(完整word版)硫酸的工业制法—接触法
硫酸的工业制法—接触法一、素质教育目标(一)知识教学点1.初步掌握接触法制硫酸的化学反应原理。
2.了解接触法制硫酸的生产过程及典型设备。
3.认识环境保护的重要性,了解防止环境污染的初步知识。
4.初步掌握多步反应的计算规律。
(二)能力训练点1.培养学生自学能力、语言表达能力和总结归纳知识的能力。
2.培养学生化学计算的技能。
(三)德育渗透点1.通过多媒体教学,培养学生学习工业化学的兴趣。
2.通过设置问题,激发学生探索新知识的欲望,培养学生的进取精神。
3.培养学生实事求是,具体问题具体分析的科学品质。
4.对学生进行环境保护的教育。
二、教学重点、难点、疑点及解决办法1.重点(1)接触法制硫酸的化学反应原理。
(2)多步反应的计算方法。
2.难点工业生产中的多步化学反应计算。
3.疑点(1)吸收SO为什么不用水,而用98.3%的浓硫酸?3(2)在工业生产中为什么可将中间产物的损失率看成是原料的损失率呢?4.解决办法(1)重点的解决办法在接触法制硫酸的化学反应原理中,重点之重点是制取二氧化硫的反应原理:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2①强调“FeS”的名称及色态。
2中硫的化合价为-1价。
②指出FeS2③从氧化还原角度全面分析上述反应(谁被氧、被还原?谁是氧化剂、还原剂?谁是氧化产物,还原产物?标出电子转移方向及总数)。
(2)难点的解决办法①搞清计算中涉及到的转化率、利用率、产率、损失率、纯度等概念并正确处理它们之间的关系。
②根据元素的守恒原则或多步反应的化学方程式,推导出起始原料与最终产物之间的定量关系式。
(3)疑点的解决办法的不同情①计算机模拟工业生产中分别用98.3%的浓硫酸和水来吸收SO3景,形象、具体地说明了用水做吸收剂时,易形成酸雾,减慢吸收速度,不利于SO3的吸收,所以工业上是采用98.3%的浓硫酸来吸收SO3的。
②通过分步计算,推导验证中间产物的损失率=原料的损失率。
三、课时安排2课时。
四、教具准备计算机、大屏幕实物投影仪、教鞭、自制教学软件。
五、学生活动设计1.指导学生阅读课,组织学生讨问题,帮助学生对知识进行归纳、总结。
2.通过软件演示,指导学生观察接触法制硫酸的主要设备和生产过程。
3.进行多步计算教学时,先让学生分步计算,然后组织学生充分讨论,最后归纳出简便的解法。
六、教学步骤第一课时(一)明确目标1.知识目标(1)初步掌握接触法制硫酸的化学反应原理。
(2)了解接触法制硫酸的生产过程及典型设备。
2.能力目标(1)培养学生自学能力和观察能力。
(2)培养学生语言表达能力和总结归纳知识的能力。
3.德育目标(1)通过多媒体教学,培养学生学习工业化学的兴趣的情感。
(2)通过问题讨论,激发学生探索新知识的欲望,培养学生的进取精神。
(3)培养学生实事求是,具体问题具体分析的科学品质。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程[引入]硫酸是化学工业中最重要的产品之一,硫酸的年产量常常是衡量一个国家化工生产能力的重要指标,它在工农业和国防中有其广泛的用途,今天我们来学习硫酸的工业制法——接触法。
下面先来学习接触法制硫酸的化学反应原理和生产过程。
[板书]第三节硫酸的工业制——接触法一、接触法制造硫酸的反应原理和生产过程(一)反应原理[讨论]要制得硫酸,一般需要先制哪种物质?[回答]三氧化硫。
因为三氧化硫与水反应生成硫酸。
[讨论]要制得三氧化硫,先要制得哪种物质?[回答]二氧化硫。
因为二氧化硫跟氧气反应,可制得三氧化硫。
[讨论]二氧化硫可用什么方法制取呢?[回答]用硫黄燃烧制取二氧化硫。
[讲述]这固然是一种方法,但我国硫黄资源不如硫铁矿资源丰富,我们通常用燃烧硫铁矿的方法来制取二氧化硫。
[板书]FeS2→SO2→SO3→H2SO4[过渡]根据制造硫酸的反应原理,可把其生产过程分为三个阶段。
第一个阶段是二氧化硫的制取和净化。
[板书](二)生产过程1.二氧化硫的制取和净化[指导阅读]课本第71~72页。
[设问]燃烧黄铁矿的设备叫什么?[回答]沸腾炉。
