【正文】 按住 Ctrl 鍵單擊鼠標打開配套教學視頻名師講課播放 化學選修 2《化學與技術》 第一單元 走進化學工業(yè) 教學重點（ 難點 ）： 化工生產(chǎn)過程中的基本問題。 工業(yè)制硫酸的生產(chǎn)原理。 平衡移動原理及其對化工生產(chǎn)中條件控制的意義和作用。 合成氨的反應原理。 合成氨生產(chǎn)的適宜條件。 氨堿法的生產(chǎn)原理。 復雜鹽溶液中固體物質的結晶、分離和 提純。 知識歸納： 1 制硫酸 反應原理 造 氣 ： S+O2==SO2 催化氧化 ： 2SO2+O2 催化劑 2SO3 吸收 ： SO3+H2O==H2SO4 %的硫酸吸收。 原料選擇 黃鐵礦： FeS2 硫磺： S 反應條件 2SO2+O2 催化劑 2SO3 放熱 可逆反應（低溫、高壓會提升轉化率） 轉化率、控制條件的成本、實際可能性。 400℃ ～ 500℃，常壓。 釩觸媒： V2O5 三廢處理 廢氣： SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑ +H2O 廢水：酸性，用堿中和 廢渣：黃鐵礦廢渣――煉鐵、有色金 屬；制水泥、制磚。 局部循環(huán)：充分利用原料 能量利用 熱交換：用反應放出的熱預熱反應物。 2 制氨氣 反應原理 N2+3H2 催化劑 高溫高壓 2NH3 放熱、可逆反應（低溫、高壓會提升轉化率） 反應條件：鐵觸媒 400～ 500℃ ， 10MPa～ 30MPa 生產(chǎn)過程 造氣： N2:空氣（兩種方法， (1)液化后蒸發(fā)分離出氮氣和液氧，沸點 N2－ 196℃ ，H2－ 183℃ ； (2)將氧氣燃燒為 CO2 再除去）。 H2:水合碳氫化合物（生成 H2 和 CO 或 CO2） 凈化：避免催化劑中毒。 除 H2S： NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O 除 CO： CO+H2O==CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O==2KHCO3 氨的合成與分離：混合氣在合成塔內合成氨。出來的混合氣體中 15％為氨氣，再進入冷凝器液化氨氣，剩余原料氣體再送入合成塔。 工業(yè)發(fā)展 原料及原料氣的凈化。 催化劑的改進（磁鐵礦） 環(huán)境保護 三廢處理 廢氣： H2S－直接氧化法（選擇性催化氧化）、循環(huán)。 CO2－生產(chǎn)尿素、碳銨。 廢液：含氰化物污水－生化、加壓水解、氧化分解、化學沉淀、反吹回爐等。 含氨污水－蒸餾法回 收氨，濃度較低可用離子交換法。 廢渣：造氣階段產(chǎn)生氫氣原料的廢渣。煤渣（用煤），炭黑（重油）。 3 制純堿 氨堿法 （索爾維） CO2 通入含 NH3 的飽和 NaCl 溶液中 NH3+CO2+H2O==NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓ +NH4Cl 2NaHCO3 △ Na2CO3+CO2↑ +H2O↑ 缺點： CO2 來自 CaCO3， CaO－ Ca(OH)2－ 2NH3+CaCl2+2H2O CaCl2的處理成為問題。和 NaCl中的 Cl－ 沒有充分利用，只有 70％。 CaCO3的利用不夠充分。 聯(lián)合法 （侯德榜） 與氨氣生產(chǎn)聯(lián)合起來： NH CO2都來自于合成氨工藝；這樣 NH4Cl 就成為另一產(chǎn)品化肥。綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染， NaCl 利用率達 96％。 資料： 一、 硫酸的用途 硫酸是基本化學工業(yè)中重要產(chǎn)品之一。它不僅作為許多化工產(chǎn)品的原料，而且還廣泛地應用于其他的國 民經(jīng)濟部門。它的應用范圍日益擴大，需要數(shù)量日益增加。硫酸作用 如下： 為農業(yè)生產(chǎn)服務 (1)肥料的生產(chǎn) 。 