高中化學(xué) 化學(xué)工業(yè)流程專題-課件-第3課時 學(xué)習(xí)資料

化學(xué)工業(yè)流程專題（三）主講人：吳淑花

學(xué)學(xué) 科：化學(xué)（人教版） 年校：北京市第八十中學(xué)級：高二下學(xué)期高中化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過工業(yè)制硫酸案例分析，認(rèn)識在完成工業(yè)制備時所需考慮的核心問題，建構(gòu)工業(yè)制備的基本思路，體會化學(xué)反應(yīng)原理在實(shí)際生產(chǎn)生活中的價值和意義，發(fā)展

“綠色化學(xué)”的理念，并能綜合考慮實(shí)際問題；通過經(jīng)典考題分析，提升獲取信息、整合知識和解決問題的能力，總結(jié)工藝流程題的基本框架和應(yīng)對策略。高中化學(xué)原料產(chǎn)品核心反應(yīng)核心問題：分離提純原料選取核心反應(yīng)分離提純綠色經(jīng)濟(jì)流程設(shè)計條件的選擇和控制高中化學(xué)三、化學(xué)工業(yè)的流程設(shè)計案例二：工業(yè)制硫酸硫酸是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，可用于制造化肥、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等，也廣泛應(yīng)用于凈化石油、金屬冶煉等工業(yè)，是年消耗量最大的一種酸。公元8世紀(jì)，阿拉伯人通過干餾硫酸亞鐵晶體得到一種腐蝕性的液體，被稱為“綠礬油”，即為硫酸。2FeSO4==

Fe2O3+SO2↑+SO3

↑ SO3+H2O

==H2SO4高中化學(xué)案例二：工業(yè)制硫酸硫酸工業(yè)的發(fā)展史：“硝化法”、“鉛室法”、“接觸法”制硫酸。1874年，中國最早的鉛室法裝置在天津建成；1934年，中國第一座接觸法裝置在河南建成；1951年，中國研制成功釩觸媒用于硫酸制備；1956年，中國成功地開發(fā)硫鐵礦沸騰焙燒技術(shù)；1966年，中國建成兩次轉(zhuǎn)化裝置。高中化學(xué)三、化學(xué)工業(yè)的流程設(shè)計案例二：工業(yè)制硫酸1.原料的選取問題討論：（1）你將選取什么原料、如何轉(zhuǎn)化完成硫酸的制備呢？礦藏豐富，價廉易得；轉(zhuǎn)化簡練，條件溫和。高中化學(xué)案例二：工業(yè)制硫酸2.接觸法制硫酸的核心反應(yīng)（1）4FeS2(s)+11O2(g) 2Fe2O3(s)+8SO2

(g) ΔH＝－853

kJ/mol（2）2SO2(g)+O2(g) 2SO3

(g) ΔH＝－98.3kJ/mol（3）SO3(g)+H2O

(l) H2SO4(l) ΔH＝－130.3kJ/mol450

℃左右、釩觸媒（五氧化二釩）高中化學(xué)3.

接觸法制硫酸的簡單流程高中化學(xué)問題討論：（2）焙燒黃鐵礦在沸騰爐中進(jìn)行，其中礦石要粉碎，空氣從爐底鼓入，在反應(yīng)過程中，爐中的粉末狀固體呈紅熱狀態(tài)就像沸騰的液體一樣?？諝鈴臓t底鼓入的意義是什么？礦石與空氣接觸更充分為什么要預(yù)先將礦石粉碎？增大礦石和空氣的接觸面積，使反應(yīng)更快、更充分。所得礦渣的主要成分是什么？是否有利用價值？案例二：工業(yè)制硫酸原料的預(yù)處理Fe2O3可用于煉鐵沸騰爐高中化學(xué)沸騰爐接觸室案例二：工業(yè)制硫酸釩觸媒問題討論：（3）進(jìn)入接觸室前，要對爐氣進(jìn)行除塵、洗滌、干燥處理，你推測其目的是什么？除去礦塵，洗去砷、硒等的化合物，防止催化劑中毒；除去水蒸氣，降低對設(shè)備的損害。高中化學(xué)為什么沒有去除氮?dú)?？為什么要控制氧氣的含量比SO2大？案例二：工業(yè)制硫酸問題探討：（4）進(jìn)入接觸室的氣體成分及含量（體積分?jǐn)?shù)）通常為：降低成本SO2O2N27%11%82%提高SO2的轉(zhuǎn)化率高中化學(xué)壓強(qiáng)：溫度：濃度：常壓450

