硫酸的工业制法
硫酸的工业制法
原 料 粉 碎
炉气
空气
沸腾炉
除 尘
洗 涤
干 燥
②二氧化硫氧化成三氧化硫
发生的反应：2SO2＋O2 生产设备：接触室 得到的气体：三氧化硫、氮气、
V2O5
2SO3
未反应的氧气
和二氧化硫
思考：适宜条件的选择 催化剂：五氧化二矾 （V2O5） 温度：400至500摄 氏度 压强：常压
接 触 室
N2
思考：接触室中热交 换器的作用?从接触 室出来的气体成分是 什么？
硫 酸 的 工 业 制 备 和 环 境 保 护
2．对于接触法制硫酸的生产操作与选择该生产 操作的主要理由都正确的是 ( BD ) A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿 不能燃烧 B．三氧化硫的吸收采取逆流的形式，目的是增 大其与吸收剂的接触面积 C．二氧化硫氧化成三氧化硫时需使用催化剂， 这样可以提高二氧化硫的转化率 D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防 止形成酸雾，以便使其吸收完全
吸 收 塔
98.3%H2SO4
尾气 O2、SO2、N2
98.3%的浓硫酸从 塔顶淋下，气体由 下往上，流向相反 ，充分接触，吸收 更完全，由此看来 工业生产上特别重 视生产的速度及 原料的利用率。
SO3
吸收塔
发烟 H2SO4
3、回收、净化处理尾气，保护环境。
实验室用什么试剂吸收SO2?工业上是否适用?
接触法制硫酸
1、硫酸工业生产的原理
第一步：造气
点燃
S + O2
高温
SO2
2Fe2O3 + 8SO2
催化剂 加热
第二步：接触氧化
4FeS2 +11 O2 2SO2 + O2
硫酸的工业制法
1 ．什么是环境？
大气、土地、水、矿产、森林、生物以 及风景游览区、自然保护区、生活居住 区等构成了人类生存的环境
2 ．环境污染包括哪些？
环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤 污染、食品污染等，此外还包括固体废弃物， 放射性噪声等污染。
返回
3.SO2排放到大气中有哪些危害？
• ①人吸入SO2会发生呼吸道疾病，浓度高达一定程 度时，会使人死亡。 • ②如果SO2与空气中的飘尘接触，或跟氮的氧化物 接触，会部分被氧化为SO3，危害跟严重，这些硫 的氧化物能直接伤害植物叶片，浓度高时，会使 植物枯死。 • ③降水时，硫的氧化物以及所形成的硫酸和硫酸 盐随雨雪降到地面，即所谓的“酸雨”。酸雨可 使湖泊水质酸化，毒害鱼类和其它水生生物；使 土壤酸化、破坏农田、损害农作物、森林；酸雨 还会腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。
返回
6．什么是热交换过程？ 6. 什么是热交换过程?
通过热交换器把反应时生 成的热，传递给进入接触 室的需要预热的混合气体， 并冷却反应后生成的气体， 像这样传递热量的过程就 是化学工业上常用的热交 换过程。
返回
7．吸收SO3为什么不直接用水或 稀硫酸，而是用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀硫酸作吸收 剂时，容易形成酸雾，吸 收速度慢且吸收不充分， 而 用 98.3% 的 浓 硫 酸 作 吸 收剂，则在吸收过程中不 形成酸雾，吸收速度快且 吸收充分，有利于SO3的吸 收。
关于多步反应变一步的计算
步骤： 1.写出多步反应的化学方程式； 2.找出主要原料和最终产物之间的物质的 量的对应关系。即找出主要原料和最终产 物中所含关键原子个数关系。 3.列出关系式，解出答案。
守恒原则
•计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处 理有关过程及数据以化难为易。 •1.守恒原则：如黄铁矿制硫酸中 S 原子守恒，具 体表现形式为 •FeS2——2H2SO4 或 S——H2SO4
硫酸的工业制备
硫酸的工业制备
9
Dr.Feng
硫酸的工业制备
10
【4】SO3具有酸性氧化物（H2SO4的酸酐）的通性，能与碱 性氧化物，碱等发生反应，如： SO3 + CaO = CaSO4 SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
【5】SO3中S处于最高价态，故具有较强的氧化性。
硫酸的工业制备
7
S单质的性质
【1】淡黄色固体，俗名硫磺，不溶于水，易溶于酒精，CS2
硫酸的工业制备
2