硫酸銨（俗稱硫銨或肥田粉） ： 2NH3 + H2SO4＝ (NH4)2SO4； 和過磷酸鈣（俗稱過磷酸石灰或普鈣） ： Ca3(PO4)2 + 2H2SO4＝ Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4； (2)農藥的生產(chǎn) 。 如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑，硫酸鉈可作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。最普通的殺蟲劑，如 1059 乳劑 (45%)和 1605 乳劑 (45%)的生產(chǎn)都需用硫酸。為大家所熟悉的滴滴涕，每生產(chǎn) 1t 需要 20%發(fā)煙硫酸 。 為工業(yè)生產(chǎn)服務 (1)冶金工業(yè)和金屬加工 。 在冶金工業(yè)部門，特別是有色金屬的生產(chǎn)過程需要使用硫酸。例如 ： 電解法精煉銅、鋅、鎘、鎳時，電解液用硫酸 ，某些貴金屬的精煉，也需要硫酸來溶解去夾雜的其他金屬。在鋼鐵工業(yè)中進行冷軋、冷拔及沖壓加工之前，都必須用硫酸清除鋼鐵表面的氧化鐵。在軋制薄板、冷拔無縫鋼管和其他質量要求較高的鋼材，都必須每軋一次用硫酸洗滌一次。另外，有縫鋼管、薄鐵皮、鐵絲等在進行鍍鋅之前，都要經(jīng)過用硫酸進行酸洗手續(xù)。在某些金屬機械加工過程中，例如鍍鎳、鍍鉻等金屬制件，也需用硫酸來洗凈表面的銹。在黑色冶金企業(yè)部門里，需要酸洗的鋼材一般約占鋼總產(chǎn)量的 5%～ 6%，而每噸鋼材的酸洗，約消費 98%的硫酸 30 kg～ 50kg。 (2)石油工業(yè)汽油、潤滑 油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn) 。 需要濃硫酸精煉，以除去其中的含硫化合物和不飽和碳氫化合物。每噸原油精煉需要硫酸約 24kg，每噸柴油精煉需要硫酸約 31kg。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也消耗不少硫酸。 (3)其他化工生產(chǎn)和其他工業(yè)部門 。 例如，在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑；氯堿工業(yè)中，以濃硫酸來干燥氯氣、氯化氫氣等；無機鹽工業(yè)中，如冰晶石 (Na3AlF6)、硼砂 (Na2B4O710H2O)、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硫酸鉛、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及其他硫酸鹽的制備都要用硫酸。許多無機酸如磷酸、硼酸、鉻酸 (H2CrO4，有時也指 CrO3)、氫氟酸、氯磺酸 (ClSO3H)；有機酸如草酸 [(COOH)2]、醋酸等的制備，也常需要硫酸作原料。此外煉焦化學工業(yè)（用硫酸來同焦爐氣中的氨起作用副產(chǎn)硫酸銨）、電鍍業(yè)、制革業(yè)、顏料工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、油漆工業(yè)（有機溶劑的制備）、工業(yè)炸藥和鉛蓄電池制造業(yè)等等，都消耗相當數(shù)量的硫酸。 解決人民 “穿 ”與 “用 ”等問題 。 (1)化學纖維的生產(chǎn) 。 粘膠絲，它需要使用硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的混合液作為粘膠抽絲的凝固浴。每生產(chǎn) 1t粘膠纖維，需要消耗硫酸 ～ ，每生產(chǎn) 1t 維尼龍短 纖維，就要消耗 98%硫酸 230kg，每生產(chǎn) 1t 卡普綸單體，需要用 %發(fā)煙硫酸。此外，在尼龍、醋酸纖維、聚丙烯腈纖維等化學纖維生產(chǎn)中，也使用相當數(shù)量的硫酸。 (2)化學纖維以外的高分子化合物生產(chǎn) 。 塑料等高分子化合物，在國民經(jīng)濟中越來越占有重要的地位。