化学工业1.doc

一、侯氏制碱法
1、化学原理：
　　侯氏制碱法又名联合制碱法
　　（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
　　（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
　　（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑
　　即：①NaCl(饱和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （溶解度一般，因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀）
　　 ②2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑
2、流程图：

二、氯碱工业
1、实验装置：

2、实验原理：
阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）
阴极反应：2H++2e-=H2↑ （还原反应）
总反应
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
注：在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在化工生产中，要避免这几种产物混合，常使反应在特殊的电解槽中进行。
3、过程：
精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。
4、原料：
饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，所以精制食盐水时经常进行以下措施：
（1）过滤海水
（2）加入过量氢氧化钠，去除钙、镁离子，过滤
　　Ca2++2OH-=Ca(OH)2（微溶）
　　① Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
　　② Mg(HCO3)2+2OH(-)=MgCO3+2H2O
MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+H2O+CO2
（3）加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤
　　Ba2++SO42-=BaSO4↓
（4）加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤
　　Ca2++CO32-=CaCO3↓
　　Ba2++CO32-=BaCO3↓
（5）加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子
　　2H++CO32-=CO2↑+H2O
（6）加热驱CO2
（7）送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子

三、制硫酸
1、原料：硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
2、过程：（1）制取二氧化硫（沸腾炉）
燃烧硫或高温处理黄铁矿，制取二氧化硫
S+O2=点燃=SO2
　　4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3
　　（2）接触氧化为三氧化硫（接触室）
　　2SO2+O2=五氧化二钒 加热=2SO3（可逆反应）
　　（3）用98.3%硫酸吸收
　　SO3+H2SO4=H2S2O7（焦硫酸）
　　（4）加水
　　H2S2O7+H2O=2H2SO4
　　（5）提纯
可将工业浓硫酸进行蒸馏，便可得到浓度95%－98%的商品硫酸。

四、制硝酸
1、步骤：自然界中的硝酸主要由雷雨天生成的一氧化氮形成。硝酸性质不稳定，因而无法在自然界长期存在，但硝酸的形成是氮循环的一环。自然界中硝酸的形成按如下步骤
　　（1）一氧化氮的生成
　　N2（g）+ O2（g）—电击→ 2NO（g）
　　二氧化氮的生成
　　N2（g） + 2O2（g）——→ 2NO2（g）
　　2NO（g）+ O2（g）——→ 2NO2（g）
　　生成的二氧化氮溶于水中生成硝酸
3NO2（g）+ H2O（l）——→ 2HNO2（aq）+ NO（g）
2、应用：
Cu（s）+ 4HNO3（浓）——→ Cu(NO3)2（aq）+ 2NO2（g）+ 2H2O（l）
3Cu（s）+ 8HNO3（稀）——→ 3Cu(NO3) 2（aq）+ 2NO（g）+ 4H2O（l）
3Fe（s）+ 8HNO3稀）——→ 3Fe(NO3) 2（aq）+ 2NO（g）+ 4H2O（l）（铁过量）
Fe（s）+4HNO3（稀）——→Fe(NO3) 3 + NO↑+2H2O （稀硝酸足量）
3Zn（s）+ 8HNO3（稀）——→ 3Zn(NO3) 2（aq）+ 2NO（g）+ 4H2O（l）
4Zn（s）+ 10HNO3（稀）——→ 4Zn(NO3) 2（aq）+ N2O（g）+ 5H2O（l）
4Zn（s）+ 10HNO3（稀）——→ 4Zn(NO3) 2（aq）+ NH4NO3（aq）+ 3H2O（l）

五、合成氨工业
1、流程
原料气的制取—净化—压缩—合成—分离—液氨
2、原料气的制取
N2：液化空气，蒸发分离出氮气
H2：用水和燃料在高温下制取
3、氨的合成
催化剂
（1）主要设备：合成塔
高温高压
（2）反应原理：N2+3H2 2NH3