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物质的工业制备
一、氯碱工业
1.食盐作为化工原料可以生产氢气、氯气、烧碱和纯碱,并加工成含氯和钠的制品如盐酸、漂粉精、氯
化铁、聚氯乙烯等。
2.电解饱和食盐水:
(1)原理:2NaCl+2HO通电2NaOH+H↑+C1↑
222
(2)现象:两极产生气体的体积相同,在溶液中滴入酚酞溶液,阴极附近溶液变红,说明阴极
生成了NaOH。
(3)阳极:电极材料炭棒,产生黄绿色的Cl_,用湿润的淀粉碘化钾试纸检验,试纸变蓝,
2
检验原理:C1+2KI→2KCl+I碘单质遇淀粉显蓝色。
22
(4)阴极:电极材料铁棒,产生无色的氢气,点燃发出淡蓝色火焰,验纯方法:收集一试管
的气体,管口向下移至火焰处,听到轻微爆鸣声。
工业制备方法——离子交换膜法
(1)离子交换膜电解槽的组成:由阳极(金属钛网)、阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽和
导电铜棒等组成。
(2)阳离子交换膜的作用:
--
将电解槽隔成阴极室和阳极室,只允许阳离子(Na+)通过,而阻止阴离子(OH、Cl)和气体通过。
①防止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气混合引起爆炸
②避免氯气和生成的氢氧化钠反应生成次氯酸钠而影响烧碱的纯度
盐酸的制备
1.原理:氯气在氢气中燃烧,HCl气体溶于水,得到盐酸。
2.设备
HCl
散热铁片
视孔视孔
H2合成塔里的燃
Cl2
烧器
HCl合成塔结构图
3.生产过程:
如上图,先通入氢气,点燃,再通入氯气,让氯气在氢气的包裹中燃烧,生成氯化氢气体。
这样操作的目的是:氯气在空气中无法点燃;让氯气充分燃烧
工业浓盐酸略带黄色,是因为含有FeCl3的缘故。
二、硫酸的制备
1.接触法:二氧化硫跟氧气在催化剂表面上接触时发生反应生成三氧化硫,所以这种生产硫酸的方法,
称为接触法。
2.原料:黄铁矿(或硫磺)、空气
3.设备:
4.生产过程:(三个阶段、三个反应、三套设备)
(1)SO的制取(沸腾炉)
2
点燃
SOSO
22
高温
4FeS+11O2FeO+8SO
原理:22232
(黄铁矿燃烧反应是放热的,故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料,矿石粉碎是为了扩大反应物的接触面,通
入持续大量的空气流可以加快反应,提高原料利用率。)
净化:除尘(防止堵塞反应管道)→洗涤(除去杂质,防止催化剂中毒)→干燥(防止腐蚀设备)。
(2)SO的催化氧化制取SO(接触室)
23
原理:
利用化学反应速率、化学平衡原理,选择适宜的反应条件如下:
温度:400C~500C(选择原因二氧化硫的转化率在此温度下已比较理想,且满足催化剂的活性温度,
同时化学反应的速率又不会太慢。)
压强:常压(选择原因:常压时转化率已经很高,不需要高压。)
催化剂:VO(采用多段催化氧化)
25
接触室里有热交换器,充分利用了能源。(一种气体在管道内流动,另一种气体在管道外流动。两种气体
通过管壁进行热交换,热的气体得到冷却,冷的气体得到加热)
(3)硫酸的生成(吸收塔)SO+HOHSO
原理:322
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