接触法制硫酸
接触法制硫酸

接触法制硫酸[知识讲解]中学无机化工生产简介硫酸车间一、造气1.原料接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含有一定量的SO2)等作原料。
从原料成本、环境保护等角度考虑,硫黄是制硫酸的首选材料。
我国由于硫黄矿产资源较少,主要用黄铁矿作原料。
世界硫酸产量的60%以上来自硫黄,另一方面,由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则,有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。
相反,黄铁矿制酸的比重却呈下降趋势,90年代初,世界硫酸生产的原料构成为:硫黄黄铁矿其他65%16%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黄铁矿粉碎的目的:一是燃烧迅速,二是燃烧充分,提高原料的利用率。
沸腾炉的名称是因为从炉底通入的强大空气流,在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾,好像“沸腾着的液体”,所以,人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉。
在此阶段中,空气是过量的,目的就是让黄铁矿充分反应。
3.炉气净化干燥从燃烧炉中出来的气体叫做炉气,用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,如砷、硒等的化合物和矿尘等。
杂质和矿尘都会使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产也有不良影响,因此,在进行下一步氧化反应前,必须对炉气进行净化。
炉气净化主要除去砷、硒等化合物和矿尘;炉气干燥主要除去水蒸气。
二、接触氧化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,发生如下反应:SO2(g)+O2(g)SO3(g);△H=-98.3kJ/mol。
工业接触法制硫酸

由已知反应方程式可得: 2 CuFeS2 +5O2→2Cu+4SO2+2FeO
总结:
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
1、三个生产阶段; 造气、接触氧化、三氧化硫的吸收。
2、三个反应: 3、三个设备;沸腾炉、接触室、吸收塔。 二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
解答:
4FeS2 +11 O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O →H2SO4
FeS2 ~ 2SO2 ~ 2SO3 ~ 2H2SO4
FeS2
~
120
x×80%×(1-5%)×(1-20%)
2H2SO4 2×98 1t×98%
练习4: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。
写出铜屑在此状态下被溶解的化学方程式:
2 Cu + O2 + 2 H2SO4 △→ 2 CuSO4 + 2 H2O
硫酸工业
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程 三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
三、有关化工生产的计算
三个反应原理
S
SO2
SO3
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学 反应
主要设备
工艺要求
高温
4FeS2 +11 O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
接触法制硫酸

训练:
教材P69页第一大题、第二大题
作业: 教材P70页第三、四大题
再
见!
X=0.72(g) 4FeS2+11O2= 8SO2↑+2Fe2O3 2SO2+O2=2SO3 SO3+H2O=H2SO4
设1g样品中含纯FeS2Xg 2FeS2---------Fe2O3 240 160 X 0.76g-(1g-X)
设1t该矿石,可制得98%的浓H2SO4Y t. FeS2──────2H2SO4 120 酸1.18t.
