1、1第一章第一章 走进化学工业走进化学工业第一节第一节 化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题第第1 1课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修2 2 化学与技术化学与技术2走进化学工业走进化学工业3硫酸的性质硫酸的性质 (1)物理性质物理性质：硫酸是一种无色硫酸是一种无色,难挥发难挥发,易溶于水易溶于水的油状液体。的油状液体。 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫稀释硫酸时应该把酸时应该把_倒入倒入_中，中，并并_。 (2)化学性质：化学性质： 浓硫酸具有酸性浓硫酸具有酸性、_性、性、_性和性和_性性。浓硫酸浓硫
2、酸水水不断搅拌不断搅拌吸水吸水脱水脱水强氧化强氧化复习回顾复习回顾:化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题45一、依据化学反应原理确定生产过程一、依据化学反应原理确定生产过程（一）硫酸工业生产的原理（一）硫酸工业生产的原理1. 自然界中存在的含硫的物质有哪些自然界中存在的含硫的物质有哪些?2. 这些物质能直接得到这些物质能直接得到H2SO4吗吗?若不能，那若不能，那么要经过哪些中间产物才能变成硫酸么要经过哪些中间产物才能变成硫酸?硫磺、黄铁矿（硫磺、黄铁矿（FeS2）6（二）硫酸工业生产的原理（二）硫酸工业生产的原理以硫磺为原料第一步：造气S (s)+ O2 (g) SO2(g)点燃
3、2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热第二步：催化氧化第三步：吸收SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)7（二）硫酸工业生产的原理（二）硫酸工业生产的原理以黄铁矿（FeS2）为原料第一步：造气2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热第二步：催化氧化第三步：吸收SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)高 温4FeS2（ s） + 11O2 （ g） 8SO2（ g） + 2Fe2O3（ s）生产过程：造气 催化氧化 吸收8 造气造气（SO2）净化、干燥净化、干燥催化反应室催化反应室400500常压、催化剂常压、催
4、化剂吸收塔吸收塔稀释室稀释室贮存室贮存室SO3空气空气SO2发烟硫酸发烟硫酸98%硫酸硫酸98%硫酸硫酸水水（三）工业制硫酸的主要流程（三）工业制硫酸的主要流程9二、生产中原料的选择1、硫酸生产中的三种原料：、硫酸生产中的三种原料：硫磺或黄铁矿、空气、水硫磺或黄铁矿、空气、水（1）为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？）为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？ 早期黄铁矿储存量比较大，而天然硫磺资源缺乏，早期黄铁矿储存量比较大，而天然硫磺资源缺乏，又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。（2）为什么不主张用黄铁矿（）为什么不主张用黄铁矿（主要成
5、分主要成分FeS2）作为原料生产硫）作为原料生产硫酸酸? 硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从而降低成本。从而降低成本。(3)为什么生成的为什么生成的S03要用硫酸进行吸收而不是水？要用硫酸进行吸收而不是水？水吸收会产生大量的热，不好，有副作用，而浓硫酸水吸收会产生大量的热，不好，有副作用，而浓硫酸是吸收，原理为是吸收，原理为H2SO4+nSO3=H2SO4.nSO3，生成浓，生成浓硫酸或者发烟硫酸。硫酸或者发烟硫酸。10沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔
6、吸收塔3、硫酸工业生产的三个主要设备、硫酸工业生产的三个主要设备SO2O2生产原料的选择生产原料的选择11沸腾炉沸腾炉炉气炉气矿矿渣渣空气空气思 考 ： 从 沸思 考 ： 从 沸腾 炉 出 来 的腾 炉 出 来 的S O2气 体 是气 体 是否纯净？否纯净？思考：黄铁思考：黄铁矿为什么要矿为什么要粉碎？为什粉碎？为什么要通入强么要通入强大空气流？大空气流？ 粉碎黄铁矿是增大粉碎黄铁矿是增大矿石跟空气的接触面矿石跟空气的接触面积，加快反应速率并积，加快反应速率并使之充分燃烧；使之充分燃烧； 通强大的空气流是通强大的空气流是为了使黄铁矿充分燃为了使黄铁矿充分燃烧，同时增大廉价易烧，同时增大廉价易得
