硫酸工业制备教案

第一节接触法制硫酸●教学目标了解接触法制硫酸的化学原理、原料、生产流程和典型设备。通过二氧化硫接触氧化条件的争论，复习稳固关于化学反响速率和化学平衡的学问，训练学生应用理论学问分析和解决问题的力气。一、反响原理1.S＋O===SO2 2SO＋HO===HSO3 2 2 4现阶段我国硫酸的生产原料以黄铁矿(主要成分为FeS)2厂的烟气、矿产硫黄或从石油、自然气脱硫获得硫黄作原料。4FeS＋11O

高温

＋8SO2 2 2 3 2如以石膏为原料的第一步反响就是：2CaSO＋C2CaO＋2SO

↑＋CO4 2 2二、工业制硫酸的生产流程。工业上制硫酸主要经过以下几个途径：1、以黄铁矿为原料制取SO的设备叫沸腾炉。2沸腾炉示意图烧得更充分，从而提高原料的利用率。［设问］黄铁矿经过充分燃烧，以燃烧炉里出来的气体叫做“炉气不能直接用于制取SO3，这是为什么呢？这是由于炉气中常含有很多杂质，如N2，水蒸气，还有砷、硒的化合物及矿尘等。这蒸气对设备也有不良影响，因此炉气必需经过净化、枯燥处理。问题：1.N对硫酸生产没有用处，为什么不除去？22.工业生产上为什么要把握条件使SO、O处于上述比例呢？2 2［答案］1.N2

对硫酸的生产没有用处，但也没有不利之处，假设要除去，势必会增加生产本钱，从综合经济效益分析没有除去的必要。2.率，从而有利于SO的进一步氧化。2三、生产设备及工艺流程接触室依据化学反响原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进展的，目前工业生产上将这种生产硫酸的方法叫做接触法制硫酸。二氧化硫发生催化氧化的热化学方程式为：［提问］SO的接触氧化在什么条件下反响可提高SO的转化率？2 2SO的氧化为一可逆反响。依据勒夏特列原理，加压、降温有利于SO转化率的提高。2 2实际生产中反响条件：常压下400℃～500℃。为什么？？二氧化硫在接触室里是如何氧化成三氧化硫的呢？经过净化、枯燥的炉气，通过接触室中部的热交换器被预热到400℃～500℃,通过上层被其次次氧化。这是提高可逆反响转化率的一种格外有效的方法。吸取塔二氧化硫在接触室里经过催化氧化后得到的气体含三氧化硫一般不超过10%，其余为N2、O2及少量二氧化硫气体。这时进入硫酸生产的第三阶段，即成酸阶段。其反响的热化学方程式为：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3kJ/mol98.3%的H2SO4来吸取SO3的，为什么要这样操作呢？水溶液中的水发生反响生成硫酸。SO(g)＋HO(l)HSO(l),ΔH＜0,这是一个可逆3 2 2 498.3%的浓硫酸作为吸取剂吸取三氧化硫。［争论］1.从吸取塔里排出的尾气有哪些成分，能直接排放到空气中吗？2.尾气应如何处理？［答复］从吸取塔排出的气体主要有N2、O2，少量二氧化硫，假设直接排放到空气中，氧化，然后进一步吸取。也可用NH3吸取SO2以生产亚硫酸铵，或用碱吸取后，再通过加酸生产高浓度二氧化硫和硫酸铵。●综合力气训练题在硫酸的工业制法中，以下生产操作与说明生产操作的主要缘由二者都是正确的选项是A.硫铁矿燃烧前需要粉碎，由于大块的硫铁矿不能燃烧B.从沸腾炉出来的炉气需净化，由于炉气中SO会与杂质反响2C.SO氧化为SO时需使用催化剂，这样可以提高SO的转化率2 3 2D.SO98.3%的浓HSO吸取，目的是防止形成酸雾，以便使SO吸取完全3 2 4 3固体A、BA、B1∶11∶2A、B在高温时煅烧，产物都是C(s)D(g)DE，E是非金属元素显＋6价的含氧酸，该非金属元素形成的单质通常是一种淡黄色晶体，E的稀溶液和AG(g)F(aq),GD的水溶液，有淡黄色沉淀生成。在F中滴入溴水后，参与KOH溶液有红褐色沉淀生成，加热时又能转变为G。依据上述事实答复：A的化学式是 ，B的化学式是 。写出以下反响的化学方程式：①B煅烧生成C和D -②G通入D溶液中 ③向F中滴入溴水 1.D2.第一步：依据E是非金属元素显＋6价含氧酸且该非金属元素形成的单质，通常是一种淡黄色固体，所以E是HSO。2 4其次步：A(B)C＋D，D最终制得E，E＋A

G↑＋F,G＋D淡黄色沉淀。该淡黄色沉淀必为S，进一步验证E为HSO，A和B中均含S元素。2 4Br KOH 3第三步：F2C,该红褐色沉淀必为Fe(OH)C3FeO,FFe2＋的溶液，AB中均含Fe元素。答案：AFeS,BFeS。2 3 24FeS11O 高温2FeO

＋8SO②2HS＋HSO===3S↓＋3HO③6FeSO＋2 2 2

2 2 2 3 2 43Br===2Fe(SO)＋2FeBr2 2 43 3其次节关于硫酸工业综合经济效益的争论●教学目标使学生常识性地了解化学科学试验与化工生产的区分。使学生对于如何提高化工生产的综合经济效益有一个常识性的生疏。通过课堂争论培育学生分析问题和解决问题的力气。一、环境保护与综合利用原料门有用的原料。［提问］硫酸工业生产中产生哪些废物？这些废物又如何处理呢？［答复的废气。黄铁矿矿粉在沸腾炉中燃烧后产生大量废渣。炉气的净化、枯燥过程中产生废液。1、硫酸生产中尾气的处理①氨水吸取，再用硫酸处理SO＋2NH＋HO===(NH)SO2 3 2 42 3(NH

