第二章 硫酸工业
硫酸工业教案
“硫酸的工业制法——接触法”教学设计高二年级陈连冀[教学目标]1、让学生了解接触法制硫酸的三个重要阶段、反应原理及主要设备的名称、构造和作用。
2、让学生理解二氧化硫催化氧化的过程，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识。
3、让学生了解工业生产中加快反应，提高原料利用率，节约能源的的一些措施和方法。
[教学重点]接触法制硫酸的化学反应原理。
[教学难点]二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收。
[教学方法]让学生复习工业合成氨的相关知识，在学习过程中与硫酸工业作比较。
通过多媒体演示硫酸工业生产过程。
[教学课时]2课时第一课时[教学过程][引入]同学们，我们初中学习过硫酸的知识，硫酸不仅是实验室中重要的试剂之一，而且它在工农业生产、科学实验和国防建设中，也具有十分广泛的用途。
[投影]硫酸可以用来制化肥，如磷肥、氮肥等。
可以在金属加工和金属制品电镀以前，除去金属表面的氧化物膜，可以制取许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁等，还可用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，实验室中常用作干燥剂、脱水剂等。
[提问]硫酸有那么多用途，工业上是如何生产的呢？这就是我们这节课所要学习的主要内容。
[投影]本节课的学习目标[讨论]请同学们根据学过的硫及其氧化物知识，讨论生产硫酸的基本原理。
[总结]许多同学想到用硫燃烧生成二氧化硫，这固然是一种方法，但根据我国资源情况，实际生产中通常用燃烧黄铁矿的方法来制取二氧化硫，二氧化硫转化为三氧化硫，是在一个叫接触室的设备内进行的，因此，又称为接触法制硫酸。
[板书]5.1接触法制硫酸一、反应原理三原料、三反应4FeS 2 ＋11O 22Fe 2O 3+8SO 2↑2SO 2＋O 2 2SO 3SO 3＋H 2O H 2SO 4[过渡]接触法制硫酸分三个阶段，第一阶段是二氧化硫的制取和净化，第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成，这三个反应分别在三个生产设备中完成，先来看第一个沸腾炉。
硫酸工业制法方程式
硫酸工业制法方程式嘿，朋友们，今天咱们来聊聊硫酸工业制法的方程式，那可就像一场奇妙的化学魔术表演呢！首先，制造硫酸的第一步就像是打开魔法大门的钥匙，是制取二氧化硫。
这时候，硫铁矿（主要成分是FeS₂）就像一个充满宝藏的小星球，被我们开采利用啦。
它和氧气一起反应，方程式是4FeS₂ + 11O₂ =高温=2Fe₂O₃ + 8SO₂。
你看，这个反应就像是一场盛大的派对，硫铁矿和氧气疯狂地跳舞，然后就产生了二氧化硫这个“小调皮”。
接着呢，二氧化硫这个小家伙还得经过进一步的加工。
它要被送到接触室里，就像被送去魔法学校深造一样。
在这里，它会和氧气再次相遇，在催化剂五氧化二钒（V₂O₅）的帮助下，它们又发生了奇妙的反应。
2SO₂ + O₂⇌ 2SO₃，这个反应啊，就像是两个人在催化剂这个月老的牵线下，紧紧地结合在了一起，变成了三氧化硫。
然后呢，三氧化硫这个新生成的家伙可不能直接就成为硫酸。
它就像一个半成品的小怪兽，得经过处理才行。
它要被送到吸收塔里面，这里就像是它的改造工厂。
三氧化硫会和水发生反应，SO₃ + H₂O = H₂SO₄，这就像是小怪兽终于被驯服，变成了我们想要的硫酸，大功告成啦！你要是把这个过程想象成一场游戏，那每个方程式就是一个通关的关卡。
从硫铁矿开始，它就像游戏的初始道具，经过和氧气的第一次反应，就像通过了第一关，得到了二氧化硫这个“小奖励”。
然后二氧化硫和氧气的反应是第二关，产生三氧化硫这个更厉害的“装备”。
最后三氧化硫和水的反应就是最终关卡，得到了硫酸这个“终极大奖”。
这硫酸工业制法的方程式啊，就像是化学世界里的一套神秘咒语。
每个元素都是咒语里的一个魔法字符，按照特定的顺序组合起来，就能产生神奇的效果。
如果说化学是一个大魔法盒，那硫酸的工业制法就是这个魔法盒里一颗璀璨的明珠。
而且啊，这些反应就像一场接力赛。
硫铁矿和氧气先跑第一棒，产生二氧化硫；二氧化硫和氧气接过第二棒，变成三氧化硫；最后三氧化硫和水冲刺最后一棒，生成硫酸。
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。
