化學(xué)選修2人教新課標(biāo)11化工生產(chǎn)過程中的基本問題同步課件1

1、-1-第一單元走進(jìn)化學(xué)工業(yè)-2-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題-3-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁-4-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過程1.關(guān)于工業(yè)制硫酸的反應(yīng)原理及過程需考慮的因素(1)分析產(chǎn)品的化學(xué)組成,據(jù)此確定生產(chǎn)該產(chǎn)品的主要原料。從H2SO4的組成看,原料應(yīng)該是自然界存在的含硫物質(zhì),如硫黃、黃鐵礦(主要成分是FeS2)等。(2)分析產(chǎn)

2、品與生產(chǎn)原料之間關(guān)鍵元素的性質(zhì),確定主要生產(chǎn)步驟。H2SO4中S的化合價(jià)是+6價(jià),因此先從S或FeS2得到SO3,再由SO3與H2O反應(yīng)得到H2SO4。(3)分析生產(chǎn)原料的性質(zhì),確定反應(yīng)原理。生產(chǎn)H2SO4的主要化學(xué)過程可以分成SO2的生成和SO2轉(zhuǎn)化為SO3兩個(gè)階段。-5-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-6-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-7-課題1化工生產(chǎn)過

3、程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五二、生產(chǎn)中原料的選擇1.在工業(yè)生產(chǎn)中,除選擇原料依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理外,還有許多因素要考慮,如廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供應(yīng)能力、貯存、運(yùn)輸、預(yù)處理成本及環(huán)境保護(hù)等。2.目前,很多國家生產(chǎn)硫酸主要以硫黃為原料,我國早期主要是以黃鐵礦為原料制硫酸的。-8-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-9-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知

4、導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制對(duì)二氧化硫的催化氧化:1.溫度條件選擇400500 作為操作溫度,因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi),反應(yīng)速率和SO2的轉(zhuǎn)化率都比較理想。 2.壓強(qiáng)條件增大氣體壓強(qiáng),SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高得并不多,所以,通常采用常壓操作。3.催化劑催化劑對(duì)化學(xué)平衡沒有影響,但能改變到達(dá)平衡所需的時(shí)間。-10-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-11-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOX

5、UE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-12-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-13-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五五、能量的充分利用硫酸生產(chǎn)過程中的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng),如果能充分利用這些熱量,不但可以由硫酸廠自行提供能量,還可以向外界輸出大量的能量,可大大降低生產(chǎn)成本。-14-課題1化工生產(chǎn)過程中

6、的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五-15-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁一二三四五解析:原料SO2、O2從裝置左側(cè)中間進(jìn)入熱交換器,吸收熱量后由A處流出,再進(jìn)入催化反應(yīng)室發(fā)生反應(yīng),并放出大量的熱,而熱交換器的作用是把一部分熱量交換給剛進(jìn)入熱交換器的原料氣,然后由下端流出,進(jìn)入下一個(gè)裝置。SO3溫度過高不易被吸收,所以下端出來的氣體降溫后再用濃硫酸吸收。答案:D-16-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問

7、題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-17-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二1.生產(chǎn)硫酸的方法為什么叫接觸法?提示SO2和O2是在催化劑表面接觸反應(yīng)的,主要設(shè)備叫接觸室。2.接觸室中熱交換器的作用是什么?從接觸室出來的氣體成分是什么?提示熱交換器的作用是在SO2接觸氧化時(shí),用放出的熱來預(yù)熱即將進(jìn)入接觸室發(fā)生反應(yīng)的SO2和空氣,這樣可以充分利用熱能,節(jié)約燃料。從接觸室出來的氣體主要是SO3、N2

8、以及剩余的未起反應(yīng)的O2和SO2。3.吸收SO3為什么不用水或稀硫酸,而要用98.3%的硫酸?濃硫酸為什么必須從塔頂噴下?提示因?yàn)橛盟蛳×蛩嶙魑談┤菀仔纬伤犰F且吸收速率慢;液體由上向下流,氣體由下向上升,兩者在逆流過程中充分反應(yīng)。-18-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-19-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-20-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHI

9、DAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二請(qǐng)回答下列問題:(1)為充分利用反應(yīng)放出的熱量,接觸室中應(yīng)安裝(填設(shè)備名稱)。吸收塔中填充有許多瓷管,其作用是。 (2)為使硫黃充分燃燒,經(jīng)流量計(jì)1通入燃燒室的氧氣過量50%。為提高SO2轉(zhuǎn)化率,經(jīng)流量計(jì)2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時(shí)理論需氧量的2.5倍,則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)2的空氣體積比應(yīng)為。假設(shè)接觸室中SO2的轉(zhuǎn)化率為95%,b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為(空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按20%計(jì))。該尾氣的處理方法是。 (3)與以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比,該工藝的

10、特點(diǎn)是(可多選)。 A.耗氧量減少B.二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高C.產(chǎn)生的廢渣減少D.不需要使用催化劑(4)礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石,可有效減少煤燃燒時(shí)SO2的排放,請(qǐng)寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式。 -21-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-22-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-23-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題

11、XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-24-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-25-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-26-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-27

12、-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-28-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-29-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-30-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJI

13、U重難探究首頁探究一探究二-31-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-32-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二-33-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁探究一探究二解析:二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的反應(yīng)為正反應(yīng)氣體體積減小的放熱反應(yīng),所以低溫高壓有利于提高二氧化硫的轉(zhuǎn)

14、化率。答案:(1)黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多,處理成本高(2)CD(3)凈化氣體;控制溫度在400500 ;增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積(4)在常壓和298 K條件下,2 mol SO2和1 mol O2完全反應(yīng)生成2 mol SO3,放出196 kJ熱量。由于該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不可能進(jìn)行完全,又因?yàn)榉磻?yīng)溫度為450 ,所以放出的熱量小于196 kJ-34-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁1 2 3 4 5-35-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)D

15、ANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁1 2 3 4 52.硫酸工業(yè)中,常用濃硫酸吸收三氧化硫,而不用水來吸收的原因是()A.三氧化硫溶于濃硫酸,不易溶于水B.用濃硫酸吸收三氧化硫速度雖慢,但損失三氧化硫少C.用水吸收易形成酸霧,吸收速度慢D.用水吸收得到的不是純硫酸解析:用98%的硫酸吸收SO3可以避免形成酸霧并提高吸收率。答案:C-36-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁1 2 3 4 5-37-課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測(cè)ZHONGNANTANJIU重難探究首頁1 2 3 4 54.下列關(guān)于工業(yè)制硫酸的說法正確的是()A.生產(chǎn)硫酸的工業(yè)尾氣可以直接排入大氣