天津大学化工导论无机化工课件

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1、化工导论化工导论第二章第二章 无机化工无机化工 无机化学工业是相对于有机化无机化学工业是相对于有机化学工业而言的庞大工业部门，它是学工业而言的庞大工业部门，它是发展最早的化工部门，在推动化工发展最早的化工部门，在推动化工技术的发展上作出过重要的贡献。技术的发展上作出过重要的贡献。例如在过去，曾以硫酸产量的多少例如在过去，曾以硫酸产量的多少为标志，来衡量一个国家化学工业为标志，来衡量一个国家化学工业的发达程度，但现在已让位给乙烯的发达程度，但现在已让位给乙烯了。了。无机化工的特点无机化工的特点1、无机化工发展历史长，对人类生存和科技发、无机化工发展历史长，对人类生存和科技发展具有积极的推动作用和

2、影响。展具有积极的推动作用和影响。2、无机化工产品是重要的基本化工原料，产量、无机化工产品是重要的基本化工原料，产量大，通用性强。大，通用性强。3、与有机化工产品相比，品种相对较少，生产、与有机化工产品相比，品种相对较少，生产过程相对简单。过程相对简单。4、新型无机化工产品不断出现，有些是高科技、新型无机化工产品不断出现，有些是高科技产品，如锂离子电池材料等。产品，如锂离子电池材料等。无机化工原料无机化工原料 无机化学工业的原料来源很广，无机化学工业的原料来源很广，大致可分五大类：空气、水、化大致可分五大类：空气、水、化学矿物、化石燃料（煤、石油、学矿物、化石燃料（煤、石油、天然气等）及生物质

3、资源。天然气等）及生物质资源。一、酸、碱（三酸、两碱）一、酸、碱（三酸、两碱）二、化肥（氮肥、磷肥、钾肥）二、化肥（氮肥、磷肥、钾肥）三、无机盐产品（电池原料、水处理剂等）三、无机盐产品（电池原料、水处理剂等）四、无机非金属材料（先进陶瓷、炭材料、四、无机非金属材料（先进陶瓷、炭材料、人造金刚石等）人造金刚石等）主要无机化工产品和用途主要无机化工产品和用途一、酸和碱一、酸和碱1、硫酸、硫酸(H2SO4)、硝酸、硝酸(HNO3)、盐酸、盐酸(HCl)；2、烧碱、烧碱(氢氧化钠，氢氧化钠，NaOH)、纯碱、纯碱(碳酸钠，碳酸钠，Na2CO3)；3、无机盐、无机盐(由金属离子或铵离子与酸根离子组由金

4、属离子或铵离子与酸根离子组 成的物质）成的物质）二、化 肥1、氮肥（尿素、硝酸铵、氯化铵、硫、氮肥（尿素、硝酸铵、氯化铵、硫 酸铵等）；酸铵等）；2、磷肥、钾肥和复合肥（偏磷酸钾、磷肥、钾肥和复合肥（偏磷酸钾、磷酸铵等磷酸铵等）无机盐产品无机盐产品1、电池工业原料、电池工业原料 锌锌-锰电池锰电池-用氯化锌和氯化铵作电解质，用氯化锌和氯化铵作电解质，氯化汞作缓蚀剂；氯化汞作缓蚀剂；锂离子二次电池锂离子二次电池-用钴酸锂、锰酸锂作正用钴酸锂、锰酸锂作正极材料；六氟磷酸锂、高氯酸锂作电解质。极材料；六氟磷酸锂、高氯酸锂作电解质。R6-普通锌普通锌-锰电池（锰电池（5号）号）R20-普通锌普通锌-锰

5、电池（锰电池（1号）号）LR6-碱性锌碱性锌-锰电池（锰电池（5号）号）无汞无汞-不含不含HgCl2缓蚀剂缓蚀剂Li-MnO2-锂（一次）电池锂（一次）电池Ni-Cd-镍镍-镉（二次）电池镉（二次）电池Ni-MH-镍镍-氢（二次）电池氢（二次）电池Li-ion-锂离子（二次）电池锂离子（二次）电池水处理剂水处理剂杀菌剂杀菌剂（抑制水中菌藻和微生物的滋长）（抑制水中菌藻和微生物的滋长）-次氯酸钠、漂白粉等；次氯酸钠、漂白粉等；絮凝剂絮凝剂（加快水中悬浮物和污泥的沉降）（加快水中悬浮物和污泥的沉降）-硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁等硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁等。无机非金属材料无机非金属材料1、先进陶瓷（精

6、细陶瓷或特种陶瓷）、先进陶瓷（精细陶瓷或特种陶瓷）结构陶瓷结构陶瓷-利用其热、机械、化学功能，利用其热、机械、化学功能，具有耐热、耐磨损、高强度、高硬度、耐具有耐热、耐磨损、高强度、高硬度、耐冲击、隔热性能的一大类陶瓷材料。冲击、隔热性能的一大类陶瓷材料。功能陶瓷功能陶瓷-利用其电、磁、声、光、催利用其电、磁、声、光、催化、生物化学等功能，主要是作为绝缘材化、生物化学等功能，主要是作为绝缘材料、压电材料、磁性材料、电子材料、生料、压电材料、磁性材料、电子材料、生物医用材料、抗菌陶瓷材料等。物医用材料、抗菌陶瓷材料等。2 2、新型炭材料、新型炭材料 碳纤维碳纤维-碳纤维及其复合材料具碳纤维及其复

