2019-2020年高中化學 5.2《關于硫酸工業(yè)綜合經濟效益的討論》教案 舊人教版選修.doc
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2019-2020年高中化學 5.2《關于硫酸工業(yè)綜合經濟效益的討論》教案 舊人教版選修 一、學習目標: 1、 了解硫酸工業(yè)中原料的綜合利用方式和方法; 2、 了解硫酸工業(yè)中能量的充分利用方式和方法; 3、 了解硫酸工業(yè)中三廢處理、避免環(huán)境污染的方式和方法; 4、 了解化學工業(yè)工廠選址的原理。 二、記憶內容: 1、酸雨的定義:pH<5.6的雨水稱作酸雨,造成酸雨的原因是SO2,NOx,酸雨的主要成份是硫酸,原因:H2SO3被氧化成H2SO4,由弱電解質變?yōu)閺婋娊赓|.2H2SO3 +O2 === 4H+ +2SO42-. 2、硫酸工業(yè)中三廢的主要成份和處理辦法: ①廢氣主要是SO2,用氨水吸收。也可以用石灰]吸收而制成石膏. ②廢液(污水)主要是亞硫酸和硫酸——用石灰乳中和 ③廢渣 沸騰爐中出來的廢渣中含大量的三氧化二鐵,用作制造水泥的原料或用于制磚.含鐵品位高的礦渣,經處理后可以煉鐵. 3、硫酸工廠選址要靠近消費地,遠離旅游地,可遠離原料產地;靠近河流,但要在城市的下游; 三、學習材料: 提高硫酸工業(yè)綜合經濟效益的途徑 綜合經濟效益包括最大限度地賺錢和社會效益,如保護環(huán)境、保障工人的安全等等. (1)環(huán)境保護與原料的綜合利用 在化學上沒有廢品.化工生產中,某一部門的“三廢”可以是其他部門的原料.所以化工生產過程中要盡可能把“三廢”變成有用的副產品.即實現原料的綜合利用,這既有利于降低生產成本又特別地保護了環(huán)境. 硫酸工業(yè)中“三廢”處理措施: ①廢氣“——”用氨水吸收 用氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3,再用硫酸處理 (NH4)2SO3,得到較純凈的SO2和(NH4)2SO4,SO2繼續(xù)用于制硫酸,(NH4)2SO4用作化肥. SO2也可以用石灰[ ]吸收而制成石膏. ②廢液(污水)——用石灰乳中和 ③廢渣 沸騰爐中出來的廢渣用作制造水泥的原料或用于制磚.含鐵品位高的礦渣,經處理后可以煉鐵. (2)能量的充分利用 許多化學反應是放熱反應.化工生產中應充分利用反應熱,這對于降低生產成本具有重要意義. 硫酸的生產過程中要消耗大量能量,發(fā)生的化學反應又放出大量熱量(能量),而且后者是前者的2倍.因此,能充分利用反應放出的熱量,不僅不需要由外界向硫酸廠供應能量,而且還可以由硫酸廠向外界輸出大量的能量. 硫酸廠利用“廢熱”的措施有:在沸騰爐旁設置“廢熱”鍋爐,產生蒸汽來發(fā)電;在接觸室中設置熱交換器,利用SO2氧化成SO3時放出的熱來預熱反應物SO2、O2,使反應物達到適宜于反應的溫度. (3)生產規(guī)模和廠址選擇 一般說來,現代化工生產要求有較大的生產規(guī)模.在我國要求硫酸廠應在年產4萬噸以上. 化工廠廠址選擇,涉及原料、水源、能源、土地供應、市場需求、交通運輸和環(huán)境保護等諸多因素,應對這些因素綜合考慮,權衡利弊,才能作出合理的抉擇. 由于硫酸是腐蝕性液體,不便貯存和運輸,因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費中心的地區(qū).工廠規(guī)模的大小,可根據硫酸的用量決定. 例 接觸法制硫酸排放的尾氣中含有少量的二氧化硫.為了防止污染大氣,在排放前設法進行綜合利用. (1)某硫酸廠每天排放的1萬立方米(折算為標準狀況下)尾氣中含有0.2%(體積分數)的SO2.問用氫氧化鈉溶液、石灰及氧氣處理后,理論上可得到多少千克石膏CaSO4H2O? (2)如果將一定體積的尾氣通入100mL2mol/L的氫氧化鈉溶液使其完全反應,經測定所得溶液中含16.7g溶質.試分析溶液的成分,通過計算確定各成分的物質的量. (3)工廠在尾氣處理制石膏的過程中,中間產物是亞硫酸氫鈉.