7、的反应物浓度，可得的反应物浓度，可以是较贵重的原料得以是较贵重的原料得以充分利用。以充分利用。不纯净，炉气不纯净，炉气中除中除SO2 还含还含有有O2、N2、H2O和一些杂和一些杂质。质。生产原料的选择生产原料的选择12接触室接触室低温的低温的SO2 、O2思考：思考：接触室中接触室中热交换器的作用热交换器的作用是什么？从接触是什么？从接触室出来的气体成室出来的气体成分是什么？分是什么？ 热交换器的作热交换器的作用是在用是在SO2接触氧接触氧化时，用放出的热化时，用放出的热来预热即将进入接来预热即将进入接触室发生反应的触室发生反应的SO2 和空气，这样和空气，这样可以充分利用热能可以充分利用热
8、能，节约燃料。，节约燃料。生产原料的选择生产原料的选择13吸收塔吸收塔SO3思考：思考：吸收吸收SO3为什为什么不用水或稀硫酸，么不用水或稀硫酸，而要用而要用98.3%的浓硫的浓硫酸？浓硫酸为什么必酸？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下？须从塔顶喷下？ 因为用水或稀因为用水或稀H2SO4溶液做吸收剂容易形成酸溶液做吸收剂容易形成酸雾且吸收速率慢；雾且吸收速率慢； 液体由上向下流，气液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。流过程中充分反应。生产原料的选择生产原料的选择14小结 1、工业上接触法制硫酸概括为、工业上接触法制硫酸概括为“五个三五个三”： 三种原料三种原
9、料: 三个反应三个反应: 三个生产过程三个生产过程: 三个主要设备三个主要设备:硫磺硫磺(或黄铁矿或黄铁矿)、空气、水、空气、水造气、催化氧化、吸收造气、催化氧化、吸收沸沸 腾腾 炉、接炉、接 触触 室、吸收塔室、吸收塔生产原料的选择生产原料的选择发烟硫酸是浓度超过发烟硫酸是浓度超过100%的硫酸的硫酸,也也就是它含有游离的三氧化硫气体就是它含有游离的三氧化硫气体.浓硫酸一般指浓度大于浓硫酸一般指浓度大于75%的硫酸的硫酸.15三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制1、影响化学反应速率的因素有哪些？、影响化学反应速率的因素有哪些？ 指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆指在一定条件下
10、的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。保持不变的状态。注意注意：（1）前提是）前提是“一定条件下的可逆反应一定条件下的可逆反应”；（2）实质是）实质是“正反应和逆反应速率相等正反应和逆反应速率相等”；（3）标志是）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变反应混合物中各组分的浓度保持不变”。2、什么是化学平衡？、什么是化学平衡？ 反应物浓度、温度、压强（反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的对有气体参加的反应反应）、催化剂）、催化剂16补充补充平衡的移动，即改变反应条件（浓度、温度、压强）对化学平衡的影响平衡的移动
11、，即改变反应条件（浓度、温度、压强）对化学平衡的影响条件的改变条件的改变平衡移动方向平衡移动方向平衡移动的结果平衡移动的结果增大反应物浓度增大反应物浓度减小反应物浓度减小反应物浓度增大压强增大压强升高温度升高温度向正反应方向移动向正反应方向移动向正反应方向移动向正反应方向移动向气体体积缩小的方向气体体积缩小的方向移动向移动向吸热反应方向移动向吸热反应方向移动反应物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度增大生成物浓度增大体系压强减小体系压强减小体系温度降低体系温度降低勒夏特列原理：勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件如果改变影响化学平衡的一个条件（浓（浓度、温度或压强等度、温度或压强等），平衡
12、就会向着能够），平衡就会向着能够减弱减弱这种改变这种改变的方向移动的方向移动17三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) (g) 2SO 2SO3 3 (g)(g) 催化剂催化剂加热加热 SO2接触氧化的反应为：接触氧化的反应为：注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应思考温度较低时，思考温度较低时，SOSO2 2的转化率的转化率_；那么是否温度越；那么是否温度越低越好呢？低越好呢？越高（1）温度）温度 能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。 不是，虽然温度较低对
