高二化學(xué)蘇教版選修2課件：2-3硫酸工業(yè)剖析

1、自主探究自主探究精要解讀精要解讀第三單元硫酸工業(yè)第三單元硫酸工業(yè) 1氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征是什么？氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征是什么？ 提示提示電子轉(zhuǎn)移，元素化合價(jià)升降。電子轉(zhuǎn)移，元素化合價(jià)升降。2SO2中硫元素的價(jià)態(tài)為多少？據(jù)此判斷中硫元素的價(jià)態(tài)為多少？據(jù)此判斷SO2的氧化性和還的氧化性和還 原性？原性？ 提示提示4價(jià)，居中間價(jià)態(tài)，故價(jià)，居中間價(jià)態(tài)，故SO2既具有氧化性又具有既具有氧化性又具有 還原性。還原性。3導(dǎo)致酸雨的氣體主要有哪些？導(dǎo)致酸雨的氣體主要有哪些？“工業(yè)三廢工業(yè)三廢”是指什么？是指什么？ 提示提示SO2、NOx；廢氣、廢水、廢渣；廢氣、廢水、廢渣自主探究自主探究精要解讀精要解讀

2、1了解我國(guó)基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和了解我國(guó)基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和 發(fā)展概況。發(fā)展概況。2掌握工業(yè)制硫酸的工藝流程。掌握工業(yè)制硫酸的工藝流程。3認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。4初步了解生產(chǎn)中三廢的處理和利用。初步了解生產(chǎn)中三廢的處理和利用。 自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀 從硫鐵礦制造二氧化硫，是先將礦物從硫鐵礦制造二氧化硫，是先將礦物 ，放，放入入 中，從該爐下部通入空氣，在高溫下鼓入爐中中，從該爐下部通入空氣，在高溫下鼓入爐中的的 把礦石小顆粒揚(yáng)起，呈沸騰狀燃燒氧化。

3、把礦石小顆粒揚(yáng)起，呈沸騰狀燃燒氧化。 硫鐵礦沸騰焙燒得到的爐氣中除了含有二氧化硫外，還含有硫鐵礦沸騰焙燒得到的爐氣中除了含有二氧化硫外，還含有多種雜質(zhì)。這些雜質(zhì)有的使催化劑多種雜質(zhì)。這些雜質(zhì)有的使催化劑 、 ，有的對(duì)反應(yīng)，有的對(duì)反應(yīng)設(shè)備有設(shè)備有 作用，有的使制得的硫酸作用，有的使制得的硫酸 。所以，從沸騰。所以，從沸騰焙燒爐出來(lái)的高溫爐氣需要經(jīng)過(guò)焙燒爐出來(lái)的高溫爐氣需要經(jīng)過(guò) 、 和和 。焙燒。焙燒工序產(chǎn)生的礦渣和粉塵，經(jīng)冷卻增濕后，被送到鋼鐵廠作為工序產(chǎn)生的礦渣和粉塵，經(jīng)冷卻增濕后，被送到鋼鐵廠作為 原料。原料。粉碎粉碎沸騰焙燒爐沸騰焙燒爐空氣空氣中毒中毒失效失效腐蝕腐蝕帶色帶色冷卻冷卻除塵除

4、塵酸洗酸洗1.硫磺或硫鐵礦的燃燒硫磺或硫鐵礦的燃燒煉鐵煉鐵自主探究自主探究精要解讀精要解讀2二氧化硫的催化氧化二氧化硫的催化氧化 精制得到的爐氣補(bǔ)充空氣后送入裝有精制得到的爐氣補(bǔ)充空氣后送入裝有 的接的接觸室，氧化生成三氧化硫。二氧化硫的催化氧化是一個(gè)觸室，氧化生成三氧化硫。二氧化硫的催化氧化是一個(gè) 熱的熱的 反應(yīng)。反應(yīng)在反應(yīng)。反應(yīng)在450 左右進(jìn)行，左右進(jìn)行，有利于有利于 。3三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收 三氧化硫進(jìn)入吸收塔后用三氧化硫進(jìn)入吸收塔后用 吸收，得到濃硫酸或吸收，得到濃硫酸或發(fā)煙硫酸。不用水來(lái)吸收三氧化硫是為了發(fā)煙硫酸。不用水來(lái)吸收三氧化硫是為了 。釩催化劑釩催化劑可逆可逆釩催化

