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化学：1.1《化工生产过程中的基本问题》（新人教版选修2）
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上传时间: 2014-08-24
上传者: admin
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高中《化学》新人教版
选修2系列课件
化学与技术
第一单元 《走进化学工业》
教学目标
１、以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。
２、知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。
３、能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。
４、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
５、认识合成氨反应的特点，学会选择合成氨的适宜条件。
６、认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重要意义。
７、 掌握氨碱法制取纯碱的原料、原理及工艺流程。
８、了解联合制碱法的原理。
第一章 走进化学工业
第一节
《化学生产过程中 的基本问题》
硫酸的性质
(1)物理性质:硫酸是一种无色,难挥发,易溶于水的油状液体。
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______中,并_____.
(2)化学性质:
浓硫酸具有酸性,______性,______性和______性.
浓硫酸
水
不断搅拌
吸水
脱水
强氧化
硫酸的用途
思考: (1)自然界中有没有天然的硫酸?
(2)工业上如何制取硫酸?
(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?
2.这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸?
请写出有关的化学方程式!
硫酸生产反应式
(一)硫酸工业生产的原理
第一步：
第二步：
第三步：
以硫磺为原料:
(造气)
(催化氧化)
(吸收)
工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3
因此:工业上制硫酸主要分 _________个生产过程.
硫酸生产反应式
(二)硫酸工业原料的选择
以FeS2为原料
思考:
为什么不主张用黄铁矿(主要成分FeS2)作为原料生产硫酸?
因此:硫酸生产中的三种原料:硫磺(或黄铁矿),
空气,和水
硫酸生产反应式
想一想:从生产硫酸的原理看,硫酸厂中的生
产设备最少应分几部分?
(三)硫酸工业生产的三个主要设备
沸 腾 炉图片
接 触 室图片
98.3%H2SO4
SO2 O2
SO2
O2
SO2 O2
(1)低温(400~5000C)
(2)常压
(3)适当过量的空气
硫酸工业生产的三个适宜条件:
生产中反应条件的控制
阅读P6表1-2,思考压强的增大,SO2的转化率_____
越高
注意:工业生产中压强的选择
往往还要考虑成本和能量消耗等问题
思考:是否压强越高越好 ?
硫酸工业生产的三个适宜条件:
应选择压强:(2)常压
生产中反应条件的控制
阅读P6表1-1,思考温度较____时,越有利于SO2转化为SO3?
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.
思考:是否温度越低越有利于SO2 转化为SO3 ?
硫酸工业生产的三个适宜条件:
低
应选择温度:(1)低温(400~5000C)
1、如何处理尾气中的SO2?
2、,如何处理废水中的酸性物质?
3,如何利用废渣和生产过程中的产生的
大量热能?
工业：
实验室：
ＳＯ２＋２ＮaＯＨ＝Ｎa２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和.
废渣:分离后循环利用,剩下的作铺路用的
沥青或用于制砖
生产中的三废处理
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，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”)以降低生产成本。
在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装置。据测算，生产1t硫酸约需消耗100kW·h的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于200kW·h的电能。
化工生产过程:
(1)确定化学反应原理
(2)选择原料
(3)选择设备和工艺流程
(4)三废处理(环境保护)
(5)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）
小结:(本节课重点)
1,工业上接触法制硫酸概括为“五个三” :
三种原料:
三个反应:
三个生产过程:
三个主要设备:
硫酸工业生产的三个适宜条件:
2,硫酸生产中的废气及废液的处理方法.
硫磺(或黄铁矿),空气,和水
造气,催化氧化,吸收
沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔
(1)低温(400~5000C)
(2)常压
(3)适当过量的空气
P21 3、4、8
作业：
实践活动
通过查阅资料、上网、参观访问等方式进行调查，了解一些化工厂是如何利用废热的。
研究课题：利津石油化工厂的废气可否应用于利津凤凰热电厂的发电燃料？
第一章 走进化学工业
第二节
《人工固氮技术
─合成氨》
在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。
N2 + O2 ==== 2NO
放电或高温
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
神秘的魔鬼谷
氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
(一)合成氨的反应原理
由氮气与氢气直接合成氨的化学原理为:
二、合成氨反应条件的选择
1、合成氨反应的特点：
a、可逆反应
b、正反应放热
c、正反应是气体体积减小的反应。
高 温
高 压
高 压
低 温
使 用
不 影 响
问题3：请同学们分析下表（49页表2—5）。分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。 填 表
工业上合成氨的合适条件到底怎样？
使用催化剂：铁触媒（以Fe为主体的多成分催化剂）这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；
选择合适的温度：450℃左右，该温度是为合成氨催化剂的活性温度；
选择合适的压强：20MPa~50MPa，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。
合成氨的适宜条件
(二)工业合成氨的原料选择
思考:
工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来源于哪里?
N2主要来源于____
氢气主要来源于____
空气
(从空气中分离出N2有哪些方法?)
碳、碳的氢化物和水反应
(试写出碳或碳的氢化物与水制取氢气的化学方程式)
三个生产过程:
(三)工业合成氨的三个生产过程:
造气, 净化，合成与分离
(四)工业合成氨的工业流程:
原料气净化
想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质有__________
CO,CO2 和H2S
反应条件:
1）浓度：使用过量的氮气。
2）温度：400～500℃；
3）高压:10 MPa~30 MPa；
4）催化剂(加快反应速率)：
铁
合成与分离
合成氨的实地照片
造气
氮气的来源:取自空气.一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气;另一是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得氮气.
氢气的来源:碳与水的作用或碳氢化合物与水的作用.
阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
(五)合成氨工业的发展
1、原料及原料气的净化
2、催化剂的改进
3、环境保护
课堂训练：
合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其先后顺序为（??? ）
A．①②③④?????B．①③②④?????
C．④③②①???? D．②③④①
Ｂ
小结：
工业合成氨:
(1)原理与过程:
(2)原料：
(3)合成条件:
(4)三废处理:
三、合成氨的生产工艺
原料：
空气、水、燃料
原料气的制备
净化
压缩
(防止催化剂中毒)
合成
分离
液氨
N2、H2
中学化学资料网 http://www.e-huaxue.com/
第一章 走进化学工业
第三节
《纯碱的生产》
知道纯碱的用途吗？
你
想一想？
获得纯碱的方法有哪些？
自然界中有纯碱吗？
鄂尔多斯天然碱厂
纯碱生产车间
纯碱的生产
两种著名的制碱技术
(1)氨碱法制纯碱(索尔维制碱法)
(2)联合制碱法(侯氏制碱法)
氨碱法制纯碱原理（索尔维法）
优点：
不足：
请分析氨碱法的优点？
有不足之处吗？
侯得榜
联合制碱法(侯氏制碱法)
总原理相同:
两种著名的制碱技术
原料来源和副产物不同
在纯碱的生产过程中
哪些物质得到了循环使用？
在纯碱的生产过程中NaCl是否被充分利用？
再见
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