13、提高不是，虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但的转化率有利，但温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。应选择温度：(1)低温低温(4005000C)注意注意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温度下催化剂的活性。18三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制思考压强的增大，SO2的转化率_；（2）压强）压强越高那么是否压强越高越好呢？那么是否压强越高越好呢？ 根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利，但在常压、400500时，SO2的转化率已经很高，加压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。应选择压强：（2）常压常压注意：注意：工业生产中
14、压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题。工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题。19 (1)较高的温度较高的温度(4005000C) (2)常压常压 (3)催化剂催化剂 2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 催化剂催化剂加热加热三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制接触氧化的适宜条件：接触氧化的适宜条件：20四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理1、三废：废气、废液、废渣、三废：废气、废液、废渣2、三废的处理方法、三废的处理方法：（1）如何处理尾气中的）如何处理尾气中的S
15、O2？方法一：石灰水吸收法方法一：石灰水吸收法Ca（OH）2a（重新利用）（重新利用）方法二：氨水吸收法方法二：氨水吸收法SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3(NH4)2SO3 + H2SO4 (NH4)2SO4 + SO2 + H2OSO221（2） 如何处理废水中的酸性物质如何处理废水中的酸性物质?（3）如何利用废渣和生产过程中的产生的大量）如何利用废渣和生产过程中的产生的大量热能热能?用石灰浆用石灰浆Ca(OH)2或石灰石粉中和：或石灰石粉中和：废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的沥青或用于制砖沥青或用于制砖Ca(OH)2 + H2
16、SO4 CaSO4 + 2H2O22五、能量的五、能量的充分充分利用利用 硫酸生产过程中的三个化学反应都是放热反应硫酸生产过程中的三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能，可以充分利用这些反应放出的热能(工厂里把它们工厂里把它们叫做叫做“废热废热”)以降低生产成本。以降低生产成本。 在沸腾炉旁设置在沸腾炉旁设置“废热废热”锅炉，产生蒸汽来发电；锅炉，产生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装置。据测算，生产在接触室中设热交换装置。据测算，生产1t硫酸约需消硫酸约需消耗耗100kWh的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于的反应热相当于
17、200kWh的电能。的电能。23小结：小结： 1. 工业上接触法制硫酸概括为工业上接触法制硫酸概括为“五个三五个三” ： 三种原料：三种原料： 三个反应：三个反应： 三个生产过程：三个生产过程： 三个主要设备：三个主要设备： 硫酸工业生产的三个适宜条件：硫酸工业生产的三个适宜条件： 2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法。硫酸生产中的废气及废液的处理方法。硫磺硫磺(或黄铁矿或黄铁矿)、空气和水、空气和水造气、催化氧化、吸收造气、催化氧化、吸收沸沸 腾腾 炉、接炉、接 触触 室、吸收塔室、吸收塔(1)低温低温(4005000C)(2)常压常压(3)适当过量的空气适当过量的空气24（2011年北京
18、卷）、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说年北京卷）、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是（明生产操作的原因二者都正确的是（ ）A. 硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸腾炉中投料硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸腾炉中投料B. 炉气进入接触室之前需要进化、干燥，因为炉气中的杂质易炉气进入接触室之前需要进化、干燥，因为炉气中的杂质易与与SO2反应反应C. SO2氧化为氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可提高时需要使用催化剂，这样可提高SO2的转化的转化率率D. 接触室的反应温度控制在接触室的反应温度控制在400500，因为在这个温度范围，因为在这个温度范围内
