专题07 化工生产-2021-2022学年上海市高一化学下学期期末复习知识汇总 专项练习（沪科版2020必修第二册）

专题07 化工生产 知识详解 考点1 合成氨的适宜条件探究 1．原料 空气、燃料（煤、天然气、石油）、水。 2．原料N2、H2的来源 (1) N2来源于空气 方法一：空气液化法；方法二：用碳除氧法。 (2) H2来源于水和燃料 C + H2OCO + H2；CO + H2O(g)CO2 + H2。 H2 + 水蒸气CO2 + H2H2 CH4CO + H2CO2 + H2 除去杂质后将N2、H2的混合气体用压缩机压缩至高压。 3．反应原理 N2 (g)+ 3H2 (g) ⇌2NH3 (g) 4．合成氨适宜条件的选择 可逆反应：N2 + 3H2⇌2NH3+Q 对比表1和表2，从影响反应速率因素和勒夏特列原理角度探究合成氨的合适条件： 表1 转化率 (％) 温度 压强（×101kpa） 1 5 10 25 50 100 400℃ 99.2 99.6 99.7 99.9 99.9 99.9 450℃ 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 99.7 500℃ 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 99.3 550℃ 85.6 92.9 94.9 96.7 97.7 98.3 表2 使氨生产得快 （从化学反应速率分析） 使氨生成得多 （从化学平衡分析） 浓 度 增大N2、H2的浓度 增大N2、H2的浓度， 减小NH3的浓度 压 强 高压 高压 温 度 高温 低温 催化剂 使用 不影响 总结： 归纳小结2：表3——合成氨中理论和实际生产条件的对比。 表3 理论和实际生产条件的对比 浓 度 压 强 温 度 催化剂 理 论 生 产 为增大合成氨的反应速率 增加N2、H2的浓度 增大 升高 加入 为提高平衡混合物中NH3的含量 减小平衡混合物中NH3的浓度 增大 降低 实 际 生 产 使气态NH3变为液态NH3，从平衡混合物中分离出去，并及时补充N2、H2。 20 MPa～50 MPa 500℃ 左右 铁触媒 （500℃ 左右时活 性最大） 综合考虑： (1)温度：500℃左右。从化学速率分析：温度越高越好；从化学平衡分析：温度越低越好。综合考虑以500℃左右为宜，而且在此温度下催化剂的活性最大。 (2)压强：2×107～5×107 Pa。无论从速率还是从平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。但压强越大，对设备的制造和材料的强度要求越高，所以以2×107~5×107 Pa为宜。 (3)催化剂：加快反应速率但不影响平衡，提高单位时间内氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。 (4)浓度：从速率及平衡角度分析，应增大氢气和氮气的浓度，降低氨的浓度。 工业生产要求多、快、好、省。综合设备、动力等各方面的原因，确定： ①压强：20 MPa~50 MPa。 ②湿度：500℃左右。 ③催化剂：铁触媒。 5．合成氨的设备 合成塔（由接触室和热交换器两部分组成）。 6．工业流程. 7．氨的分离 通过冷凝器将氨液化，然后将氨分离，分离出氨的混合气体经循环操作继续使用。工业上合成塔出来的气体（又称出塔气体）通常约含26. 4%（体积分数）的氨。 生产流程图： 考点2 硫酸工业 1．原料 硫铁矿（或硫磺）、空气、水。 2．反应原理 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2⇌2SO3 SO3 + H2O = H2SO4 3．主要设备 沸腾炉、接触室、合成塔 4．以硫铁矿为原料生产硫酸的流程 硫铁矿的破碎与配矿=焙烧=净化=二氧化硫的催化氧化=加水生成硫酸 1．三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。 利用接触法制硫酸一般可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含一定量的SO2)等。其中用硫黄作原料成本低、对环境污染少。但我国硫黄资源较少，主要用黄铁矿（主要成分为FeS2）作生产硫酸的原料。 2．三步骤、三反应： （1） 4FeS2 +11O2 2Fe2O3+8SO2 （硫磺燃烧也可以） （2）2 SO2+ O2 ⇌2 SO3， （3） SO3 + H2O = H2SO4 3．三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔 4．三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流吸收原理。 （1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。 （2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传