第五单元硫酸工业用(公开课)

硫酸工业知识回顾H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2黄铁矿的主要成分是

FeS2

（二硫化亚铁）硫酸有那么多用途，往往硫酸的消费量常被视为一个国家工业发达水平的一种标志。工业上是如何生产的呢？请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识，讨论怎样制取硫酸及生产硫酸的原理。阅读教材P58—61，并结合视频思考1、工业制硫酸的原料有哪些？2、工业制硫酸分几个阶段？每个阶段的反应原理是什么？用到什么典型设备？3、工业制硫酸生产流程？视频第一节接触法制硫酸接触法制硫酸分三个阶段，第一阶段是（造气）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.4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高温氧化剂：还原剂：氧化产物：还原产物：O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2如果有4摩尔的FeS2参加反应，电子转移为

摩尔。44一、硫酸工业生产的原理第一步：造气4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高温一、硫酸工业生产的原理SO3+H2OH2SO4第一步：造气第二步：接触氧化第三步：三氧化硫的吸收沸腾炉接触室吸收塔2SO2+O22SO3催化剂加热S+O2SO2

点燃空气炉气矿渣1、造气主要设备：沸腾炉二、硫酸工业生产的流程主要反应：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高温讨论2：①焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉？②为什么要将黄铁矿粉碎成细小矿粒？

③为什么要从炉底通入强大空气流？

④为什么燃烧黄铁矿不需要多加燃料？②扩大反应物的接触面，燃烧充分，燃烧快，提高原料利用率。③通入强大的空气流可以加快反应，提高原料利用率，这种方法常用于工业生产中。④黄铁矿燃烧反应是放热的，故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料。空气炉气矿渣1、造气主要设备：沸腾炉二、硫酸工业生产的流程主要反应：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高温思考1：炉气的主要成分是什么？为什么对炉气进行净化和干燥处理？炉气的主要成分是SO2、O2、N2、H2O（g）以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等。（1）杂质和矿尘都会使催化剂中毒（2）水蒸气对设备和生产有不良影响讨论3、SO2转化成SO3的反应特点是什么？结合化学反应速率和化学平衡知识，从综合经济效益考虑：SO2接触氧化反应应在什么条件下进行有利?反应条件：反应特点：？2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H=-

196.6kJ/mol催化剂低温?、高压?、催化剂（V2O5）400-500℃、常压、加热可逆反应；正反应为放热的、气体体积缩小的反应N2接触室思考2：接触室中热交换器的作用?从接触室出来的气体成分是什么？2、接触氧化

主要设备：接触室（转化器）主要反应：2SO2+O22SO3催化剂加热热交换原理：热交换气中冷热气体的流向是相反的，冷的气体（SO2、O2、N2）被预热，而热的气体（SO3、SO2、O2、N2）被冷却，这种方式能够节约能源，在工业生产中广泛采用。二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应，因此从接触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。热交换器的工作原理

内有许多平行的金属管道或蛇管

反应后热的SO3蒸汽在管内自上而下流过

冷的SO2与O2混合气体在管外由下而上流过通过管壁进行热交换3、SO3的吸收

主要设备：吸收塔主要反应：SO3+H2OH2SO4吸收塔讨论4：吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸，而用98.3%的浓硫酸？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下？逆流原理：三氧化硫与水反应，放出大量的热，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾，酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全，由此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。二、硫酸工业生产的流程沸腾炉接触室吸收塔净化冷却尾气空气【例题解析】[例1]在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室（如右图），图中在a、b、c处流入或流出的气体正确的是（）A．a处SO2、N2B．b处SO2、O2、N2C．a处SO3、O2D．c处SO3、N2[例2]在接触法制硫酸的工业生产中，下列生产操作及其原因解释二者都正确的是（）A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为块状硫铁矿不能燃烧B．SO2氧化为SO3时需要高压，这样可以提高SO2的转化率C．SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率D．用98.3%的浓H2SO4吸收SO3，可以防止形成酸雾阻碍SO3的吸收BD三原料三选择三阶段三反应三设备三杂质三危害三净化三原理工业三废硫酸工业总结黄铁矿(或硫磺)空气98.3%的硫酸压强:常压温度:400~500℃催化剂造气接触氧化SO3的吸收4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO22SO2+O2===2SO3SO3+H2O=H2SO4沸腾炉接触室吸收塔矿尘砷,硒化合物水蒸气影响生产催化剂中毒腐蚀设备除尘洗涤干燥热交换循环利用逆流吸收废渣废气废水A．基础训练

1．我国在接触法制硫酸过程中，普遍采用制SO2的方法是[]A．燃烧硫B．燃烧Fe2S3C．燃烧FeS2D．燃烧CuFeS22．从沸腾炉中出来的炉气中含有能使催化剂中毒的物质是[]A．SO2B．N2C．砷化物D．水蒸气3．接触法制硫酸的尾气中含有的大气污染物是[]A．H2SB．CO2C．SO3D．SO24．在接触法制硫酸过程的各步反应中，等物质的量的反应物发生电子转移最多的是[]A．FeS2B．O2C．SO2D．SO3CCDA5．接触法制硫酸时，由沸腾炉导出的炉气必须经除尘、洗涤、干燥等净化过程，其理由是[]A．杂质与矿尘会使催化剂中毒B．水蒸气对设备和生产有不良影响C．可提高原料的利用率D．可制取浓硫酸6．在4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2的反应中，被氧化的元素是[]A．只有铁B．只有硫C．铁和硫D．氧和铁7．用质量分数为98.3％的浓硫酸吸收的理由是[]A．用水吸收放出的热量多，影响吸收，应用浓吸收B．用浓吸收不形成酸雾，吸收干净C．用浓吸收后得到更浓的浓D．用水吸收容易形成酸雾，吸收速度慢ABCDB．提高训练8．对于可逆反应2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)，ΔH=-98.3kJ/mol。下列说法中正确的是A．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等B．达到平衡时，反应物和生成物的物质的量保持不变C．加入催化剂，可以提高SO2的转化率D．升高温度，可以提高SO2的转化率9．以下可逆反应中，达到平衡后，通过升高温度可提高反应物转化率的是

；通过增大压强可提高反应物转化率的是

；改变压强，转化率不变的是

。①A(s)+B(g)C(g)，ΔH<0；②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，ΔH<0；③2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，ΔH>0；④2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，ΔH<0。⑤CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)，ΔH<0；③②④

①⑤C涉及硫酸工业的计算(多步计算-关系式法)

10.某硫酸厂用80%FeS2

的黄铁矿为原料制取硫酸，FeS2

的利用率为90%，求用1000t黄铁矿可制得98%的浓硫酸多少吨？高温V2O52SO2+O22SO3△4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2SO3+H2O

H2SO4

分析：4FeS28SO28SO38H2SO4～～～FeS22H2SO4～得关系式：多步计算10.某硫酸厂用80%FeS2的黄铁矿为原料制取硫酸，FeS2的利用率为90%，求用1000t黄铁矿可制得98%的浓硫酸多少吨？解：设可制得98%的浓硫酸的质量为xFeS22H2SO4～120196(1000t)(80%)(90%)(x)(98%)120:(1000t)(80%)(90%)=196:(x)(98%)x=

1200t答：