化学选修22知识点.docx
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1、化学选修2化学及技术第一单元 走进化学工业教学重点(难点):1、化工消费过程中的根本问题。2、工业制硫酸的消费原理。平衡挪动原理及其对化工消费中条件限制的意义和作用。3、合成氨的反响原理。合成氨消费的相宜条件。4、氨碱法的消费原理。困难盐溶液中固体物质的结晶、分别和提纯。学问归纳:1制硫酸反响原理造气:S+O2=SO2催化氧化:2SO2+O22SO3汲取:SO3+H2O=H2SO4 98.3%的硫酸汲取。原料选择黄铁矿:FeS2 硫磺:S反响条件2SO2+O22SO3 放热 可逆反响(低温、高压会提升转化率)转化率、限制条件的本钱、实际可能性。400500,常压。钒触媒:V2O5三废处理废气:
2、SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O废水:酸性,用碱中和废渣:黄铁矿废渣炼铁、有色金属;制水泥、制砖。部分循环:充分利用原料能量利用热交换:用反响放出的热预热反响物。2制氨气反响原理N2+3H22NH3 放热、可逆反响(低温、高压会提升转化率)反响条件:铁触媒 400500,10MPa30MPa消费过程1、造气:N2:空气(两种方法,(1)液化后蒸发分别出氮气和液氧,沸点N2196,H2183;(2)将氧气燃烧为CO2再除去)。H2:水合碳氢化合物(生成H2和CO或CO2)2、净化:避开催化剂中毒。除H2S:NH3H2O+H2S=NH4
3、HS+H2O 除CO:CO+H2O=CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O=2KHCO33、氨的合成及分别:混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中15为氨气,再进入冷凝器液化氨气,剩余原料气体再送入合成塔。 工业开展1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改良(磁铁矿)3、环境爱护三废处理废气:H2S干脆氧化法(选择性催化氧化)、循环。 CO2消费尿素、碳铵。废液:含氰化物污水生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。 含氨污水蒸馏法回收氨,浓度较低可用离子交换法。废渣:造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣(用煤),炭黑(重油)。3制纯碱氨碱法(索尔维)1、CO2通入含NH3的饱和NaCl溶
4、液中 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl2、2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O缺点:CO2来自CaCO3,CaOCa(OH)22NH3+CaCl2+2H2O CaCl2的处理成为问题。和NaCl中的Cl没有充分利用,只有70。CaCO3的利用不够充分。结合法(侯德榜)及氨气消费结合起来:NH3、CO2都来自于合成氨工艺;这样NH4Cl就成为另一产品化肥。综合利用原料、降低本钱、削减环境污染,NaCl利用率达96。资料:一、硫酸的用处硫酸是根本化学工业中重要产品之一。它不仅作为很多化工产品的原料,而且还广泛地应用于其他的国民经济部门
5、。它的应用范围日益扩大,须要数量日益增加。硫酸作用如下:1、为农业消费效劳(1)肥料的消费。硫酸铵(俗称硫铵或肥田粉):2NH3 + H2SO4(NH4)2SO4;和过磷酸钙(俗称过磷酸石灰或普钙):Ca3(PO4)2 + 2H2SO4Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4; (2)农药的消费。如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂,硫酸铊可作杀鼠剂,硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最一般的杀虫剂,如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的消费都需用硫酸。为大家所熟识的滴滴涕,每消费1t须要20%发烟硫酸1.2t。2、为工业消费效劳(1)冶金工业和金属加工。在冶金工业部门,特殊是有色金属的消费过
