第五單元硫酸工業(yè)用(公開(kāi)課)

硫酸工業(yè)知識(shí)回顧H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2黃鐵礦的主要成分是

FeS2

（二硫化亞鐵）硫酸有那么多用途，往往硫酸的消費(fèi)量常被視為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的一種標(biāo)志。工業(yè)上是如何生產(chǎn)的呢？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)過(guò)的硫及其氧化物知識(shí)，討論怎樣制取硫酸及生產(chǎn)硫酸的原理。閱讀教材P58—61，并結(jié)合視頻思考1、工業(yè)制硫酸的原料有哪些？2、工業(yè)制硫酸分幾個(gè)階段？每個(gè)階段的反應(yīng)原理是什么？用到什么典型設(shè)備？3、工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程？視頻第一節(jié)接觸法制硫酸接觸法制硫酸分三個(gè)階段，第一階段是（造氣）二氧化硫的制取和凈化，第二階段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三階段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成.4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高溫氧化劑：還原劑：氧化產(chǎn)物：還原產(chǎn)物：O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2如果有4摩爾的FeS2參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移為

摩爾。44一、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理第一步：造氣4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高溫一、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理SO3+H2OH2SO4第一步：造氣第二步：接觸氧化第三步：三氧化硫的吸收沸騰爐接觸室吸收塔2SO2+O22SO3催化劑加熱S+O2SO2

點(diǎn)燃空氣爐氣礦渣1、造氣主要設(shè)備：沸騰爐二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程主要反應(yīng)：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高溫討論2：①焙燒黃鐵礦的爐子為什么叫沸騰爐？②為什么要將黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒？

③為什么要從爐底通入強(qiáng)大空氣流？

④為什么燃燒黃鐵礦不需要多加燃料？②擴(kuò)大反應(yīng)物的接觸面，燃燒充分，燃燒快，提高原料利用率。③通入強(qiáng)大的空氣流可以加快反應(yīng)，提高原料利用率，這種方法常用于工業(yè)生產(chǎn)中。④黃鐵礦燃燒反應(yīng)是放熱的，故燃燒的黃鐵礦不需要多加燃料?？諝鉅t氣礦渣1、造氣主要設(shè)備：沸騰爐二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程主要反應(yīng)：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高溫思考1：爐氣的主要成分是什么？為什么對(duì)爐氣進(jìn)行凈化和干燥處理？爐氣的主要成分是SO2、O2、N2、H2O（g）以及一些雜質(zhì)，如砷、硒等的化合物和礦塵等。（1）雜質(zhì)和礦塵都會(huì)使催化劑中毒（2）水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響討論3、SO2轉(zhuǎn)化成SO3的反應(yīng)特點(diǎn)是什么？結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)，從綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮：SO2接觸氧化反應(yīng)應(yīng)在什么條件下進(jìn)行有利?反應(yīng)條件：反應(yīng)特點(diǎn)：？2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H=-

196.6kJ/mol催化劑低溫?、高壓?、催化劑（V2O5）400-500℃、常壓、加熱可逆反應(yīng)；正反應(yīng)為放熱的、氣體體積縮小的反應(yīng)N2接觸室思考2：接觸室中熱交換器的作用?從接觸室出來(lái)的氣體成分是什么？2、接觸氧化

主要設(shè)備：接觸室（轉(zhuǎn)化器）主要反應(yīng)：2SO2+O22SO3催化劑加熱熱交換原理：熱交換氣中冷熱氣體的流向是相反的，冷的氣體（SO2、O2、N2）被預(yù)熱，而熱的氣體（SO3、SO2、O2、N2）被冷卻，這種方式能夠節(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。二氧化硫與氧氣生成三氧化硫的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此從接觸室出來(lái)的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚狻峤粨Q器的工作原理

內(nèi)有許多平行的金屬管道或蛇管

反應(yīng)后熱的SO3蒸汽在管內(nèi)自上而下流過(guò)

