選修2《化學與技術》第一單元走進化學工業(yè)知識點集錦【課題1化學生產過程中的基本問題】硫酸工業(yè)——接觸法制硫酸三原料：黃鐵礦(FeS2)或硫（S）、空氣、％的H2SO4。三反應（原理）：⑴SO2的制取4FeS2（s）+11O2(g)====2Fe2O3(s)+8SO2(g)（高溫）△H＜0（早期使用）或S（s）+O2（g）====SO2(g)（點燃）△H＜0（現(xiàn)在大多使用）黃鐵礦主要成分是FeS2，在燃燒前需粉碎，增大和氧氣的接觸面積，使燃燒速率加快且更充分，提高原料利用率。但由于該反應在生產中產生的廢棄物太多，處理成本高，這一工藝在逐漸被淘汰。該反應在沸騰爐中進行，從爐內出來的氣體叫爐氣，成分為SO2、O2、N2、H2O及礦塵，砷、硒化合物等。其中砷、硒化合物和礦塵能使催化劑中毒，可通過除塵、洗滌等方法除去；水蒸氣對設備和生產有不良影響，可通過干燥除去。⑵SO2的催化氧化2SO2（g）+O2(g)====2SO3(g)(催化劑、可逆)△H＜0此反應是一個可逆反應，正反應是氣體體積減小的放熱反應，由化學平衡理論可知，在較低溫度下進行有利，但溫度低時催化劑活性不高，反應速率低，實際生產中選擇常壓下400℃-500℃進行，化學反應速率和SO2的平衡轉化率都比較理想。在接觸室的兩層催化劑之間裝上一個熱交換器，把反應生成的熱傳遞給進入接觸室需要預熱的爐氣，同時冷卻反應后生成的氣體。⑶SO3的吸收SO3（g）+H2O（l）====H2SO4（l）△H＜0工業(yè)上并不用水直接吸收SO3，而是用質量分數(shù)為％的H2SO4做吸收劑，因為SO3與水蒸氣很容易形成酸霧，從而降低了SO3的吸收率，也就是說這樣可以避免形成酸霧并提高吸收率。同時采用逆流吸收，硫酸從塔底放出。三設備：沸騰爐、接觸室、吸收塔。三階段：①造氣；②接觸氧化；③SO3的吸收。三凈化：①除塵；②洗滌；③干燥。生產過程及注意事項：造氣將礦石粉碎“沸騰”，對爐氣進行凈化和干燥處理（防止催化劑中毒）。接觸氧化選擇適宜條件：℃-500℃；b.常壓；c.使用催化劑。應用熱交換原理。三氧化硫的吸收：a.用％的H2SO4吸收；b.原料的循環(huán)利用；c.尾氣的凈化、回收處理。廠址的選擇：硫酸是一種強腐蝕性液體，不宜大量貯存和長途運輸；生產設備易腐蝕，壽命較短，同時廢渣、廢液、廢氣排放量大，污染環(huán)境。因此廠址宜靠近原料供應地和產品銷售地，有充足的水源保證和熱能供應，靠近交通運輸線，不要建在人口密集的居民區(qū)、旅游景點和文物保護區(qū)，地震、洪水等自然災害多發(fā)區(qū)。廢氣、廢渣的利用：⑴（法一：教材中推薦的方法）尾氣中的SO2可用石灰水吸收，使其生成CaSO3，然后再用硫酸處理，生成SO2和CaSO4，這樣得到的SO2含量較高，可返回用作原料。SO2+Ca(OH)2====CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4====CaSO4+SO2↑+H2O⑵（法二：）尾氣中的SO2用氨水吸收，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2循環(huán)利用。SO2+NH3+H2O====NH4HSO3SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO32NH4HSO3+H2SO4====(NH4)2SO4+2SO2↑+2H2O(NH4)2SO3+H2SO4====(NH4)2SO4+SO2↑+H2O廢水用石灰乳中和：Ca(OH)2+H2SO4====CaSO4+2H2O廢渣可用于制磚、制水泥、回收有色金屬等綜合利用?！菊n題2人工固氮技術——合成氨】氨的工業(yè)合成原理：N2（g）+3H2（g）====2NH3（g）△H＜0(高溫、高壓、催化劑、可逆)合成氨適宜條件的選擇：外加條件要盡可能加快反應速率，提高反應進行的程度。