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近,其目的是________________; 气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近,其目的是 ; 提高二氧化硫的转化率 A中的药品是 浓H2SO4 ; 中的药品是___________; 中的药品是 (3)检查完装置的气密性且加入药品后,开始进行实验。此时首先应该进行的 )检查完装置的气密性且加入药品后,开始进行实验。 防止温度过高,降低SO 防止温度过高,降低 2转化率 操作是____________________。 操作是 给催化剂加热; 。 给催化剂加热; 4)在实验过程中不能持续加热的理由是 及催化剂活性 )在实验过程中不能持续加热的理由是__________________; ; 装置用来收集三氧化硫, (5)C装置用来收集三氧化硫,其中冰盐水的作用是 降温使 ) 装置用来收集三氧化硫 其中冰盐水的作用是________________; ; 降温使SO3凝结成晶体 (6)为了减轻实验对环境的污染,请你设计尾气处理装置,用简要文字回答: )为了减轻实验对环境的污染,请你设计尾气处理装置,用简要文字回答: ____________________________________________ ?将尾气通入盛有浓硫酸的洗气瓶后再通入盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶 将尾气通入盛有浓硫酸的洗气瓶后再通入盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶 ?(或通入盛有足量碱石灰的干燥管等) (或通入盛有足量碱石灰的干燥管等)

(2007年高考江苏卷)(10分 (2007年高考江苏卷)(10分)工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的 年高考江苏卷)(10 尾气除了含有N 还含有SO 微量的SO 和酸雾。 尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护 环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益, 环境,同时提高硫酸工业的综合经济效益,应尽可能将尾气中的 转化为有用的副产品。请按要求回答下列问题: SO2转化为有用的副产品。请按要求回答下列问题: (1)将尾气通入氨水中,能发生多个反应,写出其中可能发生的两 (1)将尾气通入氨水中,能发生多个反应, 将尾气通入氨水中 个氧化还原反应的化学方程式 2SO2+O2+2H2O = 2H2SO4(或2H2SO3+O2 = 2H2SO4); 或 ; 2(NH4)2SO3+O2 = 2(NH4)2SO4; 2NH4HSO3+O2 = 2NH4HSO4 (2)在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中 在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中, (2)在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中,按一定比例加入氨 水或碳酸氢铵,此时溶液的温度会自行降低,并析出晶体。 水或碳酸氢铵,此时溶液的温度会自行降低,并析出晶体。 导致溶液温度降低的原因可能是; ①导致溶液温度降低的原因可能是;反应吸热 析出的晶体可用于造纸工业,也可用于照相用显影液的生产。 ②析出的晶体可用于造纸工业,也可用于照相用显影液的生产。已 知该结晶水合物的相对分子质量为134 则其化学式为________ 134, ________; 知该结晶水合物的相对分子质量为134,则其化学式为________; (NH4)2SO3·H2O 生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质, ③生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质, 防止+4的硫被氧化。 +4的硫被氧化 防止+4的硫被氧化。 其目的是______________________________ ______________________________。 其目的是______________________________。 BC (3)能用于测定硫酸尾气中 含量的是_________。(填字母 能用于测定硫酸尾气中SO _________。(填字母) (3)能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是_________。(填字母) (A)NaOH溶液 溶液、 (B)KMnO4溶液 溶液、 (A)NaOH溶液、酚酞试液 (B)KMnO4溶液、稀H2SO4 (C)碘水 碘水、 (D)氨水 氨水、 (C)碘水、淀粉溶液 (D)氨水、酚酞试液


(2007年高考理综天津卷,14分 黄铁矿主要成分是FeS (2007年高考理综天津卷,14分)黄铁矿主要成分是FeS2。某硫 年高考理综天津卷 酸厂在进行黄铁矿成分测定时, g样品在空气中充分 酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000 g样品在空气中充分 燃烧,将生成的SO 气体与足量Fe 溶液完全反应后, 燃烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用 -1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗 浓度为0.02000 mol·L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点 标准溶液滴定至终点, 浓度为0.02000 mol L K2Cr2O7溶液 溶液25.00 mL。 K2Cr2O7溶液25.00 mL。 已知:SO2+2Fe3++ ++2H2O -+2Fe2++4H 2Fe2++4H+ 已知:SO2+2Fe3++2H2O = SO42 -+2Fe2++4H+ 6Fe2++14H+ ++14H 2Cr3++6Fe3++ ++6Fe3++7H2O +6Fe2++14H+ = 2Cr3++6Fe3++7H2O 90.00%。 。 (1)样品中FeS2的质量分数是 假设杂质不参加反应)_______ 样品中FeS2的质量分数是( )_______。 (1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_______。 (2)若燃烧 若燃烧6 FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出 产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 (2)若燃烧6 g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量 产生的SO3与水全部化合生成H2SO4 放出13.03 kJ热 热量, SO3与水全部化合生成H2SO4, kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出13.03 kJ热 量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式 写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式 SO3气体转化为H2SO4 SO3(g)+H2O(l) = H2SO4(l);?H =-130.3 kJ/mol + ; - ____________________________________________。 ____________________________________________。 (3)煅烧10 t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况)为 (3)煅烧10 t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况) 煅烧 上述黄铁矿 SO2的体积 3.36×106 15 × _________L,制得98%的硫酸质量为________t SO2全部转化 98%的硫酸质量为________t, _________L,制得98%的硫酸质量为________t,SO2全部转化 H2SO4时放出的热量是___________kJ。 时放出的热量是___________kJ 为H2SO4时放出的热量是___________kJ。 3.43×107 ×

