第一节接触法制硫酸

第一节接触法制硫酸第1页，课件共29页，创作于2023年2月硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志第2页，课件共29页，创作于2023年2月思考：

1、哪些物质可作为制取二氧化硫的原料？选用哪种原料最好？

2、为什么目前我国主要采用硫铁矿作为制取二氧化硫的原料？若用硫铁矿为原料制取二氧化硫，若已知一定条件下24gFeS2固体燃烧生成SO2气体和Fe2O3固体，同时释放170.6kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。第3页，课件共29页，创作于2023年2月世界硫酸生产的原料构成阅读教材并思考硫黄黄铁矿其他65%16%19%（有色冶金烟气占3/4）1、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？2、工业制硫酸生产流程？第4页，课件共29页，创作于2023年2月一、反应原理1.S＋O2===SO24FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO22.2SO2＋O22SO33.SO3＋H2O===H2SO4二、工业制硫酸的生产流程1.二氧化硫的制取和净化2.二氧化硫氧化成三氧化硫3.三氧化硫的吸收和硫酸的形成造气氧化成酸第5页，课件共29页，创作于2023年2月三、生产设备及工艺流程1、造气—沸腾炉3.燃烧后得到的炉气不能直接用于制取SO3，为什么？思考：1.沸腾炉是如何得名的？2.如何让黄铁矿充分燃烧？4.氮气对生产硫酸没有用处,为什么不除去？5.生产中为什么让二氧化硫和氧气处于一定的比例？第6页，课件共29页，创作于2023年2月经净化、干燥的炉气成分SO2O2N27%11%82%第7页，课件共29页，创作于2023年2月2、氧化—接触室反应原理：2SO2+O22SO3；

△H=-196.6kJ/mol催化剂第8页，课件共29页，创作于2023年2月【讨论】2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝-196.6kJ/mol的反应特点？催化剂反应特点：1．可逆反应 2．总体积缩小 3．放热 4．需要催化剂思考：根据平衡移动原理，反应在较高还是较低的温度下进行更有利？第9页，课件共29页，创作于2023年2月不同温度下SO2的平衡转化率(图中纵坐标表示转化率/％)[原料气成分(体积分数)SO27％O211％ N282％ 压强0.1Mpa]第10页，课件共29页，创作于2023年2月【设问】根据平衡移动原理，反应在较高还是较低的压强下进行更有利？第11页，课件共29页，创作于2023年2月合适的反应条件 温度400～500℃

常压V2O5温度：压强：催化剂：理论实际低温高压V2O5SO2接触氧化是一个可逆的放热反应，理论上在温度较低的条件下进行最为有利。但是温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效益考虑对生产不利，所以生产中选择400℃一500℃；同时该反应又是一个总体积缩小的气体反应，增大压强，SO2的转化率能提高，但SO2的平衡转化率提高的并不多，若加压必增加设备的耐压力，增大投资和能量消耗且在常压下和400℃～500℃时SO2的平衡转化率已经很高，故通常采用常压。又因为反应是SO2和O2在催化剂表面接触时发生的，故这种生产硫酸的方法叫做接触法。第12页，课件共29页，创作于2023年2月根据右图回答下列问题：1．设备A是

，在A中进行的反应方程式是：

。①②③④处通入或放出的物质是

、

、

、

。2．设备B是

，在B中进行的反应方程式是：

。⑤⑥处放出的物质是

、

。第13页，课件共29页，创作于2023年2月3、成酸—吸收塔反应原理：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3kJ/mol

吸收剂：98.3%的浓H2SO4

1.为什么用98.3%的浓H2SO4吸收而不是用水？２．从吸收塔里排出的尾气有哪些成分，能直接排放到空气中吗？３.尾气应如何处理？

思考：第14页，课件共29页，创作于2023年2月吸收过程是在吸收塔中进行的；为了避免产生酸雾影响SO3的吸收，采用98.3％的浓硫酸作吸收剂；同时为了增大SO3和98.3％的浓硫酸的接触面积，强化吸收过程，在吸收塔里填装了大量瓷环；吸收操作采用逆流形式。吸收塔上部导出的气体含有SO2，它会造成环境污染。因此必须要进行回收处理。保护人类赖以生存的自然环境，是我们每个公民义不容辞的责任。第15页，课件共29页，创作于2023年2月讨论一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学反应速率知识？1、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。2、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。3、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。4、采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。5、三氧化硫的吸收采用逆流原理。6、在吸收中填入了大量瓷环。第16页，课件共29页，创作于2023年2月二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学平衡知识？1、经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相对要多。2、SO2、O2、SO3被冷却后，进一步在催化剂表面反应。3、二氧化硫的二次催化。4、选择适宜的反应温度。5、选择适宜的反应压强。第17页，课件共29页，创作于2023年2月总结：工业制硫酸的主要内容用三句话概括反应原理

