化学第一单元走进化学工业化学生产过程中的基本问题课件人教版

SO2(g)
催化剂 加热

第二步：催化氧化
2SO2 (g) + O2 (g) 第三步：吸收 SO3(g)+ H2O(l)
2SO3(g) H2SO4(l)
（二）硫酸工业生产的原理
7
以黄铁矿（FeS2）为原料 第一步：造气 高温 8SO2（g）+ 2Fe2O3（s） 4FeS2（s）+ 11O2 （g） 第二步：催化氧化 2SO2 (g) + O2 (g) 第三步：吸收
三个主要设备: 沸 腾 炉、接 触 室、吸收塔
发烟硫酸是浓度超过100%的硫酸,也 就是它含有游离的三氧化硫气体 .浓硫酸一般指浓度大于75%的硫酸.
14
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？ 反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的 反应）、催化剂 2、什么是化学平衡？ 指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆 反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度 保持不变的状态。
1
新课标人教版高中化学课件系列
选修2 化学与技术 第一章 走进化学工业
第一节 化工生产过程中的基本问题 第1课时
走进化学工业
2
化工生产过程中的基本问题
复习回顾:
3
硫酸的性质
• (1)物理性质：硫酸是一种无色,难挥发,易溶于水 的油状液体。 • 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫 水 中，并_______ 浓硫酸 倒入____ 不断搅拌 。 酸时应该把______ • (2)化学性质： 吸水 性、______ 脱水 性和 • 浓硫酸具有酸性、______ 强氧化 性。 ______
三、生产中反应条件的控制
越高 ； 思考压强的增大，SO2的转化率_____ 那么是否压强越高越好呢？ 根据平衡移动原理，加压对提高 SO 2 的转化率 有利，但在常压、400~500℃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

两位小数)
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
【解析】 (1)黄铁矿的主要成分为FeS2，同时根据质量守 恒也可推出。
(2)接触室实现了SO2氧化为SO3的目的。
(3)a相当于增大接触面积，正确；b中增加O2的量可使平衡 向生成SO3的方向移动，提高SO2的转化率，正确；c中催化剂只 对反应速率有影响，对平衡无影响，错误；d中矿渣含大量
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业 制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是 ______________________________________。
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐 分别加入到50.00 mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气 体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸 收完全，测定浓硫酸增加的质量。
部分测定结果：
铵盐质量为10.00 g和20.00 g时，浓硫酸增加的质量相同； 铵盐质量为30.00 g时，浓硫酸增加的质量为0.68 g；铵盐质量为 40.00 g时，浓硫酸的质量不变。
计算：该铵盐中氮元素的质量分数是________%；若铵盐
质量为15.00 g，浓硫酸增加的质量为________。(计算结果保留
400～500 ℃
。
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
四、硫酸工业废气和废渣的处理
1．尾气吸收 生产硫酸的尾气中含有少量 SO2 ，可用石灰水 吸收，
然后再用硫酸处理，生成的SO2可返回用作生产硫酸的原料，其 化学反应方程式为： SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O 、 CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O 。

-13-
M Z Z 课题1 化工生产过程中 的基本问题
目标导航
UBIAODAOHANG
知识梳理
HISHI SHULI
重难聚焦
HONGNAN JVJIAO
D S 典例透析 IANLI TOUXI
随堂演练
UITANGYANLIAN
一二三四五
五、能量的充分利用
1.硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应。 2.硫酸工业充分利用废热的方法是:利用SO2氧化为SO3时放出的 热量来预热即将参加反应的SO2和O2。
-4-
M Z Z 课题1 化工生产过程中 的基本问题
目标导航
UBIAODAOHANG
知识梳理
HISHI SHULI
重难聚焦
HONGNAN JVJIAO
D S 典例透析 IANLI TOUXI
随堂演练
UITANGYANLIAN
一二三四五
3.确定化工生产反应原理与过程的案例研究——生产硫酸 (1)关于工业制硫酸的反应原理及过程需考虑的因素。 ①分析产品的化学组成,据此确定生产该产品的主要原料。从 H2SO4的组成看,原料应该是自然界存在的含硫物质,如硫黄、黄铁 矿(主要成分是FeS2)等。 ②分析产品与生产原料之间关键元素的性质,确定主要生产步骤。 H2SO4中S的化合价是+6价,因此先从S或FeS2得到SO3,再由SO3与 H2O反应得到H2SO4。 ③分析生产原料的性质,确定反应原理。生产H2SO4的主要化学 过程可以分成SO2的生成和SO2转化为SO3两个阶段。
-19-
M Z Z 课题1 化工生产过程中 的基本问题
目标导航
UBIAODAOHANG
知识梳理
HISHI SHULI

