人教版高中化学选修2：化学与技术 归纳与整理 全省一等奖

归纳与整理第一页，共三十九页。化学新课标·必修2第一单元走进化学工业第二页，共三十九页。54321过程酸性，用碱中和Ca(OH)2＋H2SO4＝CaSO4＋2H2OSO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O循环炼铁、提炼有色金属;制水泥、制砖。靠近消费中心厂址选择热交换：用反应放出的热预热反应物。98.3%的硫酸吸收(防止酸雾)400℃-500℃，常压。钒触媒：V2O5矿石粉碎鼓入足量空气反应条件污水处理尾气吸收[石灰水或氨水]废渣的利用三废处理吸收(吸收塔)SO3+H2O=H2SO4催化氧化(接触室)造气(沸腾炉)用于发电能量利用黄铁矿(FeS2)

硫磺(S)原料原理1.1课题一化工生产中的基本问题S+O2SO24FeS2+11O2

8SO2+2Fe2O3点燃高温——硫酸工业2SO2+O22SO3高温催化剂第三页，共三十九页。4FeS2+11O2

8SO2+2Fe2O3高温以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程造气(制SO2)SO2空气净化干燥催化反应室400～500℃常压、催化剂SO3吸收塔发烟硫酸稀释室98%硫酸贮存室硫酸工业流程水98%硫酸净化热交换除尘、洗涤防止催化剂中毒能量循环利用,提高SO2的转化率第四页，共三十九页。硫酸工业中连续多步反应的计算

1.多步反应计算的技巧(1)关系式法(2)守恒法工业制硫酸2．常见量的计算公式(1)矿物的纯度=(4)产率=(2)原料利用率=(3)原料转化率=(5)多步反应的总转化率=×100%纯矿物的质量矿物的总质量

原料利用的质量原料的总质量

×100%原料利用率=1－原料损失率各步反应转化率的乘积实际产量理论产量

×100%FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4或S～SO2～SO3～H2SO4根据涉及的多步反应的化学方程式找出连续多步反应中元素的转化关系依照原子守恒或电子守恒的原则第五页，共三十九页。化学原理在硫酸工业生产中的应用

(1)提高反应速率的“措施”(2)硫酸工业生产的“三条件”①温度②压强③空气1．化学反应速率和化学平衡原理高温催化剂2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)(放热反应)原料粉碎，升高温度，使用催化剂低温有利于提高SO2的转化率。低温时催化剂活性不高，速率低。400～500℃时，反应速率和SO2转化率均较理想。增大压强对加快反应速率和提高SO2转化率有利，但常压下SO2转化率已经很高，增大压强会增加投资和能量消耗适当过量的空气目的是提高SO2的转化率。第六页，共三十九页。接触室的尾气中有一定的SO2和O2，通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。接触室4．循环操作原理的应用在接触室内使用热交换器，使反应后的气体预热作为接触室的原料气，达到节约能源、降低生产成本的目的。接触室3．热交换原理的应用吸收塔中98%浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。吸收塔沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应充分进行；沸腾炉2．逆流原理的应用第七页，共三十九页。化工生产与化学反应的关系化工生产是以_____________为依据，以___________为基础的。任何生产的完成都要符合_____________。确定化工生产反应原理与过程的一般方法对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的_________和____考虑，来确定_______________。一依据化学反应原理确定生产过程1.2．化学反应原理实验室研究化学反应规律化学组成性质原料和生产路线第八页，共三十九页。3．确定化工生产反应原理与过程的案例研究——生产硫酸(1)原料：从H2SO4的组成看，原料应该是自然界存在的含___物质，如____________(主要成分是FeS2)等。(2)生产步骤：生产硫酸的主要化学过程可以分成__________、_____________和SO3转化为硫酸三个阶段。(3)工业上制硫酸的基本生产原理：①造气：以S为原料制备SO2，反应化学方程式为___________(属_____反应，填“放热”或“吸热”，下同)。②催化氧化：将SO2氧化成SO3，反应化学方程式为_____________________(属_____反应)。③SO3吸收：三氧化硫转化成硫酸，反应化学方程式为____________________(属______反应)。硫黄、黄铁矿硫SO2的生成SO2转化为SO3放热2SO2＋O2放热SO3＋H2O===H2SO4放热第九页，共三十九页。在工业生产中，选择原料除依据_____________外，还有许多因素需要考虑，如_________、____、能源、_____用水的供应能力、_____、_____、预处理成本及__________等。工业制硫酸的原料目前，世界大多数国家生产硫酸主要以_____为原料，我国主要是以_______为原料。二