很Niubility的总结(偷自此人 三原料：硫铁矿（或硫磺）、空气、水 三反应: 4FeS2 + 11O2 高2温Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 催化△剂2SO3 SO3 + H2O = H2SO4
三条件：高温（400-500℃）、催化剂（V2O5）、常压 三阶段：SO2的制取与净化、SO2催化氧化成SO3、SO3的吸收和
方法二：氨水法 SO2 + 2NH3·H2O = (NH4)2SO3 + H2O 2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4(一种氮肥)硫酸的工业制备5一个问题引发的“血案”
【Q】为什么用浓硫酸吸收SO3,而不用水吸收？
硫酸的工业制备
6
SO3的性质 【1】常温下，SO3是一种无色固体 【2】SO3易与水化合，放出大量的热，形成酸雾。 【3】SO3能与浓硫酸反应，生成H2SO4·SO3
3S + 6KOH △ 2K2S + K2SO3 + 3H2O
硫酸的工业制备
8
H S的性质 2 【1】无色，有臭鸡蛋气味，剧毒，能溶于水，水溶液称氢硫酸
硫酸的工业制法分析解析
6．什么是热交换过程？ 6. 什么是热交换过程?
通过热交换器把反应时生 成的热，传递给进入接触 室的需要预热的混合气体， 并冷却反应后生成的气体， 像这样传递热量的过程就 是化学工业上常用的热交 换过程。
返回
7．吸收SO3为什么不直接用水或 稀硫酸，而是用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀硫酸作吸收 剂时，容易形成酸雾，吸 收速度慢且吸收不充分， 而 用 98.3% 的 浓 硫 酸 作 吸 收剂，则在吸收过程中不 形成酸雾，吸收速度快且 吸收充分，有利于SO3的吸 收。
关于多步反应变一步的计算
步骤： 1.写出多步反应的化学方程式； 2.找出主要原料和最终产物之间的物质的 量的对应关系。即找出主要原料和最终产 物中所含关键原子个数关系。 3.列出关系式，解出答案。
守恒原则
•计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处 理有关过程及数据以化难为易。 •1.守恒原则：如黄铁矿制硫酸中 S 原子守恒，具 体表现形式为 •FeS2——2H2SO4 或 S——H2SO4
返回
2．为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾 炉？为什么用这种炉子？
这是因为矿粒燃烧的时候， 从炉底通入强大的空气流， 把矿粒吹得在炉内一定空 间里剧烈沸腾，好象“沸 腾着的液体”一样。因此， 人们把这种炉子叫沸腾炉。 矿粒在这种沸腾情况下， 跟空气充分接触，燃烧快， 反应完全，提高了原料的 利用率。
返回
三．有关化学计算
•几个概念：化学计算中涉及到工业生产实际中 的“四率”（即转化率、利用率、产率、损失 率）和纯度。 •物质的纯度=（纯物质/不纯物质）×100% •产率=（实际产量/理论产量）×100% •利用率=（实际利用原料量/实际投入原料总量） ×100% •损失率：1-利用率 •在原料中：转化率=利用率
硫酸的工业制法
硫酸的工业制法硫酸硫酸盐一、硫酸的工业制法——接触法1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备生产阶段化学方程式工业设备生产原理（1）SO2的制取与净化4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2沸腾炉扩大接触面（矿石粉碎）（2）SO2氧化成SO32SO2 + O22SO3接触室热交换（3）SO3的吸收和硫酸的生成SO2 + H2O = H2SO4实际是用浓H2SO4吸收吸收塔逆流吸收2、尾气的吸收，可用氨水吸收2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO4，并回收了SO2。
3、生产简要流程4、有关物质纯度、转化率、产率的计算物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量不纯物质的总质量100%5、多步递进反应的关系式计算法遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。
此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。
二、浓硫酸的特性硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。
稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。