5、劑發(fā)揮催化作用釩催化劑發(fā)揮催化作用98.3%的硫酸的硫酸避免產(chǎn)生酸霧而降低吸收效率避免產(chǎn)生酸霧而降低吸收效率放放自主探究自主探究精要解讀精要解讀1. 廢渣：硫鐵礦沸騰焙燒產(chǎn)生的爐渣中含鐵量大于廢渣：硫鐵礦沸騰焙燒產(chǎn)生的爐渣中含鐵量大于45%，可以，可以 用于用于 等產(chǎn)品。等產(chǎn)品。2廢液：用水洗滌、凈化沸騰焙燒爐的爐氣，產(chǎn)生廢水。廢水廢液：用水洗滌、凈化沸騰焙燒爐的爐氣，產(chǎn)生廢水。廢水中主要含有中主要含有 、 、 、 等，一般等，一般用用 ，形成，形成 可以吸可以吸附重金屬離子使污水凈化。附重金屬離子使污水凈化。3廢氣：由吸收塔排出的尾氣中二氧化硫的含量如果超過(guò)廢氣：由吸收塔排出的尾氣中二氧化硫

6、的含量如果超過(guò)500 LL1，就要加以處理后才能排出。處理的方法之一是，就要加以處理后才能排出。處理的方法之一是 。 煉鐵及制造硫酸鐵、氧化鐵紅顏料煉鐵及制造硫酸鐵、氧化鐵紅顏料微量硫酸微量硫酸氟化物氟化物鐵離子鐵離子鉛離子鉛離子石灰中和硫酸石灰中和硫酸氫氧化鐵絮狀沉淀氫氧化鐵絮狀沉淀用氨水洗滌煙氣脫硫用氨水洗滌煙氣脫硫自主探究自主探究精要解讀精要解讀 在實(shí)際硫酸工業(yè)中，吸收在實(shí)際硫酸工業(yè)中，吸收SO3的試劑是什么？為什么采的試劑是什么？為什么采用逆流吸收方式？用逆流吸收方式？提示提示并不是用并不是用H2O直接吸收而是用直接吸收而是用98.3%的濃的濃H2SO4，這，這樣可避免因樣可避免因SO

7、3與與H2O反應(yīng)放熱而形成酸霧，同時(shí)采取逆流反應(yīng)放熱而形成酸霧，同時(shí)采取逆流方式吸收可提高方式吸收可提高SO3的吸收率。的吸收率。【慎思慎思1】自主探究自主探究精要解讀精要解讀 硫酸生產(chǎn)尾氣中的少量硫酸生產(chǎn)尾氣中的少量SO2是如何吸收利用的？是如何吸收利用的？提示提示SO2Ca(OH)2=CaSO3H2OCaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O 從化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡角度，如何提高從化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡角度，如何提高SO3的產(chǎn)的產(chǎn)量從而提高量從而提高H2SO4的產(chǎn)量？的產(chǎn)量？【慎思慎思2】【慎思慎思3】自主探究自主探究精要解讀精要解讀 SO2進(jìn)行催化氧化之前為什么對(duì)沸騰焙燒爐出來(lái)的爐氣

8、進(jìn)行催化氧化之前為什么對(duì)沸騰焙燒爐出來(lái)的爐氣凈化？?jī)艋刻崾咎崾痉乐箽怏w中的雜質(zhì)引起催化劑中毒。防止氣體中的雜質(zhì)引起催化劑中毒。 濃濃H2SO4怎樣存放和運(yùn)輸？怎樣存放和運(yùn)輸？提示提示在常溫下，濃在常溫下，濃H2SO4存放在鐵質(zhì)槽車進(jìn)行運(yùn)輸。存放在鐵質(zhì)槽車進(jìn)行運(yùn)輸?！旧魉忌魉?】【慎思慎思5】自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀 接觸法制硫酸時(shí)，反應(yīng)的重要條件是接觸法制硫酸時(shí)，反應(yīng)的重要條件是 ()。A二氧化硫必須提純二氧化硫必須提純 B必須用純氧不可用空氣必須用純氧不可用空氣C催化劑需要加熱催化劑需要加熱 D三氧化硫需用稀硫酸吸收三

9、氧化硫需用稀硫酸吸收解析解析接觸法制硫酸時(shí)制得的接觸法制硫酸時(shí)制得的SO2必須先除去其中所含的雜必須先除去其中所含的雜質(zhì)，因?yàn)闋t氣中含有的水蒸氣會(huì)腐蝕設(shè)備，對(duì)設(shè)備帶來(lái)不良質(zhì)，因?yàn)闋t氣中含有的水蒸氣會(huì)腐蝕設(shè)備，對(duì)設(shè)備帶來(lái)不良影響，砷、硒化合物和礦塵等能使催化劑中毒，因而進(jìn)行催影響，砷、硒化合物和礦塵等能使催化劑中毒，因而進(jìn)行催化氧化反應(yīng)前必須先進(jìn)行除雜等操作；制化氧化反應(yīng)前必須先進(jìn)行除雜等操作；制H2SO4時(shí)使用的是時(shí)使用的是空氣而不是純氧；進(jìn)行空氣而不是純氧；進(jìn)行SO2的催化氧化時(shí)使用的溫度是的催化氧化時(shí)使用的溫度是400500 ；對(duì)三氧化硫進(jìn)行吸收時(shí)只能使用濃；對(duì)三氧化硫進(jìn)行吸收時(shí)只能使用濃

