高中化學 第一單元 走進化學工業(yè)課件 新人教版選修2.ppt
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單 元 歸 納 整 合,1整體思路,由于硫酸是腐蝕性液體,不便貯存和運輸,因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費中心的地區(qū)。工廠規(guī)模的大小,主要由硫酸用量的多少來決定。硫酸廠選址應避開人口稠密的居民區(qū)和環(huán)境保護要求高的地區(qū)。,2概括整合,磷肥、曬鹽、脫硫等行業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的石膏,不僅污染水源,還占用了大量土地,利用它可以生產(chǎn)硫酸。在高溫條件下,用碳作還原劑,將硫酸鈣中的硫還原,再利用其還原產(chǎn)物制硫酸,由于這一過程需要消耗大量的能量,因而一般是聯(lián)產(chǎn)水泥,用石膏代替石灰石,在回轉窯中與焦炭、輔料一起煅燒,CaSO4被還原得到CaO和SO2,CaO與輔料反應制得水泥熟料,SO2隨窯氣排出,經(jīng)除塵、凈化、干燥、轉化、吸收等過程即可制得硫酸。 (1)寫出在回轉窯中得到SO2的化學方程式_ _,寫出CaO在回轉窯中與SiO2發(fā)生反應的化學方程式_。,【典例1】,(2)下圖是硫酸工業(yè)中用到的設備之一,其名稱是_。在生產(chǎn)過程中,沒有采用加壓措施的原因是_。它有A、B、C、D四個氣體的進出口,已知經(jīng)除塵、凈化、干燥的氣體主要成分為N2、O2、SO2,填寫下表:,解析 根據(jù)題給信息知,在焦炭的作用下,CaSO4被還原得到CaO和SO2,碳是還原劑,硫的化合價降低了,硫酸鈣是氧化劑,由此可得到回轉窯中發(fā)生的化學反應。結合硫酸工業(yè)的相關知識,這一過程實際上相當于硫酸工業(yè)的第一步:造氣。接下來氣體進入接觸室,進行接觸轉化,再進一步被吸收。,(2)接觸室 常壓下SO2的轉化率已經(jīng)很高了,加壓會增加生產(chǎn)成本,(3)80%,工業(yè)制純堿時,第一步是通過飽和食鹽水、氨和二氧化碳反應,獲得碳酸氫鈉結晶,它的反應原理可以用下面的化學方程式表示: NH3CO2H2O=NH4HCO3 NH4HCO3NaCl(飽和)=NaHCO3NH4Cl 以上反應的總結果是放熱反應。請設計一個實驗,用最簡單的實驗裝置模擬實現(xiàn)這一過程,獲得NaHCO3結晶。 可供選擇的實驗用品有6 molL1鹽酸、6 molL1硫酸、濃氨水、氫氧化鈉、石灰石、氯化銨、食鹽、蒸餾水、冰,以及中學化學常用儀器。,【典例2】,(1)畫出實驗裝置示意圖(包括反應時容器中的物質(zhì)),并在圖中玻璃容器旁自左至右分別用A、B、C符號說明。 (說明:本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方法表示。,鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈、玻璃導管之間的連接膠管等,在示意圖中不必畫出。如需加熱,在加熱的儀器下方用“”表示。) (2)請寫出圖中A、B、C各玻璃容器中盛放物質(zhì)的化學式或名稱。 A_;B._;C._;D._。 (3)如何利用本題所提供的實驗用品,判斷所得到的產(chǎn)品是碳酸氫鈉的結晶,而不是碳酸氫銨或食鹽結晶?,解析 (2)分析反應原理,制NaHCO3需濃氨水、飽和NaCl溶液和CO2,由已知反應物首先應制備CO2并凈化。制NaHCO3是利用NaHCO3溶解度不大的原理,但整個反應過程是放熱的,根據(jù)影響固體溶解度的因素應降溫。由于濃氨水揮發(fā)出NH3,所以應作尾氣處理。,答案 (1)示意圖見下圖。 (2)CaCO3,并由漏斗加入6 molL1鹽酸 蒸餾水 冰水(或冷水) 飽和氯化鈉的濃氨水溶液 30%硫酸 (3)取少量產(chǎn)品放在試管中,在酒精燈下加熱至不再有氣體放出時,停止加熱。試管中如有白色剩余物質(zhì),則得到的產(chǎn)品不是碳酸氫銨。試管冷卻后,向其中加入適量鹽酸,產(chǎn)生大量氣泡,最后剩余物全部溶解,說明得到的結晶是碳酸氫鈉。如果加入鹽酸后,晶體全部溶解,但沒有氣泡產(chǎn)生,則得到的結晶是食鹽。,接觸法制硫酸時涉及三個連續(xù)反應,所以在關于工業(yè)制硫酸的計算性題目中往往涉及這幾步連續(xù)反應的計算。而對于連續(xù)多步反應的計算通常使用關系式法,這樣就避免了對中間產(chǎn)物的繁瑣計算,節(jié)約了時間,提高了計算結果的準確性。 關系式法解題需要找準關系式,找關系式的一般方法是根據(jù)涉及的多步反應的化學方程式,依照原子質(zhì)量守恒或電子轉移數(shù)目守恒的原則找出連續(xù)多步反應中原子的轉化關系,如在用硫鐵礦制硫酸時,根據(jù)轉化過程中硫原子守恒的原則可以找到這樣的關系式:,FeS22SO22SO32H2SO4;或 SSO2SO3H2SO4 在硫酸工業(yè)制硫酸的有關計算中通常就利用以上兩關系式解題。 另外,在有關計算中往往還涉及物質(zhì)的轉化率和損失率的問題,這在連續(xù)多步反應的有關計算中也是一個難點問題。對于這一類的問題,需要我們掌握這樣幾個原則: (1)一種化合物中,一種元素的轉化率等于該化合物的轉化率, 例如在FeS2向SO2轉化的過程中,若硫元素的轉化率為99%,則FeS2的轉化率也為99%。,(2)在同一個化學反應或多個相關聯(lián)的化學反應中,具有個別元素質(zhì)量守恒關系的反應物和生成物,反應物的轉化率等于生成物的產(chǎn)率,例如在FeS2向SO2轉化的過程中,F(xiàn)eS2的轉化率必等于SO2的產(chǎn)率,在FeS2向H2SO4轉化的過程中,F(xiàn)eS2的轉化率等于H2SO4的產(chǎn)率。,黃鐵礦主要成分是FeS2。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時,取0.100 0 g樣品在空氣中充分灼燒,將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,用濃度為0.020 00 molL1的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點,消耗K2Cr2O7標準溶液25.00 mL。 已知:SO22Fe32H2O=SO422Fe24H Cr2O726Fe214H=2Cr36Fe37H2O (1)樣品中FeS2的質(zhì)量分數(shù)是(假設雜質(zhì)不參加反應) _。 (2)若灼燒6 g FeS2產(chǎn)生的SO2全部轉化為SO3氣體時放出9.83 kJ熱量,產(chǎn)生的SO3與水全部化合生成H2SO4,放出13.03 kJ熱量,寫出SO3氣體轉化為H2SO4的熱化學方程式:_。,【典例3】,(3)煅燒10 t上述黃鐵礦,理論上產(chǎn)生SO2的體積(標準狀況)為_L,制得98%的硫酸質(zhì)量為_t,SO2全部轉化為H2SO4時放出的熱量是_kJ。,- 配套講稿:
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