高中化学_硫酸的工业
高中化学知识点—硫酸工业
高中化学知识点规律大全——硫酸工业(1)环境保护与原料的综合利用．化工生产必须保护环境，严格治理“三废”(废气、废水、废渣)，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用．①尾气吸收．尾气中含有的SO2气体可用氨水吸收：SO2 + 2NH3 + H2O ＝ (NH4)2SO3(NH4)2SO3 + H2SO4 ＝ (NH4)2SO4 + SO2↑ + H2O经反应得到的SO2气体可再进入硫酸厂循环利用，(NH4)2SO4可作肥料．②污水处理．生产过程中的污水里含有的H2SO4等杂质，可用石灰乳中和处理：Ca(OH)2 + H2SO4 ＝ CaSO4 + H2O③废渣的利用．黄铁矿矿渣可作为制造水泥原料或用于制砖；含铁品位高的矿渣，经处理后可炼铁．(2)能量的充分利用．硫酸生产过程中的化学反应都是放热反应，可充分利用这些反应放出的热能(称之为“废热”)来降低生产成本．例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装置，利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2使其达到适宜的反应温度．因此，在生产中充分利用“废热”，不仅不需要由外界向硫酸厂供给能量，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量的能量．(3)生产规模和厂址选择．一般来说，现代化工生产要求有较大的生产规模．化工厂厂址的选择，涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素，应对这些因素综合考虑，权衡利弊，才能作出合理的选择．由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区．工厂规模的大小，主要由硫酸用量的多少来决定．硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区．高中化学知识点——硫酸工业第 1 页共 1 页。
硫酸的工业制法三个方程式
硫酸的工业制法三个方程式
硫酸是一种重要的化工原料，在工业上有几种制备方法。
其中最常见的三种制法分别为铁硫矿氧化法、硫三氧化二硫催化剂法和硫酸盐矿石法。
首先是铁硫矿氧化法，其化学方程式为，2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4。
这个过程中，铁硫矿（黄铁矿）被氧化成硫酸铁和硫酸。
其次是硫三氧化二硫催化剂法，其化学方程式为，2SO2 + O2 → 2SO3。
这个过程中，二氧化硫被氧化成三氧化硫，而后者溶于水形成硫酸。
最后是硫酸盐矿石法，其化学方程式为，CaSO4 + 2C + O2 → 2CO2 + 2CO + 2SO2 + CaS。
这个过程中，硫酸盐矿石（石膏）经过还原反应生成二氧化硫，再经过催化氧化反应生成硫三氧化二硫，最终形成硫酸。
这三种工业制法分别从硫化物、二氧化硫和硫酸盐矿石出发，通过不同的化学反应途径最终制得硫酸。
这些方程式展示了硫酸的
工业制备过程，每个方程式都代表着不同的反应路径和条件。
希望这些信息能够满足你的需求。
硫酸知识专题
（二）脱水性：浓硫酸吸收的是____水
1.原理：浓硫酸能够把有机物分子中的H、O按照2:1提取出来 2.条件：一般都需加热，且需浓硫酸做催化剂
（浓硫酸还兼起脱水剂和吸水剂的作用） 3.类型：脱水的结果有可能使有机物炭化，也可能不炭化；
这取决于有机物本身的分子组成 ⑴ n(H):n(O) ≠2:1的均不炭化：
1.原理：H2SO4+ nH2O =H2SO4 ·nH2O（有大量热放出）
2.类型：既可吸收周围环境或周围物质里面混有的____水， 也可吸收结晶水合物里的____水
3.实例： ⑴浓硫酸露置在空气中会体积变___，质量变___，浓度变___ ⑵浓硫酸可以把胆矾（CuSO4 ·5H2O）由原来__色变成__色 4.应用： ⑴浓硫酸可用于应急性制氯化氢：给浓___中加浓硫酸 ⑵浓硫酸常用做干燥剂： ①既可把湿气体通过_____洗干，又可把干固体通过_____保干 ②硫酸有酸性，所以浓硫酸不能干燥氨气等碱性气体 ③浓硫酸有强氧化性，所以不能干燥H2S HBr HI等还原性气体
二.硫酸的物理性质：
1.色态：纯硫酸是一种___色的___状___体。 2.密度：比水大（1.84g/cm3） 3.沸点：比较高（338℃）,属于难挥发性酸 4.溶解性：可与水任意混溶（所以无______可言）
浓硫酸溶于水时会放出大量的热。
思考：① 稀释浓硫酸时应该怎么操作？为什么？ 液体间的混合（特指混合时会放出大量热的）应 遵循怎么样的一般性原则？
②n≥1/2时， 氧化产物是_______
