Девятый класс → Промышленная химия ↓
Важные промышленные химикаты (серная кислота, аммиак, гидроксид натрия)
Введение
Промышленная химия — это применение химических знаний для создания продукции — от сырья до готовой продукции, технологических процессов и оборудования. Три самых важных химиката в промышленной химии — это серная кислота, аммиак и гидроксид натрия. Эти химикаты используются в огромных количествах в различных отраслях промышленности благодаря своей универсальности и полезности.
Серная кислота
Обзор
Серная кислота является одним из наиболее широко используемых химикатов в промышленности. Это сильная минеральная кислота с молекулярной формулой H2SO4
. Она высококоррозионна и способна вызвать серьезные ожоги. Ее основное использование включает переработку минералов, производство удобрений, очистку нефти и обработку сточных вод.
Производство
Наиболее распространенный метод производства серной кислоты — это контактный процесс. Вот основные этапы:
- Сжигание серы в воздухе приводит к образованию двуокиси серы (
SO 2
). - Очистка двуокиси серы в очистительном блоке.
- Окисление двуокиси серы до триоксида серы (
SO 3
) с использованием катализатора оксида ванадия (V2O5
) при высокой температуре. - Образование олеума (
H2S2O7
) путем поглощенияSO3
в концентрированной серной кислоте. - Разбавление олеума водой для получения желаемой концентрации серной кислоты.
Применение
Серная кислота играет важную роль в различных приложениях:
- Удобрения: используется в производстве фосфорной кислоты, предварительного компонента для фосфатных удобрений.
- Очистка нефти: серная кислота действует как катализатор для алкилирования, процесса очистки для повышения октанового числа бензина.
- Обработка металлов: используется для очистки металлов путем удаления окисления перед оцинковкой или гальванизацией.
Аммиак
Обзор
Аммиак — это бесцветный газ с резким, характерным запахом. Его химическая формула NH3
. Аммиак является важным соединением в производстве азотных удобрений и служит строительным блоком для синтеза многих других химических соединений.
Производство
Основной промышленный процесс производства аммиака — это процесс Габера-Боша. Основные шаги этого процесса следующие:
- Азот выделяется из воздуха (
N 2
), а водород обычно получают из природного газа или воды. - Азот и водород сжимаются и нагреваются.
- Газы проходят через железный катализатор при высоком давлении и температуре для образования аммиака:
N2 + 3H2 → 2NH3
Применение
Основные применения аммиака включают:
- Удобрения: это ключевой компонент в производстве аммиачной селитры и мочевины, которые важны для сельского хозяйства.
- Холодильные установки: из-за своих физических свойств аммиак используется как хладагент в больших промышленных холодильных системах.
- Чистящие средства: бытовой аммиак, раствор аммиака в воде, является распространенным чистящим средством для стекол и других поверхностей.
Гидроксид натрия
Обзор
Гидроксид натрия, также известный как едкий натр или каустическая сода, является сильным щелочью. Его формула NaOH
. Это соединение является важным компонентом в многих промышленных процессах, включая производство бумаги, текстиля и мыла.
Производство
Один из наиболее распространенных методов производства гидроксида натрия — это хлорщелочной процесс. Он включает следующие этапы:
- Электролиз раствора хлорида натрия (соли) приводит к образованию хлора, водорода и раствора гидроксида натрия.
- Химические реакции, участвующие в процессе, следующие:
2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH
Применение
Применение гидроксида натрия включает следующее:
- Целлюлозно-бумажная промышленность: используется в процессах измельчения и отбеливания, а также для удаления чернил с макулатуры и обработки сточных вод.
- Производство мыла и моющих средств: участвует в реакциях этерификации и переэтерификации для производства мыла.
- Текстильная промышленность: используется в текстильной промышленности для обработки хлопчатобумажных тканей, окраски синтетических волокон и в качестве регулятора pH.
Заключение
Промышленные химикаты Серная кислота, аммиак и гидроксид натрия являются фундаментальными строительными блоками современной промышленности. Они используются в широком спектре приложений, включая производство, сельское хозяйство, переработку пищи и потребительские товары. Понимание этих химикатов, их производственных процессов и их применения важно для студентов-химиков, когда они переходят к более углубленным изучениям в области промышленной химии и смежных областей.