冷的SO2與O2混合氣體在管外由下而上流過(guò)通過(guò)管壁進(jìn)行熱交換3、SO3的吸收

主要設(shè)備：吸收塔主要反應(yīng)：SO3+H2OH2SO4吸收塔討論4：吸收三氧化硫?yàn)槭裁床挥盟拖×蛩?，而?8.3%的濃硫酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？逆流原理：三氧化硫與水反應(yīng)，放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸霧，酸霧的形成不利于氣體三氧化硫被進(jìn)一步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，98.3%的濃硫酸從塔頂淋下，氣體由下往上，流向相反，充分接觸，吸收更完全，由此看來(lái)工業(yè)生產(chǎn)上特別重視生產(chǎn)的速度及原料的利用率。二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程沸騰爐接觸室吸收塔凈化冷卻尾氣空氣【例題解析】[例1]在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2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（如右圖），圖中在a、b、c處流入或流出的氣體正確的是（）A．a(chǎn)處SO2、N2B．b處SO2、O2、N2C．a(chǎn)處SO3、O2D．c處SO3、N2[例2]在接觸法制硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，下列生產(chǎn)操作及其原因解釋二者都正確的是（）A．硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)閴K狀硫鐵礦不能燃燒B．SO2氧化為SO3時(shí)需要高壓，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率C．SO2氧化為SO3時(shí)需要使用催化劑，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．用98.3%的濃H2SO4吸收SO3，可以防止形成酸霧阻礙SO3的吸收BD三原料三選擇三階段三反應(yīng)三設(shè)備三雜質(zhì)三危害三凈化三原理工業(yè)三廢硫酸工業(yè)總結(jié)黃鐵礦(或硫磺)空氣98.3%的硫酸壓強(qiáng):常壓溫度:400~500℃催化劑造氣接觸氧化SO3的吸收4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO22SO2+O2===2SO3SO3+H2O=H2SO4沸騰爐接觸室吸收塔礦塵砷,硒化合物水蒸氣影響生產(chǎn)催化劑中毒腐蝕設(shè)備除塵洗滌干燥熱交換循環(huán)利用逆流吸收廢渣廢氣廢水A．基礎(chǔ)訓(xùn)練

1．我國(guó)在接觸法制硫酸過(guò)程中，普遍采用制SO2的方法是[]A．燃燒硫B．燃燒Fe2S3C．燃燒FeS2D．燃燒CuFeS22．從沸騰爐中出來(lái)的爐氣中含有能使催化劑中毒的物質(zhì)是[]A．SO2B．N2C．砷化物D．水蒸氣3．接觸法制硫酸的尾氣中含有的大氣污染物是[]A．H2SB．CO2C．SO3D．SO24．在接觸法制硫酸過(guò)程的各步反應(yīng)中，等物質(zhì)的量的反應(yīng)物發(fā)生電子轉(zhuǎn)移最多的是[]A．FeS2B．O2C．SO2D．SO3CCDA5．接觸法制硫酸時(shí)，由沸騰爐導(dǎo)出的爐氣必須經(jīng)除塵、洗滌、干燥等凈化過(guò)程，其理由是[]A．雜質(zhì)與礦塵會(huì)使催化劑中毒B．水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響C．可提高原料的利用率D．可制取濃硫酸6．在4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2的反應(yīng)中，被氧化的元素是[]A．只有鐵B．只有硫C．鐵和硫D．氧和鐵7．用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3％的濃硫酸吸收的理由是[]A．用水吸收放出的熱量多，影響吸收，應(yīng)用濃吸收B．用濃吸收不形成酸霧，吸收干凈C．用濃吸收后得到更濃的濃D．用水吸收容易形成酸霧，吸收速度慢ABCDB．提高訓(xùn)練8．對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)，ΔH=-98.3kJ/mol。下列說(shuō)法中正確的是A．達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度一定相等B．達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量保持不變C．加入催化劑，可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．升高溫度，可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率9．以下可逆反應(yīng)中，達(dá)到平衡后，通過(guò)升高溫度可提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的是

；通過(guò)增大壓強(qiáng)可提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的是

；改變壓強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率不變的是

。①A(s)+B(g)C(g)，ΔH<0；②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，ΔH<0；③2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，ΔH>0；④2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，ΔH<0。⑤CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)，ΔH<0；③②④

①⑤C涉及硫酸工業(yè)的計(jì)算(多步計(jì)算-關(guān)系式法)

10.某硫酸廠用80%FeS2

的黃鐵礦為原料制取硫酸，F(xiàn)eS2

的利用率為90%，求用1000t黃鐵礦可制得98%的濃硫酸多少噸？高溫V2O52SO2+O22SO3△4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2SO3+H2O

H2SO4

分析：4FeS28SO28SO38H2SO4～～～FeS22H2SO4～得關(guān)系式：多步計(jì)算10.某硫酸廠用80%FeS2的黃鐵礦為原料制取硫酸，F(xiàn)eS2的利用率為90%，求用1000t黃鐵礦可制得98%的濃硫酸多少噸？解：設(shè)可制得98%的濃硫酸的質(zhì)量為xFeS22H2SO4～120196(1000t)(80%)(90%)(x)(98%)120:(1000t)(80%)(90%)=196:(x)(98%)x=

1200t答：