【南方新课堂-金牌学案】2017春高中化学人教版选修二课件1.1.1-生产硫酸的基本流程.pptxVIP

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 一、依据化学反应原理确定生产过程 1.化工生产与化学反应的关系 化工生产是以化学反应原理为依据,以实验室研究为基础的。任何生产的完成都要符合化学反应规律。 2.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化学组成和性质考虑,来确定原料和生产路线。 3.关于工业制硫酸的反应原理及过程需考虑的因素 (1)原料:分析产品的化学组成,据此确定生产产品的主要原料。从H2SO4的组成看,原料应该是自然界存在的含硫物质,如硫黄、黄铁矿(主要成分是FeS2)等。 目标导航 预习导引 一 二 三 (2)生产步骤:分析产品与生产原料之间关键元素的性质,确定主要生产步骤。H2SO4中硫的化合价是+6价,因为不能从S或FeS2直接得到H2SO4,因此需要经过中间步骤,先得到SO3,再通过SO3与H2O反应得到H2SO4。 分析生产原料的性质,确定反应原理。S或FeS2与O2反应生成SO2,可以使SO2与O2进一步反应生成SO3。 (3)工业上制硫酸的基本生产原理:工业制硫酸主要分造气、催化氧化、吸收三个阶段。 ①造气:以S为原料制备SO2。 化学方程式:S(s)+O2(g) SO2(g)(属放热反应)。 ②催化氧化:利用催化氧化反应将SO2氧化成SO3。 化学方程式:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(属放热反应)。 目标导航 预习导引 一 二 三 ③SO3的吸收:三氧化硫转化成硫酸。 化学方程式:SO3(g)+H2O(l) H2SO4(l)(属放热反应)。 (4)工业制硫酸的主要生产流程: 目标导航 预习导引 一 二 三 工业制硫酸时,为什么用98%的硫酸吸收SO3而不用水? 提示：由于用水直接吸收SO3易形成酸雾,导致SO3吸收不充分,故用98%的硫酸吸收SO3而不用水。 硫酸生产过程中,1 mol SO2一定能生成1 mol SO3吗? 提示：不能。因为SO2催化氧化为SO3的反应是可逆反应,不能完全进行到底。 目标导航 一 二 预习导引 三 二、生产中原料的选择 工业生产某种化工产品选择原料时,要从多方面去考虑,如化学反应原理、厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、储存、运输、预处理成本及环境保护等。 从基建投资、加工费用及环保方面考虑,用硫黄制硫酸优于用黄铁矿制硫酸,为什么我国还主要以黄铁矿为原料制备硫酸? 提示：我国硫黄资源缺乏,而且开采条件比较复杂,原料多需进口,用硫黄制硫酸成本较高。我国黄铁矿储量比硫黄要大,因此我国主要以黄铁矿为原料生产硫酸。 目标导航 一 二 预习导引 三 三、生产中反应条件的控制 1.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化学反应速率和反应物的转化率都比较理想,还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。 2.硫酸工业生产中条件的选择 (1)从化学平衡角度考虑,温度较低时,有利于SO2转化为SO3,通常选择400~500 ℃作为操作的温度,因为在这个温度范围内,反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。  (2)增大气体压强,SO2的转化率提高得并不多,通常采用常压操作。 (3)催化剂:催化剂对化学平衡没有影响,但能改变达到平衡所需的时间,即增大化学反应速率,常选择V2O5作催化剂。 目标导航 一 二 预习导引 三 对于反应:2SO2+O2 2SO3为什么降低温度和增大压强有利于提高转化率? 提示：由于该反应是一个放热反应,又是一个气体体积减小的反应,因此降低温度和增大压强都会使平衡向右移动,SO2的转化率增大。 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 一、工业制硫酸的过程 硫酸工业生产的四个“三” 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1.从综合效益出发,我国生产硫酸首先需要考虑哪些方面的问题? 答案：(1)从基建投资、加工费用及环保方面考虑,用硫黄制硫酸优于用黄铁矿制硫酸。 (2)我国天然硫黄资源缺乏,而且开采条件比较复杂。 (3)我国黄铁矿储量比天然硫黄要大。 (4)硫黄制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化。 (5)由于原料多需进口,硫黄制硫酸成本比黄铁矿制硫酸略高。 2.在煅烧黄铁矿时,为什么将黄铁矿粉碎?为什么要鼓入过量的空气? 答案：将黄铁矿粉碎的目的是增大接触面积,增大反应速率。鼓入廉价的空气是为了提高另一种反应物FeS2的转化率。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3.在催化反应室中,SO2、O2的混合气体与SO3的气体流动方向相反,原理是什么? 答案：两种气体流动方向相反是为了使热量交换充分,使SO2、O2混合气体的