1、为筹建一个别大型化工生产基地,关于选址的意见中正确的是
A.拟建立在干旱山区,使之脱贫致富 B.拟建立在长江边,便于排放污水和废水
C.不宜建立在居民区附近 D.拟建立在水资源丰富且交通便利的城郊
3.近年来。工业上用Mg(NO3)2替代浓H2SO4作为制取浓HNO3的脱水剂(以下数据均为质量百分比浓度)。65%HNO3(质量为M1)中加72%Mg(NO3)2溶液(质量为M2)后蒸馏。分别得到97.5%HNO3和60%Mg(NO3)2溶液(不含HNO3)。(1)若蒸馏过程中HNO3、Mg(NO3)2、H2O均无损耗,求蒸馏前的投料比M1/M2的值。
(2)蒸馏过程中,若H2O的损耗占总质量的5.0%,即有M1+M2×5.0%的H2O流失。则投料时,比值M1/M2应该 (选填增大、减小或不变)。
第45讲 化工生产中综合经济效益的讨论
2. 硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在_______的郊区(填选项的标号)。
A.有丰富黄铁矿资源的城市 B.风光秀丽的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工业城市 D.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)据测算,接触法制硫酸过程中,若反应热都未被利用,则每生产1t 98%硫酸需消耗3.6×105kJ能量。请通过计算判断,若反应:SO2 (g) + 1/2O2 (g) SO3 (g) ;△H= -98.3kJ/mol放出的热量能在生产过程中得到充分利用,则每生产1t 98%硫酸只需外界提供(或可向外界输出)多少kJ能量?
(3)CuFeS2是黄铁矿的另一成分,煅烧时,CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为_________________________________________。
(4)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO和SO3在沸腾炉中化合而成),其中CuSO4的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)。
沸腾炉温度/℃ |
600 |
620 |
640 |
660 |
矿渣中CuSO4的质量分数/% |
9.3 |
9.2 |
9.0 |
8.4 |
已知CuSO4在低于660℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因。
[例1]在硫酸的工业制法中,下列生产操作与说明生产操作的主要原因都正确的是
A.硫铁矿燃烧前需要粉碎,因为大块的硫铁矿不能燃烧
B.从沸腾炉出来的炉气需净化和干燥,因为炉气中SO2会与杂质反应
C.SO3用98.3%的浓硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,而影响SO3的吸收
D.热交换器中冷、热气体流动方向相反的目的是为了使热交换充分
[例2]有A、B、C、D四个中等城市,它们水源、能源充足、交通便利。它们的相对地理位置如图,各城市各有特点:A城是风光秀丽、人口稠密、土地供应紧张的旅游城市,环保要求高,近郊有丰富的FeS2资源。B城是一个新兴工业城,已建有大型磷肥厂,土地供应充足。C城近郊有丰富的磷灰石资源,工业发达,但使用H2SO4的工业不多,土地供应充足。D城是一个古老城市,它的周围是重要的农业区,是大量肥料的集散地。现拟建年产10万吨的黄铁矿制硫酸的工厂,工厂厂址应选在 A.A城近郊 B.B城近郊 C.C城近郊 D.D城近郊 三、当堂反馈
1.(2003年上海,15)在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中,具有的共同点是
A.使用吸收塔设备 B.使用尾气吸收装置 C.使用H2作原料 D. 使用催化剂
2、关于硫酸工业综合经济效益的讨论
(1)环境保护与原料的综合利用。化工生产必须保护环境,严格治理“三废”,并尽可能把“三废”变为有用的副产品,实现原料的综合利用。硫酸厂的“三废”经处理后,不仅消除了污染,而且也使SO2和黄铁矿矿渣得到合理利用。
①尾气吸收:硫酸工业的尾气中含SO2等气体,直接排放会污染大气,工业上常用氨水吸收有毒气体:2NH3•H2O + SO2= (NH4)2SO3+H2O,反应后再向其中加入稀硫酸:(NH4)2SO3+H2SO4= (NH4)2SO4+SO2↑+H2O,这样制得纯度较高的SO2,返回车间制硫酸或作他用,另一产物(NH4)2SO4可用作氮肥。