因此:工业上制硫酸主要分 _________个生产过程.
思考: 思考 为什么不主张用黄铁矿(主要成分 主要成分FeS2)作为原料生产硫酸 作为原料生产硫酸? 为什么不主张用黄铁矿 主要成分 作为原料生产硫酸
(二)硫酸工业原料的选择 二 硫酸工业原料的选择 硫O3 (s)+ 8SO2(g) 第一步： 第一步： 4FeS2(S) +11 O2 (g) 第二步： 第二步： 2SO2(g) + O2 (g) 第三步： 第三步： SO3 (g) + H2O(l)
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?
用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和. 用石灰浆 或石灰石粉中和
3. 如何利用废渣和生产过程中的产生的 大量热能? 大量热能
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 分离后循环利用 沥青或用于制砖
能量的充分利用
化工生产过程:
• • • • • • (1)确定化学反应原理 (2)选择原料 (3)选择设备和工艺流程 (4)三废处理(环境保护) (5)能源的利用(综合经济利益) (6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问 题）
小结:(本节课重点)
• • • • • • 1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” : 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” 三种原料: 硫磺 或黄铁矿 空气 和水 三种原料 硫磺(或黄铁矿 空气,和水 或黄铁矿),空气 三个反应: 三个反应 三个生产过程: 造气,催化氧化 三个生产过程 造气 催化氧化 吸收 催化氧化,吸收 三个主要设备: 三个主要设备 沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔 ,接 ,吸收塔 硫酸工业生产的三个适宜条件 三个适宜条件: 硫酸工业生产的三个适宜条件

题）
第十八页，共20页。
小结(xiǎojié):(本节课重点)
• 1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” :
• 三种原料: • 三个反应:
❖硫磺(liúhuáng)(或黄铁矿),空气, 和水
• 三个生产过程: 造气,催化氧化,吸收 • 三个主要设备: 沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔 • 硫酸工业生产的三个适宜条件:
第十六页，共20页。
在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生 蒸汽来发电；在接触(jiēchù)室中设热 交换装置。据测算，生产1t硫酸约需 消耗100kW·h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 200kW·h的电能。
第十七页，共20页。
化工(huàgōng)生产过程:
• (1)确定化学反应原理 • (2)选择原料(yuánliào) • (3)选择设备和工艺流程 • (4)三废处理(环境保护) • (5)能源的利用(综合经济利益) • (6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问
_____.
(bùduàn) 搅拌
• (2)化学性质:
吸水
脱水
• 浓强硫氧酸化具有酸性,______性,______性和______性.
第六页，共20页。
(一)硫酸(liú suān)工业生产的 思考原(sī理kǎo):
1. 自然界中存在(cúnzài)的含硫的物质有哪些?
2. 这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸?
第七页，共20页。
(一)硫酸(liú suān)工业生 硫酸(liúsuān)生产反应式
以硫磺(liú产huá的ng)原为原理料:
高温
第一步：S (s)+ O2 (g)
SO2(g)
(造气)
第二步： (催化氧化)

