天津大學(xué)化工導(dǎo)論課件第二章無機(jī)化工

化工導(dǎo)論第二章

無機(jī)化工

無機(jī)化學(xué)工業(yè)是相對(duì)于有機(jī)化學(xué)工業(yè)而言的龐大工業(yè)部門，它是發(fā)展最早的化工部門，在推動(dòng)化工技術(shù)的發(fā)展上作出過重要的貢獻(xiàn)。例如在過去，曾以硫酸產(chǎn)量的多少為標(biāo)志，來衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)的發(fā)達(dá)程度，但現(xiàn)在已讓位給乙烯了。無機(jī)化工的特點(diǎn)1、無機(jī)化工發(fā)展歷史長(zhǎng)，對(duì)人類生存和科技發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用和影響。2、無機(jī)化工產(chǎn)品是重要的基本化工原料，產(chǎn)量大，通用性強(qiáng)。

3、與有機(jī)化工產(chǎn)品相比，品種相對(duì)較少，生產(chǎn)過程相對(duì)簡(jiǎn)單。4、新型無機(jī)化工產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，有些是高科技產(chǎn)品，如鋰離子電池材料等。無機(jī)化工原料

無機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料來源很廣，大致可分五大類：空氣、水、化學(xué)礦物、化石燃料（煤、石油、天然氣等）及生物質(zhì)資源。一、酸、堿（三酸、兩堿）二、化肥（氮肥、磷肥、鉀肥）三、無機(jī)鹽產(chǎn)品（電池原料、水處理劑等）四、無機(jī)非金屬材料（先進(jìn)陶瓷、炭材料、人造金剛石等）主要無機(jī)化工產(chǎn)品和用途一、酸和堿1、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、鹽酸(HCl)；2、燒堿(氫氧化鈉，NaOH)、純堿(碳酸鈉，Na2CO3)；3、無機(jī)鹽(由金屬離子或銨離子與酸根離子組成的物質(zhì)）二、化肥1、氮肥（尿素、硝酸銨、氯化銨、硫酸銨等）；2、磷肥、鉀肥和復(fù)合肥（偏磷酸鉀、磷酸銨等）無機(jī)鹽產(chǎn)品1、電池工業(yè)原料鋅-錳電池-----用氯化鋅和氯化銨作電解質(zhì)，氯化汞作緩蝕劑；鋰離子二次電池-----用鈷酸鋰、錳酸鋰作正極材料；六氟磷酸鋰、高氯酸鋰作電解質(zhì)。二次鋰離子電池R6-----普通鋅-錳電池（5號(hào)）R20-----普通鋅-錳電池（1號(hào)）LR6-----堿性鋅-錳電池（5號(hào)）無汞-----不含HgCl2緩蝕劑Li-MnO2-----鋰（一次）電池Ni-Cd-----鎳-鎘（二次）電池Ni-MH-----鎳-氫（二次）電池Li-ion-----鋰離子（二次）電池水處理劑殺菌劑（抑制水中菌菌藻和微生物物的滋長(zhǎng)）----次氯氯酸鈉、漂白白粉等；絮凝劑（加快水中懸懸浮物和污泥泥的沉降）----硫酸酸鋁、聚氯化化鋁、氯化鐵鐵等。無機(jī)非金屬材材料1、先進(jìn)陶瓷瓷（精細(xì)陶瓷瓷或特種陶瓷瓷）結(jié)構(gòu)陶瓷----利用其熱、機(jī)機(jī)械、化學(xué)功功能，具有耐耐熱、耐磨損損、高強(qiáng)度、、高硬度、耐耐沖擊、隔熱熱性能的一大大類陶瓷材料料。功能陶瓷----利用用其電、磁、、聲、光、催催化、生物化化學(xué)等功能，，主要是作為為絕緣材料、、壓電材料、、磁性材料、、電子材料、、生物醫(yī)用材材料、抗菌陶陶瓷材料等。。2、、新新型型炭炭材材料料碳纖纖維維----碳纖纖維維及及其其復(fù)復(fù)合合材材料料具具有有高高比比強(qiáng)強(qiáng)度度、、高高比比模模量量、、耐耐高高溫溫、、耐耐腐腐蝕蝕、、耐耐疲疲勞勞、、抗抗蠕蠕變變、、導(dǎo)導(dǎo)電電、、導(dǎo)導(dǎo)熱熱、、熱熱膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)小小等等一一系系列列優(yōu)優(yōu)異異性性能能。。它它們們既既作作為為結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料承承載載負(fù)負(fù)荷荷，，又又作作為為功功能能材材料料發(fā)發(fā)揮揮作作用用。。