③1/3＜n＜1/2时，氧化产物是Fe2（SO4）3和 FeSO4的混合物
7.钝化小专题： ⑴范围：金属仅限于铁和铝
酸仅限于冷而浓的硫酸或硝酸
⑵本质：先发生短暂反应生成了致密的氧化物保护膜
高中化学硫酸工业相关试题
1、硫酸被人们誉为“化学工业之母”，在国民生产中发挥着重要作用，硫酸的产量是衡量一个国家化学工业水平的标志。
工业上生产硫酸包括三步:(１）第一步，在沸腾炉中煅烧黄铁矿，反应如下:4FeS2+11Ｏ２8SO2+２Fe２O3,该反应的氧化产物是，当生成8 mol SＯ2时转移电子的物质的量为。
(２)第二步,在接触室中发生如下反应：2SO2+O2 2SO3。
某科技小组的同学在一个恒温恒容的容器中模拟该反应,他们分两次进行实验,第一次向容器中加入2 mｏl SO2、1 ｍoｌ O２，反应达平衡后测得SO２的转化率为α１，第二次向容器中加入3 mol SO2、1．5 mｏl Ｏ2, 反应达平衡后测得SＯ2的转化率为α2,则α1α2(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（3)第三步,在吸收塔中将SＯ3转化成硫酸。
硫酸是化学实验中的常用试剂:①浓硫酸可以与多种物质发生化学反应,试写出浓硫酸与铜发生反应的化学方程式。
②有Nａ、Ｍg、Al、Cu四种金属，若两两混合后取混合物14 g与足量稀硫酸反应，产生标准状况下Ｈ2５.6 L,则此混和物的组合方式最多有种。
２、硫酸在生产中有广泛的应用,某厂以硫铁矿为主要原料生产硫酸。
已知:①550℃时，△H＝-196.6ＫJ．ｍｏｌ-1②一定温度下，硫铁矿在空气中煅烧可能发生下列反应(设空气中N２与O2的体积比为4：1)：,(1) 55０℃时,６．４ g ＳＯ2(g)与足量O2(g)充分反应生成ＳO3(g)，放出热量9.83kJ (填“大于”、“等于”或“小于”）。
(2)欲使反应①的平衡向正反应方向移动，下列措施可行的是。
(填字母)ａ.向平衡混合物中充入Ar ｂ．向平衡混合物中充入O２c.改变反应的催化剂ｄ.降低反应的温度(3）为使FeＳ2完全生成Fｅ2O3,生产时要使用过量的空气,则当空气过量5０%时，所得炉气中SO2的体积分数是多少?(4)７２0 g纯净的FeＳ2在空气中完全煅烧,所得固体中Ｆe和Ｏ的物质的量之比ｎ(Fｅ)：n(O）=6: ,此时消耗空气为mol。
【高中化学】硫酸的工业制法PPT课件
原理一、提高原料转化率原理
1、增大反应物的浓度。根据勒夏特列原理，对于达到平衡后的可逆
反应，在其他条件不变时，增大一种反应物的浓度，可使平衡向正反 应方向移动，从而可以提高另一种反应物的转化率。在实际生产中，
常使反应中原料较易得到、价钱比较便宜的反应物的浓度超过反应所
需要的量，从而能提高较贵重原料的利用率。如煅烧黄铁矿制硫酸时， 采用通入过量空气的方法使黄铁矿充分燃烧。 2、逆流吸收原理。用98.3%的浓硫酸吸收时，液体和气体的流向是 相反的，液体自上而下，气体自下而上，使吸收更完全。在热交换中， 冷的和热的气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的。
原理四、经济效益最高原理
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1、热能充分利用原理。硫酸生产过程中三个主要反应都是放
热的，可在制硫酸的工厂设置锅炉来加热水，用生成的水蒸气
发电。在接触氧化时用放出的热量来预热未起反应的空气。
2、循环原理。许多化学反应是可逆的，为了提高原料的利用
率，化学工业上一般把未起反应的原料分离出来再循环使用，
1、脱水性：可被浓硫酸脱水的物质一般为含 氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸 屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成 了黑色的炭（炭化）。 如C12H22O11===12C + 11H2O
2.吸水性： 就硫酸而言，吸水性有很多用处，比如 很多的气体都可以用浓硫酸来干燥。它是 良好的干燥剂。 这个与脱水性有很大的不 同：脱水性一般反应前没有水，而是H、O 元素以个数比2：1的形式形成水，从有机 物中出来。 除此之外浓硫酸还具有难挥发性（高沸点 ）、酸性和稳定性。
如用接触法制取中把未反应的（不能排放到空气中）加以回收
再通入接触室中继续参加反应，以保证原料的充分利用。
高中化学 专题二 从自然资源到化学品 第三单元 硫酸工业学案 苏教版2
第三单元硫酸工业1．掌握接触法制硫酸的化学原理，能写出各阶段反应的化学方程式和需要控制的反应条件,能依据反应的各个阶段说明生产中反应物和生成物之间的数量关系.2．了解接触法制硫酸的生产工艺,了解各阶段反应的主要设备、工艺要求，结合反应原理理解各阶段生产条件控制的必要性与方法。