19、，反应速率和内，反应速率和SO2的转化率都比较理想，且催化剂的活性也的转化率都比较理想，且催化剂的活性也较高较高D习题训练：习题训练：25（20102010年上海卷）、下列对硫酸生产中化学反年上海卷）、下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是应原理的分析正确的是（ ）A A. . 硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应同可能全部是氧化还原反应B B. . 硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应应C C. . 硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂催
20、化剂D D. .硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度条件下进行高温度条件下进行B26（20102010山西卷）关于接触法制硫酸的叙述中，山西卷）关于接触法制硫酸的叙述中，不正确的是不正确的是（ ）A A. . 从沸腾炉出来的炉气必须净化，主要目的从沸腾炉出来的炉气必须净化，主要目的是防止催化剂中毒是防止催化剂中毒B B. . 之所以叫之所以叫“接触法接触法”是因为是因为SOSO2 2被氧化成被氧化成SOSO3 3时反应是在催化剂表面进行的时反应是在催化剂表面进行的C C. . 黄铁矿粉碎成细小矿粒，在沸腾炉中燃烧黄铁矿粉碎成细小矿粒，在沸腾炉中燃烧
21、快、反应完全，提高了原料的利用率快、反应完全，提高了原料的利用率D D. SO. SO3 3用稀硫酸吸收而不用水吸收，可防止形用稀硫酸吸收而不用水吸收，可防止形成酸雾并使成酸雾并使SOSO3 3吸收完全吸收完全D27（2009年广西卷）、硫酸最古老的生产方法是把绿矾（年广西卷）、硫酸最古老的生产方法是把绿矾（FeSO47H2O）装入反应器中加强热，会流出油状液体，并放出）装入反应器中加强热，会流出油状液体，并放出有刺激性气味的气体（有刺激性气味的气体（SO2），反应器中的固体变成了红色。写），反应器中的固体变成了红色。写出这种方法中绿矾转化为硫酸的两个化学方程式：出这种方法中绿矾转化为硫酸的两
22、个化学方程式：SO3 + H2O H2SO42FeSO4 7H2O Fe2O3 + SO3 + SO2 +7H2O高温28第一章第一章 走进化学工业走进化学工业第二节第二节 人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨第第1 1课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修2 2 化学与技术化学与技术29 1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因
23、。 N2 + O2 = 2NO放电或高温放电或高温2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO雷雨发庄稼雷雨发庄稼人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨30氮的固定氮的固定将游离态氮转化为化合态氮的方法叫将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定氮的固定人工固氮技术人工固氮技术合成合成氨氨31N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) (放热放热)(一一)工业合成氨的反应原理工业合成氨的反应原理加温高压加温高压催化剂催化剂思考思考:根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业适宜的反应条件适宜的反应条件?32 化学反应速化学反应速率率
24、化学平衡化学平衡 温度温度气体压气体压强强催化剂催化剂浓度浓度温度越高温度越高,反应速反应速率越大率越大压强越大压强越大,反应速反应速率越大率越大正催化剂加快反应正催化剂加快反应速率速率反应物浓度越大反应物浓度越大,反反应速率越大应速率越大升高温度升高温度,平衡向吸平衡向吸热方向移动热方向移动增大压强增大压强,平衡向气态物平衡向气态物质系数减小的方向移动质系数减小的方向移动催化剂对平衡无影响催化剂对平衡无影响增大反应物浓度增大反应物浓度,平平衡正向移动衡正向移动33 1）浓度：使用过量的氮气浓度：使用过量的氮气。 2）温度：温度：400500； 3）高压高压:10MPa30MPa； 4）催化剂
25、催化剂(加快反应速率加快反应速率)：铁：铁(二二)工业合成氨的反应条件工业合成氨的反应条件N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) 高温高压高温高压催化剂催化剂(放热放热)34(三三)工业合成氨的原料选择工业合成氨的原料选择N2主要来源于主要来源于_氢气主要来源于氢气主要来源于_空气空气(从空气中分离出从空气中分离出N2有哪些方法有哪些方法?)水和碳氢化合物水和碳氢化合物C+H2O=CO+H2CH4+H2O=3H2+CO CH4+2H2O=4H2+CO2催化剂催化剂制取原料气的过程中常混有的气杂制取原料气的过程中常混有的气杂质有质有_CO、CO2 和和H2S35(四四)工业合成氨的四个生