10、H2SO4，因?yàn)槭褂?，因?yàn)槭褂盟蛳×蛩崛菀仔纬伤犰F，妨礙吸收的進(jìn)行。水或稀硫酸容易形成酸霧，妨礙吸收的進(jìn)行。答案答案AC【例例1】自主探究自主探究精要解讀精要解讀催化劑必須在適宜的溫度下才能發(fā)揮其催化作用，同時(shí)催化劑催化劑必須在適宜的溫度下才能發(fā)揮其催化作用，同時(shí)催化劑遇到雜質(zhì)易引起催化劑中毒而降低催化活性。遇到雜質(zhì)易引起催化劑中毒而降低催化活性。自主探究自主探究精要解讀精要解讀以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：【體驗(yàn)體驗(yàn)1】自主探究自主探究精要解讀精要解讀(2)接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)依據(jù)工藝流程圖

11、判斷下列說(shuō)法正確的是依據(jù)工藝流程圖判斷下列說(shuō)法正確的是(選填序號(hào)字選填序號(hào)字母母)_。a為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎b過(guò)量空氣能提高過(guò)量空氣能提高SO2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率c使用催化劑能提高使用催化劑能提高SO2的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率d沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵自主探究自主探究精要解讀精要解讀解析解析(1)黃鐵礦的主要成分為黃鐵礦的主要成分為FeS2，同時(shí)根據(jù)質(zhì)量守恒也可推，同時(shí)根據(jù)質(zhì)量守恒也可推出。出。(2)接觸室實(shí)現(xiàn)了接觸室實(shí)現(xiàn)了SO2氧化為氧化為SO3的目的。的目的。(3)a相當(dāng)于增大接觸面積，正確；相當(dāng)于增大接觸面積，正確

12、；b中增加中增加O2的量可使平衡向生的量可使平衡向生成成SO3的方向移動(dòng)，提高的方向移動(dòng)，提高SO2的轉(zhuǎn)化率，正確；的轉(zhuǎn)化率，正確；c中催化劑只對(duì)反中催化劑只對(duì)反應(yīng)速率有影響，對(duì)平衡無(wú)影響，錯(cuò)誤；應(yīng)速率有影響，對(duì)平衡無(wú)影響，錯(cuò)誤；d中礦渣含大量中礦渣含大量Fe2O3可可用于煉鐵，正確。用于煉鐵，正確。自主探究自主探究精要解讀精要解讀生產(chǎn)硫酸主要化學(xué)過(guò)程可分為二氧化硫的生成和二氧化硫轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硫酸主要化學(xué)過(guò)程可分為二氧化硫的生成和二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫兩個(gè)階段。為三氧化硫兩個(gè)階段。1生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段：(1)硫磺或硫鐵礦的燃燒氧化；硫磺或硫鐵礦的燃燒氧化；(2)二氧化硫的催二氧化硫的催 化氧化；化氧

13、化；(3)三氧化硫的吸收。三氧化硫的吸收。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 (1)設(shè)備：沸騰焙燒爐設(shè)備：沸騰焙燒爐 (2)溫度：爐膛溫度溫度：爐膛溫度775825 ，爐頂溫度：，爐頂溫度：900950 (3)含硫礦石在爐內(nèi)燃燒，要先粉碎，并采用沸騰焙燒的好含硫礦石在爐內(nèi)燃燒，要先粉碎，并采用沸騰焙燒的好處：粉碎增大了固體表面積，與氧氣接觸氧化處：粉碎增大了固體表面積，與氧氣接觸氧化(燃燒燃燒)充分；充分；沸騰焙燒，使粉末均勻接觸氧氣，礦石氧化更全面。沸騰焙燒，使粉末均勻接觸氧氣，礦石氧化更全面。 (4)爐氣處理：冷卻、除塵、酸洗，得到精制爐氣進(jìn)入接觸爐氣處理：冷卻、除塵、酸洗，得到精制爐氣進(jìn)入

