第23课 硫酸工业 合成氨工业-2026年高考化学一轮复习课件（上海专用）

第23课 硫酸工业 合成氨工业 《范汝广说化学》编写 1 核心知识点一 硫酸工业 核心知识点二 合成氨工业 2 核心知识点一 硫酸工业 一、 工业制硫酸的反应原理 1.二氧化硫的制取 如果以硫黄为原料，化学方程式为 。 如果以硫铁矿 为原料，化学方程式为 。 2.二氧化硫的转化，化学方程式为 。 3.硫酸的生成，化学方程式为 。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 3 二、 工业制硫酸的生产过程 1. 的制取与净化 工业上，可以燃烧硫黄制得，也可以从冶炼烟气中获得 ，还可以 使用硫铁矿在沸腾炉中煅烧，得到。 在进行转化之前，必须通过除尘、 干燥等净化处理，目的是防止催化剂中毒、腐蚀设备。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 4 2.氧化成 这一步反应是在转化器里进行的，反应条件是催化剂 和高温。转化 器里包括热交换器。 3. 的吸收和硫酸的生成 工业上一般用 的浓硫酸来吸收三氧化硫，若用水或稀硫酸吸收三氧 化硫，容易形成酸雾，影响吸收效率。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 5 三、 硫酸工业中热能的合理利用 硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应，为了充分利用这些热量，在生 产过程中，沸腾炉外设置废热锅炉回收高温废热，把废热锅炉和转化器合为一 体，将二氧化硫转化为三氧化硫时放出的热量及时导出，用来预热进入转化器 的原料气，这样做既加快了反应的速率，又促进化学平衡向生成 的方向移动。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 6 四、 硫酸工业中的三废处理 1.废气：硫酸工业的尾气中含有的有毒气体是 ，用氨酸法处理尾气的 化学方程式分别为： ， ， 。 2.废水：没有被污染的冷却水可以被循环利用；若排出的是酸性废水，一 般使用石灰乳等中和处理。 3.废渣：以硫铁矿为原料生产硫酸，废渣的主要成分是氧化铁、硫化亚铁 及少量有害物质。用废渣可以炼铁。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 7 例1 硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。 下列说法正确的是___。 C A.Ⅰ中的黄铁矿要粉碎成很细的粉末 B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高 平衡转化率 C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D.生产过程中产生的尾气可用水吸收 第23课 硫酸工业 合成氨工业 8 [解析] 很细的黄铁矿粉末会被热空气的气流带走，既会造成原料煅烧不充分， 也会造成管道堵塞及催化剂中毒， 错误；反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反 应速率，还要考虑生产成本，如Ⅱ中“高温、常压、催化剂”都不是为了提高 平衡转化率，B错误；将黄铁矿换成硫黄，则不产生 ，即可以减少废 渣产生，C正确；硫酸工业产生的尾气中主要有害气体为 ，用水吸收效果 不好，可以用碱液吸收，D错误。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 9 例2（1）硫酸工业中，转化器发生催化氧化 的装置如图，下列说法正确的 是___。 C A.处进入的气体中 过量 B.沸腾炉中产生的气体直接从 处进入 C.、、 三处气体成分相同 D.处出来的气体只含 [解析] 转化器内含热交换器，它可以把处进来的气体预热，从 口出来后，再 经 口进入转化器，所以这三处气体的成分是相同的，只是温度不同。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 10 （2）每气体与化合放出 的热量，该反应的热化学方程 式是__________________________________________________。 [解析] 的物质的量为，所以每与 反应，放热为 。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 11 （3）为研究催化氧化时温度对 平衡转化率的影响，进行如表试验。取 原料气体积分数：、、 使之发生反应，平衡时 得到如表数据： 温度/ 500 525 550 575 600 平衡转化率/% 93.5 90.5 85.6 80.0 74.0 平衡时，随温度升高 的体积分数______（填“增大”“减小”或“不变”）。 达平衡时， 的体积分数为______（保留两位小数）。 减小 0.061 第23课 硫酸工业 合成氨工业 12 [解析] 催化氧化制 的反应是气体体积减小的放热反应，升高温度，平 衡向逆反应方向移动，气体的总体积增大，所以不参加反应的氮气的体积分数 减小。由表格数据可知，达平衡时，二氧化硫的转化率为 ，则平 衡时二氧化硫、氧气、三氧化硫、氮气的总体积为 ，三氧化硫的体积为 ，则三氧化硫的体积分数为 。