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57 化学工业流程专题_第1课时

免费读1262字2024-07-22

  老师:同学们好,今天我们进入化学工业流程专题的学习。今天的学习目标有三个,请大家按下暂停键,认真浏览。高考的考纲对考生有明确的这样要求,会从试题中提取信息,与已有知识整合,解决实际的化学问题。会将分析和解决问题的过程和成果用正确的化学用语表述出来,并用化学房原理知识作出合理的解释。这些能力的考察在工业流程题中表现得淋漓尽致,因此此类试题在近年的高考中及平时训练中高频出现。例如,16年的北京高考考到用含铅废料制备氧化铅,18年考到用磷茎矿制备精制磷酸,西城期末体考到用软锰矿制备高锰酸钾。

  老师:以上三个示例展现了此类试题的呈现方式,一种是文字表述,一种是流程图的形式。此类试题常以元素化合物知识作为依托,以物质的组成、性质和变化、仿原理、生产条件、实验操作与设计相关计算为考察点,测试化学学科的能力,特别注入化学思想方法的考察,突出化学的真实性和实用性。

  老师:那我们在完成工业制备的过程中都需要考察哪些核心问题?比如我们选择什么样的原料,采用什么样的法务原理,完成产品制备后如何分离提纯,在整个设计过程中是否考虑到绿色经济的理念,这就是我们所需要考虑的整个流程设计中的核心问题。除此之外,还要顾及到原料的预处理以及核心反应中条件的选择与控制。今天我们就以工业合成氨为例,重点关注化学工业中的条件选择。

  老师:早在19世纪晚期,人们就想利用空气中的氮气完成氮的人工固定,进而给农作物提供氮肥,并且把目标投向了胺的植被。其实早在1898年的时候,德国的一位科学家就已经成功地实现了用氰化法治得了暗器。但是由于成本太高,后来人们又把目标转向了用氮气跟氢气合成氨。1902年的时候,德国的科学家哈勃先生开始研究氨的合成,并且在1909年成功实现了循环法合成氨的工业化。由此,氨的合成不仅使全世界数十亿人不再挨饿,同时也带动了其他工业的快速发展。因此,哈勃先生获得了1918年的诺贝尔化学奖。我们平时在书写这个方程式的时候,大家都会关注到这个反应条件如此苛刻,那么究竟工业上采用多高的温度,多大的压强?使用什么催化剂完成了氨的合成?先来关注氮气跟氢气生成氨气的反应特点,首先该反应是可逆反应,第二该反应正向是放热的。第三,方程式中左边气体系数大于右边的气体系数。

  老师:我们在完成工业设备的时候,有两件事情必须考虑,一个是如何提高反应速率,一个是如何提高反应物的转化率。我们依据已有知识知道,对于这个房来说,增大压强房速率会加快,同时也会使房屋的转化率加大。从温度这个角度来说,温度高了当然反腐速率加快,但是如果温度高了,不利于这个反腐正向进行。因此,为了提高反物的转化率,应该适合用低温。再说催化剂,它是只改变化学反污速率的,不能改变反氧物的转化率。

  老师:再说浓度,对于氮气跟氢气来说,无论我们加大谁的浓度,防速率都会加大。但是如果其他条件一定我们增加氮气的浓度,平衡正向移

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