Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №12/2010
ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ

 

Химическая технология

Анализ результатов экзаменов, проведенных в форме ЕГЭ, показывает, что учащиеся часто допускают ошибки при ответе на вопросы части А под номерами 27 и 29, составленные для проверки знаний о способах получения веществ, оптимальных условиях проведения химических реакций. Мини-справочник, составленный мной в виде обобщенных таблиц (табл. 1–7) и кратких сведений по химической технологии, поможет в подготовке к экзаменам по химии, а также при проведении занятий по политехническим разделам химии и профильных элективных занятий “Химия в промышленности”.

Химическая технология – наука о наиболее экономичных методах и средствах массовой химической переработки природного материала (сырья) в продукты потребления и промежуточные продукты, применяемые в различных отраслях народного хозяйства.

Главная задача химии и химической технологии – это производство разнообразных веществ и материалов с определенным комплексом механических, физических, химических и биологических свойств.

Общие принципы химической технологии:

1. Распределение производственного процесса по стадиям.

2. Выбор и обогащение сырья.

3. Механизация и автоматизация всех производственных процессов.

4. Непрерывность производства.

5. Комбинирование различных химических производств.

6. Создание оптимальных условий для протекания химических реакций.

7. Применение катализаторов.

8. Использование теплоты химических реакций.

9. Применение теплообмена.

10. Максимальное увеличение поверхности соприкасающихся реагирующих веществ.

11. Использование противотока.

12. Применение циркуляционных процессов.

Таблица 1

Производство серной кислоты контактным способом из пирита

Химическая реакция, условия протекания

Аппарат

Назначение аппарата

Принципы химической технологии

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2,

t = 800 °С

Печь для обжига

Обжиг твердого сырья – пирита (принцип противотока)

1. Обогащение сырья.

2. Увеличение поверхности реагирующих веществ – измельчение руды.

3. Противоток.

4. Теплообмен.

5. Использование теплоты химической реакции.

6. Применение катализатора.

7. Автоматизация и механизация процессов

Циклон

Очистка SO2 от крупной пыли

Электрофильтр

Очистка SO2 от мелкой пыли

Сушильная башня

Очистка SO2 от водяных паров

Теплообменник

Подогрев сернистого газа

2SO2 + O2 2SO3 + Q,

t = 400 °C,

катализатор: V2O5

Контактный аппарат

Окисление оксида серы(IV) в оксид серы(VI)

SO3 + H2O = H2SO4 + Q,

nSO3 + H2SO4 = H2SO4nSO3

Поглотительная башня

Получение олеума – раствора оксида серы(VI) в концентрированной серной кислоте (принцип противотока)

Таблица 2–3

Таблица 4–7

Производство алюминия

Технология производства

1. Очистка бокситов от примесей оксидов кремния, железа и получение чистого Al2O3.

2. Расплавление криолита (Na3[AlF6]) при t = 1000 °C и добавление в него Al2O3 (10 % по массе).

3. В процессе электролиза Al2O3 (рис. 1) на графитовом катоде образуется расплавленный Al, а на аноде – СО2. Криолит остается в расплаве.

2Al2O3 4Al + 3О2,

О2 + С = СО2.

Рис. 1. Схема электролизера для получения алюминия

Производство чугуна

Химические реакции, лежащие в основе производства чугуна доменным способом (рис. 2):

Рис. 2. Схема доменной печи для получения чугуна

получение восстановителя:

C + O2 = CO2 + 402 кДж,

CO2 + C 2CO;

восстановление железа:

Fe3O4 + CO 3FeO + CO2,

FeO + CO Fe + CO2;

суммарное уравнение восстановления железа из руды:

Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2;

образование шлаков:

CaCO3 CaO + CO2,

CaO + SiO2 CaSiO3 (шлак).

Способы переработки чугуна в сталь

Химические реакции, лежащие в основе переработки чугуна в сталь (рис. 3, 4, 5):

Рис. 3. Мартеновский способ выплавки стали

 

Рис. 4. Кислородно-конвертерный способ выплавки стали

 

Рис. 5. Получение стали в электропечах

окисление чугуна и примесей, содержащихся в чугуне:

2Fe + O2 2FeO,

2C+ O2 2CO,

2Mn + O2 2MnO,

Si + O2 SiO2,

4P + 5O2 2P2O5,

S + O2 SO2;

окисление примесей оксидом железа(II):

2FeO + C 2Fe + CO2,

2FeO + Si 2Fe + SiO2,

FeO + Mn Fe + MnO,

5FeO +2P 5Fe + P2O5;

образование шлаков:

CaO + SiO2 CaSiO3,

3CaO + P2O5 Ca3(PO4)2;

раскисление стали:

FeO + Mn Fe + MnO,

MnO + SiO2 MnSiO3 (шлак).

Получение феноло-формальдегидной смолы

Реакция поликонденсации (многостадийный процесс):

 

Л и т е р а т у р а

Эпштейн Д.А. Учителю об основах химической технологии. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1975; Цветков Л.А. Органическая химия. Учебник для учащихся 10–11 классов общеобразовательных учреждений. М.: Владос, 2001; Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Астрель, 2003; Сборник нормативных документов. Химия. Примерные программы по химии. Сост. Э.Д.Днепров, А.Г.Аркадьев. М.: Дрофа, 2008; Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. Компакт-диск, 2003.

Р.М.ЧАРУШНИКОВА,
учитель гимназии № 152,
г. Казань