上海高考复习第五讲化工生产

第五讲 化 工 流 程

年 级：高三 课 题 重点、难点 1、工业上三酸两碱的制备 2、工业上金属的冶炼 教学内容 化工生产 [知识点归纳] 一、硫酸的工业制备 1、制取二氧化硫（沸腾炉） 燃烧硫或高温煅烧硫铁矿，制取二氧化硫。 相关反应方程式： 2、将二氧化硫氧化为三氧化硫（接触室） 以五氧化二钒作（V2O5）为催化剂。 相关反应方程式： 3、用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫（吸收塔） 目的是防止形成酸雾,以使三氧化硫吸收完全 注意事项：（1）矿石需要粉碎，空气需足量。沸腾炉出来的SO2需经过除尘、洗涤、干燥等。 （2）接触室在工作过程中，使用热交换器，从而利用SO2转化为SO3是所放出的热量。 （3）在接触氧化阶段，SO2在一定温度（400～500℃）和催化剂存在的条件下，被空气中的O2氧化为SO3。 由于在常压下SO2转化为SO3的转化率已经很高，而且催化剂要求较高的反应温度，所以一般不采 用高压、低温的反应条件。 （4）在三氧化硫的吸收阶段，反应的本质是SO3与H2O化合生成 H2SO4。但由于用H2O吸收SO3会形成 不利于吸收的酸雾，所以工业上用98.3%的硫酸来吸收SO3，然后再稀释成所需浓度的硫酸。 尾气处理：主要为SO2，一般采用氨水吸收法。 二、的工业制备 工业上是将氨气和空气的混合气体通过氧化炉中的铂-铑合金网发生氨氧化反应，生成一氧化氮和水，过量空气中 的氧气能使一氧化氮进一步氧化，并与水发生反应而转化为。 相关反应方程式： 尾气处理：主要为氮氧化物，用氢氧化钠溶液吸收： Page 1 of 6

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三、盐酸的工业制备 将氢气与氯气化合，生成氯化氢，再溶于水得到盐酸。 A气体为 ，B气体为 。 视孔中观察到的现象为： 尾气处理：在氯气和氢气的反应过程中，有毒的氯气被过量的氢气 所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染。 在生产上，往往采取使另一种原料过量的方法使有害的、 价格较昂贵的原料充分反应。 四、烧碱的工业制法 工业上通过电解饱和食盐水可制得烧碱、氯气和氢气，这种工业生产成为氯碱工业。 工业上电解饱和食盐水使用立式隔膜电解槽进行的。 如右图，用阳离子交换膜的立式隔膜电解槽电解食盐水： a为 极，b为 极； w为 ，x为 ， y为 ，z为 ， 五、纯碱的工业制法 流程图为： 索尔维制碱 侯氏制碱 相关反应方程式： 索尔维制碱法（氨碱法）与侯德榜制碱法（联合制碱法）的比较 原料 副产物 循环物质 氨碱法 Page 2 of 6

联合制碱法 评价 杨老师 高三化学 加油！

六、金属的冶炼 （1）加热法 不活泼金属的硫化物或氧化物在加热时就可分解，生成金属单质。 例如：HgS + O2  Hg + SO2 2HgO  2Hg + O2↑ 高温（2）热还原法 许多金属则采用热还原法来进行冶炼。 例如：CuO + H2 Cu+ H2O ZnO + C  Zn + CO↑ 高温 3Mn + 2Al2O3 3MnO2 + 4Al  高炉炼铁：以赤铁矿石与焦炭为原料。 高温 相关反应方程式为： （3）电解法 活泼金属离子的氧化性很弱，用还原剂无法将它们从化合物中还原出来。一般采用电解法制得。 例如：2NaCl(熔融) MgCl2(熔融) 2Al2O3(熔融) 通电 2Na + Cl2↑ 通电 Mg + Cl2↑ 通电 4Al + 3O2↑（用冰晶石作为助熔剂） 近年高考题 2015 五、（本题共12分） 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 完成下列填空： 27.写出电解饱和食盐水的离子方程式。 28.离子交换膜的作用为： 29.精制饱和食盐水从图中 。 位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”） 、 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 Page 3 of 6