②污水处理:硫酸生成过程中生成的污水中含有H2SO4等杂质,可用石灰乳中和处理:Ca (OH)2 +H2SO4= CaSO4 + H2O,从而可制得石膏。
③废渣的利用:沸腾炉中出来的炉渣可作为制水泥或砖的原料或炼铁。
(2)能量的充分利用。许多化学反应是放热反应,化工生产中应充分利用反应热,以降低生产成本。硫酸生产中的反应热得到充分利用后,不仅不需要由外界向硫酸厂供应能量,而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能量。
(3)合理选择厂址,发展规模生产
化工厂厂址的选择是一个复杂的问题,它涉及到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输、环境保护等因素,要综合考虑,权衡得弊,作出合理的抉择。
现代化工生产投资大,便于采用先进的技术以提高劳动生产率,同时有关“废热”利用、环境保护等辅助设施也便于处理。所以现代化工中规模越大,则单位产量的成本越低,经济效益越高。当然规模的大小还要根据国情而定。
1、硫酸工业
(1)硫酸的工业制法(接触法)
系统地学习掌握某一物质的工业制法,一般要从所用原料、化学反应、适宜条件、生产过程、主要设备、环境保护等角度去分析理解。按照上述要求,工业上接触法制硫酸概括为“五个三”,即三种原料、三个反应、适宜生产条件的三个问题、三个生产过程、三个主要设备等。
二氧化硫的制取和净化:4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 (沸腾炉)
二氧化硫氧化成三氧化硫: 2SO2+O2 2SO3 (接触室)
三氧化硫的吸收和硫酸的生成:SO3+ H2O=H2SO4 (吸收塔)
(2)二氧化硫接触氧化反应适宜条件的选择
①催化剂:为了加快反应速率,工业上常选用V2O5作SO2氧化的催化剂。
②温度:从反应速率要求看,反应温度必须较高,从化学平衡要求看,反应温度必
须较低,结合催化剂的活性温度考虑,选择400 ℃~ 500 ℃作为SO2氧化的温度。
③压强:从反应速率要求看,理想压强应该较高,从化学平衡要求看,理想压强也
应较高,所以SO2氧化可以在压强很高的条件下进行。但常压下SO2的转化率已经较高,加压增大投资和能量消耗,因此SO2的氧化选择在常压下进行。
10.环戊酯是合成某些高分子材料和药物的重要中间体。某实验室以溴代甲基环戊烷为原料合成,请用合成反应流程图表示出最合理的合成方案(注明反应条件)。
提示:①合成过程中无机试剂任选,②如有需要,可以利用试卷中出现过的信息,③合成反应流程图表示方法示例如下:
9.(1)芳香醛(如糠醛)在碱作用下,可以发生如下反应:
(2)不饱和碳碳键上连有羟基不稳定。
(3)化合物A~F之间的转化关系如下图所示。其中,化合物A含有醛基,E与F是同分异构体,F能与金属钠反应放出氢气。A生成F的过程中,A中醛基以外的基团没有任何变化。
据上述信息,回答下列问题:
(1)写出A生成B和C的反应式:
(2)写出C和D生成E的反应式:
(3)F结构简式是:
(4) A生成B和C的反应是( ),C和D生成E的反应是( )
A、氧化反应 B、加成反应 C、消去反应
D、酯化反应 E、还原反应
(5)F不可以发生的反应有( )
A、氧化反应 B、加成反应 C、消去反应
D、酯化反应 E、还原反应
8.有机物A(C6H8O4)为食品包装纸的常用防腐剂。A可以使溴水褪色,A难溶于水,但在酸性条件下可发生水解反应,得到B(C4H4O4)和甲醇。通常状态下B为无色晶体,能与氢氧化钠溶液发生反应。
(1)B分子所含官能团的名称是 。
(2)B分子中没有支链,其结构简式是 。
(3)A的结构简式是 。
(4)天门冬氨酸(C4H7NO4)是组成人体蛋白质的氨基酸之一,可由B通过以下反应制取:
天门冬氨酸的结构简式是 。
7.根据图示填空
(1)化合物A含有的官能团是 。
(2)1mol A与2 mol H2反应生成1mol E,其反应方程式是 。
(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是 。
(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D,D的结构简式是 。
(5)F的结构简式是 。
由E生成F的反应类型是 。
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