26、产过程工业合成氨的四个生产过程:四个生产过程四个生产过程:造气、净化、合成、分离造气、净化、合成、分离生成物氨的浓度生成物氨的浓度反应物的浓度反应物的浓度催化剂催化剂温度温度压强压强速率分析速率分析使使NH3生产得生产得快快外界条件外界条件高压高压高温高温使用使用增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度平衡分析平衡分析使使NH3生产得生产得多多高压高压低温低温无影响无影响增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度36(五五)工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程:37外部条件外部条件工业合成氨的适宜条件工业合成氨的适宜条件压强压强温度温度催化剂催化剂浓度浓度根据反应器可使用的钢材质量及根据反应器可使用的钢材质
27、量及综合指标来选择压强综合指标来选择压强 适宜温度适宜温度 700K左右左右使用铁触媒作催化剂使用铁触媒作催化剂N2和和H2的物质的量比为的物质的量比为1：2.8的投的投料比料比, 氨及时从混合气中分离出去氨及时从混合气中分离出去381、用图式表示合成氨的流程：、用图式表示合成氨的流程：原料气原料气的制取的制取净净化化合合成成分分离离液氨液氨(五五)工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程: 工业合成氨工业合成氨: (1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理:39 、合成氨所需的、合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：，其中一步的反
28、应为： （正反应放热），下列措施中，能提高（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率转化率的是（的是（ ） A增大压强增大压强 B降低温度降低温度 C增大水蒸气浓度增大水蒸气浓度 D加催化剂加催化剂 、合成氨工业有下列流程：原料气制备；、合成氨工业有下列流程：原料气制备；氨的合成；原料气净化和压缩；氨的分离。氨的合成；原料气净化和压缩；氨的分离。其先后顺序为（其先后顺序为（ ） A B C D40第一章第一章 走进化学工业走进化学工业第三节第三节 纯碱的生产纯碱的生产第第1 1课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修2 2 化学与技术化学与技术412他所著的他
29、所著的纯碱制造纯碱制造被世界各国化工界公被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著认为制碱工业的权威专著3他创立了中国人自己的制碱工艺他创立了中国人自己的制碱工艺侯氏侯氏制碱法制碱法纯碱的生产纯碱的生产1他是中国化他是中国化学工业史上一学工业史上一位杰出的科学位杰出的科学家家42纯碱的生产纯碱的生产43中国最大的内陆湖泊，也中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖是国内最大的咸水湖青海湖青海湖纯碱的生产纯碱的生产寸草不生的盐碱地寸草不生的盐碱地44路布兰法路布兰法世界上最早实现纯碱的工业生产世界上最早实现纯碱的工业生产1.1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠用硫酸将食盐转变为硫酸钠NaCl+H2SO4
30、NaHSO4+HClNaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl1206007002.2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙钠和硫化钙Na2SO4+2C Na2S+2CO2Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS10001000纯碱的生产纯碱的生产452、 20时，时，由由NH4HCO3、NaCl和和H2O配制成一混合溶液，当把配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至溶液加热蒸发后冷却至20 ，首先析出的物质是什么？，首先析出的物质是什么？1、向向AgNO3溶液中滴加溶液中滴加KCl将会看到什么现象？将会看到什么现象？（索尔维