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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
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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。
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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
硫酸工业 工艺流程ppt课件
三 硫铁矿的沸腾焙烧
〔一〕根本原理 〔二〕沸腾焙烧炉的构造 〔三〕沸腾焙烧工艺流程 〔四〕电除尘器
〔一〕硫铁矿沸腾焙烧根本原理
１、流态化概念 固体流态化是在流动流体的作
硫酸工业 工艺流程
3.1 绪论 3.2 从硫铁矿制二氧化硫炉气 3.3 炉气的净化与枯燥 3.4 二氧化硫的催化氧化 3.5 三氧化硫的吸收 3.6 三废治理与综合利用
3.1 绪 论
一、性质 二、用途 三、消费方法 四、硫酸工业开展概略
一、性质
❖ 纯硫酸 〔H2SO4〕是一种无色透明的油状液体，相对密 度为1.8269，几乎比水重一倍。工业消费的硫酸系指SO3 和H2O以一定比例混合的溶液。
〔一〕 焙烧反响
❖主要反响：
❖
Ⅰ 2FeS2=2FeS+ S2(g)
ΔH0298=295.68kJ
❖
Ⅱ S2(g)+2O2=2SO2 ΔH0298=-
724.07kJ
❖ ΔH0298=-2453.30kJ
4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2
❖ 1723.79kJ
3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2 ΔH0298=-
Fe3O4+4SO3=Fe2(SO4)3+FeSO4
❖Ⅱ 高温下矿石与烧渣反响
❖ FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2 FeS+10Fe2O3=7Fe3O4+SO2
❖ FeS2+5Fe3O4=16FeO+2SO2 FeS+3Fe3O4=10FeO+SO2
〔二〕焙烧方法
焙烧方法主要由硫铁矿成份和渣的处置方式决议。 普通硫铁矿多采用氧化焙烧。 1、常规焙烧 2、磁性焙烧 3、脱砷焙烧 4、硫酸化焙烧
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,硫酸工业制法
原料准备与处理
硫磺
01
硫磺是硫酸生产的主要原料，需经过筛选、破碎、研磨等工序，
将其细化为适合反应的颗粒大小。
燃料和氧化剂
02
生产硫酸需要燃料提供热量，同时需要氧化剂如空气或氧气参
与燃烧反应。
水
03
硫酸生产过程中需要大量的水，主要用于吸收反应生成的尾气，
同时用于设备的冷却和洗涤。
燃烧反应
燃烧室
硫磺、燃料和氧化剂在燃烧室中进行高温燃烧，生成二氧化硫气 体。
硫酸生产过程中产生的废水含有酸性物质和重金属离子，需要进行 处理后达标排放。
废渣处理
硫酸生产过程中产生的废渣含有硫铁矿和重金属离子，需要进行妥善 处理和利用。
05 硫酸工业的发展趋势与展 望
提高硫酸生产效率
优化工艺流程
通过改进工艺流程，提高设备运行效率，降低生 产过程中的能耗和物耗。
强化技术创新
产品质量
通过控制吸收反应的条件， 可以生产不同浓度的硫酸， 满足市场需求。
三废处理与环境保护
废气处理
硫酸生产过程中产生的废气需 经过除尘、脱硫等处理，以减
少对环境的污染。
废水处理
产生的废水需经过处理，去除 其中的有害物质，达到排放标 准后才能排放。
废渣处理
产生的废渣需进行妥善处理或 再利用，以减少对环境的影响 。
接触法制硫酸
接触法制硫酸的基本原理是利用硫或硫化物与空气中 的氧气反应，生成二氧化硫气体，再经过催化氧化生
成三氧化硫，最后与水反应生成硫酸。
接触法制硫酸的优点在于可以利用硫或硫化物作为原 料，同时可以利用工业尾气中的二氧化硫气体进行回
收利用。
接触法制硫酸的缺点在于需要高温高压的反应条件， 同时尾气处理难度较大。
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。
硫酸工业的知识要点及要求1、工业制硫酸的原理、原料、流程.