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 13 核心知识点二 合成氨工业 一、 合成氨反应原理 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 增大压强 增大压强 温度 升高温度 降低温度 催化剂 使用 无影响 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 第23课 硫酸工业 合成氨工业 14 二、 工业合成氨的适宜条件 1.压强： 2.温度： 左右 3.催化剂：以铁为主的催化剂 4.浓度：液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用，氢、氮比为 第23课 硫酸工业 合成氨工业 15 三、 工业合成氨的生产流程 1.造气 （1） 氮气：氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法：一是将 空气液化、蒸发，分离出氮气；二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳， 再除去二氧化碳，即得到氮气。 （2） 氢气：用水、煤、天然气、石油等为原料制得。如，天然气与水在 高温下反应制取氢气。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 16 2.净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如、 等杂质会 使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。 3.合成（设备：氨合成塔） 第23课 硫酸工业 合成氨工业 17 四、 选择化工生产适宜条件的分析角度 分析角度 原则要求 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性， 又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 第23课 硫酸工业 合成氨工业 18 例3 氨是一种重要的化工产品。回答下列问题： （1）已知： 则反应 _______ ，该反应在______（填“高温”“低温”或“任意温度”）下能自发进行。 1016.0 高温 [解析] 由盖斯定律可知，反应 得到反应 ， 第23课 硫酸工业 合成氨工业 19 （2）下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有_____（双选）。 BD A.控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 B.合成氨反应在不同温度下的和 都小于零 C. 易液化，不断将液氨移去，可加快正反应速率 D.原料气中可由分离空气得到， 可由天然气与水蒸气反应生成 [解析] 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的产 率减小，则控制温度远高于室温，是为了保证催化剂的活性最大，反应速率较 快，A错误；合成氨反应是熵减的放热反应，反应的焓变、熵变 均小于 0， 正确；不断将液氨移去，平衡向正反应方向移动，但正、逆反应速率都 比原来的小，C错误。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 20 （3）温度为，压强恒定为，用处理和起始时 的 体积分数为 的混合气体，部分气体的体积分数随时间的变化如图，反应 经 达到平衡。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 21 ①内用的压强变化表示的反应速率 _________ 。 [解析] 由图可知，起始时氨气的体积分数为 ，分压为 ，反应达到平衡时氨气的体积分数为 ， 分压为 ，则氨气反应速率为 。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 22 ②反应的平衡常数 _ ____________ （列出计算式即可）。若升高温度，该反应的平衡常数 将______（填“增大”“减小”或“不变”）。 增大 [解析] 由图可知， 反应达到平衡时氨气、氮气、水蒸气的体积分数分 别为、、 ，则反应的平衡常数 ，该反应是吸热反应，升 高温度，平衡正向移动，平衡常数增大。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 23 （4）在催化剂作用下，可用去除 ，其反应原理 为 。不同温度条件下， 分别为1.1.时，得到的 脱除率 曲线如图所示： ①曲线中，在温度超过时， 脱除率骤然下降 的原因可能是____________。 催化剂中毒 [解析] 催化剂在一定温度下具有较强的催化活性，当温度较高时，催化剂会失 去活性导致反应速率减小，则曲线中，在温度超过时， 脱除率骤然 下降说明温度过高，催化剂失去活性，导致反应速率减小。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 24 ②曲线对应的与 的物质的量之比是_____。 [解析] 和 的物质的量的比值增大，相当于增大氨气的浓度，平衡正向 移动，脱除率增大，则由图可知，物质的量之比分别为1.1. 时，曲线 对应的物质的量之比是 。 第23课 硫酸工业 合成氨工业 25 26 $$