1、浓硫酸的吸水性。
浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。
其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。
同时放出大量的热。
这些水合物很稳定。
利用浓H2SO4的吸水性，可以做干燥剂。
浓H2SO4能干燥H 2、O 2、CO 等中性气体，也能干燥SO 2、Cl 2、CO 2、HCl 、HF 等酸性气体；但不能干燥NH 3等碱性气体，也不能干燥HBr 、HI 、H 2S 等有强还原性的气体。
2、浓硫酸的脱水性。
硫酸工业制法
∽ 2SO3
∽ 2H2SO4
S∽H2SO4 ∽
1、解题技巧——关系式法 解题技巧 关系式法
2、利用率和产率之间的转换 吨含FeS280%的黄铁矿来制取 【例2】利用 吨含 】利用1吨含 的黄铁矿来制取 转化为SO 硫酸，假设反应过程中由FeS2转化为 2损失 硫酸，假设反应过程中由 ％，由 氧化成SO 时的利用率只有75％， 硫2％，由SO2氧化成 3时的利用率只有 ％， ％， 问这1吨黄铁矿可以制的 吨黄铁矿可以制的95％的硫酸多少吨？ 问这 吨黄铁矿可以制的 ％的硫酸多少吨？ （1）原料的利用率有传递关系 吨含硫48％的黄铁矿为原料， 【例3】用32吨含硫 ％的黄铁矿为原料，用 】 吨含硫 接触法制硫酸。若原理的利用率为96%，硫酸 接触法制硫酸。若原理的利用率为 ， 的产率为90%，则可以制的浓度为98%的硫酸 的产率为 ，则可以制的浓度为 的硫酸 几吨？ 几吨？ （2）产率可视为利用率
第六节
硫酸工业制法
一、反应原理 1、制备二氧化硫
燃烧硫或黄铁矿石制取SO 燃烧硫或黄铁矿石制取 2 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2、二氧化硫的催化氧化
2SO2（g）+O2（g） ） ） 2SO3（g）； ）；
3、三氧化硫的、二氧化硫的制取和净化 →沸腾炉 2、二氧化硫的催化氧化 3、三氧化硫的吸收 三、尾气吸收 →氨酸法 →接触室 →吸收塔
四、多步反应计算
【例1】以含 】以含FeS270%的硫铁矿为主要原料制造 的硫铁矿为主要原料制造 硫酸， 吨这种矿石理论上可以制得98%的 硫酸，每1000吨这种矿石理论上可以制得 吨这种矿石理论上可以制得 的 H2SO4 1166.7 吨。 FeS2 ∽ 2SO2 FeS2 ∽ 2H2SO4
硫酸的工业制法
硫酸的工业制法———接触法制硫酸
⑴接触法制硫酸的过程和原理（完成化学方程式）：
（1）造气：4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2（在沸腾炉中进行）；
（2）接触氧化：2SO2+O2==2SO3（在接触室中进行）；
（3）SO3的吸收：SO3+H2O==H2SO4（在吸收塔中进行）。
量空气。
⑶煅烧黄铁矿制得的炉气中含有SO2、O2、N2、水蒸气及砷、硒等化合物和矿尘，
需要除尘、__洗涤____和干燥，避免催化剂中毒。
条件下进行有利?
①使用催化剂：V2O5
②温度的选择：400℃--500℃
③压强的选择：常压
⑸接触氧化过程，应用了热交换器设备，其优点是预热炉气、冷却反应后生成的气体。
⑹工业上用98%浓硫酸吸收SO3，是因为防止形成酸雾，以便使三氧化硫吸收完全，提高三氧化硫的吸收效率。
⑺硫酸工业“三废”的处理和利用：
①尾气中的SO2，用氨水吸收，可得到氮肥。
反应方程式是SO2＋2NH3＋H2O＝(NH4)2SO3
(NH4)2SO3＋H2SO4＝(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。
②污水中含有硫酸，可用石灰乳吸收，反应方程式是Ca(OH)2＋H2SO4＝CaSO4＋2H2O
③废渣的利用。
矿渣一般可用来作为制造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。
④硫酸生产过程中的三个反应是放热反应。
⑤如果要筹建一间硫酸厂，你认为应该考虑哪些因素？
硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利
硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区。
生产过程示意图。
工业制硫酸的工艺流程
工业制硫酸的工艺流程
《工业制硫酸的工艺流程》
工业制硫酸是一项重要的化工生产过程，其工艺流程包括硫磺燃烧、稀释、吸收、浓缩和结晶等阶段。
以下是一般工业制硫酸的操作步骤：
1. 硫磺燃烧：首先，将硫磺粉末燃烧生成二氧化硫气体。
