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5.3化工生产1.工业制盐酸原理：①氯气有毒,氢气过量，使氯气充分反应，防止空气污染;②制取氯气的成本较昂贵。三、盐酸的工业制法Cl2在过量的H2中燃烧生成氯化氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。Cl2+H2点燃2HCl过量的H2：H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2123(一)主要原料：硫铁矿（又称黄铁矿，主要成分：FeS2)、空气、98.3%浓硫酸。四、硫酸工业制法（接触法）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2煅烧2SO2+O22SO3V2O5400～500℃SO3+H2O→H2SO4沸腾炉接触室吸收塔(二)反应原理：沸腾炉炉气1.SO2的制取和净化SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如As、Se等的化合物和矿尘等等。原料粉碎空气除尘洗涤干燥(三)生产阶段：SO2O2SO3SO2O2把反应生成的热传递给需要预热的净化炉气，同时冷却反应后的气体。2.SO2的催化氧化3.SO3的吸收和硫酸的生成接触室沸腾炉吸收塔热交换5000C1500C98.3%H2SO4尾气注意问题：2.沸腾炉的炉气需经哪些处理才能进入接触室？为什么？经过除尘、洗涤、干燥等，防止催化剂中毒。3.接触室用什么做催化剂？如何充分利用能量？使用热交换器把反应生成的热传递给需要预热的净化炉气，同时冷却反应后的气体。V2O51.为何叫沸腾炉？为何使矿石粉碎？6.尾气有哪些成分？SO2可产生什么污染？如何防止环境污染？4.接触室中为什么要引入过量的空气？7.大气污染包括：粉尘、煤烟、硫的氧化物、氮的氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物等。5.吸收塔用什么做吸收剂？为什么不用水吸收？避免形成酸雾，提高吸收效率。用98.3%的浓硫酸吸收。2NH3+H2O+SO2→(NH4)2SO3氨水吸收法：(NH4)2SO3+H2SO4→(NH4)2SO4+H2O+SO2↑化肥(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3再利用：SO2、O2和少量SO3循环利用4.尾气处理3.三氧化硫的吸收三阶段1.造气：二氧化硫的的制取和净化2.二氧化硫接触氧化成三氧化硫三方程三设备(三原理)沸腾炉(充分燃烧的措施)接触室(热交换原理)吸收塔(逆流吸收)接触法制硫酸高温4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2V2O5△2SO2+O22SO3SO3+H2OH2SO4例1.燃烧1t含硫48%的硫铁矿在理论上能生产多少吨98%的硫酸（设还有1.5%的硫残留在炉渣里）？SH2SO4～32981t×48%×98.5%x×98%解：设能生产98%硫酸的质量为x32:1×48%×98.5%=98:x×98%x=1.48t答：能生产1.48吨98%硫酸SO2～SO3～【练习1】某硫酸厂用含FeS278%的黄铁矿制取硫酸，煅烧时损失6%的硫，在接触氧化时又损失2%的硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这些黄铁矿多少吨？解：设制取1吨98%的浓硫酸需黄铁矿的质量为xFeS22H2SO4～120196x×78%×94%×98%1t×98%120:x×78%×94%×98%=196:1×98%)x=0.835t答：需黄铁矿0.835吨含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这种矿石_________吨。2.在过量氧气中燃烧1吨含二氧化硅的黄铁矿，残余固体0.8吨。若生产过程中有2%的硫损失，则生产490吨98%的浓硫酸，理论上需这种矿石_______吨。5000.987练习1.硫铁矿又称黄铁矿（主要成分FeS2，杂质不含硫元素），是地壳中分布最广的硫化物。因其浅黄的颜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称“愚人金”。工业上硫铁矿主要用于接触法制造硫酸，其反应原理为：①FeS2与O2高温下反应生成SO2；②SO2在催化剂作用下与O2反应生成SO3；③SO3与H2O反应生成H2SO4．53．若1.00吨SO2与O2的混合气体中含SO20.40吨，在一定条件下发生反应②，有80%的SO2发生转化，则反应后混合气体中SO3的质量分数是_________。