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 SO₂от мелкой пыли
	Сушильная башня	Очистка SO₂от 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 = H₂SO₄•nSO₃	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.