写出三个主要反应

反应分为三个主要阶段

三种主要设备

三种主要杂质

三种净化方法

接触氧化的三个适宜条件

产生的“三废”

第18页，课件共29页，创作于2023年2月1．用三句话概括反应原理：燃烧硫磺或黄铁矿石制取SO2；SO2在适当温度和催化剂作用下氧化成SO3；SO3与水化合生成H2SO4。2．三个主要反应：4FeS2(s)＋11O2(g)＝2Fe2O3(s)+8SO2(g)；△H=-3412kJ/mol2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝-196.6kJ/mol；SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)；△H=-130.3kJ/mol。3．三个生产阶段：造气；接触氧化；SO3的吸收。

4．三种设备：沸腾炉；接触室；吸收塔。

5．三种杂质：矿尘；砷、硒等化合物；水蒸气。

第19页，课件共29页，创作于2023年2月6．三种净化方法：除尘；洗涤；干燥。

7．接触氧化的三个适宜条件：压强用常压；温度为400℃～500℃；催化剂主要为V2O5。

8．三废：废气(主要为SO2)；废水(主要含硫酸)；废渣(含铁量较高)。第20页，课件共29页，创作于2023年2月练习、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：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C、二氧化硫氧化成三氧化硫进需要使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率D、三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使三氧化硫吸收完全D第21页，课件共29页，创作于2023年2月第22页，课件共29页，创作于2023年2月多步反应计算：

1、方法（1）关系式法－－写出多步反应的方程式，找出反应物和生成物之间物质的量之比，列关系式，即可一步计算。

（2）元素守恒法－－原料中某一关键元素理论上若全部转入产物中，则该元素的实际量两物质中应相等。2、纯度、转化率、产率的计算转化率（利用率）＝产率（%）＝第23页，课件共29页，创作于2023年2月3、多步生产过程中原料的损失处理：

（1）一种化合物中，一种元素的转化率等于该化合物的转化率。

（2）一种组成固定的混合物中，一种组分的转化率等于该混合物的转化率。

（3）在同一化学反应或多个相关联的化学反应中，具有个别元素质量守恒关系的反应物和生成物，反应物的转化率等于生成物的产率。第24页，课件共29页，创作于2023年2月例1:含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这种矿石_________吨。解答：1.写出各步反应的化学方程式2.根据化学方程式列出关系式3.根据守恒原理进行计算

FeS2～2H2SO41202×984FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO22SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4x×80%×(1-5%)×(1-20%)1t×98%第25页，课件共29页，创作于2023年2月例2:含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这种矿石_________吨。解答：.根据硫元素守恒得出关系式：

FeS2～2H2SO4x×80%×(1-5%)×(1-20%)1t×98%1202×98第26页，课件共29页，创作于2023年2月例3、燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿，在理论上能生产多吨98%的硫酸（设有1.5%的硫留在炉渣里）？解析：由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式。设：能生成98%的硫酸x吨

FeS2→2SO2→

2SO3→2H2SO41202×981t×90%×(1-1.5%)xt×98%

x=1.478第27页，课件共29页，创作于2023年2月1．在O2中灼烧0.40g硫和铁的化合物，使其中的硫全部转化为SO2，把这些SO2全部氧化并转化为H2SO4。这些硫酸与20mL、0.50mol/LNaOH溶液完全中和。则原化合物中硫的质量分数为[]A．30％B．36.4％C．40％D．53.3％2．在FeS2→SO2的转化过程中，每转移1mol电子时产生SO2的体积是（折算为标准状况）[]A．0.51LB．4.07LC．16.3LD．22.4LBC练习题第28页，课件共29页，创作于2023年2月3、为方便某些计算，有人将98%的浓硫酸表示成下列形式，其中