2017年高中化学 第一章 走进化学工业 第一节 化工生产过程中的基本问题(第2课时)讲义 新人教版选修2

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生产中三废的处理
四、硫酸工业生产过程中三废的处理
1、三废：废气、废液、废渣 2、三废的处理方法：
（1）如何处理尾气中的SO2？ 方法一：石灰水吸收法
ＳＯ２ Ｃa（ＯＨ）２ ＣaＳＯ３ Ｈ２ＳＯ４ ＳＯ２（重新利用）
方法二：氨水吸收法
SO2 + 2NH3 + H2O
(NH4)2SO3 + H2SO4
活性。
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生产中反应条件的控制
三、生产中反应条件的控制
（2）压强 思考与交流：
阅读P6表1-2，思考压强的增大，SO2的转化率
___越__高； 那么是否压强越高越好呢？
根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利， 但在常压、400~500℃时，SO2的转化率已经很高，加 压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。
化工生产过程中的基本问题
教学目标
• 能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条 件。
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生产中反应条件的控制
三、生产中反应条件的控制
复习回顾：1、影响化学反应速率的因素有哪些？
反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的 反应）、催化剂
2、什么是化学平衡？
指在一定条件下的可逆反应里，正反应
学方程式：
（1）2FeSO4 •7H2O
高温Fe2O3 + SO3 + SO2 +7H2O
（2） SO3 + H2O
H2SO4
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化工生产过程中的基本问题
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。
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生产中反应条件的控制
思考与交流：
阅读P6 表1—1，思考温度较低时，SO2的转化率_越__高__；
那么是否温度越低越好呢？ 不是，虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温
度较低时催化剂活性不高，反应速率低。
应选择温度：(1)低温(400~5000C)
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
废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的 沥青或用于制砖
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能量的充分利用
五、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。
条件的改变 平衡移动方向 平衡移动的结果
增大反应物浓度 向正反应方向移动 反应物浓度减小 减小反应物浓度 向正反应方向移动 生成物浓度增大
增大压强
向气体体积缩小的方 向移动
体系压强减小
升高温度
向吸热反应方向移动 体系温度降低
勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（浓 度、温度或压强等），平衡就会向着能够减弱这种改变 的方向移动
应选择压强：（2）常压
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
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生产中反应条件的控制
三、生产中反应条件的控制
接触氧化的适宜条件：
2SO2 (g)
+
O2 (g)
催化剂 加热
2SO3 (g)
• (1)较高的温度(400~5000C) • (2)常压 • (3)催化剂
201各组分 的浓度保持不变的状态。
注意：（1）前提是“一定条件下的可逆反应”；
（2）实质是“正反应和逆反应速率相等”；
（3）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不
变”。 2019/9/9
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生产中反应条件的控制
补充：平衡的移动，即改变反应条件（浓度、温度、
压强）对化学平衡的影响
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化工生产过程中的基本问题
3、关于接触法制硫酸的叙述中，不正确
的是（ D ）
A. 从沸腾炉出来的炉气必须净化，主要目
的是防止催化剂中毒
B. 之所以叫“接触法”是因为SO2被氧化 成SO3时反应是在催化剂表面进行的 C. 黄铁矿粉碎成细小矿粒，在沸腾炉中燃
烧快、反应完全，提高了原料的利用率
(NH4)2SO3
(NH4)2SO4 + SO2 + H2O
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生产中三废的处理
四、硫酸工业生产过程中三废的处理
（2） 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：
Ca(OH)2 + H2SO4
CaSO4 + 2H2O
（3）如何利用废渣和生产过程中的产生的大量 热能?
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化工生产过程中的基本问题
2、下列对硫酸生产中化学反应原理的分析 正确的是（ B ） A. 硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料 的不同可能全部是氧化还原反应
B. 硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放 热反应
C. 硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要 使用催化剂
D.硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要 在较高温度条件下进行
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化工生产过程中的基本问题
小结：
• 1. 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 • 三个反应： • 三个生产过程： 造气、催化氧化、吸收 • 三个主要设备： 沸 腾 炉、接 触 室、吸收塔 • 硫酸工业生产的三个适宜条件：
(1)低温(400~5000C) (2)常压 (3)适当过量的空气
D. SO3用稀硫酸吸收而不用水吸收，可防 止形成酸雾并使SO3吸收完全
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化工生产过程中的基本问题
4、硫酸最古老的生产方法是把绿矾
（FeSO4•7H2O）装入反应器中加强热，会 流出油状液体，并放出有刺激性气味的气
体（SO2），反应器中的固体变成了红色。 写出这种方法中绿矾转化为硫酸的两个化
• 2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法。
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化工生产过程中的基本问题
1、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明
生产操作的原因二者都正确的是（ D ）
A. 硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸 腾炉中投料
B. 炉气进入接触室之前需要进化、干燥，因为 炉气中的杂质易与SO2反应 C. SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可提 高SO2的转化率 D. 接触室的反应温度控制在400~500℃，因为在 这个温度范围内，反应速率和SO2的转化率都比 较理想，且催化剂的活性也较高
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生产中反应条件的控制
三、生产中反应条件的控制
SO2接触氧化的反应为：
2SO2 (g)
+
O2 (g)
催化剂 加热
2SO3 (g)
注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应
（1）温度
思考与交流：
阅读P6 表1—1，思考温度较低时，SO2的转化率_越__高__；
那么是否温度越低越好呢？