点燃
S (s)+ O2 (g)
SO2(g)
第二步：催化氧化
催化剂
2SO2 (g) + O2 (g) 加 热 2SO3(g) 第三步：吸收
SO3(g)+ H2O(l)
H2SO4(l)
2024/7/2
6
依据化学反应原理确定生产过程
（二）硫酸工业生产的原理
以黄铁矿（FeS2）为原料 第一步：造气
4FeS2（s）+ 11O2 （g）高温 8SO2（g）+ 2Fe2O3（s）
（2）为什么不主张用黄铁矿（主要成分FeS2） 作为原料生产硫酸?
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，从 而降低成本。
2024/7/2
9
生产原料的选择
2、工业生产硫酸的基本过程
硫酸生产反应式
想一想:从生产硫酸的原理看,硫酸厂中的生
产设备最少应分几部分?
13
生产原料的选择
SO3
2024/7/2
吸收塔
思考：吸收SO3为什
么不用水或稀硫酸， 而要用98.3%的浓硫酸？ 浓硫酸为什么必须从 塔顶喷下？
因为用水或稀H2SO4溶 液做吸收剂容易形成酸雾 且吸收速率慢；
液体由上向下流，气体 由下向上升，两者在逆流 过程中充分反应。
14
生产原料的选择
小结
• 1、工业上接触法制硫酸概括为“五个三”： • 三种原料: 硫磺(或黄铁矿)、空气、水 • 三个反应: • 三个生产过程: 造气、催化氧化、吸收 • 三个主要设备: 沸 腾 炉、接 触 室、吸收塔
2024/7/2
思考：从沸 腾炉出来的 SO2气体是否 纯净？

工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分 测定时，取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体 与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.020 00 mol·L－1的 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00 mL。
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
FeS2——2SO2——2SO3——2H2SO4；或 S——SO2——SO3——H2SO4 在硫酸工业制硫酸的有关计算中通常就利用以上两关系式 解题。 另外，在有关计算中往往还涉及物质的转化率和损失率的 问题，这在连续多步反应的有关计算中也是一个难点问题。对 于这一类的问题，需要我们掌握这样几个原则：
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
(2)①发电厂 焦化厂 炼铁厂 水泥厂 ②Fe2O3＋3CO=高==温==2Fe＋3CO2 CaCO3＋SiO2=高==温==CaSiO3 十 CO2↑ ③用炼铁厂的炉渣(或CaSiO3)作为水泥厂的原料； 用发电厂的煤矸石和粉煤作为水泥厂的原料； 将石灰石煅烧生成石灰，用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时 产生的SO2，减少对空气的污染；建立污水处理系统
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
接触法制硫酸时涉及三个连续反应，所以在关于工业制硫 酸的计算性题目中往往涉及这几步连续反应的计算。而对于连 续多步反应的计算通常使用关系式法，这样就避免了对中间产 物的繁琐计算，节约了时间，提高了计算结果的准确性。
关系式法解题需要找准关系式，找关系式的一般方法是根 据涉及的多步反应的化学方程式，依照元素质量守恒或电子转 移数目守恒的原则找出连续多步反应中元素的转化关系，如在 用硫铁矿制硫酸时，根据转化过程中硫元素守恒的原则可以找 到这样的关系式：

2．平衡移动原理(勒夏特列原理) (1)概念：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、
压强等)，平衡就向 能减弱这种改变的 方向移动。 (2)催化剂对化学平衡 没有 (填“有”或“没有”)影响，
但能改变到达平衡所需时间。
3．生产中反应条件的选择
在化工生产中要通过反应条件的控制使 反应速率 和 平 衡转化率 都比较理想，还要同时考虑 控制某些反应条件的 成本 和 实际可能性。
2．反应 2SO2＋O2 2SO3 的适宜条件 催化剂
2SO2(g)＋O2(g) △ 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1 这是一个气体分子总数减小的、放热的可逆反应。 (1)温度 SO2 催化氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡移动理 论判断，温度较低对提高 SO2 的转化率有利。但是，温度较低时 催化剂活性不高，反应速率低。在实际生产中，选定 400～500 ℃ 作为操作温度，这时反应速率和 SO2 的转化率都比较理想。
99.6 99.7 99.9 96.9 97.8 99.3 85.8 89.5 96.4
(1)已知 SO2 的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结 论？___________________________________________________ ______________________________________________________。
(2)在 400～500 ℃时，SO2 的催化氧化采用常压而不是高压， 主要原因是：___________________________________________ ______________________________________________________。
(3)选择适宜的催化剂，是否可以提高 SO2 的转化率？____(填 “是”或“否”)，是否可以增大该反应所放出的热量？______(填 “是”或“否”)。

