江西省乐安一中高三化学 07硫酸工业培优教案VIP专享VIP免费

高三化学硫酸工业（一）网上课堂[本讲主要内容]一．接触法制硫酸1．造气：原理：S(s)+O2(g)SO2(g)；ΔH=-297KJ/molFeS2(s)+O2(g)==Fe2O3(s)+2SO2(g)；ΔH=-853KJ/mol设备：沸腾炉2．接触氧化：原理：SO2(g)+O2(g)SO3(g)；ΔH=-98.3KJ/mol设备：接触室，热交换器。3．SO3的吸收：原理：SO3(g)+H2O(l)==H2SO4(l)；ΔH=-130.3KJ/mol设备：吸收塔二．关于硫酸工业综合经济效益的讨论1．化工生产中综合经济效益考虑以下几个方面：①最大限度地提高劳动生产率②降低成本③保护生态环境④为国民经济各部门提供质优价廉的化工产品，以满足不同需要。2．硫酸厂建厂的考虑因素：①生产规模不能太小，应发展年产4万吨以上的制硫酸装置。②硫酸厂厂址离硫酸消费中心不能太远。③硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区。三．硫酸生产中“三废”的处理：1．废气用氨水吸收，再用硫酸处理：SO2+2NH3+H2O==(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4==(NH4)2SO4+SO2↑+H2O2．废水用石灰乳中和处理：Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O3．废渣可作为制水泥的原料或用于制砖，含铁品位高的矿渣，经处理后可以炼铁。[学习指导]1．硫酸生产过程中所用到的化工原理：①在FeS2燃烧时，将黄铁矿研成粉未，进入沸腾炉，目的是增大固体与气体的接触面积，加快反应速率。②在SO2转化为SO3时：A．选择400℃～500℃高温和常压。虽然SO2转化为SO3是一个正向放热且体积缩小的反应，理论上应为高压低温有利于SO2的转化。而实际上若生产中温度低反应速率慢且催化剂活性不1催化剂Δ高，故选400℃～500℃温度。高压增大投资，提高成本且在400℃～500℃常压时SO2的转率已经超过93%，故选常压即可。B．生产中通入过量的空气，提高SO2转化率。C．生产中利用热交换器来冷却生成的SO3，预热参加反应的SO2和空气，从而节省能源，降低成本。③在SO3吸收时用逆流原理，而且在吸收塔内有大量磁环，增加SO2和浓H2SO4的接触面积，使SO3被浓H2SO4吸收充分。2．硫酸生产过程示意图：[例题精讲]例1．生产H2SO4时，若进入接触室的气体体积组成为SO27%，O211%，N282%，进入接触室反应后，总体积变为原来的96.7%（同温，同压下），求SO2的转化率。[解题]94.3%[分析及解]本题可用“差量法”来解。由于平衡体系中全是气体，可用同温同压下气体体积差进行巧解。可以设进入接触室前的气体是100L，则生成气体进96.7L，体积减少了100-96.7=3.3L。2SO2+O2⇌2SO3△V21x3.3L∴x=6.6L，即SO2转化了6.6L。SO2转化率=。例2．下图表示由黄铁矿为开始反应物的一系列变化，其中不含硫的反应产物已略去。2（1）写出化学式：A______、B______、C______、D_______、E、______。（2）写出化学方程式①____________、③____________、⑤____________。（3）写出离子方程式②____________、④____________。[解题]（1）FeSSSO2H2SO4H2S（2）①FeS2FeS+S↑③S+O2SO2⑤C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O（3）②FeS+2H+=Fe2++H2S↑④SO2+Cl2+2H2O==4H++SO42-+2Cl-[分析及解]此题为无机物之间相互反应的框图题，解此类题的关键是找突破口。本题的突破口是根据黄铁矿燃烧得SO2，故C为SO2，则D为H2SO4，再根据B与O2反应得SO2，知B可能为S，可知FeS2加热得FeS(A)和S(B)，从而知F为FeSO4，E为H2S。例3．通常状况下能共存且能用浓H2SO4干燥的气体组是（）A．SO2，Cl2，H2SB．O2，H2，SO2C．CH4，H2，Cl2D．CO，SO3，O2[解题]B[分析及解]A组中SO2和H2S不能共存，且H2S不能用浓H2SO4干燥；B组中SO2和O2只存在加热且有催化剂条件下才反应，因此可共存且可用浓H2SO4干燥；C组中H2和Cl2不能共存，可见光照射时易发生爆炸；D组中SO3不能用浓H2SO4干燥，因其可吸收SO3。总的来说，浓H2SO4不能干燥四种酸性气体：H2S，HBr，HI因还原性太强而不行；SO3因被浓H2SO4吸收而不行。二．网上能力训练题A．基础性训练题1．工业上把黄铁矿粉碎成细小矿粒后，才放入沸腾炉内进行燃烧，其目的是______。从沸腾炉里出来的炉气含有____等杂质以及水蒸气，因此在进行接触氧化前必须使炉气通过除尘，洗涤，干净等净化设备，其目的是__________。工业上用98.3%的硫酸而不直接用水或稀硫酸来吸收SO3，其目的是__...