选修二 化学与技术
第1讲 化学与资源开发利用
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1.了解化学在水处理中的应用。
2.了 解海水的综合利用和海水淡化的主要方法。
3.了解接触法制硫酸的生产工艺、各阶段反应及主要设备。了解工业中“三废”(废气、废水、废渣)的治理和综合利用。
4.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
5.了解电解食盐水的基本原理。了解氯碱工业产品的主要用途。了解食盐水电解工艺和主要设备——石棉隔膜电解槽。
6.了解从海水中提取镁的过程和原理。了解铝土矿中提取铝的过程和原理,了解铝制品及镁铝合金在生活中的广泛应用。
一、硫酸工业
1.反应条件的控制
(1)煅烧黄铁矿时采用____________使黄铁矿充分反应。
(2)黄铁矿煅烧时最好在850 ℃左右进行,选择合适的温度和压强,温度过高会损坏设备,SO2转化为SO3时最好在____________进行,温度太高SO3会分解。
(3)在吸收塔中采用____________吸收SO3时,采用逆流法。
(4)选择合适的催化剂使反应尽快达到 平衡,节省生产成本。
2.生产中的三个反应
(1)造气:__________________________
(2)接触氧化:__________________________
(3)三氧化硫的吸收:____________________________
3.生产中的三个主要设备
4.生产中的“三废”处理
(1)尾气吸收
硫酸生产的尾气中含有少量______,可用________吸收,使其生成______,再用________处理,生成______和__________。
方程式为________________________;__________________________。
(2)污水处理
硫酸生产过程中的污水,含有____杂质,可用________中和法处理。
方程式为__________________________。
(3)废渣的利用
废渣可用来制____或制造______。
炉渣和矿灰,可作为______的原料。
5.能量的充分利用
硫酸厂废热的利用:_________________________________________________________。
特别提示:1.硫铁矿的主要成分是FeS2,硫铁矿在燃烧前需粉碎,增大和氧气的接触面积,使燃烧速率加快且更充分,提高原料利用率。
2.2SO2+O2 2SO3
此反应是一个可逆反应,正反应是气体体积缩小的放热反应,由化学平衡理论可知,在较低温度下进行有利,但温度低时催化剂活性不高,反应速率低,所以实际生产中选择常压下400~500 ℃进行,化学反应速率和SO2平衡转化率都比较理想。
在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器,把反应生成的热传递给进入接触室需要预热的炉气,同时冷却反应后生成的气体。
3.工业上并不直接用水吸收三氧化硫,而是用质量分数为98.3%的硫酸作吸收剂,因为三氧化硫与水蒸气容易形成酸雾,从而降低了三氧化硫的吸收率。同时采用逆流吸收,硫酸从塔底放出。
即时训练1接触法制硫酸中,从沸腾炉里出来的炉气,在进行氧化之前必须净化的原因是( )。
A.降低炉气的温度便于吸收
B.防止矿尘堵塞管道
C.防止催化剂中毒以及水蒸气对设备和生产产生的不良影响
D.增加SO2的含量
二、海水的综合利用
1.海水淡化的方法有________和________。水处理技术的核心是减少或除去水中的各种离子。
2.①氯碱生产的核心技术是电解,有关的电极反应式和总反应的化学方程式:阳极为______________,阴极为________________,化学方程式为____________________。
②氯碱工业的核心设备是______,常用种类有______、________。
③食盐的精制:粗食盐水中加入________等,使杂质成为沉淀过滤除去,然后加入________调节食盐水的pH。
3.从海水中提取溴单质
反应原理
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2
3Br2+3Na2CO3===5NaBr+NaBrO3+3CO2↑
5NaBr+NaBrO3+3H2SO4===3Br2+3Na2SO4+3H2O