℃左右O2的含量比SO2多催化劑：

釩觸媒（五氧化二釩）4.接觸室內(nèi)反應(yīng)條件的選擇2SO2(g)+O2(g) 2SO3

(g) ΔH＝－98.3

kJ/mol高中化學(xué)接觸室采用了上下兩層催化劑，中部安裝熱交換器。氣體“二進(jìn)二出”案例二：工業(yè)制硫酸450

℃左右問題探討：（5）依據(jù)接觸室的構(gòu)造，如何理解進(jìn)入接觸室和從接觸室流出的氣體成分和溫度的差別？高中化學(xué)案例二：工業(yè)制硫酸吸收塔問題探討：吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3氣體，而不用水吸收原因是什么？用水吸收SO3易形成硫酸的酸霧，影響吸收效率，98.3%的濃硫酸沸點(diǎn)較高且吸收率比較理想。吸收塔中氣體和濃硫酸逆流接觸，塔中裝有大量的耐酸瓷環(huán)，其作用分別是什么？氣體與濃硫酸逆流接觸，瓷環(huán)的存在增大SO3與濃硫酸的接觸面積，均使吸收更充分提高吸收率。高中化學(xué)問題探討：（8）從吸收塔排出的尾氣成分有哪些？如何進(jìn)行尾氣處理？5.

尾氣處理N2O2SO2SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3綠色經(jīng)濟(jì)SO2＋2NH3·H2O=(NH4)2SO3＋H2O（9）工業(yè)上常將吸收尾氣后的所得溶液中加入硫酸處理，你認(rèn)為該處理的意義是什么？(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋H2O＋SO2

↑做肥料 循環(huán)利用高中化學(xué)FeS2SO2SO3H2SO4接觸法制硫酸的工業(yè)流程空氣沸騰爐空氣接觸室98.3%H2SO4吸收塔原料產(chǎn)品核心反應(yīng)原料的預(yù)處理條件的選擇濃度的控制氣體的凈化礦石與空氣逆流接觸 冷熱氣體逆流熱交換 濃硫酸與氣體逆流吸收爐渣、尾氣、熱量的處理和利用高中化學(xué)原料核心反應(yīng)產(chǎn)品原料的處理和凈化產(chǎn)品的分離和提純排放物的無害化處理工業(yè)流程的基本框架綠色化學(xué)理念物質(zhì)的循環(huán)利用控制反應(yīng)條件高中化學(xué)已知：磷精礦主要成分為Ca5(PO4)3(OH)，還含Ca5(PO4)3F和有機(jī)碳等。溶解度：Ca5(PO4)3(OH)<CaSO4·0.5H2O原料產(chǎn)品經(jīng)典試題分析（2018北京高考） 磷精礦濕法制備磷酸的一種工藝流程如下：高中化學(xué)5 4

3Ca

(PO

)

(OH)Ca5(PO4)3F有機(jī)碳H3PO42Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4

△ 10CaSO·0.5HO+6H

PO4 2 3 4Ca5(PO4)3F ？2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O

△ 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑H

PO3 4H

SO2 4碳4有機(jī)CaSO

少原料產(chǎn)品核心反應(yīng)提高反應(yīng)速率CaSO4微溶4SO

2?殘留BaCO3高中化學(xué)原料的處理Ca5(PO4)3(OH)Ca5(PO4