14秋高三第十六讲化工生产

秋季班高三化学培优班高中化学教研组版权所有第1页第十六讲化工生产知识梳理【硫酸工业—接触法制硫酸】1、反应原理FeS2SO2SO3H2SO42、生产过程①二氧化硫的制取和净化设备：炉气净化：②二氧化硫的氧化设备：热交换器作用：③三氧化硫的吸收（硫酸的生成）设备：尾气处理：【合成氨工业】秋季班高三化学培优班高中化学教研组版权所有第2页【纯碱工业】氨碱法（索尔维制碱法）氨碱法优点：1、原料（食盐&石灰石）普遍易得、便宜；2、产品纯碱的纯度很高；3、副产品氨气和二氧化碳可循环利用；4、投资少，制造步骤简单，适合大规模生产。氨碱法缺点：1、生成大量无用的氯化钙；（原料里的氯离子和钙离子都结合吃了没多大用途的氯化钙）2、原料食盐的利用率只有70%左右，其余的食盐随着氯化钙溶液丢弃了。联碱法（侯氏制碱法）饱和食盐水通NH3氨盐水过滤洗涤通CO2沉淀NaHCO3滤液NH4ClNaCl煅烧CO2(循环使用)Na2CO3产品合成氨工厂加NaCl细粉通NH3饱和食盐水(循环使用)冷却、过滤洗涤、干燥NH3CO2NH4Cl产品联碱法优点：1、联合合成氨厂，变废（CO2）为宝；（体现了大规模联合生产的优越性，利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。）2、母液循环使用，大大提高了食盐的利用率（98%）；3、操作简单、工厂设备简单、成本低。（由于把制碱和制氨的生产联系起来，省去了制二氧化碳时石灰窑及蒸氨的设备，除去了处理氯化钙的麻烦，而且使食盐成分里的氯离子也得到了充分的利用，生成了两种可贵的物质，节约了成本）。秋季班高三化学培优班高中化学教研组版权所有第3页【硝酸工业—氨氧法制硝酸】1、反应原理NH3NONO2HNO32、生产过程①__________：氨氧化成一氧化氮；②__________：一氧化氮转化成二氧化氮，用______吸收二氧化氮生成硝酸；③____________：用___________或硝酸镁作吸收剂进行蒸馏，可得到更浓的硝酸。（这种方法可制得96%以上的硝酸）3、尾气吸收（NO、NO2）吸收用碱液吸收：用碳酸钠吸收：NaOH吸收NO2及NO：【氯碱工业—工业制烧碱&氯气】基本流程及原理：海水→盐水→精制后用直流电源电解，生产设备：一般采用离子交换膜电解槽。离子交换法制烧碱：（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阳极：金属钛网（涂钛钌氧化物）阴极：碳钢网（有镍涂层）阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：________________________________________________________________________________【盐酸工业】Cl2HCl吸收：设备：习题精讲1、①硫酸工业尾气；②硝酸工业尾气；③高炉煤气；④焦炉煤气；⑤炼钢中产生的红色烟气；⑥锻烧石灰石的气体产物等烟气经净化处理后，可用作气体燃料的是（）A、①②④B、①③⑤C、③④⑤D、④⑤⑥2、1862年，比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、和H2O为原料制得纯净的Na2CO3，这个方法叫做：“索尔维法”，其简要过程如下：①制小苏打：NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl；②焙烧小苏打制得纯碱，CO2循环使用③在析出小苏打的母液中加入生石灰，NH3循环使用。1940年我国著名的化学家侯德榜用NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生成纯碱和氯化铵，这就是举世闻名的“侯氏制碱法”。秋季班高三化学培优班高中化学教研组版权所有第4页（1）在制小苏打的第1步操作中，应在饱和的食盐水中（）A、先通入CO2，达到饱和后再通入NH3B、先通入NH3，达到饱和后再通CO2C、CO2和NH3同时通入D、以上3种方法都可以（2）NaCl固体使NH4Cl从母液中析出，主要破坏了NH4Cl在母液中的（）A、水解平衡B、电离平衡C、结晶溶解平衡D、沉淀溶解平衡（3）侯氏制碱法较之索尔维法的优点是（）①得到了Na2CO3，NH4Cl两种有用产品；②消除了无用的产物CaCl2；③减少了CaO原料；④原料得到充分有效利用；⑤提高了纯碱的质量A、①②③B、①③④⑤C、②③⑤D、①②③④3、下图所示的装置是仿照工业制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。试填写下列空白：（1）写出上图中部分装置作用，甲：①混合SO2和O2；②___________________；丙和丁：___________________。（2）若丁装置在反应过程中出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直没有明显变化，产生这种现象的可能原因是：①丙中插入浓硫酸溶液的导管插得太深，使两个吸收瓶内的压强差较大，导致SO3从丁的水中冒了出来，与水形成酸雾；②___________________________________________。（3）上图装置中的甲和乙部分、丙和丁部分分别与工业制取硫酸的装置相对应，甲和乙相当于________________；丙和丁相当于___________________。（4）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是_______（填下列各项的序号）。