黄铁矿(硫磺)、 空气
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学 反应
主要设备
工艺要求
主要排放
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
氧化剂： O2 氧化产物：Fe2O3 、SO2
还原剂： FeS2 还原产物：Fe2O3 、SO2
如果有4摩尔的FeS2参加反应，电子转移为 44 摩尔。
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
第二步：2SO2 + O2
催化剂 高温
2SO3
第三步：SO3 + H2O
H2SO4
硫酸生产的三大设备 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉 接触室 吸收塔
沸 腾 炉
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
吸收塔
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
接 触 室
讨论１、 SO2转化成SO3的反应特点是什么？第二
生产阶段的反应条件是什么？为什么采用这个条件呢？
催化剂
2SO2(g) + O2(g) 高温 2SO3(g);
△H=- 196.6kJ/mol 反应特点：可逆反应；正反应为放热的、 气体体积缩小的反应
净 化
冷却
练习2、在硫酸的工业制法中，下列生产 操作与说明生产操作的主要原因 两者都正
确的是： D
A、硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁 矿不能沸腾燃烧
B、从沸腾炉出来的气体需要净化，因为炉 气中二氧化硫会与杂质反应
高考化学第一轮复习-硫酸-硫酸工业课件
• ②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将
不同质量的铵盐分别参加到50.00 mL相同
浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体
全部逸出(此温度下铵盐不分解)，该气体
经枯燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸
增加的质量。
第三十六页，共59页。
• 局部测定结果： • 铵盐质量为10.00 g和20.00 g时，浓硫酸
第十六页，共59页。
硫酸盐 Na2SO4 CaSO4
BaSO4
结晶水合物 Na2SO4·10H2O CaSO4·2H2O 2CaSO4·H2O
俗名 芒硝 生石膏(石膏) 熟石膏
重晶石
主要用途 制玻璃、 造纸工业
制粉笔、 模型、雕像
作白色 颜料、 “钡餐”
第十七页，共59页。
硫酸盐 FeSO4 CuSO4
• ⑦取少量试样，分别投入一小块铜片，稍 加热，产生刺激性气味气体且溶液变蓝的 为浓硫酸，无明显现象的为稀硫酸。
• ⑧滴入石蕊溶液并微热，浓硫酸先变红然 后红色消失，稀硫酸只变红色。
第二十三页，共59页。
•
虽然浓H2SO4有强氧化性，SO2有
比较强的复原性，但因H2SO4中的S为＋6
价，SO2中的S为＋4价，没有中间价态，
第四页，共59页。
பைடு நூலகம்
• 浓H2SO4对有机物有强烈的腐蚀性，当不 慎在皮肤上沾用干上布浓H2SO4时应 水 迅 速拭去，再用大量的 冲洗。
• ③强氧化性：浓H2SO4的氧化SO性2 是分子中 ＋6价的硫元素表现的，浓H2SO4的复原 产物一般为 。
• a．与金属反响：除Au、Pt以外的绝大多 数金属都能与浓H2SO4作用如与Cu：
故浓H2SO4不能氧化SO2。