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专题归纳

专题1

化工生产与环境保护

1．环境问题的产生

随着经济的发展，环境问题就会出现。在化工生产(包括其他各类物质的生产)过程中，之所以出现对环境的污染，一个基本原因是物质使用效率不高所致，资源未全部变成产品，很多是作为有害废物排到环境中去了。

2．解决环境问题的根本办法

绿色化学的核心是应用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。化工生产应遵循绿色化学的原则。绿色化学示意图如下：

【例题1】

分析下面的案例并回答有关问题。

某城镇生产、生活的分布情况如图所示，河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示。

(1)导致X、Y处水样pH变化的原因可能是______________________；

(2)Z处鱼类大量减少，产生这种现象的原因可能是________________________。

解析：从给出的数据看，X处水样呈碱性，Y处水样呈酸性，Z处水样缺氧。

答案：(1)造纸厂排放的碱性污水使X处河水pH升高，火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放，造成Y处等的河水pH降低(或火力发电厂燃煤产生的SO2会导致酸雨，飘落后使Y处等的河水pH降低) (2)化肥厂、农田及生活污水使Z处河水富营养化，水温较高，适于藻类等水生植物生长，河水中溶解氧被大量消耗，导致鱼类死亡

专题2

硫酸工业中连续多步反应的计算

接触法制硫酸时涉及三个连续反应，所以在关于工业制硫酸的计算性题目中往往涉及这几步连续反应的计算。而对于连续多步反应的计算通常使用关系式法，这样就避免了对中间产物的烦琐计算，节约了时间，提高了计算结果的准确性。

关系式法解题需要找准关系式，找关系式的一般方法是根据涉及的多步反应的化学方程式，依照元素质量守恒或电子转移数目守恒的原则找出连续多步反应中元素的转化关系，如在用硫铁矿制硫酸时，根据转化过程中硫元素守恒的原则可以找到这样的关系式：

FeS2——2SO2——2SO3——2H2SO4；或S——SO2——SO3——H2SO4

在硫酸工业制硫酸的有关计算中通常就利用以上两关系式解题。

另外，在有关计算中往往还涉及物质的转化率和损失率的问题，这在连续多步反应的有关计算中也是一个难点问题。对于这一类的问题，需要我们掌握这样几个原则：

(1)一种化合物中，一种元素的转化率等于该化合物的转化率，例如在FeS2向SO2转化的过程中，若硫元素的转化率为99%，则FeS2的转化率也为99%。

(2)在同一个化学反应或多个相关联的化学反应中，具有个别元素质量守恒关系的反应物和生成物，反应物的转化率等于生成物的产率，例如在FeS2向SO2转化的过程中，FeS2的转化率必等于SO2的产率，在FeS2向H2SO4转化的过程中，FeS2的转化率等于H2SO4的产率。

【例题2】

某硫酸厂初步处理后的尾气中含0.2%的SO2和10%的O2(均为体积分数)。为了进一步除去SO2，并将SO2转变为(NH4)2SO4，有人设计了如下方案：在400 ℃时，尾－－气以5 m3·h1的速率通过V2O5的催化剂层后，与20 L·h1速率的氨气混合喷水。此时气体温度由400 ℃降至200 ℃，在热的结晶装置中得到(NH4)2SO4晶体(气体的体积已转换为标准状况)。请回答下列问题：

(1)按反应中的理论值，SO2和O2的体积比为2∶1，但实际生产中这个比值是多少？为什么？

－－(2)通过计算说明为什么尾气以5 m3·h1的速率与20 L·h1

速率的氨气混合？

(3)若该厂每天排放10 000 m3尾气，求该厂每月(按30天计算)可得到(NH4)2SO4的质量为多少？

解析：(1)根据2SO2＋O22SO3，SO2和O2按2∶1(体积比)的理论值反应，但实际上V(SO2)∶V(O2)＝0.2%∶10%＝1∶50。根据化学平衡移动原理，增大廉价的氧气的浓度，可以提高较贵重的二氧化硫的转化率。

(2)

2NH3

～

SO2

2

1

v(NH3)

5×103×0.2% －v(NH3)＝20 L·h1

(3)根据2SO2＋O22SO3，以及

SO3＋H2O＋2NH3===(NH4)2SO4得关系式：

SO2

～

2NH3

～(NH4)2SO4

22.4 L

132 g 107 L×0.2%×30

m[(NH4)2SO4] m[(NH4)2SO4]≈3.54×106 g＝3.54 t 答案：(1)1∶50。原因：根据化学平衡移动原理，增大廉价的氧气的浓度可使反应：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)向生成三氧化硫方向移动，这样可以提高较贵重的SO2的转化率。

(2)2NH3

～

SO2

2

1

v(NH3)

5×103×0.2% －v(NH3)＝20 L·h1

(3)3.54 t 点拨：关于多步反应的计算方法有：

(1)关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量(或质量)之比，列出关系式，即可一步计算。

(2)元素守恒法：原料中某一关键元素理论上若全部转入产物中，则该元素的实际量(不是质量分数而是物质的量)在两种物质中应相等。例如：S～H2SO4，FeS2～2H2SO4。