硫酸工業(yè)【知識(shí)點(diǎn) 例題 練習(xí)】

硫酸工業(yè)

，知識(shí)要點(diǎn)

一、主要知識(shí)點(diǎn)1、接觸法制硫酸示;￡圖：

98.3%

AH2SO4尾氣

1J

）000000^

TYT

黃鐵工

汾mm一供加葬

空氣U夕用硫酸

接觸室

滿19爐吸收塔n

三原料三階段三反應(yīng)（均放熱）三設(shè)備三凈化

4^52+1162=2Ae2歸+8S龍（高溫）

黃鐵礦或S造氣沸騰爐除塵

或S+O2=SC2

空氣接觸氧化2562+R=2S6B（催化劑）接觸室洗滌

98.3%濃硫酸三氧化硫吸收SOi^HZO=HZS（A吸收塔干燥

2、接觸法制硫酸的過(guò)程和原理：

⑴造

氣：（在中進(jìn)

行）；

（2）接觸氧

化：（在中進(jìn)行）；

（3）566的吸

收：（在中進(jìn)行）.

3、生產(chǎn)過(guò)程中提高原料利用率的方法

有、.4、煨燒黃鐵礦制得的爐氣中含

有，

需要'、和，避免?

5、應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理選擇適宜條件：二氧化硫接觸氧化的反

應(yīng)是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的反應(yīng).

（1）溫度

二氧化硫接觸氧化是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，溫度較低

對(duì)反應(yīng)有利.但是，溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率低，考慮催化劑在400~500℃活性最

大，在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400?500c作為操作溫度，這時(shí)反應(yīng)速率和二氧化硫的

轉(zhuǎn)化率都比較理想.

(2)壓強(qiáng)

二氧化硫接觸氧化是一個(gè)氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判

斷，加壓對(duì)反應(yīng)有利.但是，在常壓、400?500℃時(shí)?，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很

高，加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，故在實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用常壓操

作，并不加壓.

(3)二氧化硫接觸氧化的適宜條件

常壓、較高溫度(400?500℃)和催化劑6、接觸氧化過(guò)程，應(yīng)用

了設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是.7、工業(yè)上

用吸收S力，是因

為.

【注意】

(1)依據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積越大反應(yīng)速率越快的原理，送進(jìn)沸騰爐的礦石要粉

碎成細(xì)小的礦粒，增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分燃燒.

⑵依據(jù)增大廉價(jià)易得的反應(yīng)物的濃度，使較貴重的原料得以充分利用的原理，采

用過(guò)量的空氣使黃鐵礦充分燃燒.

⑶通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化，其原因是：爐氣中含有二氧化硫、氧

氣、氮?dú)狻⑺魵庖约八?、硒化合物、礦塵等.碑、硒化合物和礦塵等會(huì)使催化劑

中毒；水蒸氣對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響.因此，爐氣必須通過(guò)除塵、洗滌、干燥等

凈化處理.

(4)在接觸室里裝有熱交換器，其作用是在二氧化硫接觸氧化時(shí)，用放出的熱量來(lái)

加熱未反應(yīng)的二氧化硫和空氣，充分利用熱能，節(jié)約燃料.

⑸不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成

酸霧，且吸收速度慢.

二、有關(guān)計(jì)算1、由硫酸工業(yè)反應(yīng)原理可推算出，理論上：1〃。/S完全轉(zhuǎn)化能生

成molI2S(A,\molFeSl完全轉(zhuǎn)化能生成molMS倒.

2、工業(yè)制硫酸中的計(jì)算問(wèn)題：

(1)關(guān)系式法(多步計(jì)算的簡(jiǎn)捷運(yùn)算方法)：先寫出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后找

出最初反應(yīng)物和最終生成物之間的之比，列出關(guān)系式，即可一步

計(jì)算.如：寧H1S(A,FeSTlLSfA.

(2)元素守恒法：原料中某一關(guān)鍵元素理論上若全部轉(zhuǎn)入產(chǎn)物，則兩物

質(zhì)中該元素的物質(zhì)的量_________.

⑶幾個(gè)率：①礦物的純度=X100%

②原料利用率=X100%

原料轉(zhuǎn)化率=原料利用率=1-原料損失率

③產(chǎn)率=X100%

⑷多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率=各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的

三、硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理

硫酸廠的尾氣必須進(jìn)行處理，因?yàn)闊煹罋饫锖写罅康亩趸驓怏w，如果不加利

用而排空會(huì)嚴(yán)重污染空氣.

