知识组块八 八个工业流程
【选修部分】
命题点
1．了解社会发展和科技进步对材料的要求，了解化学对材料科学发展的促进作用。
2．了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。
3．了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
4．了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况，了解新材料的发展方向。
关联点
《选修二（化学与技术）》安排了四个单元，依次是走进化学工业、化学与资源开发利用、化学与材料的发展、化学与技术的发展。突出体现了技术在化学工业中的使用情况，尤其是绿色化学思想在实现应用过程中得到充分考虑，引导学生在理念、理论和实践上认识工业流程设计的一般原则和要求。从高考试题看，一般体现在以生产、生活的实际问题或为背景，突出物质间的转化、基本概念及对环境的影响等方面的考查。注重对学生信息加工能力的考查。所以，我们从中选取八个典型的工业流程：工业制硫酸、合成氨工业、纯碱的生产、海水提镁、海水提溴、钢铁的冶炼、铝的冶炼、化石燃料的综合利用（见下图），其中在必修阶段出现过的内容在此再次作为重点内容详细解读，进行必要的补充。
图1 八个典型的工业流程
工业流程题不是元素化合物知识和化学原理的机械照搬，是结合实际情况的综合应用，倡导的是实际应用能力，理想化、绝对化是思维僵化的表现，应该是原理的适当妥协和平衡。对此类试题处理办法一般有三个方法：
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1．首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。
2．分段分析法：对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。
3．交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。
在二轮复习中，要求考生对典型化工产品的生产原料、反应原理、重要设备、生产流程、关键技术及其意义作用等有较熟悉的了解，能在具体情境中对工艺流程图示中的物料转化、能量利用及各部分发生的化学反应正确分析，并会运用化学与技术的观念分析问题。
下面对八个工业流程核心内容进行总结。
（一）工业制硫酸
1．核心内容：
原料 硫磺或黄铁矿、空气、水 点燃高温①S＋O2=====SO2 (4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2) 原理 ②2SO2 + O2③SO3＋H2O＝H2SO4 2SO3 设备 沸腾炉、接触室、吸收塔 了防止催化剂中毒，消除对设备和生产的不良影响；净化措施是除尘、洗涤剂干净；净化后的气体主要含有二氧化硫、氧气和氮气。 （1）温度：根据化学平衡移动原理，应在较低温度下进行，但温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效率考虑，对生产不利。实际生产中采用400C～500C作为操作温度。 00净化方法 反应条件 （2）压强：根据化学平衡移动原理，增大压强能提高SO2转化率，但提高幅度不大。考虑加压必须增加设备，增大设资和能量消耗，而常压下400C～500C时，SO2的平衡转化率已经很高，所以实际采用常压操作。 （1）尾气处理：尾气中的SO2可用石灰水处理，发生的反应为： 三废处理 SO2＋Ca(OH)2＝CaSO3＋H2O CaSO3＋H2SO4＝CaSO4＋SO2↑＋H2O。气体可返回作原料。 00 2
也可用氨水或氢氧化钠溶液吸收二氧化硫气体。 （2）污水治理：用石灰乳中和处理。 Ca(OH)2＋H2SO4＝CaSO4＋H2O （3）废渣利用：制水泥、渣砖，品位高的矿渣用来炼铁。 能量的利用 接触室热交换 2．流程图： 图2工业制硫酸（左图以硫磺为原料，右图以黄铁矿为原料）可以概括为下面流程：
（二）合成氨工业
1．核心内容：
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原料 空气、水蒸气、焦碳（也可用石油、天然气、焦炉气、炼厂气） 原理 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 合成塔 设备 （1）用稀氨水吸收H2S杂质：NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O （2）使CO变成CO2：CO＋H2O=CO2＋H2 净化方法 （3）用K2CO3吸收CO2：K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3 （4）最后，原料气还需进行精制处理，如用醋酸、铜和氨配制成的溶液来吸收CO、CO2、O2、H2S等少量有害气体。 400C～500C、铁催化剂、10MPa～30MPa；循环操作（N2与H2的体积比为 反应条件 1﹕3）。混合气体通过冷凝器，使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的N2和H2经过循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。 （1）废渣：可用作建材和肥料的原料。 （2）废气：主要是H2S和CO2等有害气体，对H2S的处理，可用直接氧化法（选三废处理 择性催化氧化）、循环法（用溶剂吸收浓缩），CO2也可用来生产尿素和碳铵等。 （3）废液：主要是含氰化物和含氨的污水，处理含氰化物主要用有生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法。处理氨废水可用蒸馏的方法回收，也可用离子交换法治理。 2．流程图：
OO
图3合成氨工业
（三）纯碱的生产
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1．核心内容：
原料 氨碱法 饱和食盐水、氨气、CO2 NH3＋H2O＋CO2＝NH4HCO3 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl 原理 NH4HCO3＋NaCl＝2NaHCO3↓＋NH4Cl △2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O △2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O 侯氏制碱法 饱和食盐水、氨气、CO2 将析出NaHCO3的母液选在5℃～10℃加入食盐粉末，使不易结晶的NH4Cl结反应条件 晶，在加压通入CO2时温度选在20C～26C左右，因为此时NaHCO3的溶解度最小。 2．流程图：
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图4纯碱的生产（左图是索尔维法又称氨碱法，右图为侯氏制碱法）
（四）海水提镁
1．核心内容：
原料 海水、熟石灰、盐酸 ①制备石灰乳 高温CaCO3=====CaO＋CO2↑ CaO＋H2O===Ca(OH)2 原理 ②沉淀Mg Mg＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca ③制备MgCl2
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2＋2＋2＋
高考化学创新复习（适合二轮三轮复习）知识组块八 八个工业流程