14、接觸室。室。 礦渣和粉塵處理：冷卻增濕后，送鋼鐵廠作煉鐵原料。礦渣和粉塵處理：冷卻增濕后，送鋼鐵廠作煉鐵原料。2含硫礦石的燃燒含硫礦石的燃燒自主探究自主探究精要解讀精要解讀 (1)設(shè)備：接觸室設(shè)備：接觸室(釩催化劑釩催化劑)。 (2)溫度：溫度：450 左右。左右。 (3)熱交換器：充分利用熱交換器：充分利用SO2催化氧化過(guò)程中的反應(yīng)放熱。催化氧化過(guò)程中的反應(yīng)放熱。 方式：凈化后的爐氣方式：凈化后的爐氣(冷氣冷氣)在交換器管外上升被預(yù)熱，再進(jìn)在交換器管外上升被預(yù)熱，再進(jìn)入接觸室頂部，催化反應(yīng)后，再?gòu)慕粨Q器管內(nèi)流過(guò)，釋放熱入接觸室頂部，催化反應(yīng)后，再?gòu)慕粨Q器管內(nèi)流過(guò)，釋放熱量。量。 吸收劑：吸收

15、劑：98.3%濃硫酸。濃硫酸。 流向：逆流方式流向：逆流方式(氣體從塔底通入，濃氣體從塔底通入，濃H2SO4從塔頂噴淋下從塔頂噴淋下 來(lái)來(lái))。3二氧化硫的催化氧化二氧化硫的催化氧化4三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收自主探究自主探究精要解讀精要解讀 在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的原因在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的原因二者都正確的是二者都正確的是 ()。A硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料B爐氣進(jìn)入接觸室之前需要凈化、干燥，因?yàn)闋t氣中的雜質(zhì)易爐氣進(jìn)入接觸室之前需要凈化、干燥，因?yàn)闋t氣中的雜質(zhì)易 與與SO2

16、反應(yīng)反應(yīng)CSO2氧化為氧化為SO3時(shí)需使用催化劑，這樣可提高時(shí)需使用催化劑，這樣可提高SO2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率D接觸室的反應(yīng)溫度控制在接觸室的反應(yīng)溫度控制在400500 ，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范 圍內(nèi)，反應(yīng)速率和圍內(nèi)，反應(yīng)速率和SO2的轉(zhuǎn)化率都比較理想，且催化劑的活的轉(zhuǎn)化率都比較理想，且催化劑的活 性也較高性也較高【例例2】自主探究自主探究精要解讀精要解讀解析解析題中所提到的對(duì)硫酸工業(yè)采取措施的敘述都是正確的。題中所提到的對(duì)硫酸工業(yè)采取措施的敘述都是正確的。但硫鐵礦進(jìn)入沸騰爐之前粉碎的原因是為了增大礦粒與空氣的但硫鐵礦進(jìn)入沸騰爐之前粉碎的原因是為了增大礦粒與空氣的接觸面積，使其燃燒得

17、更快、更充分，從而提高硫鐵礦的利用接觸面積，使其燃燒得更快、更充分，從而提高硫鐵礦的利用率；從沸騰爐出來(lái)的爐氣必須凈化干燥的目的是因?yàn)闋t氣中的率；從沸騰爐出來(lái)的爐氣必須凈化干燥的目的是因?yàn)闋t氣中的一些雜質(zhì)氣體會(huì)使接觸室中的催化劑中毒，使催化劑喪失活一些雜質(zhì)氣體會(huì)使接觸室中的催化劑中毒，使催化劑喪失活性，同時(shí)防止?fàn)t氣中的水蒸氣和性，同時(shí)防止?fàn)t氣中的水蒸氣和SO2生成酸而腐蝕管道；生成酸而腐蝕管道；SO2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為化為SO3時(shí)使用催化劑是為了縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，但它并不能時(shí)使用催化劑是為了縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，但它并不能影響化學(xué)平衡的移動(dòng)，并不影響影響化學(xué)平衡的移動(dòng)，并不影響SO2轉(zhuǎn)化率的大??；接觸室

18、控制轉(zhuǎn)化率的大??；接觸室控制反應(yīng)的溫度在反應(yīng)的溫度在400500 ，這是綜合考慮了催化劑活性、反應(yīng)，這是綜合考慮了催化劑活性、反應(yīng)速率及速率及SO2的轉(zhuǎn)化率等因素而確定的，故的轉(zhuǎn)化率等因素而確定的，故D項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。答案答案D自主探究自主探究精要解讀精要解讀根據(jù)制備根據(jù)制備H2SO4的原理和條件設(shè)計(jì)合理的流程和生產(chǎn)設(shè)備。的原理和條件設(shè)計(jì)合理的流程和生產(chǎn)設(shè)備。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化，且能充的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(見(jiàn)如圖見(jiàn)如圖)。按。按此密閉體系中氣體的流向，則在此密閉體系中氣體的流向，則在A處流出的氣體為處流出的氣體為()。ASO2BSO3，O2 CSO2，O2DSO2，SO3【體驗(yàn)體驗(yàn)2】自主探究自主探究精要解讀精要解讀解析解析干燥的干燥的SO2與與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的有利條件是催化劑和約發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的有利條件是催化劑和約4