三、SO3的吸收
1、反应原理:
SO3(g)+ H2O(l)== H2SO4(l); △H= -130.8KJ/mol
2、吸收剂: 98.3% H2SO4 3、设备: 吸收塔 逆流、充分利用原料、连续生产。 4、原理: 用氨水 5、尾气吸收:
SO2+ NH3.H2O==NH4HSO3
例.某化工厂生产硫酸,用一种含SiO2杂质的黄铁 矿样品,经过测试该矿石,发现1g矿石样品,在氧 气中充分灼烧,残余固体是0.76g. 问(1)写出工业生产硫酸的几个步骤中有关 的化学方程式. (2)若取1t该矿石,可制得98%的浓H2SO4多少 吨?(设生产过程中硫损失2%)
中学化学多媒体教学
江西省遂川中学
焦贤林
第五单元
硫酸工业
第一节 接触法制硫酸
一、造气:
1、反应原理:
S(g)+O2 ==2SO2(g);△H= -297KJ/mol FeS2(s)+11/4O2(g) ==1/2Fe2O3(s)+2SO2(g); △H= -853KJ/mol
2、造气设备: 沸腾炉 3、炉气的净化和干燥处理:
接触法制硫酸

北京四中接触法制硫酸[重点难点]1 .了解工业制硫酸的化学原理、原料、设备和生产过程。
2 .运用化学反应速率和化学平衡理论分析SO2接触氧化的条件。
[知识讲解]一、造气1 .原料接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含有一定量的SO2)等作原料。
从原料成本、环境保护等角度考虑,硫黄是制硫酸的首选材料。
我国由于硫黄矿产资源较少,主要用黄铁矿作原料。
世界硫酸产量的60%以上来自硫黄,另一方面,由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则,有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。
相反,黄铁矿制酸的比重却呈下降趋势,90年代初,世界硫酸生产的原料构成为:硫黄黄铁矿其他365%16%19%(有色冶金烟气占4)2 .煨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。
煨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);AH=-297kJ/molH巧”或者FeSz(s)+iO2(g)=2Fe2O s(s)+2SO2(g);△H=-853kJ/mol黄铁矿粉碎的目的:一是燃烧迅速,二是燃烧充分,提高原料的利用率。
沸腾炉的名称是因为从炉底通入的强大空气流,在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾,好像“沸腾着的液体”,所以,人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉。
在此阶段中,空气是过量的,目的就是让黄铁矿充分反应。
3.炉气净化从燃烧炉中出来的气体叫做炉气,用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,如神、硒等的化合物和矿尘等。
杂质和矿尘都会使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产也有不良影响,因此,在进行下一步氧化反应前,必须对炉气进行净化。
炉气净化主要除去神、硒等化合物和矿尘;炉气干燥主要除去水蒸气。
二、接触氧化1 .反应原理SO2跟。
2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。
接触法制硫酸化学方程式

接触法制硫酸化学方程式
硫酸是一种无机化合物,化学式为H2SO4。
它是一种强酸,可
以与许多物质发生化学反应。
硫酸的硫原子的氧化态为+6,氧原子
的氧化态为-2。
当硫酸与金属反应时,会发生硫酸化反应,产生相
应的硫酸盐和氢气。
以钠为例,硫酸与钠反应的化学方程式如下:
H2SO4 + 2Na → Na2SO4 + 2H2↑。
这个方程式表示1摩尔的硫酸和2摩尔的钠反应,生成1摩尔
的硫酸钠和2摩尔的氢气。
在这个反应中,硫酸失去了两个氢离子,而钠失去了一个电子,产生了氢气。
除了金属外,硫酸还可以与碱、碳酸盐等物质反应。
例如,硫
酸与氢氧化钠(氢氧化钠是一种强碱)反应的化学方程式如下:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O.