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十、（本题共14分） 53.某氨盐水含氯化钠1521 kg，通入二氧化碳后析出碳酸氢钠晶体，过滤后溶液中含氯化铵1070 kg。列式计算： 1) 过滤后溶液中氯化钠的质量。 2) 析出的碳酸氢钠晶体的质量。 2014 5、右图模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是（ ） A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰 B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰 C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉 D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉 六、（本题共12分） 在精制饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打（NaHCO3），并提取氯化铵作为肥料或进一步提纯为工业氯化铵 完成下列填空： 33．写出上述制备小苏打的化学方程式。 ___________________________________________________________________ 34．滤出小苏打后，母液提取氯化铵有两种方法： ①通入氨，冷却、加食盐，过滤 ②不通氨，冷却、加食盐，过滤 对两种方法的评价正确的是_____________。（选填编号） a．①析出的氯化铵纯度更高 b．②析出的氯化铵纯度更高 c．①的滤液可直接循环使用 d．②的滤液可直接循环使用 十、（本题共14分） ．硫铁矿是工业上制硫酸的主要原料。硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下： 3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO2 4FeS2＋11 O2 →2Fe2O3＋8SO2 若48 mol FeS2完全反应耗用氧气2934.4 L（标准状况），计算反应产物中Fe3O4与Fe2O3物质的量之比。 Page 4 of 6

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55．用硫化氢制取硫酸，既能充分利用资源又能保护环境，是一种很有发展前途的制备硫酸的方法。 硫化氢体积分数为0.84的混合气体（H2S、H2O、N2）在空气中完全燃烧，若空气过量77％， 计算产物气体中SO2体积分数（水是气体）。 已知空气组成：N2体积分数0.79、O2体积分数0.21。 练习 （选择题可能有1~2个正确选项） 1、高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是（ ） A．铁 B．氮 C．氧 D．碳 2、化工生产要遵守三原则：充分利用原料、充分利用能量、保护环境。下列不符合以上某原则的是（ ） A．煅烧硫铁矿使用沸腾炉 B．制盐酸时将氢气在氯气中燃烧 C．制硫酸时使用热交换器 D．合成氨时氮气和氢气循环使用 3、侯氏制碱法与索氏氨碱法相比较，其优点是（ ） A．原料便宜 B．CO2参与循环，低碳环保 C．产生了更多的氯化钙 D．原料利用率高，节省设备 4、右图是联合制碱法的工业流程示意图（操作已略去）。下列关于相关物质的推测饱和食盐水 正确的是（ ） 加入X 物质 溶液a X Y M N 选项 加入Y A B C D NH3 CO2 NH3 CO2 CO2 NH3 CO2 NH3 NaCl NaCl CO2 NH4Cl NH4HCO3 NH4Cl NH4Cl NaCl 滤液 溶液b N M 沉淀 碳酸钠 水 5、下列符合实际并用于工业生产的是（ ） A．工业炼铝：电解熔融的氯化铝 B．制取漂粉精：将氯气通入澄清石灰水 C．工业制纯碱：在饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体，煅烧反应所得沉淀 D．工业制硫酸：用硫磺为原料，经燃烧、催化氧化、最后用98.3%浓硫酸吸收 6、下列有关工业生产的叙述正确的是（ ） － A．氯碱工业中，阳极发生的反应是：4OH－4e → 2H2O+O2↑ B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，提高N2、H2的转化率 D．高炉中的主要反应是高温下焦炭和铁的氧化物直接作用炼出生铁 7、下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是（ ） A．氯碱工业中，氢氧化钠在电解槽的阴极区产生 B．氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸 C．合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，总体上提高了氨的产率 D．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸 Page 5 of 6

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8、下列有关工业生产的叙述正确的是（ ） A．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率 B．联合制碱法是将二氧化碳和氨气通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠。 C．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 D．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜，可防止阳极室产生的C12进入阴极室 9、我国化学家侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下： 食盐水 CO2 合成氨厂 NH3 沉淀池 X 循环II 循环I NH3 母液 (提取副产品) （1）上述生产纯碱的方法称 ，副产品的一种用途为 。 。 （2）沉淀池中发生的化学反应方程式是 （3）写出上述流程中X物质的分子式 煅烧炉 Na2CO3 。 （填上述流程中的编号）的循环。 （4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 从沉淀池中取出沉淀的操作是 。 （5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 （6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 (a) 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度 。 。

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