54．现用80吨硫铁矿制硫酸，最后生产出100吨98%的硫酸。若反应过程中硫元素的损失率为5%，则硫铁矿中FeS2的质量分数为__________________。55．在浓硫酸中继续溶解SO3后所形成的液体称发烟硫酸，其浓度通常以游离的SO3含量来表示，如20%的发烟硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO3。现有1L含SO330%的发烟硫酸（密度为1.95g/cm3)，要把它稀释成质量分数为95%的浓硫酸，需加水约多少？（写出计算过程）56．已知：850℃～900℃时，硫铁矿在氧气中煅烧，可能发生下列反应：①3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO2②4FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2为使FeS2煅烧完全生成Fe2O3，工业上使用过量氧气，当氧气过量20%时，求所得炉气中SO2的体积分数。（写出计算过程）57．将480g纯净的FeS2在氧气中完全反应，若所得固体中n(Fe)∶n(O)＝4∶a，此时消耗氧气bmol，试写出b与a的关系式_______________________。五、硝酸工业制法你认为有几种方法可以制取硝酸？方法一NaNO3+H2SO4→HNO3↑+NaHSO4微热N2+O22NO(无色)放电4NO+3O2+2H2O→4HNO3方法二方法三4NH3+5O24NO+6H2O催化剂△4NO+3O2+2H2O→4HNO32NO＋O2→2NO23NO2＋H2O→2HNO3＋NO氧化炉吸收塔铂Pt-铑Rh合金，800℃可用Mg(NO3)2或浓硫酸作为吸水剂，达到96％50％硝酸1、原料：NH3、水、空气2、反应原理4NH3+5O24NO+6H2O催化剂设备硝酸工业制法——氨的催化氧化硝酸工业生产流程图NO、NO2、N2成分：NO、NO2、N2等碱液吸收：2NaOH+2NO2→NaNO2+NaNO3＋H2O2NaOH+NO+NO2→2NaNO2+H2O3、尾气处理循环利用NO：经过多次氧化和吸收，NO2可以比较完全被水吸收，故NH3→HNO3连续反应计算：NH3~HNO31.合成氨厂用氨氧化法制取硝酸，制NO的转化率96%，NO2被水吸收率98%，则生产1吨98%的硝酸需多少吨氨?2.某化肥厂用NH3制取NH4NO3，已知由NH3制NO的产率96%，NO2制HNO3产率92%，HNO3与NH3制取NH4NO3，则制取NH4NO3所用NH3的质量占NH3总耗量的百分数?53.1%0.28t3.将1molNH3和2molO2充入一密闭容器中，加入Pt并升温到700℃充分反应，冷却室温，得到一密度为1.44g/cm3的溶液。求该溶液的物质的量浓度。17.8mol/L六、合成氨工业原理：N2+3H22NH3+92.4KJ原料：N2的制法——分离液态空气。H2的制法——水煤气法。C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2催化剂高温高压合成装置：氨合成塔和水冷分离器。氨的分离原理：高压下氨的沸点较高，在水冷的条件下氨就转化为液态氨而与氮气和氢气分离。条件选择：从反应速率、反应物的转化率、设备的制造和动力的提供几个角度考虑压强：相对大，约200—500大气压温度：较高，500度催化剂：铁触媒。在实际生产过程中需将氨及时分离和不断向混合气体中补充氮气、氢气。3.合成氨工业简述：→合成原料气的制备净化和压缩→→分离→液氨冷凝H2和N2循环操作合成氨的工业流程演示N2、H2混合气N2、H2混合气N2、H2混合气液氨N2、H2、液氨、混合物合成塔氨分离器NH3N2、H2选择生产条件时主要考虑的几个因素（1）尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量；（2）尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间；（3）尽可能降低对耐高压设备所需材料的要求；（4）考虑符合绿色化学原则。绿色化学绿色化学是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度的节约能源，在各环节上实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和污染。具体内还体现在五个“R”上。1、减量(Reduction）2、重复使用(Reuse）3、回收(Recycling）4、再生(Regeneration）5、拒用(Rejection）