31、制碱法）（索尔维制碱法）比利时化比利时化学家学家索尔维索尔维46CaCO3=CO2+CaONaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OCaO+H2O=Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O产品产品副产品副产品47优点：优点：不足：不足：原料便宜原料便宜成品纯度高成品纯度高氯化钠利用率低，大约只有氯化钠利用率低，大约只有70%。氨和部分二氧化碳可循环使用氨和部分二氧化碳可循环使用制作步骤简单制作步骤简单产生了当时认为无用的氯化钙产生了当时认为无用的氯化钙48个人简历：个人简历：1890年年 出生出生19
32、11年年 考入清华留美预备学校，后以考入清华留美预备学校，后以10门功课门功课 1000分的优异成绩被保送到美国留学分的优异成绩被保送到美国留学1916年年 获美国麻省理工学院学士学位获美国麻省理工学院学士学位1919年年 获美国哥伦比亚大学硕士学位获美国哥伦比亚大学硕士学位1921年年 获博士学位获博士学位49（侯氏制碱法）（侯氏制碱法）NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料原料NH3CO2（原料（原料，来自合成氨），来自合成氨）（副产品）（副产品）50要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在要制得碳酸氢钠就要
33、有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子，铵根离子，氯离子和碳酸氢根离子，在溶液中就有了大量的钠离子，铵根离子，氯离子和碳酸氢根离子，这其中这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。或循环使用。其化学方程式可以归纳为以下三步反应。其化学方程式可以归纳为以下三步反应。(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨气，然后再通入二首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）氧化碳）(
34、2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（NaHCO3溶解度最溶解度最小，所以析出。）小，所以析出。）(3)2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O(NaHCO3热稳定性很差，热稳定性很差，受热容易分解）受热容易分解）且利用且利用NH4Cl的溶解度的溶解度,可以在低温状态下向可以在低温状态下向(2)中的溶液加入中的溶液加入NaCl,则则NH4Cl析出析出,得到化肥得到化肥,提高了提高了NaCl的利用率。的利用率。其化学方程式可以归纳为以下三步反应。其化学方程式可以归纳为以下三步反应。(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨气，然后再通入二氧首先通入氨气，然后再
35、通入二氧化碳）化碳）(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（NaHCO3溶解度最小，溶解度最小，所以析出。）所以析出。）(3)2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O(NaHCO3热稳定性很差，受热稳定性很差，受热容易分解）热容易分解）且利用且利用NH4Cl的溶解度的溶解度,可以在低温状态下向可以在低温状态下向(2)中的溶液加入中的溶液加入NaCl,则则NH4Cl析出析出,得到化肥得到化肥,提高了提高了NaCl的利用率。的利用率。51相同点：相同点：不同点：不同点：原理相同原理相同原料的来源和副产物不同原料的来源和副产物不同综合利用了合成氨反应生产中的物料，综合利用了合成
36、氨反应生产中的物料，提高了氯化钠的利用率，减少了环境污提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染，更符合现代化工业生产的设计要求染，更符合现代化工业生产的设计要求优点：优点：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O52 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的有哪些异同？它与氨碱法的有哪些异同？相同点相同点：不同点不同点：原理相同原理相同NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O原料的来源和副产物不同原料的来源和副产物不同联合制
37、碱法联合制碱法53 在纯碱的生产过程中是在纯碱的生产过程中是先通入先通入NH3还是还是CO2？ 联合制碱法联合制碱法54氨碱法的生产原理氨碱法的生产原理重点：重点：难点难点： 离子反应的实质就是使离子的浓离子反应的实质就是使离子的浓度减小度减小NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O纯碱的生产纯碱的生产551 1、下列属于侯氏制碱法的优点的是（、下列属于侯氏制碱法的优点的是（ ）A. .氨和二氧化碳由合成氨厂提供氨和二氧化碳由合成氨厂提供B. .母液可回收氯化铵母液可回收氯化铵C. .氯化钠的利用率达氯化钠的利用率达96%D. .