(1)尾氣吸收：

1用氨水吸收，再用/es倒處理：SR+2用2s6B；

(A幽)2S6B+/fiS2=(八加)2S64+S62t+必。

2飽2s68溶液吸收：Afe256B+562+ZeO=2Na/fSO&

3用后加溶液吸收，再用熟石灰和龍?zhí)幚恚?此方法反應(yīng)復(fù)雜，還可能發(fā)生其他

反應(yīng))

S0+NaOH=NaHSCH；NaOH+NaHS(R=Na2SO&+H1O

N&SOi+CalO由2:CaSOS\+2NaOH-,2CaSOi+62=2CaS(A

⑵污水處理：

硫酸廠廢水中含硫酸，排放入江河會(huì)造成水體污染.通常用消石灰處理：

Ca(Oa2+H2.S(A=CaS(A+2Hl().生成的硫酸鈣可制建材用的石膏板.

(3)廢熱利用

第一階段黃鐵礦燃燒放出大量的熱，通常在沸騰爐處設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生的過(guò)熱蒸

汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能再供應(yīng)硫酸生產(chǎn)使用.

第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預(yù)熱原料氣，生產(chǎn)設(shè)備叫熱交換器，原料氣又

將三氧化硫降溫，再送入吸收塔.

(4)廢渣的利用

黃鐵礦的礦渣的主要成分是Fe2O3和SiOl,可作為制造水泥的原料或用于制磚.

含鐵量高的礦渣可以煉鐵.

典型例題

1、在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于S龍的轉(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、6、c處流入或流出的氣

體正確的是)

4、a處S62、A2B、8處SC2、龍、.也

。、a處S6B、01D、c處S68、M

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（）

4、硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)閴K狀硫鐵礦不能燃燒

B、S見氧化為歐時(shí)需要高壓，這樣可以提高S位的轉(zhuǎn)化率

C、S0氧化為酸時(shí)需要使用催化劑，這樣可以提高S龍的轉(zhuǎn)化率

D、用98.3%的濃笈S見吸收S出,可以防止形成酸霧阻礙依的吸收

①②③④⑤⑥

3、接觸法制硫酸和工業(yè)制硝酸分別經(jīng)過(guò)以下的變化:

452-S62-S68-MS例，/闕-A怯*M2-必4

下列說(shuō)法正確的是（）.

4、所有變化都是氧化-還原反應(yīng)氏②③⑤⑥都是化合反應(yīng)

。、②④反應(yīng)都要用催化劑以②⑥反應(yīng)需要足量的

氧氣

4、接觸法制硫酸的原料是，生產(chǎn)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)原

理：.

5、硫酸最古老的生產(chǎn)方法是：把綠磯裝入反應(yīng)容器中加強(qiáng)熱，會(huì)流出油狀物，并

放出有刺激性氣味的氣體，反應(yīng)容器中的固體變?yōu)榧t色.這個(gè)變化過(guò)程可用兩個(gè)

化學(xué)方程式表

示，___________________________________________

6、在氧氣中灼燒0.8g由硫、鐵元素組成的化合物，使其中的硫經(jīng)過(guò)一系列變化最

終全部轉(zhuǎn)化為硫酸，用20位1mol-L~\的燒堿溶液恰好能完全中和這些硫酸，

則原混合物中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為

7、含尸e5280%的硫鐵礦，煨燒時(shí)損失硫5%,S0氧化成颯時(shí)利用率為98%,問(wèn)生

產(chǎn)1t98%的硫酸，需要這種硫鐵礦多少t?

8、取1g含S/0和尸e52的礦石樣品，在氧氣中充分燃燒，殘余固體質(zhì)量為

0.84g,用這種礦石100噸，可以制得98%的血S64多少噸？（設(shè)生產(chǎn)過(guò)程中硫損失

2%）

工收經(jīng)典練習(xí)