反應條件對化學反應速率的影響對平衡混合物中氨的含量的影響合成氨條件的選擇增大壓強有利于增大化學反應率有利于提高平衡混合物中氨的含量壓強增大，有利于氨的合成，但需要動力大，對材料、設備等要求高，因此，工業(yè)上一般采用10MPa-30MPa的壓強升高溫度有利于增大化學反應率不利于提高平衡混合物中氨的含量溫度升高，化學反應速率增大，但不利于提高平衡混合物中氨的含量，因此合成氨時溫度要適宜。工業(yè)上一般采用400-500℃左右的溫度并且在這個溫度時，催化劑的活性最大使用催化劑有利于增大化學反應率沒有影響工業(yè)上一般采用鐵觸媒，使反應能在較低溫度下較快的進行合成氨的基本生產過程：造氣制備合成氨的原料氣；合成氨所需氮氣都取自空氣。從空氣中制取氮氣通常有兩種方法：一是將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣而獲得氮氣；另一是將空氣中的氧氣與碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮氣。氫氣則來源于水和碳氫化合物。可以將水蒸氣通過赤熱的煤（或焦炭）層，使水蒸氣與碳反生化學反應生成一氧化碳和氫氣：C+H2O====CO+H2(高溫)石油、天然氣、焦爐氣（煉焦廠副產的氣體）、煉廠氣（石油煉制廠副產的氣體）等都含有大量的碳氫化合物，這些碳氫化合物在一定條件下，可以與氧氣或水蒸氣反應生成一氧化碳。二氧化碳和氫氣。例如，在900-1000℃時，甲烷與水蒸氣在催化劑（Al2O3+Ni）作用下發(fā)生化學反應：CH4+H2O====3H2+CO(催化劑、高溫)CH4+2H2O====4H2+CO2(催化劑、高溫)凈化原料氣凈化處理；合成氨需要純凈的氮氣和氫氣。在制取原料氣的過程當中，常混有一些雜質，其中的某些雜質會使合成氨所用的催化劑“中毒”，所以必須除去，這一過程稱為原料氣的凈化。例如用稀氨水吸收H2S雜質：NH3·H2O+H2S====NH4HS+H2O另外，制造原料氣過程中產生的CO必須變成CO2除去。工業(yè)生產中在催化劑（如Fe2O3和CuO等）作用下，一氧化碳可以與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣：CO+H2O====CO2+H2要除去二氧化碳，常采用K2CO3溶液吸收K2CO3+CO2+H2O====2KHCO3最后，原料氣還需要經過精制處理，如用醋酸、銅和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、O2、H2S等少量有害氣體。合成使原料氣進行化學反應合成氨。意義：開辟了人工固氮的途徑，對整個化工技術的發(fā)展產生了重大影響。研究方向：研制具有較強抗毒能力的催化劑；研制在較低溫度下合成氨的催化劑；研究化學模擬生物固氮技術?！菊n題3純堿的生產】三、純堿工業(yè)1、氨堿法（索爾維制堿法）生產純堿：此法所用原料為食鹽、氨和二氧化碳（來自碳酸鈣），生產過程如下。⑴將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中，可得到碳酸氫鈉和氯化銨：NH3+CO2+H2O====NH4HCO3NaCl+NH4HCO3====NaHCO3↓+NH4Cl⑵制取碳酸鈉2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑(加熱)2、聯(lián)合（侯德榜）制堿法：我國化工專家侯德榜提出將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產的改進工藝，這就是聯(lián)合制堿法也稱侯氏制堿法。NaCl+NH3+CO2+H