内容发布更新时间 : 2024/5/29 18:37:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
课题1化工生产过程中的基本问题
依据化学反应原理确定生产过程 [自读教材·夯基础] 1．关于工业制硫酸的反应原理及过程需考虑的因素
(1)分析产品的化学组成，确定生产该产品的主要原料。从H2SO4的组成看，生产原料应该是自然界中含硫的物质，如硫黄、黄铁矿(主要成分FeS2)等。
(2)分析产品与生产原料之间关键元素的性质，确定反应原理和主要生产步骤。H2SO4中S的化合价是＋6价，生产过程中，要先使硫元素转化为SO2，再把SO2转化为SO3，再与H2O反应制得硫酸。
2．工业制硫酸的基本生产原理
以S(或FeS2)为原料制硫酸的反应原理用化学方程式表示为： 点燃高温
(1)S＋O2=====SO2(4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2) (放热反应)； (2)2SO2＋O2
催化剂
△2SO3(放热反应)；
(3)SO3＋H2O===H2SO4(放热反应)。 3．工业制硫酸的过程
工业制硫酸主要分为造气、催化氧化和吸收三个阶段。 硫酸生产的工艺流程：
[跟随名师·解疑难]
(1)S或FeS2不能直接被氧化为H2SO4，所以需要经过中间步骤，先得到SO3，再通过SO3
与H2O反应得到H2SO4。
(2)煅烧黄铁矿制得的炉气中含有三种有害杂质：矿尘，砷、硒等化合物，水蒸气；对应三个净化过程：除尘、水洗和干燥，避免催化剂中毒。
(3)工业上用98.3%的硫酸吸收SO3，可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备，并且可以提高吸收率。
(4)硫酸生产的三个主要设备：沸腾炉、接触室(催化反应室)、吸收塔。
[剖析典例·探技法]
[例1] 下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是( )
A．硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应 B．硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应 C．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂 D．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度下进行
[名师解析] 三个化学反应都是放热反应；三个反应中只有SO2→SO3需使用催化剂；SO3
→H2SO4在常温下进行，且是非氧化还原反应。
[答案] B
生产中原料的选择 [自读教材·夯基础] 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、存储、运输、预处理成本及环境保护等。
(1)由于以黄铁矿为原料制硫酸时产生的废弃物太多，处理成本高，故这一工艺正在逐步被淘汰。
(2)依据反应物之间的接触面积越大，反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分反应。
(3)依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采用过量的空气使黄铁矿或硫黄充分反应。
[剖析典例·探技法]
[例2] 与以黄铁矿为原料的生产工艺相比，以硫黄为原料的生产工艺的特点是( ) A．SO2的转化率提高 B．产生的废渣减少 C．耗氧量减少 D．不需要使用催化剂
[名师解析] 以S或FeS2为原料来制取SO2气体不影响SO2的转化率，A不正确；黄铁矿被氧化时，S元素被氧化为SO2的同时，Fe元素也被氧化生成Fe2O3(废渣)，故以硫黄为原料时，耗氧量减少，且产生的废渣减少，B、C正确。
[答案] BC [名师点睛]
环境保护已成为化工生产乃至原料选择中优先考虑的因素。
生产中反应条件的控制 [自读教材·夯基础] 1．化学平衡
(1)概念：如果外界条件不发生变化，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度将不再发生变化，反应体系处于化学平衡状态。如硫酸工业中将SO2氧化成SO3是一个可逆反应，一定条件下反应可达到平衡状态。
(2)改变反应条件浓度、温度、压强等可破坏原有的化学平衡。 2．平衡移动原理(勒夏特列原理)
(1)概念：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等)，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。
(2)催化剂对化学平衡没有(填“有”或“没有”)影响，但能改变到达平衡所需时间。 3．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反应速率和平衡转化率都比较理想，还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。
4．SO2催化氧化条件的选择 化学反应 化工条件 采用该条温度 400～500_℃ 反应速率和SO2转化率都二氧化硫的催化氧化 压强 常压 SO2的转化率随压强增大的并不多 催化剂 V2O5 催化剂能加快化学反应速率，缩短到达平衡所需的时间 件的原因 比较理想 [跟随名师·解疑难]
1．平衡移动的重要结论
(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。
(2)升高温度，化学平衡向吸热的反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热的反应方向移动。
(3)增大压强，化学平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压强，化学平衡向气体分子数增大的方向移动。
2．反应2SO2＋O2
2SO3的适宜条件