[追问]为什么把这一设备称做沸腾炉呢?[软件演示]黄铁矿在沸腾炉里燃烧。
指导学生观察沸腾炉的构造和原料进入的部位。
[讲述]生产上利用逆流的原理,将粉碎好的黄铁矿的细小矿粒从上至下倒入炉内,而强大的空气流从下至上通入,因此把炉内的矿粒吹的剧烈翻腾,如像沸腾着的液体一样,所以人们把这种炉子称做沸腾炉。
[讨论]1.为什么要将黄铁矿粉碎成细小矿粒?[回答]矿粒细小,跟空气接触面大,燃烧充分,燃烧快。
[讨论]2.为什么要从炉底通入强大空气流而使矿粒呈沸腾状态?[回答]使矿粒与空气接触更充分,烧烧快,反应完全,提高了原料的利用率。
[讨论]3.从沸腾炉里出来的炉气为什么要净化?[回答]防止催化剂中毒;防止对设备和生产的不利影响。
[讨论]4.什么叫催化剂中毒?[回答]使催化剂作用减弱或失去作用的这种现象叫催化剂中毒。
[讨论]5.对炉气进行净化通常需用哪些措施?净化后的气体主要成份是什么?[回答]净化措施:除尘、洗涤和干燥。
净化后的气体:SO2、O2、N2。
[过渡]对以上讨论结果进行归纳总结,掌握以下重点内容。
[板书](1)主要设备:沸腾炉(2)主要反应:4FeS2+11O22FeO3+8SO2强调:①FeS2中硫元素为-1价;②FeS2名称:二硫化亚铁;③FeS是一种不溶于水的黑色固体。
2[提问]1.上述反应谁被氧化,被还原?几种元素氧化几种元素?几种元素还原几种元素?[回答]+2价的铁元素和-1价的硫元素被氧化,0价的氧元素被还原;一种元素氧化两种元素,两种元素还原一种元素。
[提问]2.谁是氧化剂、还原剂?谁是氧化产物、还原产物?[回答]O2是氧化剂,FeS2是还原剂,Fe2O3和SO2是氧化产物,又是还原产物。
[提问]3.标出电子转移的方向和总数,1molS转移多少摩电子?1mol Fe转移11 mol电子。
转移多少摩电子?1mol FeS2[板书](3)炉气净化:三净化①除尘、除矿尘②洗涤:除砷、硒等的化合物③干燥:除水蒸气[设问]净化后的炉气将进入哪一个生产阶段呢?[板书]2.二氧化硫氧化成三氧化硫[指导阅读]课本第72~73页。
[讨论]1.二氧化硫在什么条件下才能氧化成三氧化硫?[回答]一定温度(400~500℃),适当催化剂(V2O5)。
[讨论]2.二氧化硫氧化成三氧化硫的反应是在什么设备中进行的?[回答]接触室。
[讨论]3.在接触室里装有热交换器,它的作用是什么?[回答]用来把反应时生成的热,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。
[软件演示]1.接触室中二氧化硫和氧气的运动及转化。
2.热交换器的工作原理指导学生观察接触室和热交换器的内部构造以及SO2和O2在接触室里运动及转化的情况。
[讲述]通过软件演示我们观察到在接触室中装有一定数目的隔板,隔板上装有催化剂V2O5,而在每两层隔板之间是由许多平行管道组成的热交换器。
经过净化的SO2和O2进入接触室后,在管道的空隙间运动,当被加热到一定温度并与催化剂接触,生成的SO3顺着管道流出,因SO2氧化成SO3的反应是一个放热反应,所以在管道内流动的是热气体,在管道外流动的是冷气体,二者在管壁进行热交换,使得管内的SO3气体得到冷却,管外流动的SO2和O2受到预热,这样就不需要外界给反应物始终加热,而是利用反应自身放出的热量使反应发生,可节省能源。
[板书](1)主要设备:接触室。
[提问]为什么叫接触室?[回答]因SO2被氧化成SO3,是与催化剂接触后才完成的,所以称为接触室。
[板书](2)主要反应2SO2+O22SO3[提问]上述反应有何特点?从接触室里出来的气体主要含有哪些物质?[回答]是一个放热的可逆反应,从接触室里出来气体含有SO3、SO2、N2和O2。
[板书](3)热交换器作用:第73页[过渡]从接触室出来的气体将进入哪一个阶段?[板书]3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成[指导阅读]课本第74页[讨论]1.工业上用什么物质吸收三氧化硫制取硫酸?[回答]用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。