这个方程式表示1摩尔的硫酸和2摩尔的氢氧化钠反应,生成
1摩尔的硫酸钠和2摩尔的水。
在这个反应中,硫酸中的氢离子和
氢氧化钠中的氢氧根离子结合生成水,同时生成了硫酸钠盐。
总的来说,硫酸的化学方程式可以根据不同的反应物进行调整,但是在任何反应中,硫酸的化学式始终为H2SO4。
希望这样的回答
对你有所帮助。
硫铁矿接触法生产硫酸

一、生产硫酸的原料
种类 原料来源 主要成分
硫铁矿(我 国)
硫磺
含硫工业废物
普通硫铁矿 含煤硫铁矿
浮选尾砂
FeS2二硫化 铁
石油、天 然气净制
时回收
S2
有色金属冶炼产 生的含有SO2的
烟气
煤炼焦过程产生 的H2S
SO2、H2S
二、硫酸的性质及用途:
1 .无色、透明、粘稠、脱水、 强氧化。
1. 2 .工业上是SO3与H2O以 一定比例的混合液。
(3)废渣处理 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。 2、 “废热〞利用:能量充分利用 (1)在接触室中设热交换器,预热SO2和O2 。
1. 干难法除—:—粗粒矿尘,用旋风别离器; 2. 湿法——细粒、As2O3、SeO2 、HF及酸雾,文
氏管水洗或酸洗.〔电除雾器、文氏管、冲挡式洗 涤器) 3. 电除尘——精制炉气; 4. 浓硫酸——吸收炉气中水分。
我国采用四段间接换热式转化器,其工艺流程:
鼓风机
与四段转化气
净制炉气
外换热器
(壳程)
吸 收 塔
反响中的杂质
矿尘
堵塞设备、管道;↓催化剂活性
SeO2
有害(对于转化工序的钒催化剂); 使成品酸带色
As2O3 HF SO3
催化剂中毒
腐蚀设备、衬里、填料及催化剂载体(硅藻 土SiO2)
与水结合生成酸雾:腐蚀设备
H2O
↓传热;↓活性
五. 炉气的净化与枯燥
2. 常见方法:针对杂质在高温下一般以气、 固态存在,温度降低那么以气、液、固三态 存在,而且颗粒大小相差很大,有 d=1000μm,有的d<1μm, 所以要采用不同方法 到达净化指标要求。粒径大易除去,粒径小
接触法制硫酸

接触法制硫酸
3 . 三氧化硫的吸收
主要反应: 主要反应: 主要设备: 主要设备: SO3 (g)+ H2O(l) = H2SO4(l) 吸收塔
△H=-130.3KJ/mol
讨 论
工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸? ⑴ 工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸? 的浓硫酸吸收三氧化硫 用 98. 3 % 的浓硫酸吸收三氧化硫 为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫? ⑵ 为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫? 三氧化硫与水化合时,放出大量热。 三氧化硫与水化合时,放出大量热。如用水或稀硫酸
第五单元 硫酸工业
第一节 接触法制 接触法制硫酸
怎样制取硫酸?
S FeS2
O2
SO2
⑴O2
⑵ O2
SO3
⑶ H2O
H2SO4
因为硫磺做原料成本低,污染少,所以 因为硫磺做原料成本低,污染少, 世界上主要用硫磺制硫酸 我国由于硫磺 主要用硫磺制硫酸, 世界上主要用硫磺制硫酸,我国由于硫磺 矿产资源较少,主要用黄铁矿为原料, 黄铁矿为原料 矿产资源较少,主要用黄铁矿为原料,黄 二硫化亚铁) 铁矿的主要成分是 FeS2 (二硫化亚铁)
接触法制硫酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫
主要反应: 主要反应: 2SO2(气) + O2 (气) 气 气 反应条件: 反应条件:
理论上:低温、高压、 理论上:低温、高压、催化剂
2SO3 (气) 气
△H= — 196.6 kJ/mol
不同温度、压强下 不同温度、压强下SO2的平衡转化率 温度
转化 率% 温度0C 压强 MPa
+2 -1
氧
元素被还原, 元素被还原, 氧气
是氧化剂。 是氧化剂。
接触法制硫酸

接触法制硫酸如果我问你:“你知道什么是接触法制硫酸吗?”,相信你会一头雾水。
其实很简单,接触法制硫酸就是用含有硫酸根离子或者硫酸氢根离子的物质作原料,经过化学变化制取硫酸的方法。
为了考察反应,我还特意做了实验:先将5克硫酸钠溶解在500毫升的水中,再将6克硫酸亚铁溶解在300毫升的水中,然后加热,得到的溶液便是硫酸亚铁硫酸溶液。
