化工生产中中的基本问题资料讲解.docx
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化工生产中中的基本问题资料讲解
化工生产中中的基本问题（的问题）
1、分析目标产物的元素组成的目的是什么？
2、再分析目标产物的性质的目的是什么？
3、如何由硫或黄铁矿直接制的硫酸？
4、制取硫酸过程中中间产物是什么？
5、在制硫酸过程中选择什么氧化剂？
为什么？
6、用化学反应表示工业制硫酸的化学反应原理
7、叙述工业制硫酸的生产流程
8、催化反应的条件是什么？
9、净化和干燥的目的是什么？
10、在生产硫酸使用什么物质吸收三氧化硫生成硫酸？
为什么？
11、如何储运浓硫酸？
12、什么是发烟硫酸？
13、生产硫酸的三个阶段是什么？
14、评价用硫黄和用黄铁矿制硫酸
15、硫酸工厂厂址的选择时需考虑的因素？
16、工业生产硫酸选择反应条件时主要针对哪个反应？
为什么？
17、选择了什么条件？
18、该反应的特点是什么？
19、从化学平衡角度该反应宜采取的条件是什么？
20、从化学反应速率角度考虑宜采取什么条件？
21、选择温度的依据是什么？
22、什么是三废？
23、工业制硫酸尾气吸收再利用的反应方程式。
24、实验室吸收该尾气的反应方程式
25、工业制硫酸过程中废液用什么处理？
相比其他物质选这些物质的原因是什么？
26、废渣有效利用有哪些方面？
27、在工业之硫酸过程中哪些环节需要提供能量？
28、在硫酸的生产过程中哪些环节释放能量？
与吸收能量的关系是什么？
29、工业生产硫酸的主要环节有哪些？
30、化工生产过程中需要考虑的基本问题有哪些？
31、工业制硫酸过程中有哪五个三？
具体内容是什么？
32、生产硫酸过程中使用的资金中那些事预处理投入
A、买原料B、设备C、存储容器D、灭火器E、石灰石粉F、厂房
化工生产过程中的基本问题教案
一、教学目标
知识与技能：
1.以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。
2.知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。
过程与方法：
1.了解从理论研究成果到现实生产的过程。
2.学会将所学的知识应用于实际的方法。
情感态度与价值观：
1.树立合理利用自然资源、节约能源的观点。
2.培养既会独立思考，又能与人合作的能力。
二、教学重点
化工生产过程中的基本问题；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
三、教学难点
化工生产过程中的基本问题；工业制硫酸的生产原理
四、教学方法
讨论探究多媒体
五、课时安排
2课时
六、教学过程
[课程引入]一个生产工艺的实现，涉及许多问题。
如化学反应原理、原料选择、能源消耗、设备结构、工艺流程、环境保护以及综合经济效益等等。
本节课我们就以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。
[投影]硫酸可以用来制化肥，如磷肥、氮肥等。
可以在金属加工和金属制品电镀以前，除去金属表面的氧化物膜，可以制取许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁等，还可用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，实验室中常用作干燥剂。
[设疑]硫酸有那么多用途，工业上是如何生产的呢？
请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识，讨论生产硫酸的原理。
[学生讨论并归纳]生产H2SO4的主要化学过程可以分为SO2的生成和SO2转化为SO3两个阶段。
[提问]如果以硫磺为原料制硫酸，你能试着用方程式表示制硫酸的反应原理吗？
[交流讨论并归纳板书]
一.依据化学反应原理确定生产过程：
1.以硫为原料制备SO2
S（s）+O2（g）﹦SO2（g）（放热反应）
2.利用催化氧化反应将SO2氧化成SO3
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）（放热反应）
3.三氧化硫转化为硫酸
SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）（放热反应）
按照上述反应原理，工业制硫酸主要分为造气、催化氧化和吸收三个阶段。
[讲述]知道了生产硫酸的原理，那我们就一起学习生产中原料的选择。
[板书]二.生产中的原料选择
[设疑]为什么不主张用黄铁矿作为原料，而要选择硫磺？
[讨论归纳]由于生产过程中产生的废弃物太多，处理成本高，所以选择硫磺、空气和水作为生产硫酸的原料。
[投影]硫酸生产的主要设备
[讲述]在实验室化学反应是在一定条件下进行的，所用仪器比较简单，自动化程度不高，而在我们的工业生产中需要根据实际情况来选择合适的反应条件。
现在同学们根据反应原理，阅读教材P6-7思考与交流，然后归纳该生产过程的适宜条件。