[讨论]2.为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫呢?[回答]SO3与H2O化合时,放出大量热,如用H2O或稀H2SO4做吸收剂时,易形成酸雾,吸收速度减慢,不利于SO3的吸收。
[软件演示]分别用水和98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。
观察是否有白色酸雾产生。
[讨论]3.硫酸厂用什么设备来吸收三氧化硫?[回答]吸收塔。
[讨论]4.硫酸厂的尾气未经处理能否直接排入大气?[回答]不能,尾气中含有二氧化硫,直接排放会造成环境污染。
[板书](1)主要设备:吸收塔(2)主要反应:SO3+H2O==H2SO4(3)尾气处理:氨水吸收2NH3+H2O+SO2==(NH4)2SO3NH2+H2O+SO2==NH4HSO3(NH4)2SO3+H2SO4==(NH4)2SO4+SO2↑+H2O2NH4HSO3+H2SO4==(NH4)2SO4+2SO2↑+2H2O[讲述]用氨水吸收尾气既防止了二氧化硫污染空气,又使得二氧化硫被充分的回收利用,而硫酸铵可作为化学肥料。
(三)总结与扩展接触法制硫酸可以概括为:三阶段、三方程、三设备、三净化。
本课时应重点掌握接触法制硫酸的化学反应原理,了解其生产过程及典型设备。
(四)板书设计硫酸的工业制法—接触法一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程(一)反应原理FeS2→SO2→SO3→H2SO2(二)生产过程1.二氧化硫的制取和净化(1)主要设备:沸腾炉。
(2)主要反应:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(3)炉气净化:①除尘:除矿尘②洗涤:除砷、硒等的化合物③干燥:除水蒸气2.二氧化硫氧化成三氧化硫(1)主要设备:接触室。
(2)主要反应:2SO2+O22SO3(3)热交换器作用:P733.三氧化硫的吸收和硫酸的生成(1)主要设备:吸收塔。
(2)主要反应:SO3+H2O==H2SO4(3)尾气处理:氨水吸收。
2NH3+H2O+SO2==(NH4)2SO3 NH3+H2O+SO2==NH4HSO3(NH4)2SO3+H2SO4==(NH4)2SO2+SO2↑+H2O2NH4HSO3+H2SO4==(NH4)2SO4+2SO2↑+2H2O第二课时(一)明确目标1.知识目标(1)了解环境保护的初步知识(2)初步掌握多步反应的计算规律2.能力目标(1)培养学生自学能力和总结概括知识的能力。
(2)培养学生化学计算的技能。
3.德育目标(1)通过问题讨论,培养学生勇于探索的精神品质(2)对学生进行环境保护的教育。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程[引入]人类在漫长的历史进程中不断改造自然、征服自然,使生活和劳动的条件得到改善,同时也带来对环境不同程度的污染和破坏,被破坏了的环境反过来又影响人类的生产和生活,并直接威胁着人类的健康和生存,所以保护环境就是保护人类自身,今天我们学习有关环境保护的知识。
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。
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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。
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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。
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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
专题4第一第二课时硫酸的工业制备浓硫酸的性质-上学期高一化学苏教版必修第一册