每生產(chǎn) 1t 環(huán)氧樹脂，需用硫酸 ，號稱 “塑料王 ”的聚四氟乙烯，每生產(chǎn) 1t，需用硫酸 ；有機硅樹膠、硅油、丁苯橡膠及丁腈橡膠等的生產(chǎn)，也都要使用硫酸。 (3)染料工業(yè) 。 幾乎沒有一種染料（或其中間體）的制備不需使用硫酸。偶氮染料中間體的制備 需要進行磺化反應，苯胺染料中間體的制備需要進行硝化反應，兩者都需使用大量濃硫酸或發(fā)煙硫酸。所以有些染料廠就設有硫酸車間，以配合需要。 (4)日用品的生產(chǎn) 。 生產(chǎn)合成洗滌劑需要用發(fā)煙硫酸和濃硫酸。塑料的增塑劑（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、賽璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸來制備。玻璃紙、羊皮紙的制造，也需要使用硫酸。此外，紡織印染工業(yè)、搪瓷工業(yè)、小五金工業(yè)、肥皂工業(yè)、人造香料工業(yè)等生產(chǎn)部門，也都需要使用硫酸。 (5)制藥工業(yè) 。 磺胺藥物的制備過程中的磺化反應，強力殺菌劑呋喃西林的制備過程中的硝化反應，都需用硫酸。此外，許多抗生素的制備，常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素 B B12 及維 生素 C、某些激素、異煙肼、紅汞、糖精等的制備，無不需用硫酸。 鞏固國防 某些國家硫酸工業(yè)的發(fā)展，曾經(jīng)是和軍用炸藥的生產(chǎn)緊密連結在一起的。無論軍用炸藥（發(fā)射藥、爆炸藥）或工業(yè)炸藥，大都是以硝基化物或硝酸酯為其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯 (TNT)、硝化甘油、苦味酸等。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸，但同時必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。 原子能工業(yè)及火箭技術 原子反應堆用的核燃料的生產(chǎn)，反應堆用的鈦、鋁等合金材 料的制備，以及用于制造火箭、超聲速噴氣飛機和人造衛(wèi)星的材料的鈦合金，都和硫酸有直接或間接的關系。從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。硼烷又用做制備硼氫化鈾用來分離鈾 235 的一種原料。 二、氨氣 氮肥工業(yè)原料 與酸反應生成銨鹽 硝酸工業(yè)原料 能被催化氧化成為 NO 用作制冷劑 易液化，汽化時吸收大量的熱 三、純堿 燒堿（學名氫氧化鈉）是可溶性的強堿。純堿（學名碳酸鈉）實際上是個鹽，由于它在水中發(fā)生水解作用而使 溶液呈堿性，再由于它和燒堿有某些相似的性質，所以它與燒堿并列，在工業(yè)上叫做 “兩堿 ”。燒堿和純堿都易溶于水，呈強堿性，都能提供 Na＋ 離子。這些性質使它們被廣泛地用于制肥皂、紡織、印染、漂白、造紙、精制石油、冶金及其他化學工業(yè)等各部門中。 普通肥皂 。 高級脂肪酸的鈉鹽，一般 用油脂在略為過量的燒堿作用下進行皂化而制得的。 如果直接用脂肪酸作原料，也可以用純堿來代替燒堿制肥皂。 印染、紡織工業(yè) 。 要用大量堿液去除棉紗、羊毛等上面的油脂。生產(chǎn)人造纖維也需要燒堿或純堿。例如，制粘膠纖維首先要用 18～ 20％燒堿溶液（或純堿溶液）去浸漬纖維素，使它成為堿纖維素，然后將堿纖維素干燥、粉碎，再加二硫化 碳。 最后用稀堿液把磺酸鹽溶解，便得到 粘膠液。再經(jīng)過濾、抽真空（去氣泡），就可用以抽絲了。 精制石油 。 為了除去石油餾分中的膠質，一般在石油餾分中加濃硫酸以使膠質成為酸渣而析出。經(jīng)過酸洗后，石油里還含有酚、環(huán)烷酸等酸性雜質以及多余的硫酸，必須用燒堿溶液洗滌，再經(jīng)水洗，才能得到精制的石油產(chǎn)品。