硫磺燃烧反应的化学方程式是：
S + O2 → SO2
2. 稀释：将二氧化硫气体和空气以一定的比例稀释，以便进行后续的吸收和处理。
3. 吸收：将稀释后的二氧化硫气体通过吸收塔，用稀释的硫酸或氢氧化钠溶液进行吸收，生成硫酸或硫酸钠溶液。
4. 浓缩：通过蒸发器或其它设备，将稀释的硫酸或硫酸钠溶液进行浓缩，得到某一浓度的硫酸或硫酸钠。
5. 结晶：在合适的温度和压力下，通过冷却结晶或者蒸发结晶的方式，使得硫酸或硫酸钠结晶，并进行提纯和干燥处理，得到成品硫酸。
除了上述基本的工艺流程外，工业制硫酸的生产还需要考虑设备的选型和操作参数的控制，以确保生产过程的安全和稳定。
同时，对废气和废水的处理也是工业制硫酸生产中需要重点考
虑的环保问题。
总之，工业制硫酸的工艺流程涉及反应、分离、浓缩和干燥等多个步骤，需要综合考虑原料、能耗、安全和环保等因素，以满足市场的需求和国家的标准。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硫酸的工业制法硫酸硫酸盐
一、硫酸的工业制法——接触法
1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备
生产阶段化学方程式工业设备生产原理
（1）SO2的制取与净化4FeS
2
+11O22Fe2O3
+8SO2
沸腾炉扩大接触面（矿石粉碎）
（2）SO2氧化成SO3
2SO2 + O2
2SO3
接触室热交换
（3）SO3的吸收和硫酸的
生成
SO2 + H2O = H2SO4
实际是用浓H2SO4吸收
吸收塔逆流吸收
2、尾气的吸收，可用氨水吸收
2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3
NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3
将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO4，并回收了SO2。
3、生产简要流程
4、有关物质纯度、转化率、产率的计算
物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量
不纯物质的总质量
100%
5、多步递进反应的关系式计算法
遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。
此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。
二、浓硫酸的特性
硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。
稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。
1、浓硫酸的吸水性。
浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。
其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。
同时放出大量的热。
这些水合物很稳定。
利用浓H2SO4的吸水性，可以做干燥剂。
浓H2SO4能干燥
H 2、O 2、CO 等中性气体，也能干燥SO 2、Cl 2、CO 2、HCl 、HF 等酸性气体；但不能干燥NH 3等碱性气体，也不能干燥HBr 、HI 、H 2S 等有强还原性的气体。
2、浓硫酸的脱水性。
浓硫酸能把纸张、木材、蔗糖等有机物中的氢、氧元素，按水分子里的氢、氧原子个数比（2∶ 1）脱出，使其碳化。
如： C 12H 22O 11 浓
H SO 24−→−−− 12C + 11H 2O 蔗糖
3、浓硫酸的氧化性。
硫酸分子中S 6
+有较强的得电子能力，故浓硫酸有较强的氧化性，加热时其氧化性增强。
（1）与金属的反应：在加热的条件下，绝大部分金属（除Pt 、Au 外）能被浓H 2SO 4氧化到高价态，同时H 2SO 4被还原成SO 2（一般情况下），反应中没有氢气生成。
Cu + 2H 2SO 4 (浓) CuSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2O Hg + 2H 2SO 4 (浓)
HgSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2O
Zn + 2H 2SO 4 (浓) ZnSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2O
（2）常温时浓H 2SO 4使铁、铝钝化。
