PAGE高一化學(xué)第一學(xué)期6.3化工生產(chǎn)能否做到又快又多教學(xué)設(shè)計一、工業(yè)制硫酸原理生產(chǎn)過程生產(chǎn)階段SO2的制取、凈化SO2氧化成SO3SO3的吸收及硫酸的生成反應(yīng)式技術(shù)措施粉碎硫鐵礦凈化（除塵、洗滌、干燥）以防止催化劑中毒兩層或多層催化劑使用熱交換器使用的濃硫酸吸收尾氣SO2、N2、O2、水蒸汽、雜質(zhì)（As、Se的化合物、礦塵）SO2、SO3、O2、N2設(shè)備沸騰爐接觸室吸收塔接觸法制硫酸的簡單流程示意圖沸騰爐接觸室應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動原理選擇適宜條件（1）溫度二氧化硫接觸氧化是一個放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，溫度較低對反應(yīng)有利。但是，溫度較低時，反應(yīng)速率低，考慮催化劑在400～500℃活性最大，在實際生產(chǎn)中，選定400～500℃作為操作溫度，這時反應(yīng)速率和二氧化硫的轉(zhuǎn)化率都比較理想。（2）壓強二氧化硫接觸氧化是一個氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，加壓對反應(yīng)有利。但是，在常壓、400～500℃時，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，故在實際生產(chǎn)中，通常采用常壓操作，并不加壓。（3）二氧化硫接觸氧化的適宜條件常壓、較高溫度（400～500℃）和催化劑二、合成氨的適宜條件1．合成氨條件的選擇工業(yè)上用N2和H2合成氨：N2+3H22NH3+Q（1）適宜的壓強：為何強調(diào)適宜？壓強越大、有利于NH3的合成，但太大，所需動力大，材料強度高，設(shè)備制造要求高，成本提高，選擇2×107-5×107Pa壓強。（2）適宜的溫度：溫度越低越有利于NH3的合成，為何還要選擇5000C高溫？因為溫度越低，反應(yīng)速率越小，達平衡時間長，單位時間產(chǎn)量低，另外5000C時，催化劑活性最大。（3）使用催化劑（4）及時分離出NH3，并不斷補充N2和H2（N2要過量，提高成本較高的H2轉(zhuǎn)化率）。2.工業(yè)合成氨適宜條件的選擇在實際生產(chǎn)中，需要考慮反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設(shè)備等多方面情況，以確定最佳的生產(chǎn)條件。3.圖示合成氨的原理【例題精講】例1接觸法制硫酸的爐氣組成是SO2占7%，O2占11%，N2占82%，現(xiàn)有100L混合氣體進入接觸室反應(yīng)后，總體積變?yōu)?7.2L。則該變化過程中SO2轉(zhuǎn)化率是A．50%B.60%C.70%D.80%【解析】解法一：設(shè)參加反應(yīng)的二氧化硫體積為2x2SO2+O2≒2SO3N2體積（L）總體積（L）開始時體積（L）711082100反應(yīng)后體積（L）7-2x11-x2x82100-x根據(jù)題意100-x=97.2x=2.8L二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為5.6L÷7L×100%=80%。解法二：設(shè)參加反應(yīng)的二氧化硫體積為2x2SO2+O2≒2SO3體積差（L）2L1L2L1L2X100L-97.2L=2.8LX=2.8L二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為5.6L÷7L×100%=80%?！敬鸢浮緿例2下列說法，能夠用勒沙特列原理來解釋的是（）加入催化劑可以提高單位時間氨的產(chǎn)量高壓有利于氨的合成反應(yīng)C.500℃高溫比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D.恒溫恒容下，在合成氨平衡體系中充入He，使壓強增大，則平衡正向移動，NH3增多【解析】A.加入催化劑只能加快反應(yīng)速率，縮短到達平衡的時間，提高“單位時間”的產(chǎn)量，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動。注意：催化劑能相同倍數(shù)地改變正、逆反應(yīng)速率，故而不改變化學(xué)平衡狀態(tài)。B.合成氨是一個氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強，使平衡正方向移動，有利于合成氨，符合勒沙特列原理。C.因為合成氨是一個放熱反應(yīng)，所以從化學(xué)平衡移動角度分析，應(yīng)采用較低溫度。500℃高溫較室溫不利于平衡向合成氨方向移動。采用500℃既考慮到溫度對速率的影響，更主要的是500℃左右催化劑活性最大。D.恒溫恒容下充He，惰性氣體He不與N2、H2、NH3反應(yīng)。雖總壓強增大了，實際上平衡體系各成分濃度不變（即分壓不變）所以平衡不移動，NH3的產(chǎn)量不變。勒沙特列原理是說改變影響平衡的一個條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方法移動。不要混淆影響速率的條件和影響平衡的條件?！敬鸢浮緽例3合成氨工業(yè)中，原料氣(N2，H2及少量的CO，NH3的混合氣)在進入合成塔前常用乙酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中CO，其反應(yīng)為：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO+Q(1)必須除去原料氣中CO的原因是什么？(2)吸收CO的生產(chǎn)適宜條件是什么？(3)吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，再生的適宜條件是什么？【解析】合成氨工業(yè)中要使用催化劑，某些物質(zhì)會使催化劑的活性降低甚至消失，從而發(fā)生催化劑中毒。故必須除去原料氣中CO。根據(jù)吸收原料氣中CO的反應(yīng)方程式可知，加壓和采取較低的溫