高中化学选修2《化学与技术》.pdf

1 化学选修 2化学与技术 第一单元 走进化学工业 教学重点（难点）：1、化工生产过程中的基本问题。2、工业制硫酸的生产原理。平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。3、合成氨的反应原理。合成氨生产的适宜条件。4、氨碱法的生产原理。复杂盐溶液中固体物质的结晶、分离和提纯。知识归纳：1 制硫酸 反应原理 造气：S+O2=SO2 (条件 加热)催化氧化：2SO2+O2 催化剂 2SO3 吸收：SO3+H2O=H2SO4 98.3%的硫酸吸收。原料选择 黄铁矿：FeS2 硫磺：S 反应条件 2SO2+O2 催化剂 2SO3 放热 可逆反应（低温、高压会提升转化率）转化率、控制条件的成本、实际可能性。400500，常压。钒触媒：V2O5 三废处理 废气：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O 废水：酸性，用碱中和 废渣：黄铁矿废渣炼铁、有色金属；制水泥、制砖。局部循环：充分利用原料 能量利用 热交换：用反应放出的热预热反应物。2 制氨气 反应原理 N2+3H2 催化剂 高温高压 2NH3 放热、可逆反应（低温、高压会提升转化率）反应条件：铁触媒 400500，10MPa30MPa 生产过程 1、造气：N2:空气（两种方法，(1)液化后蒸发分离出氮气和液氧，沸点 N2196，H2183；(2)将氧气燃烧为 CO2再除去）。H2:水合碳氢化合物（生成 H2和 CO 或 CO2）2、净化：避免催化剂中毒。2 除 H2S：NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O 除 CO：CO+H2O=CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 3、氨的合成与分离：混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中 15为氨气，再进入冷凝器液化氨气，剩余原料气体再送入合成塔。工业发展 1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改进（磁铁矿）3、环境保护 三废处理 废气：H2S直接氧化法（选择性催化氧化）、循环。CO2生产尿素、碳铵。废液：含氰化物污水生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。含氨污水蒸馏法回收氨，浓度较低可用离子交换法。废渣：造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣（用煤），炭黑（重油）。3 制纯碱 氨碱法（索尔维）1、CO2通入含 NH3的饱和 NaCl 溶液中 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl 2、2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 缺点：CO2来自 CaCO3，CaOCa(OH)22NH3+CaCl2+2H2O CaCl2的处理成为问题。和NaCl中的Cl没有充分利用，只有70。CaCO3的利用不够充分。联合法（侯德榜）与氨气生产联合起来：NH3、CO2都来自于合成氨工艺；这样 NH4Cl 就成为另一产品化肥。综合利用原料、降低成本、减少环境污染，NaCl 利用率达 96。资料：一、硫酸的用途 肥料的生产。硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）：2NH3+H2SO4(NH4)2SO4；和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）：Ca3(PO4)2+2H2SO4Ca(H2PO4)2+2CaSO4；浓硫酸的氧化性。（1）2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2 +6H2O （铝一样）（2）C+2H2SO4(浓)2SO2 +CO2+2H2O S+2H2SO4(浓)3SO2 +2H2O 3 2P+5H2SO4(浓)2H3PO4+5SO2 +2H2O （3）H2S+H2SO4(浓)=S+SO2 +2H2O 2HBr+H2SO4(浓)=Br2 +SO2 +2H2O 8HI+H2SO4(浓)=4I2+H2S +4H2O （4）2NaBr+3H2SO4(浓)=2NaHSO4+Br2 +SO2+2H2O 2FeS+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+2S +3SO2 +6H2O （5）当浓硫酸加入胆矾时，浓硫酸吸水，胆矾脱水，产生白色沉淀。二、氨气 1、氮肥工业原料 与酸反应生成铵盐 2、硝酸工业原料 能被催化氧化成为 NO 4NH3+5O2=4NO+6H2O（Pt-Rh 高温）3、用作制冷剂 易液化，汽化时吸收大量的热 三、纯碱 烧碱（学名氢氧化钠）是可溶性的强碱。它与纯碱并列，在工业上叫做“两碱”。烧碱和纯碱都易溶于水，呈强碱性，都能提供 Na离子。1、普通肥皂。高级脂肪酸的钠盐，一般用油脂在略为过量的烧碱作用下进行皂化而制得的。如果直接用脂肪酸作原料，也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。4