浓硫酸也能泼出《清明上河图》？增城高级中学的化学老师黄秉均教学数十载,凭着扎实的化学知识和绘画功底，竟然用浓硫酸独创出一种“酸蚀版”的《清明上河图》，画中各类人物、小桥流水、街头商铺用硫酸勾画得惟妙惟肖.由于浓硫酸有强氧化性、吸水性、脱水性等特性,加上他深爱画画，功底比较扎实，于是他便一直琢磨着将两种自己都熟悉的事物联系起来.“我将浓硫酸稀释后，用毛笔蘸上,然后在木板上画画，之后用红外线灯反复加热，硫酸将木板内的水分子吸收后，颜色变得深浅不一.”黄秉均说，加热温度越高，颜色就越深，最后就达到如水墨画一样的效果了.错误!一、接触法制硫酸的化学原理第一步：硫黄或硫铁矿的燃烧氧化。
化学方程式为S＋O2错误!SO2或者4FeS2＋11O2错误!2Fe2O3＋8SO2。
第二步：二氧化硫的催化氧化。
化学方程式为2SO2＋O22SO3。
第三步：三氧化硫的吸收。
化学方程式为SO3＋H2O===H2SO4。
二、硫酸的生产工艺1．硫黄或硫铁矿的燃烧从硫铁矿制造二氧化硫，是先将矿物粉碎，放入沸腾焙烧炉中，从该炉下部通入空气，在高温下鼓入炉中的空气把矿石小颗粒扬起，呈沸腾状燃烧氧化。
硫铁矿沸腾焙烧得到的炉气中除了含有二氧化硫外，还含有多种杂质.这些杂质有的使催化剂中毒、失效,有的对反应设备有腐蚀作用，有的使制得的硫酸带色。
所以，从沸腾焙烧炉出来的高温炉气需要经过冷却、除尘和酸洗。
焙烧工序产生的矿渣和粉尘，经冷却增湿后，被送到钢铁厂作为炼铁原料。
2．二氧化硫的催化氧化精制得到的炉气补充空气后送入装有钒催化剂的接触室，氧化生成三氧化硫。
二氧化硫的催化氧化是一个放热的可逆反应。
高中常见化学工业制法方程式
高中常见化学工业制法方程式1、工业制硫酸4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（反应条件：高温）2SO2+O2=2SO3（反应条件：加热，催化剂作用下）SO3+H20=H2SO4（反应条件：常温）在沸腾炉，接触室，吸收塔内完成2、工业制硝酸4NH3+5O2=4NO+6H2O（反应条件：800度高温，催化剂铂铑合金作用下）2NO+O2=2NO23NO2+O2=2HNO3+NO3、工业制盐酸H2+Cl2=2HCl（反应条件：点燃）然后用水吸收在合成塔内完成4、工业制烧碱2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH（电解饱和食盐水）5、工业制纯碱（侯氏）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl（NaHCO3结晶析出）2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2（反应条件：加热）6、工业制氨气3H2+N2=2NH3 （反应条件：高温高压催化剂作用下）注：催化剂为铁触媒7、工业制金属铝2Al2O3=4Al+3O2 （反应条件：电解，催化剂为熔融的冰晶石）注：冰晶石化学式为NaAlF6氮族元素——氮气和磷酸一. 氮气1. 物理性质：无色无味气体2. 化学性质：①氧化性：N2+3H2==可逆、高温高压、催化剂==2NH3N2+3Mg==点燃==Mg3N2②还原性：N2+O2==放电==2NO③氮的固定：将游离态的氮（N2）转化为化合态的氮的过程二. 氨气1. 分子结构：氮分子是空间三角锥型分子，是极性分子（空间对称的分子都是非极性分子）2. 物理性质：无色有刺激性气味的气体，极易溶于水（1：700），易液化3. 化学性质：①溶于水显弱碱性：NH3+H2O==可逆==NH3·H2O==可逆==NH4+ + OH-②与酸反应：NH3+HCL====NH4CL③还原性（催化氧化）：4NH3+5O2==高温、催化剂==4NO+6H2O（4NH3+3O2(纯氧)==点燃==2N2+6H2O）4. 实验室制法：①药品：氯化铵晶体、熟石灰固体②反应方程式：2NH4CL+Ca(OH)2==加热==CaCL2+2NH3↑+2H2O③装置：固固混合不加热型（与氧气相似）→改为：固固混合加热型④收集：向下排空气法⑤验满：Ⅰ.用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）Ⅱ.将沾有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口（有白烟生成）⑥尾气处理：用稀硫酸吸收5. 工业制法：参见25楼6. 铵盐的性质：①受热易分解：NH4CL==加热==NH3↑+HCL↑NH4HCO3==加热==NH3↑+CO2↑+H2O②与碱反应：NH4NO3+NaOH==加热==NaNO3+H2O+NH3↑NH4NO3+NaOH（固）==加热或不加热==NaNO3+H2O+NH3↑NH4NO3+NaOH==不加热==NaNO3+NH3·H2O7. NH4+的鉴别方法：把氢氧化钠（或其它强碱）溶液加到某物质的固体或液体里；加热后生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，就可以判断该物质是铵盐，即含铵根..