选修二 化学与技术
第1节 化学与工农业生产
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1.了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。
2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
3.了解精细化工的生产特点及在社会中的作用。
4.了解化学肥料、农药在农业生产中的作用。
一、硫酸工业
1.合成硫酸的三种原料
三种原料为__________、__________、____________。
2.三个反应
(1)造气:____________________或__________________________。
(2)接触氧化:____________________________________________。
(3)三氧化硫的吸收:____________________________。
3.黄铁矿制硫酸的三个主要设备
三个主要设备为______、______、______。
特别提示:①吸收塔内用98.3%的浓硫酸吸收SO3,是因为用水吸收会产生酸雾,腐蚀设备和降低吸收率。②为了降低成本,通入沸腾炉和接触室的不是氧气,而是空气。
4.接触室中三个反应条件
(1)温度:根据平衡移动原理,应在低温下进行,但低温时催化剂的活性不高,反应速率低,实际生产中采用__________的温度。
(2)常压:根据平衡移动原理,应在高压下进行,但增大压强对SO2的转化率提高不大,且加压会提高成本和能量消耗,而常压下的转化率已很高,实际生产采用常压操作。
(3)适当______的空气:目的是提高SO2的转化率。
5.“三废”处理和能量综合利用
(1)“三废”处理方法
①尾气吸收:________________________。
CaSO3+H2SO4===CaSO4+SO2↑+H2O
②废水处理:根据杂质性质的不同,采用不同的化学方法,如酸碱中和法、重金属离子沉淀法。
③废渣利用:制砖或制造水泥,提炼贵重金属。
(2)能量的充分利用
硫酸生产中的反应热可用于预热反应物满足自身能量的需要,还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。
即时训练1 下列说法中正确的是____________。
①2SO2+O2 2SO3在接触室中进行,增大压强平衡右移,SO2的转化率增大,所以接触室应该高压
②吸收塔中用水吸收SO3
③生产中通入沸腾炉及接触室中的氧气是纯氧
④生产中通入沸腾炉及接触室中的空气均过量
⑤整个工艺流程中在沸腾炉中产生SO2
⑥通入接触室的气体必须净化除杂
⑦热交换器可对生成气体冷却,对原料气体加热
二、合成氨工业
1.反应原理
N2+3H2 2NH3 ΔH<0
2.基本生产过程
(1)造气
①N2来源于空气
a.将空气__________、__________后蒸发分离出O2而获得N2;
b.将空气通过灼热的碳生成CO2,再除去CO2后得N2。
②H2来源于水和燃料(焦炭、煤、石油、天然气等)的反应,反应式为______________。
(2)净化
①原料气中的主要杂质:H2S、CO、CO2、O2等。
②主要危害:会导致催化剂中毒。
③净化方法:
a.H2S用______吸收,方程式:____________________;
b.CO首先被氧化生成CO2,再被________________吸收,方程式为_________________、____________________________________。
(3)合成与分离
①设备:________。
②氨的分离:通过________将氨液化,然后将液氨分离,分离出来的混合气体经循环压缩机,再送到______中继续合成。
③流程:
原料气的制取→净化→压缩→ →液氨
3.合成氨条件的选择
温度:________________;
压强:________________;
催化剂:以______为主的催化剂。
即时训练2 下列关于工业合成氨的说法中正确的是________。
①从空气中分离出氮气可以用物理方法,也可以用化学方法
②合成氨工业上选用400~500 ℃主要是因为此温度下催化剂的活性最大
③N2+3H2 2NH3 ΔH<0,温度越低氨气的产率越高,所以工业生产中应该低温,来提高氨气的产率
④合成氨中,压强越高氨气的百分含量越高,所以工业生产中压强应无限制提高
⑤原料气在通入合成塔之前一定要净化除杂
⑥从合成塔出来的气体分离出氨气后,余下的气体排入大气
⑦由NH3转变成NH4HCO3属人工固氮的化学反应
特别提示:在合成氨工业生产中要结合化学平衡移动原理、化学反应速率,综合考虑实际生产中原料的来源、动力、材料、设备等因素,选择适宜的温度、压强、催化剂,及时分离出氨气,取得最佳经济效益。例如,依据反应原理温度越低,氨气的百分含量越高,但从反应速率来考虑速率太慢,所以综合考虑选择的温度为400~500 ℃。
三、纯碱工业