人教版高中化学选修2《化学与技术》全套优质课件
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化学与技术 走进化学工业 化工生产过程中的基本问题
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。
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，正反应和逆反 应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持 不变的状态。
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。
应选择压强：（2）常
注压意：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
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
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
个化学方程式： （1）2FeSO4 •7H2O 高温 Fe2O3 + SO3 + SO2 +7H2O
方法二：氨水吸收法
SO2 + 2NH3 + H2O
(NH4)2SO3 + H2SO4
(NH4)2SO3
(NH4)2SO4 + SO2 + H2O
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
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 三个种反原应料：：硫磺(或黄铁矿)、空气和水 三 三个 个生 主产 要过设程备：：造气、催化氧化、吸收 硫酸工业生产的沸三个腾适炉宜、条接件触：室、吸收塔
(1)低温(400~5000C)
2. 硫酸((生23))产常适当压中过的量废的气空及气废液的处理方法。
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”。
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
条件的改变
增大反应物浓度
减小反应物浓 度
增大压强
平衡移动方 平衡移动的结果 向向正反应方向移动 反应物浓度减小
向正反应方向移动 生成物浓度增大
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
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)
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 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
(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
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）
CaSO4 + 2H2O
（3）如何利用废渣和生产过程中的产生的大量 热能?
废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的 沥青或用于制砖
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。
化工生产过程中的基本问题
Biblioteka Baidu1、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
+
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？
生产中反应条件的控制
思考与交流：
阅读表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
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
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
活性。
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： _越__高阅__读；表1-那2，么思是考否压压强强的越增大高，越S好O呢2的？转化率
（2） SO3 + H2O
H2SO4
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。
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。
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，正反应和逆反 应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持 不变的状态。
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。
应选择压强：（2）常
注压意：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
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
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
个化学方程式： （1）2FeSO4 •7H2O 高温 Fe2O3 + SO3 + SO2 +7H2O
方法二：氨水吸收法
SO2 + 2NH3 + H2O
(NH4)2SO3 + H2SO4
(NH4)2SO3
(NH4)2SO4 + SO2 + H2O
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
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 三个种反原应料：：硫磺(或黄铁矿)、空气和水 三 三个 个生 主产 要过设程备：：造气、催化氧化、吸收 硫酸工业生产的沸三个腾适炉宜、条接件触：室、吸收塔
(1)低温(400~5000C)
2. 硫酸((生23))产常适当压中过的量废的气空及气废液的处理方法。
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”。
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
条件的改变
增大反应物浓度
减小反应物浓 度
增大压强
平衡移动方 平衡移动的结果 向向正反应方向移动 反应物浓度减小
向正反应方向移动 生成物浓度增大
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
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)
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 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
(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
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）
CaSO4 + 2H2O
（3）如何利用废渣和生产过程中的产生的大量 热能?
废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的 沥青或用于制砖
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。
化工生产过程中的基本问题
Biblioteka Baidu1、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
+
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？
生产中反应条件的控制
思考与交流：
阅读表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
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
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
活性。
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： _越__高阅__读；表1-那2，么思是考否压压强强的越增大高，越S好O呢2的？转化率
（2） SO3 + H2O
H2SO4
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。