硫酸的性质和应用

1、第十二讲 硫酸的制备和性质 工业上采用接触法制取硫酸包含几个主要反应步骤？这几个反应分别在什么设备中进行。H2SO4SO3SO2S硫化物硫化物如如 FeS2SO3 + H2O=H2SO4S+O2=SO2点燃点燃4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高温高温H2OO2O22SO2+O2 2SO3催化剂催化剂生产步骤生产步骤造气造气接触氧化接触氧化SO3的吸收的吸收SO2的制取的制取SO3的生成的生成硫酸的生成硫酸的生成沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却一.造气沸腾炉1、原料：2、设备：3、如何提高原料的利用率？4、反应原理

2、：硫磺(S)或黄铁矿(FeS2)沸腾炉5、炉气进入接触室之前应怎样处理？除尘洗涤干燥沸腾炉炉气原料粉碎空气硫铁矿在炉内燃烧,要先粉碎并采用沸腾焙烧，这对硫铁矿的燃烧有什么好处？ 粉碎矿石，通过强空气流使矿石处于沸腾状态，增大硫铁矿与氧气的接触面积，加快反应速度。2SO2+O2=2SO3V2O54500C沸腾炉接触室沸腾炉600C5000C4500C8500C5000C热交换器催化剂（1）反应原理（2）设备：二 接触氧化 -接触室二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断，温度较低对反应有利。但是，温度较低时，反应速率低，

3、考虑催化剂在400500活性最大，在实际生产中，选定400500作为操作温度，这时反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应，根据化学平衡理论判断，加压对反应有利。但是，在常压、400500时，二氧化硫的转化率已经很高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操作，并不加压。 二氧化硫接触氧化的适宜条件常压、较高温度（400500）和催化剂接触室中O2的体积分数约是SO2的1.5倍，这样做的原因是什么？增大氧气的浓度，提高二氧化硫的转化率 把反应时生成的热，传递给需要预热的气体，并冷却反应后生成的气体 吸收塔热交换热交换 50

4、00C1500C98.3%H2SO4SO3 + H2O=H2SO4 放热1450C尾气尾气三.SO3的吸收和硫酸的生成SO3气体用什么吸收，为什么不用水吸收？吸收SO3的液体一般从塔顶喷下来，为什么? 用98.3%的浓硫酸吸收不用水来吸收三氧化硫是为了避免产生酸雾从而降低吸收效率。 用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2处理；（此方法反应复杂，还可能发生其他反应）SO2+ NaOH = NaHSO3 NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2ONa

5、2SO3+Ca(OH)2= CaSO3+ 2NaOH2 CaSO3 + O2= 2CaSO44SO2)42(NH2O3SO2)42(NH知识回顾知识回顾稀硫酸具有哪些酸的通性稀硫酸具有哪些酸的通性与酸碱指示剂反应与酸碱指示剂反应与活泼金属反应与活泼金属反应与金属氧化物反应与金属氧化物反应与碱反应与碱反应与盐反应与盐反应Zn+ H2SO4(稀稀) = ZnSO4 + H2CuO + H2SO4 (稀稀) = CuSO4+H2O2NaOH + H2SO4 (稀稀) = Na2SO4+2H2OBaCl2 + H2SO4 (稀稀) = BaSO4 +2HCl石蕊石蕊 浓浓 硫硫 酸酸 的的 性性 质质

6、一、浓硫酸的物理性质一、浓硫酸的物理性质 颜 色 ： 状 态 ：沸 点 ：挥发性：溶解度：密 度 ：无无 色色油状液体油状液体高沸点（高沸点（338C）比水大比水大难挥发难挥发易溶于水，能与水以易溶于水，能与水以任意比任意比混混溶溶，溶解时放出溶解时放出大量的热大量的热。常用的浓硫酸质量分常用的浓硫酸质量分数为数为98.3%，其密度，其密度为为1.84g/cm3，其物，其物质的量浓度约为质的量浓度约为18.4mol/L。 稀释浓硫酸时应该如何操作？正确操作：将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻棒及时搅拌,使产生的热量迅速扩散。“酸入水，沿器壁，慢慢倒，及时搅”气体干燥剂浓硫酸气体 、浓硫酸的吸水

7、性浓硫酸的特性作干燥剂（实验室中常用来作干燥剂（实验室中常用来干燥干燥不与它起反应不与它起反应的气体）的气体） 应应 用用如：如：O2、H2、Cl2、 N2 、HCl、SO2、CO2 、CH不能用浓硫酸干燥的气体：不能用浓硫酸干燥的气体： 碱性气体：碱性气体：如如 NH3还原性气体：还原性气体：如如 H2S、HBr、HI 在胆矾在胆矾（CuSO4 5H2 O）中中滴入浓硫酸，胆矾有何变化？滴入浓硫酸，胆矾有何变化？ 蓝色蓝色 CuSO45H2O CuSO4 + 5H2O浓浓H2SO4白色白色现象：现象：C C1212H H2222O O1111浓硫酸浓硫酸12C + 11H12C + 11H2

