高中重要的化工生产反应纯碱的生产.水煤气,盐酸,漂白粉,硫酸,合成氨,硝酸的生产氯碱工业 硅酸盐工业总共十个 要有反应式和详细的文字说明

高中重要的化工生产反应纯碱的生产.水煤气,盐酸,漂白粉,硫酸,合成氨,硝酸的生产氯碱工业 硅酸盐工业总共十个 要有反应式和详细的文字说明
高中重要的化工生产反应
纯碱的生产.水煤气,盐酸,漂白粉,硫酸,合成氨,硝酸的生产
氯碱工业 硅酸盐工业
总共十个 要有反应式和详细的文字说明

高中重要的化工生产反应纯碱的生产.水煤气,盐酸,漂白粉,硫酸,合成氨,硝酸的生产氯碱工业 硅酸盐工业总共十个 要有反应式和详细的文字说明
1.碳酸钠,俗名苏打、纯碱、洗涤碱,化学式：Na2CO3,普通情况下为白色粉末.
实验室制取纯碱：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
工业上（侯氏制碱法）（1）NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3
（2） NH4HCO3 + NaCl(饱和) ==== NH4Cl+ NaHCO3↓
（3）2NaHCO3=Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑
即：①NaCl(饱和) + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3
②2NaHCO3=Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步.第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小.
根据 NH4Cl 溶解度比 NaCl 大,而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理,在 278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃) 时,向母液中加入食盐细粉,而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥.
此法优点：保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到 96 ％； NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2,革除了 CaCO3制 CO2这一工序.
2.水煤气---煤与水蒸气反应生成的煤气,是通过炽热的焦炭而生成的气体,主要成份是一氧化碳 ,氢气 ,燃烧后排放水和二氧化碳,有微量CO、HC和NOX.
制作： 将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2）,现象为火焰腾起更高,而且变为淡蓝色（氢气和CO燃烧的颜色）.化学方程式为C+H2O===(△)CO+H2.这就是湿煤比干煤燃烧更旺的原因.
工业上,水煤气的生产一般采用间歇周期式固定床生产技术.炉子结构采用UGI气化炉的型式.在气化炉中,碳与蒸汽主要发生如下的水煤气反应：
C+H2O===（高温）CO+H2
C+2H2O===（高温）CO2+2H2
以上反应均为吸热反应,因此必须向气化炉内供热.通常,先送空气入炉,烧掉部分燃料,将热量蓄存在燃料层和蓄热室里,然后将蒸汽通入灼热的燃料层进行反应.由于反应吸热,燃料层及蓄热室温度下降至一定温度时,又重新送空气入炉升温,如此循环.当目的是生产燃料气时,为了提高煤气热值,有时提高出炉煤气温度,借以向热煤气中喷入油类,使油类裂解,即得所谓增热水煤气.
3.盐酸,学名氢氯酸,是氯化氢（化学式：HCl）的水溶液,是一元酸.
工业制法（主要采用电解法）
即将饱和食盐水（或熔融NaCI）进行电解,除得氢氧化钠外,在阴极有氢气产生,阳极有氯气产生：2NaCl+2H2O====2NaOH+Cl2↑+H2↑
在反应器中将氢气和氯气通至石英制的烧嘴点火燃烧,生成氯化氢气体,并发出大量热：
H2+Cl2= (点燃)2HCl
氯化氢气体冷却后被水吸收成为盐酸.
实验室制法实验室制法
NaCl(固体）+H2SO4（浓） =NaHSO4+HCI 条件：微热
NaHSO4+NaCI（固体） =Na2SO4+HCI 条件：500℃-600℃
总式 2NaCI(固体）+H2SO4（浓）=Na2SO4+2HCI 条件：加热
4.漂白粉是氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙的混合物,其主要成分是次氯酸钙[Ca(ClO)2 ],有效氯含量为30%-38%.漂白粉为白色或灰白色粉末或颗粒,有显著的氯臭味,很不稳定,吸湿性强,易受光、热、水和乙醇等作用而分解.漂白粉溶解于水,其水溶液可以使石蕊试纸变蓝,随后逐渐褪色而变白.遇空气中的二氧化碳可游离出次氯酸,遇稀盐酸则产生大量的氧气.
制取：氯气通入石灰乳
2 Cl2 + 2 Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 +2 H2O
漂白粉是由氯气与氢氧化钙（消石灰）反应而制得.因为绝对干燥的氢氧化钙与氯气并不发生反应,氯只能被氢氧化钙所吸附.为此,在工业上系采用含有1％以下游离水分的消石灰来进行氯化,所用的氯气也含有0.06%以下水分.利用这些原料中的游离水分,使氯气水解生成酸(HClO、HCl),生成的酸为消石灰所中和.随后,依靠氯化反应时由氢氧化钙析出的水分,使氯继续进行水解,使更多的氢氧化钙参与反应过程,生成一系列化合物.漂白粉就是这些化合物所组成的复合体.
漂白粉容易露置空气中失效： Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO
5.硫酸,分子式为H2SO4.是一种无色无味油状液体,是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶.
（1）实验室硫酸制法
可以用FeSO4.7H2O加强热,用冰水混合物+U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4
其他硫酸制备工艺
1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法
2、采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺
3、草酸生产中含硫酸废液的回收利用
4、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺
等…………
工业制法
生产硫酸的原料有硫黄、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.
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
H2SO4工业制作装置
2.接触氧化为三氧化硫（接触室）
2SO2+O2═2SO3（用五氧化二钒做催化剂该反应为可逆反应）
3.用98.3%硫酸吸收
SO3+H2SO4═H2S2O7（焦硫酸）
4.加水（吸收它）
H2S2O7+H2O═2H2SO4
提纯工艺
可将工业浓硫酸进行蒸馏,便可得到浓度95％－98％的商品硫酸
其他方法：
磷酸反应后,利用磷石膏,工业循环利用,使用二水法制硫酸.
6.合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨.别名氨气,分子式为NH3.世界上的氨除少量从焦炉气中回收外,绝大部分是合成的氨.
生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等.
①天然气制氨.天然气先经脱硫,然后通过二次转化,再分别经过一氧化
合成氨
碳变换、二氧化碳脱除等工序,得到的氮氢混合气,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积）,经甲烷化作用除去后,制得氢氮摩尔比为3的纯净气,经压缩机压缩而进入氨合成回路,制得产品氨.以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似.
②重质油制氨.重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气,生产过程比天然气蒸气转化法简单,但需要有空气分离装置.空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂.
③煤（焦炭）制氨.随着石油化工和天然气化工的发展,以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用.
目前认为,合成氨反应的一种可能机理,首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附,使氮原子间的化学键减弱.接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用,在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3,最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨.上述反应途径可简单地表示为：
xFe+N2→FexN
FexN+〔H〕吸→FexNH
FexNH+〔H〕吸→FexNH2
FexNH2＋〔H〕吸FexNH3xFe+NH3
在无催化剂时,氨的合成反应的活化能很高,大约335kJ/mol.加入铁催化剂后,反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行.第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/mol,第二阶段的反应活化能为13kJ/mol.由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物）,降低了反应的活化能,因而反应速率加快了.