6、程须要运用硫酸。例如:电解法精炼铜、锌、镉、镍时,电解液用硫酸,某些贵金属的精炼,也须要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进展冷轧、冷拔及冲压加工之前,都必需用硫酸去除钢铁外表的氧化铁。在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材,都必需每轧一次用硫酸洗涤一次。另外,有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进展镀锌之前,都要经过用硫酸进展酸洗手续。在某些金属机械加工过程中,例如镀镍、镀铬等金属制件,也需用硫酸来洗净外表的锈。在黑色冶金企业部门里,须要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%6%,而每吨钢材的酸洗,约消费98%的硫酸30 kg50kg。(2)石油工业汽油、光滑油等石油产品的消费。须要浓硫酸精
7、炼,以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼须要硫酸约24kg,每吨柴油精炼须要硫酸约31kg。石油工业所运用的活性白土的制备,也消耗不少硫酸。(3)其他化工消费和其他工业部门。例如,在浓缩硝酸中,以浓硫酸为脱水剂;氯碱工业中,以浓硫酸来枯燥氯气、氯化氢气等;无机盐工业中,如冰晶石(Na3AlF6)、硼砂(Na2B4O710H2O)、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备都要用硫酸。很多无机酸如磷酸、硼酸、铬酸(H2CrO4,有时也指CrO3)、氢氟酸、氯磺酸(ClSO3H);有机酸如草酸(COOH)2、醋酸等的制备,也常须要硫酸作原料。此外炼
8、焦化学工业(用硫酸来同焦炉气中的氨起作用副产硫酸铵)、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业(有机溶剂的制备)、工业炸药和铅蓄电池制造业等等,都消耗相当数量的硫酸。3、解决人民“穿”及“用”等问题。(1)化学纤维的消费。粘胶丝,它须要运用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴。每消费1t粘胶纤维,须要消耗硫酸1.2t1.5t,每消费1t维尼龙短纤维,就要消耗98%硫酸230kg,每消费1t卡普纶单体,须要用1.6t20%发烟硫酸。此外,在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维消费中,也运用相当数量的硫酸。(2)化学纤维以外的高分子化合物消费。塑料等高分子化合物,在国民
9、经济中越来越占有重要的地位。每消费1t环氧树脂,需用硫酸2.68t,号称“塑料王”的聚四氟乙烯,每消费1t,需用硫酸1.32t;有机硅树胶、硅油、丁苯橡胶及丁腈橡胶等的消费,也都要运用硫酸。(3)染料工业。几乎没有一种染料(或其中间体)的制备不需运用硫酸。偶氮染料中间体的制备须要进展磺化反响,苯胺染料中间体的制备须要进展硝化反响,两者都需运用大量浓硫酸或发烟硫酸。所以有些染料厂就设有硫酸车间,以协作须要。(4)日用品的消费。消费合成洗涤剂须要用发烟硫酸和浓硫酸。塑料的增塑剂(如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯)、赛璐珞制品所需的原料硝化棉,都须要硫酸来制备。玻璃纸、羊皮纸的制造,也须要运用硫酸。此外,纺
10、织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等消费部门,也都须要运用硫酸。(5)制药工业。磺胺药物的制备过程中的磺化反响,强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反响,都需用硫酸。此外,很多抗生素的制备,常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素B2、B12及维生素C、某些激素、异烟肼、红汞、糖精等的制备,无不需用硫酸。4、稳固国防 某些国家硫酸工业的开展,曾经是和军用炸药的消费严密连结在一起的。无论军用炸药(放射药、爆炸药)或工业炸药,大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油、苦味酸等。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸,但同时必需运用浓硫酸或发烟硫酸
11、。5、原子能工业及火箭技术 原子反响堆用的核燃料的消费,反响堆用的钛、铝等合金材料的制备,以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金,都和硫酸有干脆或间接的关系。从硼砂制备硼烷的过程须要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备硼氢化铀用来分别铀235的一种原料。二、氨气1、氮肥工业原料 及酸反响生成铵盐2、硝酸工业原料 能被催化氧化成为NO3、用作制冷剂 易液化,汽化时汲取大量的热三、纯碱烧碱(学名氢氧化钠)是可溶性的强碱。纯碱(学名碳酸钠)事实上是个盐,由于它在水中发生水解作用而使溶液呈碱性,再由于它和烧碱有某些相像的性质,所以它及烧碱并列,在工业上叫做“两
