高三化学硫酸工业知识精讲 人教版

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1、高三化学硫酸工业知识精讲人教版一.本周教学内容：硫酸工业二.重点、难点：1.接触法制硫酸的化学反应原理、生产过程和典型设备2.应用化学反应速率和勒夏特列原理，选择SO2氧化为SO3的适宜条件3.物质纯度、转化率、产率的计算方法4.副产品的综合利用、综合经济效益的讨论三.具体内容：硫酸是基础化学工业的重要产品。它是许多化学工业的原料，大量用于制造化肥、农药、医药、染料、炸药、化学纤维等。它还广泛应用于石油炼制、冶金、机械制造等国民经济部门。因此，有人认为硫酸的产量可视为一个国家工业发达水平的一种标

2、志，可见硫酸工业在国民经济中占有重要的地位。学习工业制备H2SO4是非常必要的。（一）接触法制硫酸（FeS2为原料）的原理，过程及典型设备（二）接触法制硫酸的生产过程1.SO2的制取和净化：我国目前一般多用燃烧FeS2来制取SO2。化学方程式：为了提高利用率，工业上常将FeS2矿粉碎成小颗粒，放在特制的炉中燃烧。提出问题：（1）培烧黄铁矿的炉子为什么称为沸腾炉？（2）送进沸腾炉的矿石为什么要粉碎成细小的矿粒？（3）燃烧黄铁矿为什么不需多加燃料？从沸腾炉中出来的气体叫做炉气，其中含SO2、O2、N

3、2、H2O以及其它杂质，需净化后才能通过催化剂？指导学生阅读书中有关内容，提出问题：（1）什么叫催化剂中毒？（2）为什么炉气要净化全才能通过催化剂？（3）怎样净化炉气？2.SO2氧化成SO3：热化学方程式：2SO2（气）+O2（气）2SO3（气）+196.6KJ反应装置：接触室。讲解SO2和O2在接触室里反应生成SO3的反应过程。3.SO3的吸收和H2SO4的生成：化学方程式：SO3+H2O=H2SO4讲解SO3在吸收塔中变成H2SO4的主要过程。提出问题：（1）吸收SO3为什么不用水，而用98

4、.3%的H2SO4？（2）为什么从上面喷下来？（3）尾气未经处理为什么不许排入大气中？总结：①依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分燃烧。②采用适当过量的空气使黄铁矿充分燃烧，依据的原理是增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用。③通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有SO2、O2、N2、H2O以及一些其他杂质。砷、硒等的化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响。因此，

5、炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。④在接触室里装有热交换器，它的作用是在SO2接触氧化时，用放出的热来加热未起反应的SO2和空气，这样可以充分利用热能，节约燃烧。⑤吸收SO2不能用水或稀H2SO4溶液，而用98.3%的浓硫酸，是因为用水或稀H2SO4溶液作吸收剂容易形成酸雾，吸收速度慢。⑥硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的SO2，如果不加利用而排入空气会严重污染空气，浪费原料。（三）应用化学反应速率和勒夏特列原理选择适宜条件1.催化剂在通常状况下SO2与O2反应的速率很低，这

6、对生产极不利。已知有几种物质可以作为加快SO2与O2反应的催化剂，其中较为理想的是五氧化二矾（V2O5），目前工业上都以五氧化二矾作为二氧化硫氧化的催化剂。2.温度二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应。根据化学反应速率和化学平衡理论判断，温度对二氧化硫接触氧化的影响是：温度较低有利于提高二氧化硫的平衡转化率，但不利于提高反应速率；温度较低时催化剂的活性不高，不利于发挥催化剂在提高反应速率中的作用。由上述分析可知，对于二氧化硫的接触氧化，需要确定一个既有理想的化学反应速率又有理想的二氧化硫平衡转化

7、率的温度数值。在实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度，因为这个温度范围内，反应速率和二氧化硫的平衡转化率（93.%～99.2%）都比较理想。3.压强二氧化硫的接触氧化也是一个气体总体积缩小的可逆反应。根据化学反应速率和化学平衡理论判断，压强对二氧化硫接触氧化的影响是：增大气体压强，既能提高二氧化硫的平衡转化率，又能提高化学反应速率。但是，增大气体压强以后，二氧化硫的平衡转化率提高得并不多。考虑到加压必须增大投资以解决增加设备和提供能量的问题，而且在常压下400℃～500℃时，SO2的平

8、衡转化率已很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作，并不加压。（四）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”，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。硫酸厂的“三废”经处理后，不仅消除了污染，而且也使SO2和黄铁矿矿渣得到合理利用。1.尾气吸收（氨水吸收）SO2＋2NH3＋H2O=（NH4）2SO3＋H2SO4=（NH4）2SO4＋SO2↑＋H2O　　　　　　　　　　（作肥料）（作生产硫酸的原料）2.污水处理（石灰乳中和）3.废渣的作用黄铁矿的矿渣的主要成分是