[阅读讨论]1．从表1-1和表1-2可以看出，温度越低、压强越大，越有利于SO2的生成，但压强的影响不是很大。
2．思路：
低温时有利于SO2的转化，但考虑催化剂活性，温度不能太低。
高压有利于SO2的转化，但试验表明增大压强，SO2的转化率提高并不大，而且考虑设备、成本和能源消耗问题，压强不应很高，可以考虑常压。
而反应过程中二氧化硫转化为三氧化硫需要氧气，所以应该有充足的空气（对此问题学生可能会有不同的回答，教师可引导学生讨论，最后给出实际结果）
[讲述板书]三.生产中反应条件的控制
硫酸生产中的适宜条件：
（1）低温（400~500℃）
（2）常压
（3）适当过量的空气
[设疑]当一个化学反应完成后，我们还应该注意什么问题？
[学生]要注意保护环境，处理反应中产生的废弃物。
[讲述]很好，现在我们一起来处理该反应产生的三废。
首先是尾气处理，应该怎么吸收反应所产生的二氧化硫？
[分析并板书]四.生产中的三废处理：
1.尾气吸收：
2.污水处理：
用石灰浆（Ca（OH）2或石灰石粉中和酸性废液。
Ca（OH）2+H2SO4=CaSO4+2H2O。
生成的硫酸钙可制建材用的石膏板。
3.废渣处理：
分离后循环利用,剩下的作铺路用的沥青或用于制砖。
[讲述]我们应该注意的是还可以充分利用反应中产生的能量。
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。
在实际的化工厂生产过程中我们还应该充分考虑其他各方面的因素，如厂址选择、交通、人力等因素。
七、课堂小结
1.工业上接触法制硫酸概括为“五个三”:
三种原料:
三个反应:
三个生产过程:
三个主要设备:
硫酸工业生产的三个适宜条件:
2.硫酸生产中的废气及废液的处理方法：
八、课后作业：
教材P21
课外拓展：
一.酸雨
（1）酸雨的定义
一般认为,酸雨是由于燃烧高硫煤排放的二氧化硫等酸性气体进入大气后,造成局部地区大气中的二氧化硫富集,在水凝结过程中,溶解于水形成亚硫酸,然后经某些污染物的催化作用及氧化剂的的氧化作用生成硫酸,随雨水降下形成酸雨.酸雨的pH值一般少于5.6.
（2）酸雨的危害
对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长.破坏土壤、植被、森林.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.
（3）酸雨的治理
二氧化硫污染大气的罪魁——煤，平均含硫量约为2.5%-3%。
为治理煤燃烧时造成的二氧化硫污染，一种办法是事先从煤中除去硫。
但是只有一部分煤中的硫主要以黄铁矿（FeS2）的形态存在；这样的煤以脱硫工艺处理后其含硫量可降低到约为1%。
大部分的煤中还含有较多的有机硫化合物，这样的煤以脱硫平均只能除去原含硫量的约40%。
二．硫酸厂选址的因素
（1） 化工厂选址的因素
一般来说，现代化工生产要求有较大的生产规模。
化工厂厂址选择是很复杂的问题，涉及原料、水源、能源、土地供应、交通运输、环境保护和市场需求等诸多因素，应对这些因素综合考虑，权衡利弊，才能作出合理的选择。
化工厂厂址选择一般应考虑下列因素：
①是否有市场需求；②是否接近原料供应地；③土地供应是否充足；④水源是否充足；⑤能源是否充足且廉价；⑥交通运输是否方便；⑦能否达到环境保护要求。
上述这些因素必须在遵循科学原则的基础上，着重考虑综合经济效益，即要求最大限度地提高劳动生产率，降低成本，保护生态环境。
（2） 硫酸厂选址的因素
由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区，工厂规模的大小，主要由硫酸用量的多少决定；硫酸厂厂址应远离水源和河流的上游，以免工厂的污水污染水源；也不要设置在城镇和居民区盛行风向的上风地带，以免工厂排放的大量烟尘和有害气体污染城镇的水源和大气等。
三.废热利用
硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应，应当充分利用放出的热量，减少能耗。
第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输，气流、液流等动力用电）。
第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔。
1-1化工生产过程中的基本问题同步练习
1．决定化学反应速率的主要因素是
A、反应物的浓度B、反应温度
C、使用催化剂D、反应物质的性质
2．下列说法中正确的是
A．化学反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，正、逆反应都不再进行。
B．化学反应达到平衡状态时，因为正反应和逆反应都不再进行反应，所以平衡混和物中各组分的百分含量保持一定。
C．化学反应达到平衡状态时，反应物与生成物的的浓度相等，平衡混和物中各组分的百分含量相等。
D．化学反应达到平衡状态时，V正=V逆，平衡混和物中各组分的百分含量保持不变。
3.在高温下,反应2HBr（气）
H2（气）+Br2（气）-Q达化学平衡时,要使混合气体的颜色加深,可采取的方法是