12、碱”。烧碱和纯碱都易溶于水,呈强碱性,都能供给Na离子。这些性质使它们被广泛地用于制肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化学工业等各部门中。1、一般肥皂。高级脂肪酸的钠盐,一般用油脂在略为过量的烧碱作用下进展皂化而制得的。假如干脆用脂肪酸作原料,也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。2、印染、纺织工业。 要用大量碱液去除棉纱、羊毛等上面的油脂。消费人造纤维也须要烧碱或纯碱。例如,制粘胶纤维首先要用1820烧碱溶液(或纯碱溶液)去浸渍纤维素,使它成为碱纤维素,然后将碱纤维素枯燥、粉碎,再加二硫化碳。最终用稀碱液把磺酸盐溶解,便得到粘胶液。再经过滤、抽真空(去气泡),就可用以抽丝了。3、精制
13、石油。 为了除去石油馏分中的胶质,一般在石油馏分中加浓硫酸以使胶质成为酸渣而析出。经过酸洗后,石油里还含有酚、环烷酸等酸性杂质以及多余的硫酸,必需用烧碱溶液洗涤,再经水洗,才能得到精制的石油产品。 4、造纸工业。 首先要用化学方法处理,将含有纤维素的原料(如木材)及化学药剂蒸煮制成纸浆。所谓碱法制浆就是用烧碱或纯碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合物和树脂等,并中和其中的有机酸,这样就把纤维素分别出来。5、冶金工业。 往往要把矿石中的有效成分转变成可溶性的钠盐,以便除去其中不溶性的杂质,因此,常须要参加纯碱(它又是助熔剂),有时也用烧碱。例如,在铝的冶炼过程中,所用的冰晶石的制备和铝
14、土矿的处理,都要用到纯碱和烧碱。又如冶炼钨时,也是首先将精矿和纯碱焙烧成可溶的钨酸钠后,再经酸析、脱水、复原等过程而制得粉末状钨的。6、化学工业。 制金属钠、电解水都要用烧碱。很多无机盐的消费,特殊是制备一些钠盐(如硼砂、硅酸钠、磷酸钠、重铬酸钠、亚硫酸钠等等)都要用到烧碱或纯碱。合成染料、药物以及有机中间体等也要用到烧碱或纯碱。 此外,纯碱还用于食品工业和日常生活中。第二单元 化学及资源开发利用教学重点(难点):1、 自然水净化和污水处理的化学原理,化学再水处理中的应用和意义。硬水的软化。中和法和沉淀法在污水处理中的应用。2、 海水晒盐。海水提镁和海水提溴的原理和简洁过程。氯碱工业的根本反响
15、原理。从海水中获得有用物质的不同方法和流程。3、 石油、煤和自然气综合利用的新进展。学问归纳:方法原理自然水的净化混凝法混凝剂:明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等Al3+3H2O3H+Al(OH)3 絮状胶体(吸附悬浮物);带正电(使胶体杂质聚沉)。生活用水净化过程:混凝沉淀过滤杀菌化学软化法硬水:含有较多的Ca2+,Mg2+的水,较少或不含的为软水。 不利于洗涤,易形成锅垢,降低导热性,部分过热、爆炸。短暂硬度:Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的硬度。1、加热法 永久硬度:钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。2、药剂法:纯碱、生石灰、磷酸盐3、离子交换法:离子交换树脂,不
16、溶于水但能及同电性离子交换 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na再生:CaR2+2Na=2NaR+Ca2+污水处理物理法一级处理:格栅间、沉淀池等出去不溶解的污染物。预处理。(微)生物法二级处理:除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物。化学法三级处理:中和法酸性废水(熟石灰),碱性废水(硫酸、CO2) 沉淀法含重金属离子的工业废水(沉淀剂,如S2-) 氧化复原法。(试验:电浮选凝合法)方法原理盐的利用海水制盐蒸发法(盐田法)太阳照耀,海水中的水分蒸发,盐析出。盐田条件:地点(海滩、远离江河入海口)、气候。盐田划分:贮水池、蒸发池、结晶池。苦卤:分别出食盐的母液。食盐利用电解(氯碱工业)2NaC
17、l2H2O2NaOH+H2+Cl2阳极:2Cl-2eCl2 阴极:2H+2eH2海水提溴吹出法1、氯化:Cl22Br2ClBr22、吹出:空气(或水蒸气)吹出Br23、汲取:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 再用氯气氧化氢溴酸。海水提镁详细过程海水Mg(OH)2MgCl2Mg碱(贝壳)/过滤 盐酸 枯燥/电解海水提取重水蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法理解化学交换法化工目的石油分馏(常压、减压)(物理)把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物,得到汽油(C511)、煤油(C1116)、柴油(C1518)等轻质油,但产量较低。裂化(化学)获得更多轻质油,特殊是汽油。断链。列解(化学)获得
