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1、走進化學工業(yè),課題1 化工生產(chǎn)過程中的基本問題,硫酸的性質,(1)物理性質：硫酸是一種無色,難揮發(fā),易溶于水的油狀液體。 濃硫酸溶于水時會放出大量的熱。因此,稀釋硫酸時應該把______倒到______中,并_____. (2)化學性質： 濃硫酸具有酸性,______性,______性和______性.,濃硫酸,水,不斷攪拌,吸水,脫水,強氧化,復習回顧：,硫酸的消費水平是一個國家工業(yè)發(fā)達水平的重要標志,一、依據(jù)化學反應原理確定生產(chǎn)過程,（一）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理,思考：,1. 自然界中存在的含硫的物質有哪些?,2. 這些物質能直接得到H2SO4嗎?若不能，那么要經(jīng)過哪些中間產(chǎn)物才能變成硫酸?,
2、硫磺、黃鐵礦（FeS2）,請寫出有關的化學方程式!,（二）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理,以硫磺為原料,第一步：造氣,第二步：催化氧化,第三步：吸收,（二）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理,以黃鐵礦（FeS2）為原料,第一步：造氣,第二步：催化氧化,第三步：吸收,,SO3,,空氣,,,,,SO2,發(fā)煙硫酸,98%硫酸,,,,98%硫酸,,水,（三）工業(yè)制硫酸的主要流程,二、生產(chǎn)中原料的選擇,1、硫酸生產(chǎn)中的三種原料： 硫磺或黃鐵礦、空氣、水,思考：,（1）、為什么早期我國是以黃鐵礦為原料制硫酸？,早期黃鐵礦儲存量比較大，而天然硫磺資源缺乏，又難以從國外購進，并且那時對環(huán)境保護不夠重視。,（2）、為什么不主張用黃鐵礦
3、(主要成分FeS2) 作為原料生產(chǎn)硫酸?,硫磺制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產(chǎn)流程短，設備簡單，三廢治理量小，勞動生產(chǎn)率高，易于設備大型化，從而降低成本。,硫酸生產(chǎn)反應式,想一想:從生產(chǎn)硫酸的原理看,硫酸廠中的生 產(chǎn)設備最少應分幾部分?,2、工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本過程,沸騰爐,接觸室,吸收塔,3、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個主要設備,SO2 O2,粉碎黃鐵礦是增大礦石跟空氣的接觸面積，加快反應速率并使之充分燃燒； 通強大的空氣流是為了使黃鐵礦充分燃燒，同時增大廉價易得的反應物濃度，可以是較貴重的原料得以充分利用。,不純凈，爐氣中除SO2 還含有O2、N2、H2O和一些雜質。,思考：接觸室中熱交換器的作用是什么？從
4、接觸室出來的氣體成分是什么？,因為用水或稀H2SO4溶液做吸收劑容易形成酸霧且吸收速率慢； 液體由上向下流，氣體由下向上升，兩者在逆流過程中充分反應。,三、生產(chǎn)中反應條件的控制,復習回顧： 1、影響化學反應速率的因素有哪些？,指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。,注意：,（1）前提是“一定條件下的可逆反應”；,（2）實質是“正反應和逆反應速率相等”；,（3）標志是“反應混合物中各組分的濃度保持不變”。,2、什么是化學平衡？,反應物濃度、溫度、壓強（對有氣體參加的反應）、催化劑,補充：平衡的移動，即改變反應條件（濃度、溫度、壓強）對化學
5、平衡的影響,條件的改變,平衡移動方向,平衡移動的結果,增大反應物濃度,減小反應物濃度,增大壓強,升高溫度,向正反應方向移動,向正反應方向移動,向氣體體積縮小的方 向移動,向吸熱反應方向移動,反應物濃度減小,生成物濃度增大,體系壓強減小,體系溫度降低,勒夏特列原理：如果改變影響化學平衡的一個條件（濃度、溫度或壓強等），平衡就會向著能夠減弱這種改變的方向移動,三、生產(chǎn)中反應條件的控制,,SO2接觸氧化的反應為：,注：這是一個氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應,思考與交流：,閱讀P6 表11，思考溫度較低時 ，SO2的轉化率_____；那么是否溫度越低越好呢？,越高,不是，雖然溫度較低對提高SO2的轉