三. 氮的氧化物1.NO的性质：易被O2氧化：2NO+O2==2NO2 现象：无色气体变为红棕色2.NO2的性质：易溶于水，且与水反应3NO2+H2O==2HNO3+NO3.NO、O2、H2O气体完全溶于水的反应：4NO+3O2+2H2O==4HNO34.NO2、O2、H2O气体完全溶于水的反应：4NO2+O2+2H2O==4HNO32.6 镁、铝——明矾净水明矾学名：十二水合硫酸铝钾分子式：KAl（SO4）2·12H2O又称：白矾净水原理：明矾在水中可以电离出两种金属离子：KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-而Al3+很容易水解，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3：Al3+ + 3H2O ==可逆== Al(OH)3（胶体）+ 3H+氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。
沪科版高中化学《硫酸工业》
练习3:含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失 硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1 吨98%的浓硫酸需这种矿石_________吨。
解答： 1.写出各步反应的化学方程式
4FeS2 +11 O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O →H2SO4
2.根据化学方程式列出关系式
FeS2 ～ 2SO2 ～ 2SO3 ～ 2H2SO4
3.根据守恒原理进行计算
FeS2
～
2H2SO4
120
2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习4：某化工厂设计院承担某硫酸厂的设计任务， 该厂要求：控制污染和提高生产效率，不再使用 黄铁矿，改用固体硫为原料；每天生产98%的硫 酸50吨，其中SO2的转化率为80%；求每天消耗含 杂质5%的固体硫多少吨？
练习2：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸
铜，现有两条工艺流程可供选择：
浓H2SO4
蒸发结晶
A．Cu
CuSO4
硫酸铜晶体
加热
加热 H2SO4 蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
试评价两方案的优劣。
解析；方案A有两点不足：生成的二氧化硫 对大气有污染；参加反应的硫酸利用率只 有50%，方案B克服了两点不足，故方案B 更合理。
2SO2+O2
2SO3
400-500℃
SO3 +H2O →H2SO4
主要设备 沸腾炉
接触室
吸收塔
铁矿粉碎，加热，
工艺要求 高速空气，炉气净 化。
用两层催化剂，用热 交换器 ，400-500℃， 常压，V2O5.
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接触室
SO2 、SO3 、 N2 、 O2 热交换器
接触室生产条件
1：过量的空气 —— 提高 SO2转化率
2：400~500度 3：常压
加快反应速率 催化剂的活性
4：V2O5作催化剂
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接触室
接 触 室 低温
SO2 O2
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高温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
SO3的吸收和硫酸的生成
SO3 ,N2 ,O2 ,SO2
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硫酸工业三废的处理
1、尾气吸收 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O
2、污水处理 Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O
3、废渣的处理：主要是回收利用，制造水泥、砖， 还可以 用含铁量高的炉渣进行炼铁。
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硫酸工业的生产原理及综合效益
沸腾炉的反应
黄铁矿
（FeS2)
燃烧
矿渣
（Fe2O3)
空气
（O2 N2等）
炉气
（SO2,N2,O2,H2O等）
.