38、以上全是以上全是D纯碱的生产纯碱的生产562 2、工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨、工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ）A.KHCO3溶解度较大溶解度较大B.KHCO3溶解度较小溶解度较小C.K2CO3溶解度较大溶解度较大D.K2CO3溶解度较大溶解度较大A纯碱的生产纯碱的生产573 3、我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如、我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：下：(1) 副产品的一种用途为副产品的一种用途为 。(2)使原料氯化钠的利用率从使原料氯化钠的利用率从7
39、0%提高到提高到90%以以上，主要是设计了上，主要是设计了 的循环。的循环。用作化肥或焊药或电解用作化肥或焊药或电解液液58(3)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样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，再滴加溶于水后，再滴加 。(4)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有品，通氨气的作用有 。(A) 增大增大NH4+的浓度，使的浓度，使NH4Cl更多地析出更多地析出(B) 使使NaHCO3更多地析出更多地析出(C) 使使NaHCO3转化为转化为Na2CO3，提高析出的，提高析出的NH4Cl纯度
40、纯度稀稀HNO3和和AgNO3溶液溶液AC594 4、 根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将配制好的饱和配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在溶液倒入烧杯中加热，控制温度在3035，搅拌下分批加，搅拌下分批加入研细的入研细的NH4HCO3 固体，加料完毕后，继续保温固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得分钟，静置、过滤得NaHCO3 晶体，用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧两晶体，用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧两小时，得到小时，得到Na2
41、CO3固体。固体。(1)(1)反应温度控制在反应温度控制在30303535，是因为若高于，是因为若高于3535，则，则 ；若低于；若低于3030则则 ；为控制此温度范围，应采取的加热方法是；为控制此温度范围，应采取的加热方法是 。(2)(2)加料完毕后，继续保温加料完毕后，继续保温3030分钟，目的是分钟，目的是 ；只析出；只析出NaHCO3 晶晶体的原因是体的原因是 ； 用蒸馏水洗涤用蒸馏水洗涤NaHCO3 晶体的目的是除晶体的目的是除去去 杂质（以化学式表示）杂质（以化学式表示）已知：已知：四种盐在不同温度下的溶解度（四种盐在不同温度下的溶解度（g100gg100g水水) )表：表：温度高
42、于温度高于35时时NH4HCO3会分解会分解NH4HCO3分解分解反应速率降低反应速率降低水浴加热水浴加热使反应充分进行使反应充分进行NaHCO3的溶解度最小的溶解度最小NaHCO3; NaCl; NH4HCO3; NH4Cl60第二章第二章 化学与资源开发利用化学与资源开发利用第一节第一节 获取洁净的水获取洁净的水第第1 1课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修2 2 化学与技术化学与技术61 水净化的原因：水净化的原因：天然水在自然循环过程中与大气和土天然水在自然循环过程中与大气和土壤不断地接触，必然会壤不断地接触，必然会混入很多种杂质混入很多种杂质。这些
43、。这些杂质杂质有有的的悬浮在水中悬浮在水中，有的，有的溶解在水中溶解在水中，还有的以，还有的以胶状粒子分胶状粒子分散在水中散在水中。为了获得符合不同标准为了获得符合不同标准(指工业生产或生活指工业生产或生活方面方面)的水，必须对水进行处理，以除掉水中的一些杂的水，必须对水进行处理，以除掉水中的一些杂质。质。天然水的净化天然水的净化62实验探究一：混凝除杂实验探究一：混凝除杂取大约取大约150ml河水于烧杯中，加河水于烧杯中，加1/5药匙的药匙的明矾明矾 KAI(SO4)2 ，用玻璃棒搅拌，然后，用玻璃棒搅拌，然后静置静置，观察现象。，观察现象。.混凝法：混凝法：原理：加入一种原理：加入一种混凝