1、目前我國(guó)許多城市和地區(qū)定期公布空氣質(zhì)量報(bào)告，在空氣質(zhì)量報(bào)告中，一般不

涉及（）

4、SC2B、NO2a

COZD、可吸入顆粒物2、下列說(shuō)法中不正確的是（）

力、硫酸工業(yè)的尾氣必須回收、凈化處理，主要為了充分利用原料

反“酸雨”中主要含有硫的氧化物以及所形成的硫酸及硫酸鹽

C、大氣中，大量的S位來(lái)源于煤和石油燃燒、金屬礦石的冶煉

A消除大氣污染的主要方法之一是減少污染物的排放3、以下煙氣經(jīng)凈化

處理后，可用做氣體燃料的有（）

①硫酸工業(yè)尾氣②硝酸工業(yè)尾氣③高爐煤氣④焦?fàn)t煤氣⑤煉鋼過(guò)程

中產(chǎn)生的棕色煙氣⑥煨燒石灰石的氣體產(chǎn)物

4①@④B、①③⑤C、

③④⑤以④⑤⑥4、為防治酸雨，降低煤燃燒時(shí)向大氣排放的

SOI,工業(yè)上將生石灰和含硫煤混合使用.請(qǐng)寫出燃燒時(shí)，有關(guān)“固硫”（不使含硫

化合物進(jìn)入大氣）反應(yīng)的化學(xué)方程式：.

5、“綠色化學(xué)”（Gree〃Oe加的目標(biāo)是研究和尋找能充分利用的無(wú)毒害原

料?，最大限度地節(jié)約能源，在化工生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反應(yīng)途徑.

下列各項(xiàng)屬于“綠色化學(xué)”的是（）

力、處理廢棄物反治理污染點(diǎn)C、減少有毒物

質(zhì)〃、杜絕污染源6、大氣污染是環(huán)境污染的一個(gè)重要方面，常見的

大氣污染分一次污染物和二次污染物.二次污染物在物理、化學(xué)因素或生物作用下

發(fā)生變化，或與環(huán)境中的其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成新的污染物.如2M?+

O2=2NO2,則八邊就是二次污染物，由/V62導(dǎo)致的污染就是陽(yáng)的二次污染.下列物

質(zhì)①S0②）NO③A也@HC1⑤C0不易導(dǎo)致二次污染的

是

4、①②③④⑤B、①③⑤a④⑤D、只有④7、對(duì)

于可逆反應(yīng)2s勿(酚+龍(g)=2S03(g),T&3kJ[moL下列說(shuō)法中正確

的

是

4達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度一定相等

反達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量保持不變

a加入催化劑，可以提高S區(qū)的轉(zhuǎn)化率

D、升高溫度，可以提高S位的轉(zhuǎn)化率8、在容積相等的甲乙兩個(gè)密閉容器

中，分別都充入2〃。/S0和1勿o/0，使它們?cè)谙嗤瑴囟认掳l(fā)生反應(yīng)

2s0(g)+0(4-2S出?.設(shè)在反應(yīng)過(guò)程中，甲容器保持體積不變，乙容器保

持壓強(qiáng)不變，達(dá)到平衡后，如甲容器中S位的轉(zhuǎn)化率為25%,則乙容器中S龍的轉(zhuǎn)

化率應(yīng)當(dāng)是()

4、25%B、<25%C.

>25%D、無(wú)法判斷9、接觸法制硫酸生產(chǎn)過(guò)程中，假如進(jìn)入接

觸室的原料氣為100麻，反應(yīng)后體積減少為92加3,已知原料氣中S龍、龍、心的體

積比為20:15:65,則S龍的轉(zhuǎn)化率為().

4、90%B、80%a

70%D、60%

10、在一定條件下，某密閉容器發(fā)生如下反應(yīng)：2s處(g)+圾(g)=2s無(wú)(g),

KH=-98.ZkJ/mol,反應(yīng)達(dá)到平衡后S龍、01、S山的物質(zhì)的量之比為3:2:5,保

持其它條件不變，升溫后重新達(dá)到平衡，SCH.龍的物質(zhì)的量分別為2。m。1和a

mol,則此時(shí)容器內(nèi)S62的物質(zhì)的量應(yīng)

為

152

9

142

9

12二

9

1361f

9

().

4、molB、molC、molD、

molU,硫酸是無(wú)機(jī)''三大強(qiáng)酸”之一，其產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家無(wú)機(jī)化工發(fā)展水平

的重要標(biāo)志.工業(yè)制硫酸的工藝流程如下圖：

*

據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

(1)寫出用黃鐵礦(主要含周52)造氣的化學(xué)反應(yīng)方程式.

(2)寫出46物質(zhì)的名稱：A,B.

(3)催化氧化之前對(duì)SOZ和空氣的混合氣體進(jìn)行凈化、干燥的目的是

,選用5進(jìn)入吸收塔吸收S3的優(yōu)點(diǎn)是.

(4)S龍的催化氧化是一個(gè)可逆反應(yīng)，采取適宜的反應(yīng)條件有利于生產(chǎn)的進(jìn)