6、化率有利，但溫度較低時催化劑活性不高，反應速率低。,應選擇溫度：(1)低溫(4005000C),注意:工業(yè)生產(chǎn)中反應溫度的選擇往往還要考慮該溫度下催化劑的活性。,（1）溫度,三、生產(chǎn)中反應條件的控制,閱讀P6表1-2,思考壓強的增大，SO2的轉化率_____；,（2）壓強,思考與交流：,越高,那么是否壓強越高越好呢？,根據(jù)平衡移動原理，加壓對提高SO2的轉化率有利，但在常壓、400500時，SO2的轉化率已經(jīng)很高，加壓對設備的要求高，會增大投資和能量消耗。,應選擇壓強：(2)常壓,注意：工業(yè)生產(chǎn)中壓強的選擇往往還要考慮成本和能量消耗等問題,(1)較高的溫度(4005000C) (2)常壓 (3
7、)催化劑,三、生產(chǎn)中反應條件的控制,,接觸氧化的適宜條件：,四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的處理,1、三廢：廢氣、廢液、廢渣,,2、三廢的處理方法：,（1）如何處理尾氣中的SO2？,方法一：石灰水吸收法,方法二：氨水吸收法,（2）、 如何處理廢水中的酸性物質?,（3）、如何利用廢渣和生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的 大量熱能?,用石灰漿(Ca(OH)2或石灰石粉中和：,廢渣：分離后循環(huán)利用，剩下的作鋪路用的 瀝青或用于制磚,四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的處理,能量的充分利用,硫酸生產(chǎn)過程中的三個化學反應都是放熱反應，可以充分利用這些反應放出的熱能(工廠里把它們叫做“廢熱”)以降低生產(chǎn)成本。,在沸騰爐旁設置“廢熱”
8、鍋爐，產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電；在接觸室中設熱交換裝置。據(jù)測算，生產(chǎn)1t硫酸約需消耗100kWh的電能，而相應量反應物在生產(chǎn)過程中放出的反應熱相當于200kWh的電能。,化工生產(chǎn)過程中應考慮的問題：,(1)確定化學反應原理 (2)選擇原料 (3)選擇設備和工藝流程 (4)三廢處理(環(huán)境保護) (5)能源的利用(綜合經(jīng)濟利益) (6)其它問題(如廠址，成本，反應條件等問題）,小結：,小結：(本節(jié)課重點),1. 工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個三” ： 三種原料： 三個反應： 三個生產(chǎn)過程： 三個主要設備： 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件： 2. 硫酸生產(chǎn)中的廢氣及廢液的處理方法。,硫磺(或黃鐵礦)、空
9、氣和水,造氣、催化氧化、吸收,沸 騰 爐、接 觸 室、吸收塔,(1)低溫(4005000C) (2)常壓 (3)適當過量的空氣,1、在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的原因二者都正確的是（ ） A、硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料 B、爐氣進入接觸室之前需要進化、干燥，因為爐氣中的雜質易與SO2反應 C、SO2氧化為SO3時需要使用催化劑，這樣可提高SO2的轉化率 D、接觸室的反應溫度控制在400500，因為在這個溫度范圍內(nèi)，反應速率和SO2的轉化率都比較理想，且催化劑的活性也較高,練習,D,練習,2、下列對硫酸生產(chǎn)中化學反應原理的分析正確的是（ ） A、
10、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學反應因原料的不同可能全部是氧化還原反應 B、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學反應都是放熱反應 C、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學反應都需要使用催化劑 D、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個化學反應都需要在較高溫度條件下進行,B,練習,3、關于接觸法制硫酸的敘述中，不正確的是（ ） A、從沸騰爐出來的爐氣必須凈化，主要目的是防止催化劑中毒 B、之所以叫“接觸法”是因為SO2被氧化成SO3時反應是在催化劑表面進行的 C、黃鐵礦粉碎成細小礦粒，在沸騰爐中燃燒快、反應完全，提高了原料的利用率 D、SO3用稀硫酸吸收而不用水吸收，可防止形成酸霧并使SO3吸收完全,D,練習,4、硫酸最古老的生產(chǎn)方法是把綠礬（FeSO47H2O）裝入反應器中加強熱，會流出油狀液體，并放出有刺激性氣味的氣體（SO2），反應器中的固體變成了紅色。寫出這種方法中綠礬轉化為硫酸的兩個化學方程式： （1） （2）,P21 3、4、8,作業(yè)：,實踐活動,通過查閱資料、上網(wǎng)、參觀訪問等方式進行調(diào)查，了解一些化工廠是如何利用廢熱的。,
第1單元 課題1 化工生產(chǎn)過程中的基本問題
