高中化學(xué) 第一單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè)課件 新人教版選修2 .ppt

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單元?dú)w納整合 1 整體思路 由于硫酸是腐蝕性液體 不便貯存和運(yùn)輸 因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費(fèi)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(yīng)避開人口稠密的居民區(qū)和環(huán)境保護(hù)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(zhuǎn)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(yīng)制得水泥熟料 SO2隨窯氣排出 經(jīng)除塵 凈化 干燥 轉(zhuǎn)化 吸收等過程即可制得硫酸 1 寫出在回轉(zhuǎn)窯中得到SO2的化學(xué)方程式 寫出CaO在回轉(zhuǎn)窯中與SiO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 典例1 2 下圖是硫酸工業(yè)中用到的設(shè)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(jìn)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(zhuǎn)窯中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) 結(jié)合硫酸工業(yè)的相關(guān)知識 這一過程實(shí)際上相當(dāng)于硫酸工業(yè)的第一步 造氣 接下來氣體進(jìn)入接觸室 進(jìn)行接觸轉(zhuǎn)化 再進(jìn)一步被吸收 2 接觸室常壓下SO2的轉(zhuǎn)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(yīng) 獲得碳酸氫鈉結(jié)晶 它的反應(yīng)原理可以用下面的化學(xué)方程式表示 NH3 CO2 H2O NH4HCO3NH4HCO3 NaCl 飽和 NaHCO3 NH4Cl以上反應(yīng)的總結(jié)果是放熱反應(yīng) 請?jiān)O(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn) 用最簡單的實(shí)驗(yàn)裝置模擬實(shí)現(xiàn)這一過程 獲得NaHCO3結(jié)晶 可供選擇的實(shí)驗(yàn)用品有6mol L 1鹽酸 6mol L 1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(xué)化學(xué)常用儀器 典例2 1 畫出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 包括反應(yīng)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(dǎo)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(xué)式或名稱 A B C D 3 如何利用本題所提供的實(shí)驗(yàn)用品 判斷所得到的產(chǎn)品是碳酸氫鈉的結(jié)晶 而不是碳酸氫銨或食鹽結(jié)晶 解析 2 分析反應(yīng)原理 制NaHCO3需濃氨水 飽和NaCl溶液和CO2 由已知反應(yīng)物首先應(yīng)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(yīng)過程是放熱的 根據(jù)影響固體溶解度的因素應(yīng)降溫 由于濃氨水揮發(fā)出NH3 所以應(yīng)作尾氣處理 答案 1 示意圖見下圖 2 CaCO3 并由漏斗加入6mol L 1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(jié)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(jié)晶是食鹽 接觸法制硫酸時涉及三個連續(xù)反應(yīng) 所以在關(guān)于工業(yè)制硫酸的計(jì)算性題目中往往涉及這幾步連續(xù)反應(yīng)的計(jì)算 而對于連續(xù)多步反應(yīng)的計(jì)算通常使用關(guān)系式法 這樣就避免了對中間產(chǎn)物的繁瑣計(jì)算 節(jié)約了時間 提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性 關(guān)系式法解題需要找準(zhǔn)關(guān)系式 找關(guān)系式的一般方法是根據(jù)涉及的多步反應(yīng)的化學(xué)方程式 依照原子質(zhì)量守恒或電子轉(zhuǎn)移數(shù)目守恒的原則找出連續(xù)多步反應(yīng)中原子的轉(zhuǎn)化關(guān)系 如在用硫鐵礦制硫酸時 根據(jù)轉(zhuǎn)化過程中硫原子守恒的原則可以找到這樣的關(guān)系式 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 或S SO2 SO3 H2SO4在硫酸工業(yè)制硫酸的有關(guān)計(jì)算中通常就利用以上兩關(guān)系式解題 另外 在有關(guān)計(jì)算中往往還涉及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和損失率的問題 這在連續(xù)多步反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算中也是一個難點(diǎn)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(zhuǎn)化率等于該化合物的轉(zhuǎn)化率 例如在FeS2向SO2轉(zhuǎn)化的過程中 若硫元素的轉(zhuǎn)化率為99 則FeS2的轉(zhuǎn)化率也為99 2 在同一個化學(xué)反應(yīng)或多個相關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)中 具有個別元素質(zhì)量守恒關(guān)系的反應(yīng)物和生成物 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于生成物的產(chǎn)率 例如在FeS2向SO2轉(zhuǎn)化的過程中 FeS2的轉(zhuǎn)化率必等于SO2的產(chǎn)率 在FeS2向H2SO4轉(zhuǎn)化的過程中 FeS2的轉(zhuǎn)化率等于H2SO4的產(chǎn)率 黃鐵礦主要成分是FeS2 某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測定時 取0 1000g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(yīng)后 用濃度為0 02000mol L 1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn) 消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液25 00mL 已知 SO2 2Fe3 2H2O SO42 2Fe2 4H Cr2O72 6Fe2 14H 2Cr3 6Fe3 7H2O 1 樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng) 2 若灼燒6gFeS2產(chǎn)生的SO2全部轉(zhuǎn)化為SO3氣體時放出9 83kJ熱量 產(chǎn)生的SO3與水全部化合生成H2SO4 放出13 03kJ熱量 寫出SO3氣體轉(zhuǎn)化為H2SO4的熱化學(xué)方程式 典例3 3 煅燒10t上述黃鐵礦 理論上產(chǎn)生SO2的體積 標(biāo)準(zhǔn)狀況 為 L 制得98 的硫酸質(zhì)量為 t SO2全部轉(zhuǎn)化為H2SO4時放出的熱量是 kJ