A、硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧B、从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应C、二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率D、三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率4、氨在国民经济中占有重要的地位。现在约有80%的氨用来制造化肥，其余的用作生产其他化工产品的原料。例如，农业上使用的氮肥如尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、氨水以及各种含氮混合肥料和复合肥料，都是以氨为原料制成的；氨氧化法制硝酸是工业上制硝酸的主要方法。（1）下图是合成氨和利用氨制取硝酸、纯碱的简要流程示意图：秋季班高三化学培优班高中化学教研组版权所有第5页设备A的名称是________________，设备B的名称是_________________。（2）硝酸厂的尾气中含有NO和NO2等污染物，籽了防止污染大气可以用纯碱溶液吸收从吸收塔中放出的尾气，发生的反应如下：Na2CO3+2NO2→NaNO2+NaNO3+CO2但在实际生的中这种方法处理后尾气中的氮氧化物含量仍难降到排放标准，因此也常利用各种燃料气中的甲烷等将氮的氧化物还原为空气主要成分而除去，写出甲烷与NO2反应的化学方程式：____________________________。（3）常压法生产出的硝酸浓度低，尾气中氮的氧化物含量高，对环境会有严重污染。可采用____________法和____________法进行改进。（4）在纯碱制造过程中，过程①与过程②的顺序能否颠倒？为什么？_____________________________________。5、联碱法（候氏制碱法）和氨碱法的生产流程简要表示如下图：（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为________________________________；（2）X是___________，Y是___________；（3）Z中除了溶解的氨气、食盐外，其它溶质还有__________________，排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有__________________；（4）从理论上分析，在氨碱法生产过程中____________（填“需要”、“不需要”）补充氨气，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式表示，可写为_________________________________；（5））根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确是（）A、常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小B、通入氨气目的是使氯化铵更多析出C、加入食盐细粉目的是提高Na+的浓度，促进碳酸氢钠结晶析出（6）联碱法中，每当通入NH344.8L（已折合成标准状况下）时可以得到纯碱100.0g则NH3的利用率为_______，相比于氨碱法，指出联碱法的一项优点__________________________________。6、海水中提取溴空气吹出法工艺，是目前海水提溴的最主要方法之一，其工艺流程如下：秋季班高三化学培优班高中化学教研组版权所有第6页（1）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是___________________________。（2）步骤④利用了SO2的还原性，反应的化学方程式为__________________________________。（3）步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80-90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：___________________________。（4）（4）步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离．分离仪器的名称是__________。（5）步骤①、②之后并未直接用“含Br2的海水进行蒸馏得到液溴”，而是经过“空气吹出”、“SO2吸收”、“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是__________________________________________________________。7、海水中提取碘海带中含有丰富的碘，为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：请填写下列空白：（1）步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________（从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写在空白处）。A、烧杯B、坩埚C、表面皿D、泥三角E、酒精灯F、干燥器（2）步骤③的实验操作名称是________；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。（3）步骤④反应的离子方程式是___________________________-。（4）步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是___________________________-。（5）请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：_____________________________。