A.减小压强 B.缩小体积
C.升高温度 D.增大氢气的物质的量浓度
4.在密闭容器中可逆反应aA（气）+bB（气）
cC（气）+dD（气）达化学平衡时,若升高温度或降低压强,都会使C的物质的量增大,则下列各组关系正确的是
A.a+bc+d，正反应吸热
C.a+b5.对于任何一个平衡体系,采取下列措施后,一定会使平衡移动的是
A.加入一种反应物 B.对平衡体系加压 C.升高温度 D.使用催化剂
6.下列事实中,不能用勒沙特列原理来解释的是
A.加入催化剂有利于氨氧化反应
B.使氢硫酸中加碱有利于S2-离子增多
C.500℃左右比室温更有利于合成氨反应
D.高压条件有利于合成氨反应
7．对于可逆反应2SO2+O23SO3，下列说法中正确的是
A．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等
B．达到平衡时，反应物和生成物的浓度保持一定
C．加入催化剂V2O5，可以缩短达到平衡的时间
D．反应达到平衡后，该平衡不随外界条件变化而改变
8．反应A（气）+2B（气）2C（气）（放热反应），达平衡后，将反应混合物的温度降低，下列叙述中正确的是
A．正反应速率加快，逆反应速率变慢，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率变慢，逆反应速率加快，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率均加快，平衡不移动
D．正反应速率和逆反应速率均变慢，平衡向正反应方向移动
9．氙气和氟气按一定比例混合，在一定条件下可直接反应并达到如下平衡：
Xe（气）+2F2（气）XeF4（气）+218kJ
下列变化既能加快该反应速率，又能使该平衡向正反应方向移动的是
A．升温
B．加压
C．减压
D．适当降温
10．反应FeCl3+3NH4SCNFe（SCN）3+3NH4Cl达平衡后，可使其颜色变深的措施是
A．滴入少量饱和FeCl3溶液
B．加入少量KCl晶体
C．滴入少量较浓NH4SCN溶液
D．加入NH4Cl晶体
11．下列已达平衡状态的各反应体系，若再增大压强或升高温度时，都能使平衡向正反应方向移动的是
A．CaO（固）+CO2（气）CaCO3（固）（吸热反应）
B．Cl2（固）+CO（气）COCl2（气）（放热反应）
C．2NH3（气）N2（气）+3H2（气）（吸热反应）
D．N2（气）+O2（气）2NO（气）（放热反应）
12．A+B（s）C的反应达平衡时，若增大压强，B的转化率增大，则A和C的状态是
A．A为气态，C为固态
B．A为固态，C为气态
C．A为气态，C为气态
D．A为固态，C为固态
13．密闭容器中发生H2（气）+I2（气）2HI（气）（放热反应），能使混合物颜色加深的是
A．升高温度
B．增大氢气浓度
C．添加少量催化剂
D．增大压强
14．在可逆反应2SO2（气）+O2（气）2SO3（放热反应）中，要使SO2的转化率和反应速率都增大，所采取的措施是
A．升高温度
B．降低压强
C．增大压强
D．通入足量的纯氧
15.下列工业生产过程产生的气体不经处理直接排放，不会造成大气污染的是
（A）接触法制硫酸产生的尾气中所含的SO2
（B）燃烧石灰石产生的CO2
（C）氨氧化法制硝酸产生的尾气中所含的N0、N02
Ｂｅａｄｗｒｋｓ公司还组织各国的“芝自制饰品店”定期进行作品交流，体现东方女性聪慧的作品曾在其他国家大受欢迎；同样，自各国作品也曾无数次启发过中国姑娘们的灵感，这里更是创作的源泉。
（D）炼钢产生的CO
手工艺品，它运用不同的材料，通过不同的方式，经过自己亲手动手制作。
看着自己亲自完成的作品时，感觉很不同哦。
不论是01年的丝带编织风铃，02年的管织幸运星，03年的十字绣，04年的星座手链，还是今年风靡一时的针织围巾等这些手工艺品都是陪伴女生长大的象征。
为此，这些多样化的作品制作对我们这一创业项目的今后的操作具有很大的启发作用。
16.工业上制硫酸时，下列措施不合理的是
（A）用98.3％的浓H2SO4代替水吸收SO3（B）将尾气直接放空
（C）将矿石粉碎成很细的颗粒（D）接触室内安装热交换器
17.下列气体对大气有污染，且既不能用碱液吸收，又不能用酸液吸收的是
（A）CO（B）NO2（C）SO2（D）H2S
培养动手能力□学一门手艺□打发时间□兴趣爱好□18.检验雨水是否酸化可用下列何种试剂
（A）石蕊试液（B）酚酞试液（C）PH试纸（D）NaOH溶液
19.工业上SO2转化为SO3时使用V2O5的目的是
据上述部分的分析可见，我校学生就达4000多人。
附近还有两所学校，和一些居民楼。
随着生活水平的逐渐提高，家长给孩子的零用钱也越来越多，人们对美的要求也越来越高，特别是大学生。
他们总希望自己的无论是衣服还是首饰都希望与众不同，能穿出自己的个性。
但在我们美丽的校园里缺少自己的个性和琳琅满目的饰品，所以我们的小饰品店存在的竞争力主要是南桥或是市区的。
这给我们小组的创业项目提供了一个很好的市场机会。
（A）扩大反应的接触面（B）使平衡向正反应发现移动