我拿出试剂瓶,将反应产生的气体导入试剂瓶中,把反应液倒入水中,可见固体消失。
这时我按照文献中写的方法加入石灰水,再观察它们反应的现象,只见生成的气体逐渐减少,最终消失。
同时,我还发现,反应完毕后剩余的物质都呈无色状态,而且放置后又重新恢复无色状态。
这些实验是在高温、高压的环境下完成的。
因此,在实验室里通常使用铁制的反应器皿来进行反应。
另外,我也查阅了资料,找到了以下两种制取硫酸的方法:第一种是用黄铁矿粉在氯气流中加热至600 ℃进行分解,再用氨水中和得到硫酸铵;第二种是用锌粉与盐酸反应生成氯化锌和氢气,再加热至400 ℃使氯化锌分解,与氧气共同加热至600 ℃生成硫酸锌和水。
现在,我们再来了解硫酸的用途吧!硫酸的主要用途是作为一种强酸。
化肥,人造纤维,染料,医药,炸药等的主要原料。
而且硫酸的用途非常广泛。
其中,最基本的就是用于工业生产上。
在钢铁厂里,用硫酸来对铁矿石进行酸洗;在建筑行业中,用来对混凝土和沙石等进行酸洗;在纺织业中,用来对棉花进行漂白。
在塑料工业中,用硫酸来对聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、 ABS树脂等进行蚀刻。
在电镀行业中,用来对电镀铜、镍、铬等金属时的添加剂进行去除。
在食品工业中,用来处理罐头类产品,防止腐蚀和微生物的繁殖。
在电子工业中,用来清洁集成电路板,并作为蚀刻和去除膜厚的溶液。
在石油化工中,用来对芳烃、苯、醇类、醚类等各种有机溶剂进行稀释或者作为萃取剂。
在橡胶工业中,用来制备合成橡胶,如丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶等。
在制药工业中,用来制造青霉素和红霉素等抗生素。
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记笔记。
培养观察和想像能力。
培养应用意识。
培养概括和表达能力。
掌握接触法制造硫酸的化学反应原理
[过渡]下面学习硫酸的生产过程
[板书](二)生产过程
1.二氧化硫的制取和净化
[指导阅读]课本71页1。
[设问]燃烧硫铁矿的设备叫什么?
[展示]沸腾炉模型。简介其构造;观察进出口和发生化学反应的部位。
(1)主要反应
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
(3)炉气净化:除尘、洗涤、干燥
记笔记
强化理解和记忆。
[指导阅读]课本72页2。
[引导讨论]
1.炉气经净化后将进入哪一个阶段?
2.二氧化硫氧化成三氧化硫的反应有什么特点?
3.上述反应是在什么设备里进行的?如何将反应物气体预热?
[展示]接触室模型并简介构造。
[软件演示]二氧化硫和氧气在接触室(含热交换器)中运动和转化。
[讲解]热交换原理和热交换过程。
4.从接触室出来的混合气体主要含有哪些物质?
[板书]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:
SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)
△H=196.6kJ·mol-1
(3)热交换过程:
5.怎样用三氧化硫制造硫酸?
6.接触法制造硫酸的主要原料有哪些?
7.试概括、叙述接触法制造硫酸的化学反应原理。
[板书](一)化学反应原理
燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫,使二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下氧化成三氧化硫,再使三氧化硫跟水化合而生成硫酸。
观察
使三氧化硫跟水反应。
主要有硫和黄铁矿、空气和水。
6.硫酸工厂尾气为什么样要经过净化回收处理才能排入大气?
[板书]3.三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:净化、回收。
阅读。
讨论、回答出:三氧化硫的吸收和硫酸的生成。
反应剧烈、放出大量的热量。
观察是否有白色酸雾产生。
应选用98.3%的硫酸。因为在吸收过程中不形成酸雾,所以吸收效率高。
[软件演示]硫铁矿在沸腾炉里燃烧。
[引导讨论]
1.为什么黄铁矿要粉碎成细小颗粒?
2.为什么要通入强大的空气流使之呈沸腾状态?
3.炉气为什么要净化?通常采用哪些净化措施?净化后的气体主要成分是什么?