7、合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、导热、热膨胀系数小等一系列优异导热、热膨胀系数小等一系列优异性能。它们既作为结构材料承载负性能。它们既作为结构材料承载负荷，又作为功能材料发挥作用。荷，又作为功能材料发挥作用。石墨的理想层面结构石墨的理想层面结构热处理过程中炭前躯体的结构变化热处理过程中炭前躯体的结构变化碳纤维增强机翼 人造金刚石人造金刚石-通常以纯石墨为通常以纯石墨为原料，铁、铬等为催化剂，在高温原料，铁、铬等为催化剂，在高温高压下合成人造金刚石。近年出现高压下合成人造金刚石。近年出现新的低压合成方

8、法：热丝化学气相新的低压合成方法：热丝化学气相沉积法（沉积法（CVD法）、等离子体气相法）、等离子体气相沉积法等。用于磨料、切削工具、沉积法等。用于磨料、切削工具、电子器件涂膜等电子器件涂膜等。碳纳米管碳纳米管-由碳原子组成的管由碳原子组成的管状大分子，单壁纳米管的直径在状大分子，单壁纳米管的直径在0.4至至1.8纳米。其抗张强度是高强合金纳米。其抗张强度是高强合金钢的钢的20倍；具有优异的场致发射功倍；具有优异的场致发射功能。可用于纳米电路、更薄更省电能。可用于纳米电路、更薄更省电的平面显示器、扫描电镜的探针、的平面显示器、扫描电镜的探针、氢气储存等用途。氢气储存等用途。碳碳纳纳米米管管典型

9、产品生产工艺典型产品生产工艺接触法生产硫酸工艺接触法生产硫酸工艺（1）二氧化硫的制备）二氧化硫的制备（2）含二氧化硫原料气的净化）含二氧化硫原料气的净化（3）二氧化硫氧化为三氧化硫）二氧化硫氧化为三氧化硫（4）三氧化硫的吸收）三氧化硫的吸收接触法生产硫酸工艺接触法生产硫酸工艺硫铁矿硫铁矿 二氧化硫制备二氧化硫制备 原料气的净化原料气的净化 三氧化硫制备三氧化硫制备 二氧化硫吸收二氧化硫吸收SO2+0.5O2 SO3+QSO3+H2O H2SO4+Q 4FeS+7O2 2Fe2O3+4SO2+Q稀硫酸洗涤稀硫酸洗涤,除去氧化砷等除去氧化砷等合成氨生产工艺合成氨生产工艺1、原料气的制备、原料气的制

10、备 造气过程以水蒸气作为气化剂，将原料造气过程以水蒸气作为气化剂，将原料煤或焦炭气化，得到的混合气叫水煤气；煤或焦炭气化，得到的混合气叫水煤气；2、脱硫、脱硫 脱除对合成氨催化剂有害的硫化氢、二脱除对合成氨催化剂有害的硫化氢、二硫化碳、硫醇、硫醚、噻吩等。硫化碳、硫醇、硫醚、噻吩等。3、CO变换变换 通过变换工序使得原料气中的一氧化碳通过变换工序使得原料气中的一氧化碳与水蒸气作用变为氢和二氧化碳；与水蒸气作用变为氢和二氧化碳；4、脱、脱CO2 采用物理吸收和化学吸收方法，脱除原采用物理吸收和化学吸收方法，脱除原料气中的二氧化碳；料气中的二氧化碳；5、氨的合成、氨的合成 在高温（在高温（400

11、oC）、高压（）、高压（30MPa）和）和催化剂（催化剂（Fe等）作用下，进行合成反应。等）作用下，进行合成反应。合成氨生产工艺合成氨生产工艺煤、焦炭煤、焦炭水蒸气水蒸气 造造 气气脱脱 硫硫 CO变换变换 脱脱CO2 CO+H2O CO2+H2 N2+H2 NH3 C+H2O CO+H2 合合 成成无机化工的发展无机化工的发展举例：举例：（1）非晶硅太阳能电池材料）非晶硅太阳能电池材料（2）锂离子电池材料）锂离子电池材料（3）高纯纳米碳酸钙）高纯纳米碳酸钙简答题简答题1、无机化工包括哪些类产品？、无机化工包括哪些类产品？2、无机非金属材料中的硅酸盐材料包括哪几种？、无机非金属材料中的硅酸盐材料包括哪几种？3、烧碱是用什么方法生产的？、烧碱是用什么方法生产的？4、三酸两碱都包括那些酸和碱？、三酸两碱都包括那些酸和碱？5、最重要的氮肥是什么？其氮含量大约是多少？、最重要的氮肥是什么？其氮含量大约是多少？论述题论述题1、简述硫酸生产的主要步骤和每个步骤的目的，写出主要反应方、简述硫酸生产的主要步骤和每个步骤的目的，写出主要反应方程式。程式。2、简述合成氨生产的主要步骤和每个步骤的目的，写出主要反应、简述合成氨生产的主要步骤和每个步骤的目的，写出主要反应方程式。方程式。