加热时铁、铝可与浓硫酸剧烈反应。
2Fe + 6H 2SO 4 (浓)
Fe 2 (SO 4)3 + 3SO 2 ↑ + 6H 2O
2Al + 6H 2SO 4 (浓) Al 2(SO 4)3 + 3SO 2 ↑ + 6H 2O （3）与非金属的反应 C + 2H 2SO 4 ( 浓) 2SO 2 ↑ + CO 2 ↑+ 2H 2O S + 2H 2SO 4 (浓)
3SO 2 ↑ + 2H 2O
2P + 5H 2SO 4(浓) 2H 3PO 4 + 5SO 2 ↑ + 2H 2O （4）与具有还原性的化合物反应 H 2S + H 2SO 4 (浓) = S + SO 2 ↑ + 2H 2O
2HBr + H 2SO 4 (浓) = Br 2 ↑ + SO 2 ↑ + 2H 2O 8HI + H 2SO 4(浓) = 4I 2 + H 2S ↑ + 4H 2O
4、浓H 2SO 4氧化性与稀H 2SO 4氧化性的比较
浓H 2SO 4
稀H 2SO 4
硫酸的存在形式
硫酸分子H 2SO 4
H +和SO 42－
起氧化作用的元素 硫酸分子中S 6
+ H + 能够氧化哪些物质 金属、非金属、有还原性的化合物 较活泼的金属（H 前的金属）
还原产物 一般是SO 2 H 2 氧化性强弱
强
弱
5、硫酸的性质与作用的联系。
（1）硫酸的酸性实际上就是硫酸中H +的性质 Zn + H 2SO 4 (稀) = ZnSO 4 + H 2 ↑ CuO + H 2SO 4 = CuSO 4 + H 2O 2NaOH + H 2SO 4 = Na 2SO 4 + H 2O
（2）硫酸可与弱酸盐反应，表现出硫酸的强酸性。
FeS + H 2SO 4 (稀) = FeSO 4 + H 2S ↑
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4(浓) 3CaSO4↓ + 2H3PO4
2CH3COONa + H2SO4(浓) = Na2SO4 + 2CH3COOH
（3）硫酸的难挥发性（或称高沸点性）可以用硫酸与易挥发酸的盐反应来制取易挥发的酸，或者说可以用硫酸与低沸点酸的盐反应来制取低沸点的酸。
NaCl (固) + H2SO4 (浓) NaHSO4 + HCl ↑
2NaCl(固) + H2SO4 (浓) Na2SO4 + 2HCl↑
NaNO3(固) + H2SO4 (浓) NaHSO4 + HNO3↑
在这些反应中是硫酸的难挥发性（即高沸点性）与酸性的共同表现。
（4）硫酸的稳定性：硫酸对热的稳定性强，可以用硫酸与不稳定酸的盐反应来制取不稳定酸。
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2↑
Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2↑
不稳定酸分解后可得到相应的气体。
（5）浓H2SO4的吸水性：在实验室用浓H2SO4做干燥剂；或把少量研细的胆矾放入浓H2SO4中，胆矾会逐渐变为白色。
这些都是浓H2SO4吸水性的表现。
（6）浓H2SO4的脱水性：浓H2SO4使蔗糖、纤维素等碳化，是浓H2SO4脱水性的表现。
（7）浓H2SO4与C、S、H2S、HBr、HI等反应时，只表现出氧化性。
（8）浓H2SO4与Cu、Ag等金属反应，或与NaBr、FeS等还原性化合物反应时，是浓H2SO4的氧化性与酸性的共同体现。
2NaBr + 3H2SO4 (浓) = 2NaHSO4 + Br2↑ + SO2↑ + 2H2O
2FeS + 6H2SO4(浓) = Fe2(SO4)3 + 2S ↓ + 3SO2↑ + 6H2O
三、硫酸根离子的检验
1、所用试剂：BaCl2溶液（或Ba(NO3)2溶液）和稀盐酸。
2、原理：Ba2+与SO42－结合生成的BaSO4，即不溶于水也不溶于稀HCl或稀HNO3。
3、操作方法：取样→加试剂→观察与描述现象→根据现象得出结论。
4、加入试剂的顺序，为了防止溶液中可能存在的Ag+、SO32－、CO32－等离子的干扰，应在待检液中先加入足量稀HCl，若无沉淀和气泡时，再加入BaCl2溶液，此时若出现白色沉淀，则可肯定原试液中必定含有SO42－。
俗名化学式颜色主要用途
生石膏CaSO4·2H2O 白色制水泥、熟石膏
熟石膏2CaSO4·H2O 白色制模型、石膏绷带
皓矾ZnSO4·7H2O 无色收敛剂、防腐剂、媒染剂、制白色颜料重晶石BaSO4白色钡餐
绿矾FeSO4·7H2O 浅绿色制墨水、媒染剂
胆矾CuSO4·5H2O 蓝色农药
明矾KAl(SO4)2·12H2O 无色净水剂
芒硝Na2SO4·7H2O 无色制玻璃原料，造纸工业，缓泻剂。