18、重要有机化工原料:乙烯、丙稀、丁烯等。煤关注问题进步燃烧热效率,解决燃烧时的污染,分别提取化学原料。干馏隔绝空气加热。得焦炉气(H2、CH4、乙烯、CO等,燃料)、煤焦油(苯等芳香族化合物,进一步提取)、焦炭(金属冶炼)等。气化利用空气或氧气将煤中的有机物转化为可燃性气体。C水液化把煤转化为液体燃料的过程。干脆液化:及溶剂混合,高温、高压、催化剂及氢气作用,得到汽油、柴油、芳香烃等。煤制油(内蒙古)。间接液化:先转变为CO和氢气,再催化合成为烃类、醇类燃料。一碳化学以分子中只含一个碳原子的化合物(甲烷、甲醇等)为原料合成一系列化工原料和燃料的化学。CO:煤 CH4:自然气。资料:水处理中絮凝剂
19、的探讨应用现状 郝红英崔子文郝红元随着我国经济的开展,用水量急剧增加,工业废水也相应增加,但无论是饮用水,工业用水,还是废水都必需经过处理才能运用或排放. 目前,国内外报导的水处理方法很多,如絮凝沉淀法,生化法,离子交换法等,但是应用最广泛,本钱最低的处理方法还是絮凝沉淀法. 絮凝技术是目前国内外普遍用来进步水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术,其关键问题之一是絮凝剂的选择. 根据化学成分,絮凝剂可分为无机,有机,复合和微生物四大类. 本文对其探讨及应用现状分别阐述如下.1有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂有自然高分子和合成高分子两大类. 常见的有聚二乙基二甲基氯化氨,聚胺,自然聚合物 (
20、改性淀粉,腐值酸等),聚丙烯酸钠,阳离子型,非离子型和阴离子型聚丙烯酰胺. 有机高分子絮凝剂在水处理中投加量少,絮凝速度快,受共存盐类,介质及环境温度影响小,生成污泥量也少;而且有机高分子絮凝剂大分子中可带 COO,NH,SO3,OH 等亲水集团,具有链状,环状等多种构造,利于污染物进入絮体,脱色性好.由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解,降解产物有毒,而且合成价格较高,故开发和利用受到肯定限制,单独应用实例还较少.2无机絮凝剂无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两类;按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系;按分子量可分为低分子系和高分子系两大类.2.1无机低分子絮凝剂低分子絮凝剂包括硫酸铝,
21、氯化铝,硫酸铁,氯化铁等,其中硫酸铝最早是由美国开发的,迄今为止始终是重要的无机絮凝剂之一. 但用于水处理时,低分子絮凝剂存在着本钱高,腐蚀性大,在某些场合净水效果还不志向等缺点.2.2无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是 60 年头后在传统的铝盐,铁盐的根底上开展起来的一类新型的水处理剂,和传统药剂相比,它能成倍地进步效能,且价格相应较低,因此有逐步成为主流药剂的趋势. 目前,在日本,俄罗斯,西欧以及我国,无机高分子絮凝剂都已有相当规模的消费和应用,聚合类药剂的消费占絮凝剂总产量的 30%60%1.2.2.1简洁的无机聚合物絮凝剂这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物,如聚合氯化铝,聚合
22、硫酸铝(二者简称聚铝),聚合氯化铁,聚合硫酸铁(二者简称聚铁). 这些絮凝剂中存在多羟基络离子,以 OH- 作为架桥形成多核络离子,从而变成了宏大的无机高分子化合物,相对分子质量高达 1105. 无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂实力高,絮凝效果好,其根本缘由就在于它能供给大量的如上所述的络合离子,可以剧烈吸附胶体微粒,通过粘附,架桥和交联作用,从而促使胶体凝合. 同时还发生物理化学变更,中和胶体微粒及悬浮物外表的电荷,降低了 电位,使胶体粒子由原来的相斥变成相吸,破坏了胶团的稳定性,促使胶体微粒互相碰撞,从而形成絮状混凝沉淀,而且沉淀的外表积可达 (2001 000) m2/g,极具吸附
23、实力. 也就是说,聚合物既有吸附脱稳作用,又可发挥黏附,桥联以及卷扫絮凝作用.2.2.2改性的单阳离子无机聚合絮凝剂除常用的聚铝,聚铁外,还有聚活性硅胶及其改性品,如聚硅铝(铁),聚磷铝(铁). 改性的目的是引入某些高电荷离子以进步电荷的中和实力,引入羟基,磷酸根等以增加配位络合实力,从而变更絮凝效果,其可能的缘由是4:某些阴离子或阳离子可以变更聚合物的形态构造及分布,或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用.2.2.3多阳离子无机聚合絮凝剂近年来,人们开场关注聚铝铁复合絮凝剂,它是含有多核聚铁及聚铝及氯根和硫酸根配位的复合型无机高分子絮凝剂,因此兼有聚铝和聚铁的优良性能.聚合硫酸氯化铁铝11
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