听讲。
记笔记。
阅读。
回答:沸腾炉。
观察沸腾炉的构造,认识其作用。
观察沸腾状态。
看书、讨论、回答出:
矿粒细小,跟空气接触面大,燃烧充分,燃烧快。
3.若用硫铁矿为原料制取二氧化硫,写出化学方程式,标出各元素的化合价、电子转移的方向和数目。
4.二氧化硫跟氧气化合的适宜条件是什么?它们是怎样化合成三氧化硫的?为什么叫做接触法。
阅读
讨论、归纳出:制取二氧化硫可选用硫黄、硫铁矿和硫化氢等为原料。用硫黄最好,因为硫黄不含杂质。
讨论出:这是因为我国硫黄资源不如硫铁矿充足;而且在可作为制取二氧化硫的原料中硫铁矿的含硫量较高。
培养环境保护的意识。
强化记忆。
[多媒体件演示]接触法制造硫酸的工业制法流程。
观察。
培养整体思维能力。
[讲述]硫酸工业是我国建立较早的一种化学工业,但在解放前,生产技术落后,产量很低。解放后,我国的硫酸工业迅速发展,硫酸产量由1949年的4万吨发展到1997年的1946万吨,跃居世界硫酸产量第三位。
书写化学方程式(指定一名学生板演);评价配平思路及书写是否规范。
回答:适当的温度和催化剂。二氧化硫和氧气是在催化剂表面接触时化合成三氧化硫的。
培养自学能力。
培养发散思维和集中思维能力。
学会正确评价。
培养理论联系实际的品质。
训练书写和配平复杂的化学方程式的技能。
检查自学的情况。
[软件演示]二氧化硫、氧气在催化剂表面接触生成三氧化硫。
增大气液物质的接触面积。
吸收塔。
观察外形和内部构造。
听讲。
观察硫酸的生成过程。
浓度增大;其成分为硫酸和三氧化硫;用水稀释。
因为尾气里含有二氧化硫,直接排放会污染环境。
记笔记。
培养自学能力。
培养逻辑思维能力和辩证思维能力及表达能力。
认识量变引起质变的观点并能初步应用。
培养综合应用知识的能力。
培养观察能力和抽象思维能力。
培养观察能力、审美能力、抽象思维能力。
强化理解和记忆。
[指导阅读]课本74页3
[引导讨论]
1.从接触室出来的气体将进入哪个阶段?
2.三氧化硫分别通入水、稀硫酸和98.3%硫酸,会有什么现象?
[多媒体演示]三氧化硫由下部分别通入,喷下的水、稀硫酸、98.3%硫酸中。
3.工业上吸收三氧化硫制造硫酸,应选用上述哪种物质?试说明理由。
教案示例
一、教案示例பைடு நூலகம்
教师活动
学生活动
设计意图
[引入]硫酸是化学工业中最重要的产品之一,用途极为广泛。硫酸的年产量常常是衡量一个国家化工生产能力重要指标。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法——接触法
一、接触法制造硫酸的反应原理和生产过程
设备——热交换器
阅读。
回答:二氧化硫氧化成三氧化硫。
属于气体反应、可逆反应,正反应是体积缩小且为放热反应。
通过热交换器。
观察接触室外形和内部构造。
观察二氧化硫和氧气在接触室里的运动及转化。
听讲。
回答:三氧化硫、二氧化硫、氮气和氧气。
记笔记。
培养自学能力。
培养逻辑思维能力。
培养分析和推理能力。
检查自学的情况。
听讲
笔记
激发学习兴趣
引入新课
[引导阅读]课本71页上半页
[引导讨论]1.要制造硫酸,首先要考虑原料。哪些物质可作为制取二氧化硫的原料?选用哪种原料最好?试说明理由。
2.一个硫酸厂究竟采用哪种原料好,主要看能否经济而大量获得和含硫量的高低。综合考虑,选用硫黄最好。为什么目前我国却主要采用硫铁矿作为制取二氧化硫的原料?
这样能使矿粒跟空气接触更充分,燃烧快,反应完全,原料的利用率高。
为了防止催化剂中毒,消除对设备和生产的不良影响;净化措施是除尘、洗涤和干燥;净化后的气体主要含有二氧化硫、氧气和氮气。
培养观察能力和审美能力。
培养自学能力。认识增大反应物表面积的反应原理。
认识沸腾的作用。
培养分析问题能力。
[板书](1)主要设备:沸腾炉
4.三氧化硫与浓硫酸怎样混合更有利于三氧化硫的吸收?硫酸厂是用什么设备吸收三氧化硫的?
[展示]吸收塔模型,观察其构造。
[讲解]气液逆流和瓷环的作用。
[多媒体演示]三氧化硫在吸收塔中的吸收过程和硫酸的生成。
5.98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫后其浓度有何变化?其成分有何变化?再如何制成98.3%的浓硫酸?