調節(jié)尾氣排放的流量,以取得二氧化硫與氫氧化鈉間物質的量的最佳比值,從而提高亞硫酸氫鈉的產量.現設n(SO2)、n(NaOH)和n(NaHSO3)分別表示二氧化硫、氫氧化鈉和亞硫酸氫鈉的物質的量,且 ,試寫出x在不同取值范圍時,n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)與n(SO2)、n(NaOH)間的關系式. x ① ② ③ 分析與解答 (1)根據硫原子守恒得到如下關系: y=153.6kg (2)根據質量守恒和 守恒解題. 溶液中的溶質有三種可能的情況: ①全部為Na2SO3 ②全部為NaHSO3 ③Na2SO3和NaHSO3的混合物. 對于溶液中的溶質,可以這樣分析,假定0.2 mol NaOH全部轉化為0.1mol Na2SO3,質量為12.6g;假定0.2molNaOH全部轉化為0.2mol NaHSO3,質量為20.8g;因12.6g<16.7g<20.8g,故16.7g為兩者的混合物. 設Na2SO3的物質的量為Z,NaHSO3的物質的量為W.若解得Z≠0,W≠0,則為兩者的混合物. Z=0.05mol W=0.1mol (3)根據化學方程式: ① ② ③ ①若 不生成 . ②若 NaOH都生成 . ③若 ,設先發(fā)生(1)反應,NaOH全部反應完,用去 ,剩余 參加(2)反應,生成 ; . 四、下面是關于本部分知識的一些習題,希望大家能根據這些習題了解本部分知識的習題類型,并希望能達到拋磚引玉的效果,使得同學們能自己編制出具有價值的思考題。 1 工業(yè)上常以黃鐵礦為原料,采用接觸法制 .生產過程如下: 試回答下列問題: (1)寫出下列反應的化學方程式. 沸騰爐中:_______________________________; 接觸室中:_______________________________. (2)凈化的主要目的是_____________________________________. (3)氣體A的成分是______________,為了提高原料的利用率____________應過量. (4)尾氣可用氨水和硫酸處理 ①處理的目的是______________________________________________. ②處理的化學反應原理是___________________________________________________,_____________________________________________________________. ③處理后的產品是_______________________________. (5)請你提供一種處理礦渣的方法. 答:____________________________________________________________________. 2.接觸法制硫酸過程中,屬于廉價原料的是 ( ) A.硫鐵 B.空氣 C.水 D.催化劑 3.SO2是大氣的主要污染物,并且是造成酸雨的主要物質.一般認為造成大氣污染的SO2主要生成途徑是 ( ) A.工業(yè)制H2SO4的尾氣排放 B.燃燒化石燃料 C.實驗室中廢氣排放 D.硝酸工業(yè)的尾氣排放 4.歷史上曾經用鉛室法制硫酸,反應原理為: (在鉛室中) 試回答下列問題: (1)NO2的作用是什么? (2)怎樣分離SO3和NO的混合氣體? (3)評價該方法的優(yōu)缺點. 5.某校課外活動小組的同學采集了某次降雨的雨樣,并每隔一段時間測其pH,結果如下表 時間 開始 8h 16h 24h 32h 40h 48h pH 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0 依據此數據回答下列問題: (1)此次降雨是否屬于酸雨?為什么? (2)此數據變化證明造成酸雨的主要物質是____________,而不是______________. (3)解釋pH變化原因,寫出離子方程式- 配套講稿:
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