44、剂混凝剂（如：明矾、铁盐、亚铁盐），（如：明矾、铁盐、亚铁盐），使水中细使水中细 小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀，然后过滤除去，然后过滤除去63明矾混凝除杂原理明矾混凝除杂原理KAI(SOKAI(SO4 4) )2 2 K K+ + + AI + AI3+ 3+ + 2SO+ 2SO4 42-2-AlAl3+ 3+ + 3H+ 3H2 2O Al(OH)O Al(OH)3 3 + 3H+ 3H+ +641、明矾、铁盐或亚铁盐为什么能净化水？、明矾、铁盐或亚铁盐为什么能净化水？ 分别写分别写出明矾、铁盐净化水的离子反应方程式出明矾、铁盐净化水
45、的离子反应方程式 。 2、为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？、为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？65家庭中杀灭水中细菌的方法有：家庭中杀灭水中细菌的方法有：加热、消毒剂、紫外线等加热、消毒剂、紫外线等水的杀菌消毒水的杀菌消毒城市饮用水杀菌：城市饮用水杀菌： 广泛采用液氯广泛采用液氯66自来水厂净化水过程示意图自来水厂净化水过程示意图（明矾（明矾KAI(SOKAI(SO4 4) )2 212H2O 或绿矾或绿矾 FeSO47H2O）（凝胶状的（凝胶状的氢氧化铝或氢氧化铝或氢氧化铁有氢氧化铁有很强的吸附很强的吸附能力，能使能力，能使水中细小的水中细小的悬浮杂质集悬浮杂质集结而下沉）结而
46、下沉）（干净的细沙（干净的细沙 和鹅卵石）和鹅卵石）（通氯气或（通氯气或 二氧化氯）二氧化氯）67小结:1、混凝法一般过程：混凝沉淀、过滤、杀菌。常用的混凝剂：明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸铁等。明矾净水反应原理：离子方程式为:KAl(SO4)2=KAl32SO24；Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H。68（1）、硬水和软水的定义：）、硬水和软水的定义：硬水：含有较多可溶性钙、镁离子化合物的水。硬水：含有较多可溶性钙、镁离子化合物的水。软水：不含或含较少可溶性钙、镁离子化合物的水。软水：不含或含较少可溶性钙、镁离子化合物的水。肥皂水法：肥皂水法：种类种类硬水硬水软水软水现象现象结论结论
47、泡沫少，有大量浮渣泡沫少，有大量浮渣有大量泡沫，无浮渣有大量泡沫，无浮渣可用肥皂水来区别硬水和软水；硬水浪费肥皂可用肥皂水来区别硬水和软水；硬水浪费肥皂（2 2）、）、硬水和软水的鉴别方法硬水和软水的鉴别方法:暂时硬度暂时硬度:水的硬度是由钙、镁离子的水的硬度是由钙、镁离子的碳酸氢碳酸氢盐所引起的硬度。盐所引起的硬度。 永久硬度永久硬度:水的硬度由钙、镁的水的硬度由钙、镁的硫酸盐、氯化物硫酸盐、氯化物等所引起的硬等所引起的硬度度2、化学软化法69加热法：加热法：种类种类硬水硬水软水软水现象现象结论结论蒸发皿底部有白色固体蒸发皿底部有白色固体蒸发皿底部无或很少固体蒸发皿底部无或很少固体可用蒸发法
48、区别硬水和软水；硬水加热可形成水垢可用蒸发法区别硬水和软水；硬水加热可形成水垢具有暂时硬度的水： 水的硬度是由 Ca(HCO3)2或 Mg(HCO3)2所引起的。 常用软化方法为加热法，反应原理为:Ca(HCO3)2= =CaCO3H2OCO2，Mg(HCO3)2= =MgCO3H2OCO2，MgCO3H2O= =Mg(OH)2CO2。 所以水垢的主要成分是所以水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2，可以用可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合适的缓蚀剂。适的缓蚀剂。70蒸馏水蒸馏水 暂时硬水暂时硬水 永久硬
49、水永久硬水煮沸煮沸蒸馏水和永久硬水蒸馏水和永久硬水暂时硬水暂时硬水永久硬水永久硬水肥皂水肥皂水蒸馏水蒸馏水如何区分蒸馏水，暂时硬水和永久硬水？如何区分蒸馏水，暂时硬水和永久硬水？71（3）、硬水的危害：）、硬水的危害：（4）、硬水软化的方法：）、硬水软化的方法： 生活中常用生活中常用加热煮沸加热煮沸的方法降低水的硬度，实验室常的方法降低水的硬度，实验室常用用蒸馏蒸馏的方法得到蒸馏水以降低水的硬度，在工业上常的方法得到蒸馏水以降低水的硬度，在工业上常用用药剂法药剂法和和离子交换法离子交换法来得到软水。来得到软水。、既浪费肥皂又洗不干净衣服。、既浪费肥皂又洗不干净衣服。、锅炉里结水垢有爆炸危险。、
50、锅炉里结水垢有爆炸危险。72蒸馏法把水加热蒸馏，除去水中的钙镁离子，同时除去其他杂质蒸馏装置图73实验探究二：硬水软化实验探究二：硬水软化药品：药品：Ca(OH)2溶液、溶液、 NaOH 溶液、溶液、饱和饱和Na2CO3 溶液、肥皂水。溶液、肥皂水。74硬水硬水 NaOH溶液溶液Na2CO3溶液溶液过滤过滤软水软水硬水硬水 Ca(OH)2溶液溶液 Na2CO3溶液溶液过滤过滤软水软水硬水硬水 Na2CO3溶液溶液 NaOH溶液溶液过滤过滤软水软水硬水硬水 Na2CO3溶液溶液 Ca(OH)2溶液溶液过滤过滤软水软水75离子交换法离子交换法 无机离子交换剂（例如沸石）无机离子交换剂（例如沸石）