石墨墨的的理理想想層層面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)熱處處理理過過程程中中炭炭前前軀軀體體的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變化化圓形形碳纖纖維維碳纖纖維維增增強(qiáng)強(qiáng)機(jī)機(jī)翼翼螺旋旋狀狀炭炭纖纖維維人造造金金剛剛石石----通通常常以以純純石石墨墨為為原原料料，，鐵鐵、、鉻鉻等等為為催催化化劑劑，，在在高高溫溫高高壓壓下下合合成成人人造造金金剛剛石石。。近近年年出出現(xiàn)現(xiàn)新新的的低低壓壓合合成成方方法法：：熱熱絲絲化化學(xué)學(xué)氣氣相相沉沉積積法法（（CVD法法））、、等等離離子子體體氣氣相相沉沉積積法法等等。。用用于于磨磨料料、、切切削削工工具具、、電電子子器器件件涂涂膜膜等等。C60家族族碳納納米米管管----由由碳碳原原子子組組成成的的管管狀狀大大分分子子，，單單壁壁納納米米管管的的直直徑徑在在0.4至至1.8納納米米。。其其抗抗張張強(qiáng)強(qiáng)度度是是高高強(qiáng)強(qiáng)合合金金鋼鋼的的20倍倍；；具具有有優(yōu)優(yōu)異異的的場(chǎng)場(chǎng)致致發(fā)發(fā)射射功功能能。?？煽捎糜糜谟诩{納米米電電路路、、更更薄薄更更省省電電的的平平面面顯顯示示器器、、掃掃描描電電鏡鏡的的探探針針、、氫氫氣氣儲(chǔ)儲(chǔ)存存等等用用途途。。碳納米管用導(dǎo)導(dǎo)電大大分分子碳碳制制作的的超超細(xì)導(dǎo)導(dǎo)線線典型型產(chǎn)產(chǎn)品品生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝接觸觸法法生生產(chǎn)產(chǎn)硫硫酸酸工工藝藝（1））二二氧氧化化硫硫的的制制備備（2））含含二二氧氧化化硫硫原原料料氣氣的的凈凈化化（3））二二氧氧化化硫硫氧氧化化為為三三氧氧化化硫硫（4））三三氧氧化化硫硫的的吸吸收收接觸觸法法生生產(chǎn)產(chǎn)硫硫酸酸工工藝藝硫鐵鐵礦礦二氧氧化化硫硫制制備備原料料氣氣的的凈凈化化三氧氧化化硫硫制制備備二氧氧化化硫硫吸吸收收SO2+0.5O2SO3+QSO3+H2OH2SO4+Q4FeS+7O22Fe2O3+4SO2+Q稀硫硫酸酸洗洗滌滌,除除去去氧氧化化砷砷等等合成成氨氨生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝1、、原原料料氣氣的的制制備備造氣氣過過程程以以水水蒸蒸氣氣作作為為氣氣化化劑劑，，將將原原料料煤煤或或焦焦炭炭氣氣化化，，得得到到的的混混合合氣氣叫叫水水煤煤氣氣；；2、、脫脫硫硫脫除除對(duì)對(duì)合合成成氨氨催催化化劑劑有有害害的的硫硫化化氫氫、、二二硫硫化化碳碳、、硫硫醇醇、、硫硫醚醚、、噻噻吩吩等等。。3、、CO變變換換通過過變變換換工工序序使使得得原原料料氣氣中中的的一一氧氧化化碳碳與與水水蒸蒸氣氣作作用用變變?yōu)闉闅錃浜秃投跹趸继?；?、、脫脫CO2采用用物物理理吸吸收收和和化化學(xué)學(xué)吸吸收收方方法法，，脫脫除除原原料料氣氣中中的的二二氧氧化化碳碳；；5、、氨氨的的合合成成在高高溫溫（（400oC））、、高高壓壓（（30MPa））和和催催化化劑劑（（Fe等等））作作用用下下，，進(jìn)進(jìn)行行合合成成反反應(yīng)應(yīng)。。合成成氨氨生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝煤、、焦焦炭炭水蒸蒸氣氣造氣氣脫硫硫CO變變換換脫CO2CO+H2OCO2+H2N2+H2NH3C+H2OCO+H2合成成無機(jī)機(jī)化化工工的的發(fā)發(fā)展展舉例例：：（1））非非晶晶硅硅太太陽陽能能電電池池材材料料（2））鋰鋰離離子子電電池池材材料料（3））高高純純納納米米碳碳酸酸鈣鈣<第二二章章習(xí)習(xí)題題>簡(jiǎn)答答題題1、、無無機(jī)機(jī)化化工工包包括括哪哪些些類類產(chǎn)產(chǎn)品品？？2、、無無機(jī)機(jī)非非金金屬屬材材料料中中的的硅硅酸酸鹽鹽材材料料包包括括哪哪幾幾種種？？3、、燒燒堿堿是是用用什什么么方方法法生生產(chǎn)產(chǎn)的的？？4、、三三酸酸兩兩堿堿都都包包括括那那些些酸酸和和堿堿？？5、、最最重重要要的的氮氮肥肥是是什什么么？？其其氮氮含含量量大大約約是是多多少少？？論述述題題1、、簡(jiǎn)簡(jiǎn)述述硫硫酸酸生生產(chǎn)產(chǎn)的的主主要要步步驟驟和和每每個(gè)個(gè)步步驟驟的的目目的的，，寫寫出出主主要要反反應(yīng)應(yīng)方方程程式式。。2、、簡(jiǎn)簡(jiǎn)述述合合成成氨氨生生產(chǎn)產(chǎn)的的主