沸腾炉
沸 腾 炉
.
炉气净化及目的
除尘 除去矿尘
洗涤 除去As,Se化合物 干燥 除去水
.
防止催化 剂中毒
损坏设备
不利生产
炉气的净化和接触室的反应
炉净
气炉
气化 后
（SO2 、H2O
的
N2 、O2杂质） （SO2 、N2、 O2）
X = 2.13 t .
? 燃烧1t含硫质量分数为48%的硫铁 矿，在理论上能产生多少吨溶质质 量分数为98%的硫酸（设还有质量 分数为1.5%的硫留在炉渣里）？
解：设理论上能产生X吨98%的硫酸
S
H2SO4
32
98
1t•48%(100%-1.5%) X•98%
X = 1.48 t
.
黄铁矿 空气
如何将硫单质转化为硫酸？
S
H2SO4
FeS2 SO2
SO3
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高考要求
1、了解硫酸工业的原理、流程及设备 2、理解硫酸工业的效益问题 3、理解物质转化率的问题
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沸腾炉里的原料准备
1：矿石粉碎
增加与空气接触面积
2：强大空气流
矿粒 吹起
氧气 充分
与空气接 触充分
增大反应速率
矿石利用率高
增大反 应速率
矿石利 用率高
燃烧
沸腾炉
炉气
炉渣
净化后 的炉气
98.3%浓硫酸
接触室 SO3(SO2,N2,O2) 吸收塔
发烟硫酸
催化氧化
水或稀硫酸
各种浓度的硫酸
.
.
产品实际产量 产品理论产量
④物质纯度＝
纯物质质量 不纯物质总质量100%
.
? 含FeS2质量分数为65%的硫铁矿石 在煅烧的时候，有质量分数为1.8%
的硫受到损失而混入炉渣，由这种
硫铁矿2t可以制得溶质质量分数为
98%的硫酸多少吨？
解：设可制得98%的硫酸质量为X
FeS2
2H2SO4
120
196
2t•65%(100%-1.8%) X•98%
生产规模和厂址选择 (1)讨论思路
.
(2)生产规模和厂址选择
1、是否有市场需求 2、是否接近原料供应地 3、土地供应是否充足 4、水源是否充足 5、能源是否充足且廉价 6、交通运输是否方便 7、能否达到环境保护要求
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例：有A、B、C、D四个中等城市， 它们水源 、能源充足 ，交通便利。 它们的相对地理位置如图所示。 各城市各有其特点 ：A . 城是风光 秀丽 ，人口稠密 ， 土地供应紧张 的旅游城市，环保要求高，近郊有丰富的FeS2资源。B. 城 是一个新兴的工业城 ， 已建有大型磷肥厂， 土地供应充 足 。 C. 城近郊有丰富的磷灰石资源 ，工业发达 ，但使用 H2SO4的工业不多，土地供应充足。D. 城是一个古老的城 市，它的周围是重要的农业区，是大量肥料的集散地。现 拟建年产1×105 t的黄铁矿制硫酸的工厂，厂址应选在
()ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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作出上述选择的依据是 __B_城__近__郊__有__硫__酸__消__耗__工__厂__—__—__大__型__磷__肥__厂__，__且__避__开__了__人__口___ __稠__密__的__居__民__区________。
解析：A城人口稠密，土地资源紧缺，环保要求高，不适 合；C城使用H2SO4工业不多，运输硫酸成本较高，不适 合；D城是一个古老城市，土地肯定紧缺，虽然周围是重 要的农业区，但也是大量肥料的集散地，消耗硫酸不会太 多,不适合。综合考虑，权衡利弊，选择B城近郊最适合。 答案：B
吸收塔
尾气 （SO2 ,O2 ,N2)
SO3的硫酸溶液
发烟硫酸
加水或稀硫酸
.
各种浓度的硫酸
吸
吸收塔
收
塔
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硫酸的工业生产 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化
冷却
.
三个生产原理
三
1、平衡移动原理：选择适当且合理的反应条件。
原
2、热交换原理：充分地利用热量，提高经济效益。
理
3、逆流原理：提高吸收效率。
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思维延伸
多步反应的解题技巧和产率问题
(1)涉及多步反应的工业计算题常采用关系式法，
如：FeS2→2H2SO4；S→H2SO4。
(2)有关公式：①原料利用率(或转化率)＝
实 际 参 加 反 应 的 原 料 量 实 际 投 入 的 原 料 总 量100%
②化合物中元素的损失率＝该化合物的损失率
③产品产率＝