生产中原料的选择1.原料选择依据2．化学反应原理厂址选择原料工业贮存运输环境保护硫黄黄铁矿第十页，共三十九页。生产中反应条件的选择在化工生产中要通过反应条件的控制使_____________和_______________都比较理想，还要同时考虑_______________________和___________。硫酸工业生产中条件的选择二氧化硫催化氧化的条件是：______________________________。笃学三

生产中反应条件的控制1.2．化学反应速率反应物的转化率控制某些反应条件的成本实际可能性常压、V2O5作催化剂、400～500℃第十一页，共三十九页。催化剂能同等程度增大正、逆反应速率SO2的转化率随压强增大的并不多反应速率和SO2转化率都较理想采用该条件的原因V2O5常压400～500℃催化剂压强温度化工条件2SO2+O22SO3ΔH＝－98.3kJ·mol－1化学反应0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4压强/Mpa转化率/%温度/℃温度、压强对SO2平衡转化率的影响第十二页，共三十九页。(1)三废：废气、废液、废渣(2)三废处理方法：①尾气吸收法一

石灰水吸收法SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O；CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O。法二

氨水吸收法SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3；(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。四硫酸工业生产过程中三废的处理第十三页，共三十九页。②污水处理利用不同化工生产过程中产生的污水所含的杂质不同，根据杂质的性质利用不同的化学方法进行处理。硫酸工业废水中常含有硫酸，常用石灰乳中和：Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O。③废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁高的矿渣经处理后可以炼铁，有的也可分离后循环利用或提炼贵重的有色金属或将其用于铺路。第十四页，共三十九页。化工生产过程中通常都要消耗大量的能量。硫酸工业充分利用废热的方法是：在催化反应室中设热交换装置，利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2。五

能量的充分利用第十五页，共三十九页。化学新课标高考一轮·有机化学1.1课题1化工生产过程中的基本问题第十六页，共三十九页。1．下列关于硫酸工业生产的说法中正确的是(

)A．建筑高烟囱，使尾气在高空扩散稀释B．设置“废热”锅炉，产生蒸气来供热或发电C．使用V2O5作催化剂，提高SO2的转化率D．在吸收塔中，直接用水吸收三氧化硫B第十七页，共三十九页。2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的 (

)A．氢气和氮气合成氨的反应中，在加压下有利于氨的生成B．醋酸溶液中滴入少量稀盐酸，溶液中c(H＋)增大C．用热的纯碱水溶液洗涤油污物品时，去污效果较好D．加催化剂V2O5，能提高SO2转化为SO3的转化率D第十八页，共三十九页。3．(2012·上海高考)下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(

)A．在接触室中使用铁触媒作催化剂B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源C．把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率D．该反应采用450～500℃主要是因为该温度下催化剂活性好A第十九页，共三十九页。4．在接触法制硫酸工业中，接触室中装有热交换器。采用热交换器的好处是(

)①充分利用热量，降低能耗②促使平衡向正反应方向移动，提高产率③减少热量对环境的污染④提高最终产品的纯度A．仅①B．仅①②C．仅①②③D．①②③④C使用热交换器能充分利用热量，减少热量对环境的污染。SO2转化为SO3是放热反应，温度降低有利于平衡向正反应方向移动。

第二十页，共三十九页。5．下列废物处理方法中正确的是(

)A．化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收B．化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收C．用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中，产生的废渣可用于提取燃料D．用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中，产生的废气可用于提取漂白剂D第二十一页，共三十九页。6．接触法制硫酸的炉气组成是SO2占7%，O2占11%，N2占82%，现有100L混合气体进入接触室反应后，总体积变为97.2L。则该变化过程中SO2转化率是()A.50%B.60%C.70%D.80%D解法一：设参加反应的二氧化硫体积为2x2SO2+