某实验小组试用下图所列各装置设计一个实验,来验证实验 2 的各种产物。
编号
①
②
③
④
装置
1.装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是怎样的? 提示:实验的目的是要将三种气态产物一一验证出来。由题中所给的各种装置可 知:④是反应发生器;①中有品红溶液,可用来验证 SO2;③中装有某种水溶液, 显然可用来验证 CO2;②是反应管,可验证水蒸气。由于①③中装的都是水溶液, 气流经过后一定会带出水蒸气,所以必须先用②验证产物中的水蒸气,然后再验 证 SO2 和 CO2,不然就不能验证水蒸气一定是反应产物;由于 SO2 和 CO2 都能与 石灰水反应,使澄清石灰水变浑浊,因此从②出来的气体必须先经过①验证和除 去 SO2 后再进入③验证 CO2,由此可以得出正确的连接顺序应当是④②①③。
2.实验时可观察到①中 A 瓶的溶液褪色,C 瓶的溶液不褪色。A、B、C 三瓶溶液的 作用分别是什么? 提示:A 瓶中品红溶液褪色,可证明产物中有 SO2,C 瓶溶液不褪色说明进入 C 瓶的气体中已没有 SO2,从而推断出 B 瓶溶液的作用是氧化吸收从 A 瓶出来的气 体中的 SO2,因而 C 瓶溶液的作用是确认气流中 SO2 已被 B 瓶溶液全部吸收。
[问题探讨] 1.如何选择工业制硫酸的方法?
提示:一方面:从原料的来源、反应条件、反应过程等考虑。从硫元素化合价变 化、物质类别两个角度分析物质转变流程:FeS2(S)―→SO2―→SO3―→H2SO4, 一般的燃烧条件不足以使 FeS2 或硫生成 SO3,需要催化剂、450 ℃左右才能使 SO2 转化为 SO3。另一方面:还需要考虑当地资源、工艺流程与设备、原料利用 率、能源消耗、环境保护、污染防治等综合经济效益。如:硫黄制硫酸与硫铁矿 制硫酸进行对比,工艺流程、设备相对简易,炉气杂质少,不产生矿渣,但硫黄 原料价格高于硫铁矿。具体选用何种方案还应根据当地实际条件和要求决定。
硫酸的工业制法
S+O2 点燃 SO2
4FeS2+11O2 高温 2Fe2O3+8SO2
催化剂
2SO2+O2
2SO3
③三氧化硫的吸收
SO3 +H2O → H2SO4
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
沸腾炉
沸 腾 炉
照片
接触室
接 触 室
照片
吸收塔
吸
收
塔
沸腾炉照片
炉气净化主要除去砷、硒等化合物 和矿尘;
炉气的净化
炉气的成分:二氧化硫、氧气、氮气、 水蒸气、矿尘、砷硒化合物等
净化的目的: 防止催化剂中毒和设备腐蚀
方法:除尘(除矿尘) 洗涤(除去砷、硒等化合物) 干燥(除水蒸气)
• 净化设备: • 1、旋风分离器 • 2、文丘里除尘 • 3、水洗塔
二、接触氧化
硫黄 65%
黄铁矿 16%
其他 19%
• 2.煅烧黄铁矿 将硫黄或经过粉碎的黄铁矿,分别放在
专门设计的燃烧炉中,利用空气中的氧气使 其燃烧,就可以得到SO2。
煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。 造气阶段的反应原理:
• S(s)+O2(g)=SO2(g);△H= -297kJ/mol
• 或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g);△H= 853kJ/mol
• 1.反应原理 SO2跟O2是在催化剂(如V2O5)表面
上接触时发生反应的,所以,这种生产 硫酸的方法叫做接触法。
从沸腾炉出来的气体主要有:SO2、 O2、N2,它们进入接触室,发生氧化反 应:
SO2、O2
温度较高的气体
第一节 接触法制硫酸
第五单元硫酸工业第一节接触法制硫酸天津市武清区河西务中学赵大庆【教学目的】1.使学生了解接触法制硫酸的化学原理、原料、主要反应、设备及流程。
2.通过a大接触氧化的适宜条件的讨论,复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识,并能解释硫酸生产中的简单问题。
3.培养学生处理信息、分析问题的能力,提高学生的语言、文字表述能力。
