2020-2021学年高中化学 新人教选修2 第一单元走进化学工业 课题1 化工生产过程中的基本问题学案

课题1　化工生产过程中的基本问题 1．掌握接触法制硫酸的化学反应原理，并了解其生产过程和几个典型设备。 2．应用化学反应速率和化学反应的限度，分析并掌握硫酸工业适宜条件的选择。 3．了解防止硫酸工业“三废”造成污染和“废热”利用的初步知识。认识环境保护与节约的意义，强化环保与节约意识。 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．化工生产的案例研究——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硫的物质，如硫黄、黄铁矿(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SO2的生成、SO2转化为SO3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，反应方程式S＋O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))SO2(属放热反应)。 ②催化氧化：将SO2氧化成SO3，反应方程式2SO2＋O2eq \o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(450 ℃或△))2SO3(属放热反应)。 ③SO3吸收：三氧化硫转化成硫酸，反应方程式SO3＋H2O===H2SO4(属放热反应)。 二、生产中原料的选择 1．在工业生产中，选择原料除依据化学反应原理外，还有许多因素需要考虑，如厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、贮存、运输、预处理成本及环境保护等。 2．目前，世界大多数国家生产硫酸主要以硫黄为原料，我国主要是以黄铁矿为原料制硫酸的。 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。 2．二氧化硫催化氧化条件的选择 (1)温度条件：选择400～500_℃作为操作温度，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)压强条件：增大气体压强，SO2的平衡转化率提高得并不多，所以，通常采用常压操作。 (3)催化剂：催化剂对化学平衡没有影响，但能改变到达平衡所需的时间。 四、生产中的三废