O2＝2SO3N2体积总体积开始时体积711082100反应后体积7-2x11-x2x82100-x根据题意100-x=97.2x=2.8L2SO2+

O2＝2SO3

体积差

2L1L2L1L2X100L-97.2L=2.8LX=2.8L二氧化硫的转化率为5.6L÷7L×100%=80%第二十二页，共三十九页。7．下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中，叙述错误的是(

)A．充分利用三个反应放出的热能，来降低生产成本B．为了防止尾气的污染，用氨水吸收尾气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D．生产过程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和处理C第二十三页，共三十九页。8．含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%，则下列说法不正确的是(

)A．该黄铁矿含FeS2也是48%B．硫损失也是2%C．铁损失也是2%D．该黄铁矿含FeS290%AFeS2为×48%＝90%

12064第二十四页，共三十九页。9．硫酸工业中采取以下几种措施：①改进煅烧黄铁矿的技术；②氧化二氧化硫时使用催化剂；③在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器；④将二氧化硫进行多次循环氧化；⑤回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是(

)A．仅①②④⑤B．仅②③④⑤C．①②③④⑤D．仅④⑤D第二十五页，共三十九页。10．化工厂厂址选择是一个复杂的问题，受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约，硫酸厂应建在(

)①靠近原料产地，远离消费中心的地区②靠近消费中心，稍偏离原料产地的地区③交通便利，人口稠密的居民区④环保要求高的地区，便于“三废”的治理A.①②③④B.①③④C.①②④D.②D第二十六页，共三十九页。11．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：(1)沸腾炉中发生的反应方程式为：__________________________________________。(2)接触室中发生反应的化学方程式是__________________________________________。2SO2＋O22SO34FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2高温催化剂加热第二十七页，共三十九页。(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)______。a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎b．过量空气能提高SO2的转化率c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁abd第二十八页，共三十九页。(4)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是__________________________________________。SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br-＋SO42-第二十九页，共三十九页。12．(1)为防酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使含硫化合物进入大气)反应的化学方程式：__________________________________________。(2)某有色金属冶炼厂排放的废气中含有SO2，先用石灰浆吸收SO2，然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出反应的两个化学方程式：_________________________________________、_________________________________________。2CaSO3＋O22CaSO4Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O2CaSO3＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)CaO＋SO2CaSO3高温高温第三十页，共三十九页。(3)硫酸厂排放的尾气中SO2与硝酸厂排放的尾气中NO和NO2在催化剂作用下能发生氧化还原反应，释放出一种无色、无味、无毒的大气中含有的气体和一种常温(20°C)、常压(101kPa)下的无色液体，试分别写出它们发生反应的化学方程式：_________________________________________。2SO2＋2NO2SO3＋N2催化剂4SO2＋2NO24SO3＋N2催化剂第三十一页，共三十九页。13．下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为：Na2SO3(s)＋H2SO4(85%)===Na2SO4＋H2O＋SO2↑(1)根据实验需要，应该在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接合适的装置。请从下图A～E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接的装置分别是________、________、________。BAE第三十二页，共三十九页。(2)实验时，浓硫酸顺利地滴入烧瓶中，甲仪器所起作用的原理是_______________________________。(3)从乙处均匀通入O2，为使SO2有较高的转化率，实验时，在加热与滴加浓硫酸过程中应采取的操作是_______________________________。维持烧瓶与分液漏斗内的压强相等先加热V2O5，然后缓慢滴加浓硫酸第三十三页，共三十九页。(4)用大火加热烧瓶时，SO2的转化率会________(填“增大”“不变”或“降低”)。(5)用amolNa2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得Ⅲ装置质量增加bg，则本实验中SO2的转化率为________________。×100%降低64a－b64a

Na2SO3————SO2amolamol第三十四页，共三十九页。14．(2013·西安高二检测)工业制硫酸生产流程如图：(1)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________。A.升高温度B.减小压强C.不断补充空气D.及时分离出SO3(2)在生产中，为提高催化剂效率采取的措施是____。A．净化气体B．控制温度在400～500℃C．增大催化剂与反应气体的接触面积D．不断补充空气CDABC第三十五页，共三十九页。(3)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196kJ·mol－1。在450℃、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2molSO2和1molO2，充分反应后，放出的热量________(填“＜”、“＞”或“＝”)196