8、 2O O蔗糖蔗糖蔗糖变黑蔗糖变黑; ;体积急剧膨体积急剧膨胀胀; ;形成疏松多孔的海形成疏松多孔的海绵状的炭绵状的炭; ;放出大量热放出大量热; ;产生有刺激性气味的产生有刺激性气味的气体。气体。 2、浓硫酸的、浓硫酸的脱水性脱水性 实验 6- 往烧杯中加入约20克蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入15ml溶质的质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌,观察实验现象。比较比较 浓硫酸的吸水性和脱水性有什么区别？浓硫酸的吸水性和脱水性有什么区别？如：空气中的水分、物质中的湿存水、结晶水合物中如：空气中的水分、物质中的湿存水、结晶水合物中的结晶水等，形成硫酸的水合物。的结晶水等，形成硫酸的水合物。

9、H2SO4 + nH2O = H2SO4nH2O原来就有原来就有水水原来没有水原来没有水是指浓硫酸吸收现成游离的是指浓硫酸吸收现成游离的水分子。水分子。是指浓硫酸将有机物中的是指浓硫酸将有机物中的H、O按原子按原子个数比个数比2:1(即水的组成比例即水的组成比例)脱去。脱去。脱水性脱水性吸水性吸水性3、浓硫酸的、浓硫酸的强氧化性强氧化性a、与金属反应、与金属反应现象：现象： 加热能反应，铜片表面有气体产生，产生的气体能使品红溶液褪色，溶液稀释后呈蓝色。 实验实验 6-5在试管中放入一在试管中放入一块铜片，块铜片， 然后加然后加入约入约3ml浓硫酸，浓硫酸，加热，放出的气加热，放出的气体通人品红

10、溶液体通人品红溶液中，观察反应现中，观察反应现象。象。请标出该反应的氧化还原情况请标出该反应的氧化还原情况深入分析深入分析 Cu + 2H2SO4（浓）（浓）=CuSO4 + SO2 + 2H2O0+6+2+4+6升价，失升价，失2e，被氧化，被氧化 降价，得降价，得2e，被还原，被还原还原剂还原剂氧化剂氧化剂注注 意意(1)参加反应的浓硫酸只有参加反应的浓硫酸只有1/2被还原；被还原；(2)在与铜的反应中，浓硫酸既表现出在与铜的反应中，浓硫酸既表现出强强氧化性氧化性，又表现出，又表现出酸性酸性；(3)随着反应的进行随着反应的进行,浓硫酸变稀而不反应；浓硫酸变稀而不反应； 常温下，浓硫酸能使某

11、些金属（如铁、铝等）表面生成一层致密的氧化物保护膜，从而阻止内部的金属继续跟硫酸起反应，此现象称为“钝化”。工业上可以用铝槽车盛放、运输浓硫酸！ a、与金属反应在加热条件下，可与绝大多数金属反应（Au、Pt除外），产生的气体是SO2气体，不是H2 ；常温下，浓硫酸可使铁、l钝化。与金属反应时浓硫酸表现酸性和氧化性；反应通式：金属+浓硫酸 硫酸盐+ SO2 + H2O 2Al + 6H2SO4= Al2(SO4)3+ 3SO2 +2H2O 反应通式：金属+浓硫酸 硫酸盐+ SO2 + H2OC + 2H2SO4（浓）（浓）= CO2 + 2SO2 +2H2O注注意意（1）参加反应的浓硫酸）参加反

12、应的浓硫酸全部全部被还原；被还原；（2）与单质）与单质C的反应中，浓硫酸只表现的反应中，浓硫酸只表现出出氧化性氧化性。b、与某些非金属单质反应、与某些非金属单质反应思考：思考：氧化产物与还原产物的物质氧化产物与还原产物的物质 的量之比的量之比S + 2HS + 2H2 2SOSO4 4（浓）（浓）3SO3SO2 2+ 2H+ 2H2 2O O2HBr + H2SO4（浓）（浓）= Br2+ SO2+ 2H2O c、与某些化合物反应、与某些化合物反应H2S + H2SO4（浓）（浓）= S + SO2 + 2H2O 2NH3 + H2SO4 （浓）（浓）= (NH4)2 SO4 2HI + H2SO4（浓）（浓）= I2+ SO2+ 2H2O 浓硫酸的性质浓硫酸的性质物理性质物理性质特特 性性吸吸水水性性脱脱水水性性强强氧氧化化性性金属金属非金属非金属化合物化合物高沸点高沸点高密度高密度难挥发难挥发易溶水易溶水将下列现象中硫