（C）缩短达到平衡所需要的时间（D）提高二氧化硫的转化率
20.硫酸工业中，常用浓硫酸吸收三氧化硫，而不用水来吸收的原因是
（A）三氧化硫溶于浓硫酸，不宜溶于水
随着社会经济、文化的飞跃发展，人们正从温饱型步入小康型，崇尚人性和时尚，不断塑造个性和魅力的现代文化价值观念，已成为人们的追求目标。
因此，顺应时代的饰品文化显示出强大的发展势头和越来越广的市场，从事饰品销售是有着广阔的市场空间。
（B）用浓硫酸吸收三氧化硫速率虽慢，但损失三氧化硫少
（C）用水吸收易形成酸雾，吸收速率慢
（D）用水吸收得到的不是纯硫酸
21.下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中，叙述错误的是
（一）创业机会分析（A）充分利用三个反应放出的热能，来降低生产成本
2、你大部分的零用钱用于何处？
（B）为了防止尾气的污染，用氨水吸收尾气
大学生购买力有限，即决定了要求商品能价廉物美，但更注重的还是在购买过程中对精神文化爱好的追求，满足心理需求。
（C）硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，远离硫酸消费中心
（3）年龄优势（D）生产过程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和处理
22.10gSO3溶解于90gH2O中，所得溶液中溶质的质量分数为
（A）10％（B）12.25％（C）14.0％（D）78.4％
23.煅烧黄铁矿损失χ%的硫，则FeS2的损失率与硫的损失率相比为
（A）大于χ%（B）小于χ%（C）等于χ%（D）不能确定
图1-3大学生偏爱的手工艺品种类分布二、填空题：
24.接触法制硫酸的工业生产主要分为三步:
第一步是_________,其中发生的主要反应式是_____________________；第二步制备硫酸酐的设备是________,发生的主要化学反应方程式是:
___________;但在第一步与第二步之间,原料气还必须经过________,__________等处理才能继续反应,否则易使____________________；第三步用浓硫酸而不用水吸收的主要原因是______________________________。
最后的尾气中所含污染空气的主要有害物质是________________。
25.硫酸最古老的生产方法是：
把绿矾（FeSO4·7H2O）装入容器中加强热，绿矾发生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。
古代称硫酸为“绿矾油”就是采用了这种方法的缘故。
上述变化过程可用两个化学方程式表示：
（1）___________________________；
（2）___________________________。
*26.制造硫酸过程中，进入接触室的气体体积组成是：
SO27％，O211％，N282％。
现有100体积的这种混合气体在接触室里反应，一段时间后总体积变为96.7体积。
求反应后混合气体中N2和O2的体积比是多少？
*27．工业上测量SO2、N2、O2混合气体中SO2含量的装置如下图；反应管中装有碘的淀粉溶液。
SO2和I2发生的反应为（N2、O2不与I2反应）：
SO2＋I2＋2H2O→H2SO4＋2HI
（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于的体积（填写气体的分子式）。
（2）反应管内溶液蓝色消失后，没有及时停止通气，则测得的SO2含量（选填：
偏高，偏低，不受影响）。
（3）反应管内的碘的淀粉溶液也可以用代替（填写物质名称）。
（4）若碘溶液体积为VamL．，浓度为Cmol·L－1，N2与O2的体积为VbmL（已折算为标准状况下的体积）。
用C、Va、Vb表示SO2的体积百分含量为：
。
（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为．（选填下列编号）。
烧杯b．试管c．广口瓶d．容量瓶e．量筒f．单孔塞g．双孔塞
1-1化工生产过程中的基本问题同步练习答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
D
B
BC
A
C
AC
BC
D
B
AC
A
A
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
AD
CD
B
B
A
C
C
C
C
B
C
25
（1）2FeSO4·7H2O
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O
（2）SO3+H2O=H2SO4
27．
（1）N2、O2的体积
（2）偏低
（3）酸性高锰酸钾溶液或溴水
（4）VSO2％＝22.4CVa/（22.4CVa＋Vb）×100%（其它合理答案也给分）
（5）bceg或beg或ceg
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