4.培养创新精神以及研究问题解决问题的科学方法,培养探索精神,树立理论与实践相结合的辩证唯物主义思想。
【教学重点】接触法制硫酸的化学原理。
【教学难点】SO2接触氧化的适宜条件的选择。
【课时安排】2课时。
第一课时接触法制硫酸(第一、二生产阶段)第二课时接触法制硫酸(第三生产阶段)【教学方法】自学、讨论、归纳相结合。
【教学过程】第一课时【设问】我们已经学习过硫酸的性质,了解了硫酸的有关知识,请同学们思考:硫酸在工农业生产中有哪些重要用途?【学生回答】(略)【引入主题】硫酸在生产生活中有重要的作用,这节课我们就来共同学习硫酸的工业制法。
【设问】请同学们根据所学的知识写出生产硫酸的化学反应方程式。
【板书】一、反应原理【学生活动】学生代表到黑板书写,师生点评。
【设疑】生产硫酸的原料可以用硫磺,还可以用黄铁矿。
根据我国的实际情况,应采用哪一种更适合?【投影】我国硫酸工业中原料的利用资料(下表)。
【学生活动】回答问题。
(略)【设问】已知一定条件下 24 g FeS2固体燃烧生成SO2气体和Fe2O3固体,同时释放170.6 kJ的热量,请写出该反应的热化学方程式。
【板书】(学生代表到黑板书写,师生点评)4FeS2(s)+11O2(g) = 2Fe2O3(s)+8SO2(g);△H=-3412 kJ/mol【设问】该反应是硫酸工业生产中第一阶段的反应,请同学们阅读教材并思考:①该阶段的名称是什么?②反应设备是什么?③如何使黄铁矿充分燃烧?④反应产物是什么?产物为什么要净化?【学生活动】阅读教材,讨论、回答问题。
2019-2020学年高二苏教版化学必修1教学案:专题4 第一单元 第二课时 硫酸的制备和性质 Word版含答案
第二课时 硫酸的制备和性质——————————————————————————————————————[课标要求]1.了解工业硫酸的制备方法。
2.了解浓硫酸的物理性质并掌握浓硫酸的化学特性。
1.工业制硫酸发生的三个反应的化学方程式:4FeS 2+11O 2=====高温2Fe 2O 3+8SO 2(S +O 2=====点燃SO 2); 2SO 2+O 2催化剂△ 2SO 3;SO 3+H 2O===H 2SO 4。
2.稀硫酸具有酸的通性;浓硫酸具有三大特性:吸水性、脱水性和强氧化性。
3. 浓H 2SO 4在与Cu 、C 的反应中,作氧化剂,被还原为SO 2,化学方程式 为Cu +2H 2SO 4(浓) =====△CuSO 4+SO 2↑+2H 2O 、 C +2H 2SO 4(浓) =====△CO 2↑+2SO 2↑+2H 2O 。
硫酸的制备及稀硫酸的性质1.硫酸的制备 (1)古代制法加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)制取硫酸。
(2)现代工业制法——接触法三原料三设备三阶段三反应硫黄或含硫矿石、空气、98.3%的浓硫酸沸腾炉SO2的制取和净化4FeS2+11O2=====高温2Fe2O3+8SO2接触室SO2氧化成SO32SO2+O2催化剂△2SO3吸收塔SO3的吸收SO3+H2O===H2SO4(1)硫酸的电离H2SO4是二元强酸,在水中的电离方程式为H2SO4===2H++SO2-4。
(2)酸的通性写出稀H2SO4发生下列反应的离子方程式:①与Fe反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑,②与CuO反应:CuO+2H+===Cu2++H2O,③与Ba(OH)2反应:Ba2++2OH-+2H++SO2-4===BaSO4↓+2H2O,④与Na2CO3反应:CO2-3+2H+===CO2↑+H2O,⑤与BaCl2反应:Ba2++SO2-4===BaSO4↓。
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。
【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
LOGO
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。