浓H2SO4
至尾气处理
尾气吸收
Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2↑
SO3
超浓H2SO4
循环利用
(三)硫酸工业生产的三个主要设备
98.3%H2SO4
SO2 O2
SO2 O2
沸 腾 炉图片
SO2 O2
接 触 室图片
❖ 能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是_______ ❖ A．NaOH溶液、酚酞试液
高温
4FeS2(S) +11 O2 (g)
2Fe2O3 (s)+ 8SO2(g)
(催第化二氧步化：)2SO2 (g) + O2 (g)
催化剂 加热
2SO3(g)
第三步：SO3(g)+ H2O(l)
H2SO4(l)
(吸收) 工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3
(二)硫酸工业原料的选择
硫酸生产反应式
❖ B．KMnO4溶液、稀H2SO4 ❖ C．碘水、淀粉溶液
❖ D．氨水、酚酞试液
生产中反应条件的控制
硫酸工业生产的适宜条件:
催化剂
2SO2 (g) + O2 (g)
2SO3 (g)
❖ 思考：
△H<0
❖ 1、采取哪些措施能加快反应速率？
❖ 2、采取哪些措施能提高SO2的转化率？
❖ 3、温度升高,SO2的转化率_降__低__
小结:(本节课重点)
❖ 1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” : ❖ 三种原料: ❖硫磺(或黄铁矿),空气,和水 ❖ 三个反应: 造气,催化氧化,吸收 ❖ 三个生产过程: ❖ 三个主要设备: 沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔 ❖ 硫酸工业生产的三个适宜条件:

那么是否温度越低越好呢？ 不是，虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但
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(400~5000C)
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
反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的 反应）、催化剂
2、什么是化学平衡？
指在一定条件下的可逆反应里，正反应
和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分 的浓度保持不变的状态。
注意：（1）前提是“一定条件下的可逆反应”；
（2）实质是“正反应和逆反应速率相等”；
（3）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不
变”。
增大压强
向气体体积缩小的方 向移动
体系压强减小
升高温度
向吸热反应方向移动 体系温度降低
勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（浓 度、温度或压强等），平衡就会向着能够减弱这种改变 的方向移动
2021/4/15
4
生产中反应条件的控制
三、生产中反应条件的控制
SO2接触氧化的反应为：
2SO2
(g)
2021/4/15
3
生产中反应条件的控制
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
条件的改变 平衡移动方向 平衡移动的结果
增大反应物浓度 向正反应方向移动 反应物浓度减小
减小反应物浓度 向正反应方向移动 生成物浓度增大 在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一起的， 比如线性方程组的求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具 体算法介绍了算法的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的 算法语句，最后集中介绍了辗转相除法与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题，力求表现算法的思想，培养学生的算法意识。2．现代社会是信息化的社会，人们面临形形色色的问题，把问题用数量化的形式表示，是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题，需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究 如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法，以及几种从样本数据中提取信息的统计方法，其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样 调查知识的基础上展开的，侧重点放在了介绍获得高质量样本的方法、 方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活中的统计数据，通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性，以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性，教科书通过一个著名的预测结果出错的案例，使学生体会抽样不是简 单的从总体中取出几个个体的问题，它关系到最后的统计分析结果是 否可靠。然后，通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分层抽样方法，介绍了简单随机抽样方法。最后，通过探究的方式，引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。 3．随机现象在日常生活中随处可见，概率是研究随机现象规律的学科，它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型，同时为 统计学的发展提供了理论基础。因此，统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中，学生将在义务教育阶段学习统计与概率的基础上，结合具体实例，学习概率的某些基本性质和简单的概率模型，加深对随机现象的理解，能通过实验、计算器（机）模拟估计 简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件 的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义 。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义， 并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和 比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释 概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转 盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。