)SO＋HSO===(NH)SO＋SO↑＋HO42 3 2 4 42 4 2 2②用NaSO溶液吸取，然后加热吸取液2 3SO＋NaSO＋HO===2NaHSO2 2 3 2 32NaHSO NaSO＋SO↑＋HO3 2 3 2 2③用NaOH溶液吸取，再用石灰乳和O处理2SO＋2NaOH===NaSO＋HO2 2 3 2NaSO＋Ca(OH)===CaSO

↓＋2NaOH2 3 2 32CaSO＋O===2CaSO3 2 4Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O二、能量的充分利用1.S(s)＋O(g)===SO(g);ΔH=－297kJ/mol2FeS(s)＋11O

2高温1(g) FeO

(s)＋2SO

;ΔH=－853kJ/mol2 4 2 2 2 3 23.SO(g)＋HO(l)===HSO(l);ΔH=－130.3kJ/mol3 2 2 4的意义呢？三、生产规模和厂址选择能的综合利用和提高劳动生产率，因而总的经济效益较大。化工厂厂址选择是一个简洁的问题，它涉及原料、水源、能源、土地供给、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素。●综合力气训练题据《中国环境报》报道：从一份科技攻关课题争论结果显示，我国酸雨区已占国土面40%以上。争论结果还说明，我国农业每年因患病酸雨而造成的经济损失高达15亿多等法规。你认为削减酸雨产生的途径可实行的措施是①不用煤作燃料；②把工厂烟囱造高；③燃料脱硫；④在已酸化的土壤中加石灰发能源。A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤在英国进展的一个争论结果说明：高烟囱可以有效地降低地外表SO2浓度。在20世60年月～7010年间，由发电厂排放出的SO35%，但由于建筑高烟囱2的结果，地面浓度降低了30%之多。请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取?并简述其理由。用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么?与传统的煤、石油燃料相比，哪种物质可作为的能源?主要优点又是什么?目前一座中等城市每年用煤约300万吨，其含硫量如按1%计算，则每一年排放SO2吨假设此SO有60%转化为HSO 相当于生成 吨98%的HSO。2 2 4 2 4SO2用，请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化物进入大气)反响的化学方程式 ，并比较此法与“石灰石粉末与含硫煤混合防止酸雨的方法，哪个更好些? (填“生石灰法”或“石灰石法”)国际上最承受“饱和亚硫酸钠溶液吸取法请写出有关反响的化学方程式 _某空气污染监测仪是依据SOBr的定量反响来测定空气中SO含量的。参与反响2 2 2的溴，来自一个装满酸性(HSO)KBr溶液的电解槽阳极上的氧化反响，电解槽的阳极室与2 4阴极室是隔开的。当测量某地区空气中SO含量时，空气(经过除尘)1.5×10－4m3·min－21的流速进入电解槽的阳极室，电流计显示每分钟通过电子是5.136×10－9mol，此条件下能保持溴浓度恒定并恰好与SO完全反响。设被测空气中不含其他能与溴反响的杂质。2写出此监测过程发生的主要反响的化学方程式。计算该地区空气中SO的含量(g·m－3)(保存两位小数)。21解析：此题从实际动身，设计了一系列有关SO气体对环境影响的问题争论，考察学2生解决实际问题的力气，解题时只要认真，细心地审题，便不难得出结论。形成酸雨的物质主要是SO，氮氧化物等，防止措施就是杜绝这些污染源的产生。2造高烟囱的作用仅仅是转移了SO，却并未对产生SO的来源进展根治，所以全球2 2SO的量并未削减。2分析时可从煤、石油为不行再生资源，且其中含有N、S元素，燃烧时可形成SO、2xNOH，学生在初中就已学x2过并应生疏它的优点。据S ～ SO232 64300万吨×1％ m(SO)m(SO

643001%)＝

2＝6×104吨2 32SO2 ～ H2SO464 986×104×60％ m(H2SO4)·98%m(HSO

610460%98)＝ ＝5．625×104吨2 4 6498%(5)CaO＋SO===CaSO

2CaSO＋O===2CaSO

石灰石法固2 3 3 2 4硫的反响为：CaCO CaO＋CO↑CaO＋SO===CaSO 2CaSO＋O3 2 2 3 3 2 4明显，生石灰法固硫要优于石灰石法，因石灰石固硫多了CaCO的分解反响，其既吸取能3量，又产生CO，从而降低了煤炭的燃烧效益并促进了温室效应。2答案：(1)C不行取。由于SO排放总量没有削减，进一步形成的酸雨仍会对全球造成危害。2x煤、石油为不行再生资源；燃烧时形成的SO、NO等严峻污染大气，形成酸雨；且x2燃烧后的主要产物CO，又将导致温室效应。H；①来源广泛(可用水作为原料来制取)，2 2②燃烧时放热多(3倍)，③燃烧产物不污染环境。(4)6×104t；5.63×104tCaO＋SOCaSO 2CaSO＋O===2CaSO 生石灰法2 3 3 2 4NaSO＋SO＋HO===2NaHSO2 3 2 2 32KBr的电SO的复原性及有关计算。2由题中所给信息可知，某空气污染监测仪的工作原理包含电解酸性KBr溶液和电解的阳极产物BrSO反响的两个过程，故有关反响方程式为：2 2电解2KBr＋HSOKSO＋H↑＋Br ①2 4 2 4 2 2SO＋Br＋2HO===HSO＋2HBr ②2 2 2 2 4设每分钟电解KBr溶液生成Br2

的物质的量为x，则依据反响式①得2Br－－2e－

=== Br22mol 1mol5.136