创新设计2014 2015学年高学第一单元走进化学工业课件人教版选修

单元归纳整合专题一|

以硫酸工业为例分析厂址选择和综合效益1．整体思路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来决定。硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。2．概括整合

磷肥、晒盐、脱硫等行业生产过程中会产生大量的石膏，不仅污染水源，还占用了大量土地，利用它可以生产硫酸。在高温条件下，用碳作还原剂，将硫酸钙中的硫还原，再利用其还原产物制硫酸，由于这一过程需要消耗大量的能量，因而一般是联产水泥，用石膏代替石灰石，在回转窑中与焦炭、辅料一起煅烧，CaSO4被还原得到CaO和SO2，CaO与辅料反应制得水泥熟料，SO2随窑气排出，经除尘、净化、干燥、转化、吸收等过程即可制得硫酸。(1)写出在回转窑中得到SO2的化学方程式______________________________，写出CaO在回转窑中与SiO2发生反应的化学方程式____________________。【典例1】►(2)下图是硫酸工业中用到的设备之一，其名称是________。在生产过程中，没有采用加压措施的原因是________________________。它有A、B、C、D四个气体的进出口，已知经除尘、净化、干燥的气体主要成分为N2、O2、SO2，填写下表：序号进或出气体的主要成分ABCD解析根据题给信息知，在焦炭的作用下，CaSO4被还原得到CaO和SO2，碳是还原剂，硫的化合价降低了，硫酸钙是氧化剂，由此可得到回转窑中发生的化学反应。结合硫酸工业的相关知识，这一过程实际上相当于硫酸工业的第一步：造气。接下来气体进入接触室，进行接触转化，再进一步被吸收。(2)接触室常压下SO2的转化率已经很高了，加压会增加生产成本(3)80%序号进或出气体的主要成分A进N2

O2

SO2B出N2

O2

SO2

SO3C出N2

O2

SO2D进N2

O2

SO2专题二|

纯碱的生产氨碱法联合制碱法原料食盐、氨气、石灰石(经煅烧后生成CO2和CaO)食盐、氨气、二氧化碳原理NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl+CO2↑＋H2O↑NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl+CO2↑＋H2O↑生产过程①制备氨盐水②通CO2析出NaHCO3晶体并煅烧NaHCO3得到Na2CO3③向滤液(含NaCl、NH4Cl)中通入CO2后，与石灰乳混合，回收氨气2NH4Cl＋Ca(OH)2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O制备氨盐水②通CO2析出NaHCO3晶体并煅烧NaHCO3得到Na2CO3向滤液(含NaCl、NH4Cl)中加入NaCl粉末并通入氨气析出NH4Cl，回收饱和食盐水优点原料便宜，步骤简单原料利用率高，同时得到氮肥NH4Cl缺点产生大量CaCl2，食盐利用率低△

工业制纯碱时，第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶，它的反应原理可以用下面的化学方程式表示：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3NH4HCO3＋NaCl(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl以上反应的总结果是放热反应。请设计一个实验，用最简单的实验装置模拟实现这一过程，获得NaHCO3结晶。可供选择的实验用品有6mol·L－1盐酸、6mol·L－1硫酸、浓氨水、氢氧化钠、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水、冰，以及中学化学常用仪器。【典例2】►(1)画出实验装置示意图(包括反应时容器中的物质)，并在图中玻璃容器旁自左至右分别用A、B、C…符号说明。(说明：①本题装置示意图中的仪器可以用下面的方法表示。②铁架台、石棉网、酒精灯、玻璃导管之间的连接胶管等，在示意图中不必画出。如需加热，在加热的仪器下方用“△”表示。)(2)请写出图中A、B、C…各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。A．__________；B.__________；C.__________；D.__________。(3)如何利用本题所提供的实验用品，判断所得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐结晶？解析（2）分析反应原理，制NaHCO3需浓氨水、饱和NaCl溶液和CO2，由已知反应物首先应制备CO2并净化。制NaHCO3是利用NaHCO3溶解度不大的原理，但整个反应过程是放热的，根据影响固体溶解度的因素应降温。由于浓氨水挥发出NH3，所以应作尾气处理。答案

(1)示意图见下图。(2)CaCO3，并由漏斗加入6mol·L－1盐酸蒸馏水冰水(或冷水)饱和氯化钠的浓氨水溶液30%硫酸(3)取少量产品放在试管中，在酒精灯下加热至不再有气体放出时，停止加热。试管中如有白色剩余物质，则得到的产品不是碳酸氢铵。试管冷却后，向其中加入适量盐酸，产生大量气泡，最后剩余物全部溶解，说明得到的结晶是碳酸氢钠。如果加入盐酸后，晶体全部溶解，但没有气泡产生，则得到的结晶是食盐。接触法制硫酸时涉及三个连续反应，所以在关于工业制硫酸的计算性题目中往往涉及这几步连续反应的计算。而对于连续多步反应的计算通常使用关系式法，这样就避免了对中间产物的繁琐计算，节约了时间，提高了计算结果的准确性。关系式法解题需要找准关系式，找关系式的一般方法是根据涉及的多步反应的化学方程式，依照原子质量守恒或电子转移数目守恒的原则找出连续多步反应中原子的转化关系，如在用硫铁矿制硫酸时，根据转化过程中硫原子守恒的原则可以找到这样的关系式：专题三|

硫酸工业中连续多步反应的计算FeS2——2SO2——2SO3——2H2SO4；或S——SO2——SO3——H2SO4在硫酸工业制硫酸的有关计算中通常就利用以上两关系式解题。另外，在有关计算中往往还涉及物质的转化率和损失率的问题，这在连续多步反应的有关计算中也是一个难点问题。对于这一类的问题，需要我们掌握这样几个原则：(1)一种化合物中，一种元素的转化率等于该化合物的转化率，例如在FeS2向SO2转化的过程中，若硫元素的转化率为99%，则FeS2的转化率也为99%。(2)在同一个化学反应或多个相关联的化学反应中，具有个别元素质量守恒关系的反应物和生成物，反应物的转化率等于生成物的产率，例如在FeS2向SO2转化的过程中，FeS2的转化率必等于SO2的产率，在FeS2向H2SO4转化的过程中，FeS2的转化率等于H2SO4的产率。

黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。已知：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO42－＋2Fe2＋＋4H＋Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)______。(2)若灼烧6gFeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式