7.硝酸（nitric acid）分子式HNO?,是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸,酸酐为五氧化二氮.硝酸的酸性较硫酸和盐酸小（PKa=-1.3）,易溶于水,在水中完全电离,常温下其稀溶液无色透明,浓溶液显棕色.
（1）实验室制硝酸
原料：浓硫酸,硝酸钠设备：烧瓶,玻璃管,烧杯,橡皮塞,加热设备（酒精灯,煤气灯等）原理：不挥发酸制备挥发性酸：H2SO4(l)+NaNO3(s) => Na2SO4(s)+ HNO3(g) 步骤：烧瓶中加入沸石,浓硫酸,硝酸钠.置于铁架台上的铁圈上,铁圈下隔 石棉网放置加热设备,烧瓶口用带有玻璃管的橡皮塞塞住,玻璃管用橡皮管相连,另一头置于有水的烧杯中.注意事项：加热硫酸需要用沸石以防止硫酸暴沸,玻璃管连接处要尽量挨在一起,防止反应生成的NO2泄露,制备完成后要用碱中和瓶中物质,以免污染环境.
（2） 工业合成
氨氧化法
硝酸工业与合成氨工业密接相关,氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,其主要流程是将氨和空气的混合气（氧：氮≈2：1）通入灼热（760～840℃）的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化氮（NO）.生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮,随后将二氧化氮通入水中制取硝酸.稀硝酸、浓硝酸、发烟硝酸的制取在工艺上各不相同.[1] 4NH3+ 5O2=Pt-Rh= 4NO+ 6H2O
2NO+ O2==2NO2
3NO2+ H2O==2HNO3+ NO
其它
工业上也曾使用浓硫酸和硝石制硝酸,但该法耗酸量大,设备腐蚀严重,现基本停止使用
NaNO3+ H2SO4==NaHSO4+ HNO3
8.工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业.
电解饱和食盐水反应原理
阳极反应：2Cl-－2e=Cl2↑（氧化反应）
H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.
阴极反应：2H+＋2e＝H2↑（还原反应）
在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,
H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红.因此,电解饱和食盐水的总反应可以表示为：
总反应
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气.
以氯碱工业为基础的化工生产
NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料,可以进一步加工成多种化工产品,广泛用于各工业.所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域.
由电解槽流出的阴极液中含有30％的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱.阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜.阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯.
2NaOH+Cl2= NaCl+NaClO+H2O
H2O+Cl2=HCl+HClO
H2+Cl2=2HCl
2NaOH+CO2=Na2CO3(苏打)+H2O
NaOH+CO2=NaHCO3(小苏打)
9.硅酸盐工业是无机化学工业的一个重要部门.是制造以硅酸盐为主体的陶瓷、玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料、砖瓦等各种制品和材料,系无机非金属材料工业.由于工艺过程中的烧成或溶制工序都用窑炉作主要设备,所以又称窑业.
目前除用二氧化硅和金属氧化物形成的硅酸盐外,凡以难溶的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等为原料,按与硅酸盐工业的类似工艺制造的精细陶瓷、高温材料、磨料等产品,也属于硅酸盐工业的范畴.
硅酸盐材料为主的无机非金属材料,往往与金属材料、高分子材料并列为现代三大重要材料.
普通硅酸盐玻璃制备
SiO2+Na2CO3==高温==Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3==高温==CaSiO3+CO2↑