高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素1.2硫酸教案2
第2课时硫酸课前自主预习一、硫酸的制备1.古代制法加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)制取硫酸。
2.现代工业制法——接触法二、硫酸的性质1.稀硫酸的化学性质具有酸的通性,溶于水完全电离:H2SO4===2H++SO错误!。
2.浓硫酸的特性(1)吸水性浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作干燥剂。
(2)脱水性浓硫酸能按水的组成比脱去纸、棉布、木条等有机物中的氢、氧元素。
向蔗糖中加入浓硫酸时,观察到的现象有:①蔗糖变黑;②蔗糖体积膨胀,变成疏松多孔的海绵状的炭;③放出有刺激性气味的气体。
(3)强氧化性①与金属的反应:除金、铂以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用。
常温下,Fe、Al遇浓硫酸发生钝化.与铜反应的实验探究②与非金属的反应浓硫酸与木炭的反应:2H2SO4(浓)+C错误!CO2↑+2SO2↑+2H2O。
3.硫酸的用途(1)重要的化工原料,实验室必备的重要试剂。
(2)工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸,作干燥剂等.三、硫酸盐课堂互动探究硫酸的制备工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图:根据上图回答下列问题:(1)填写下列各进口或出口物质的名称:A含硫矿石(如FeS2);B炉渣;C二氧化硫、氧气;D尾气(SO2、O2)。
(2)接触法制硫酸分为三个阶段,填写下表:浓硫酸与稀硫酸1.浓硫酸与稀硫酸的比较2.浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法(1)取少量蒸馏水,向其中加入少量试样,能够放出大量热的为浓硫酸,反之为稀硫酸。
(2)观察状态:为黏稠状液体的是浓硫酸,而黏稠度较小的是稀硫酸.(3)取体积相等的两液体,用手掂掂,质量较大的是浓硫酸。
(4)取少量试样,向其中加入铁片,若能够产生大量气泡的则为稀硫酸:Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑;若无明显现象(钝化),则为浓硫酸。
硫酸最初工业化生产发展概述
示意图
以前的造硫酸。 公元2世纪左右,我国开创土室法制造硫酸。 反应原理:CuSO4·5H2O=CuO+SO3+5H20 反应原理 SO3+H2O=H2SO4 公元13-16世纪欧洲,蒸馏绿矾制硫酸, 公元13-16世纪欧洲,蒸馏绿矾制硫酸,同时还 13 世纪欧洲 出现燃烧硫磺制取硫酸。 出现燃烧硫磺制取硫酸。 公元17世纪, 公元17世纪,英国人瓦德使用硝石和硫磺制 17世纪 取硫酸。 取硫酸。 反应原理:2NaNO2=NO2+Na2O 反应原理 SO2+NO2=SO3+NO SO3+H2O=H2SO4
至1878年,欧洲的硫酸产量已达数百位吨。 1878年 欧洲的硫酸产量已达数百位吨。
铅室法制取硫酸工艺的完善 示意图
反应机理: 反应机理: 2NO+O2=2NO2 4NO2+O2+SO2+SO2+H2O=4HOSO2ONO 2HOSO2ONO+H2O=2H2SO4+NO2+NO 注意:NO与NO2是可重复利用的。 盖吕萨克塔: 盖吕萨克塔:塔内填充焦炭,铅室气体从塔低进入,硫酸从
过去制法的缺陷 • 产量低下,产品浓度低。
• 大量硫氮氧化物排放,造成污染。
• 大量采用玻璃陶瓷等材料作为反应器,易 碎,且耐腐蚀能力不足。
罗布克(Roebuck)创造铅室法制取硫酸 罗布克(Roebuck)
基本思想: 基本思想:铅能抵抗硫酸的腐蚀。 最初的反应器: 最初的反应器: 采用木料做框架,用铅板作为墙壁,造成每边长6英 尺的立方形铅室,将硫磺和硝石放于铁勺中,点燃后放进 铅室内的一个铁盘中,使产生的硫的氧化物气体被预先喷 洒的水吸收,形成硫酸,并不断添加硫磺和硝石,每隔一 段时间便取出硫酸放进玻璃容器中加热浓缩。