(2007年高考理综宁夏卷) 工业上生产硫酸时, (2007年高考理综宁夏卷) 工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应 年高考理综宁夏卷 将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响 转化为SO 是一个关键步骤。压强及温度对SO 如下表(原料气各成分的体积分数为: 7%, 11%, 82%): 如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2 7%,O2 11%,N2 82%): 0.1Pa 0.5Pa 1Pa 10Pa 4000C 99.2 99.6 99.7 99.9 5000C 93.5 96.9 97.8 99.3 6000C 73.7 85.8 89.5 96.4 (1)已知SO2的氧化是放热反应 如何利用表中数据推断此结论? 已知SO2的氧化是放热反应, (1)已知SO2的氧化是放热反应,如何利用表中数据推断此结论? _________________________________; _________________________________; ,说明升温有利于 压强一定时,温度升高, 转化率下降, 压强一定时,温度升高,SO2转化率下降 逆反应进行,所以正反应为放热反应; 逆反应进行,所以正反应为放热反应; (2)在 ℃~ ℃时 的催化氧化采用常压而不是高压, (2)在400 ℃~500 ℃时,SO2的催化氧化采用常压而不是高压, 增大压强对提高SO 转化率无显著影响, 增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加成本 主要原因是:________________________; 主要原因是:________________________; (3)选择适宜的催化剂 是否可以提高SO 的转化率? 选择适宜的催化剂, (3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率? 否 (填 否 是否可以增大该反应所放出的热量? “是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量? ______(填 ______(填“是”或“否”); 浓硫酸 (4)为提高 吸收率,实际生产中用_________吸收SO3 为提高SO _________吸收SO3; (4)为提高SO3吸收率,实际生产中用_________吸收SO3; (5)已知 已知: (g)+ (g); kJ/mol, (5)已知:2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g);DH =-196.6 kJ/mol,计 算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO 的质量和由SO 生产这些SO 98%硫酸所需要的 算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3的质量和由SO2生产这些SO3所 放出的热量。。 放出的热量。。 8.0×103 t 9.83× kJ。 × 9.83×109 kJ。

在硫酸工业生产中,为了有利于SO 的转化,且能充分利用热能, 在硫酸工业生产中,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(见下图。 采用了中间有热交换器的接触室(见下图。按此密闭体系中气体 的流向,则在A 的流向,则在A处流出的气体为 A) SO2 (B) SO3,O2 (C) SO2, O2 (D)SO2,SO3


相关文章:
《化工生产过程中的基本问题》练习
化工生产过程中的基本问题》练习_生产/经营管理_经管...2014年证劵市场基础知识冲刺试题 2014年统计法基础知识...2014全国高考状元联手分享状元笔记 衡水中学文科学霸...
高考化学冲刺阶段复习的几点思考
问题定专题,专题微型化 针对考试中暴露的问题进行分解细化,分解成若干微小专题...化学工艺流程图题是近年高考命题的新动向, 通过化工流程图考查中学化学的基本...
2016届高考化学二轮复习 全国卷近5年模拟试题分考点汇编 化工生产过程中的基本问题(含解析)
2016届高考化学二轮复习 全国卷近5年模拟试题分考点汇编 化工生产过程中的基本问题(含解析)_理化生_高中教育_教育专区。化工生产过程中的基本问题 1、 有 200mL...
江苏省2013高考化学 冲刺训练 3.2 化工生产流程 2
江苏省 2013 高考化学 冲刺训练 3.2 化工生产流程一、单项选择题 1.(2011·...电解精炼铜时,溶液中 c(Cu )基本保持不变 D.氯碱工业电解饱和食盐水时,阳极...
高考冲刺九:无机化工生产流程专题
高考冲刺九:无机化工生产流程专题 无机化工生产流程无机化工生产流程隐藏>> 无机化工...物质制备和分离的知识、绿色化学以及以经济的视角分析实际生产中的各种问题的能力...
2013年高考化学 考前冲刺大题精做 专题07 工艺流程题
2013年高考化学 考前冲刺大题精做 专题07 工艺流程题_高考_高中教育_教育专区。...3、考查课本中重要的化工原理。 4、结合实际生产流程图设计问题,考查元素及...
2016届高三高考冲刺试卷(三)理科综合化学试题
2016届高三高考冲刺试卷(三)理科综合化学试题_高考_...液化和干馏等过程,可获得清洁能源和重要的化工原料 ...回答下列问题: (1)海水 pH 约为 8 的原因主要是...
2016高考化学冲刺卷及答案
2016高考化学冲刺卷及答案_高三理化生_理化生_高中...还可以按下列流程制备化工原料硫酸, ①反应器中发生...请回答下列问题: (1)天然淡水一般呈弱酸性,其原因...
2016届高三高考冲刺卷(二)化学试题
绝密★启用前 2016 年高考冲刺卷(2) 化学试题注意...沉淀物 开始沉淀 完全沉淀 回答下列问题: (1)加入...(3)溶解过程中加入的稀硫酸的作用是 (5)用酒精...
高考化学:第一部分 专题10 化学实验基础
考前30 天之备战 2013 高考化学冲刺押题系列第一部分 专题 10 化学实验基础【2013...工艺流程题,顾名思议,就是将化工生产过程中的 主要生产阶段即生产流程用框图...
更多相关标签:
高考冲刺 | 英语高考冲刺方法 | 高考生物冲刺 | 高考冲刺九套卷 | 高考冲刺班 | 高考冲刺口号 | 高考数学冲刺 | 2016冲刺高考 |