硫酸的工业制备和性质（解析版）-2024-2025学年初升高化学衔接讲义（苏教版2019必修）

4.1.2硫酸的工业制备和性质

【学习目标】

1.了解工业上制备硫酸的基本原理和浓硫酸的特性及应用。

2.从微观结构区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同，认识从量变到质变的变化。

3.认识科学探究的意义，树立科学应用化学物质促进社会可持续发展的科学发展观；培养学生的科

学精神和社会责任。

【知识梳理】一、硫酸的工业制备

1.工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图:

根据上图回答下列问题：

（1）填写下列各进口或出口物质的名称：

A含硫矿石（如FeSJ；B炉渣;C二氧化硫、氧气、氮气;D尾气（SO?、0?、凡）。

2.接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：

三原料硫黄或含硫矿石（硫铁矿）空气98.3%的浓硫酸

SC）3被吸收（生成

三阶段造气（生成so2）接触氧化（生成so3）

H2SO4）

三设备沸腾炉接触室吸收塔

点燃

2SO2+O2

s+o2……so2；

三反应（均放热）SO3+H2O=H2SO4

高温.催化剂、2s0：

3

4FeS2+1102----2Fe2O3+8SO2

3.化学工业制备的要求

（1）原料廉价且稳定，降低运输成本。

（2）从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。

（3）制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量尽可能加以循环利用，生成的副产物较少。

（4）制备过程绿色环保，不使用或生成对环境有害的物质。

【能力达成】

1.在硫酸的工业制法中，下列措施以及采取这些措施的原因分析都正确的是（）

A.硫铁矿燃烧前需要粉碎，这样易于向沸腾炉中投料

B.炉气进入接触室之前需要净化、干燥，因为炉气中的杂质易与SO?反应

C.SC>2氧化为SC>3时需要使用催化剂，这样可以使SC>2全部转化为SC>3

D.SO3的吸收一般用98.3%的浓H2so4，而不用水，因为用水吸收易形成酸雾，不利于SC）3的吸收

答案：D

解析：将硫铁矿石粉碎，能增大矿粒与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，从而提高硫铁矿的

利用率，故A错误；净化SO2的目的是防止杂质使催化剂中毒，干燥的目的是防止水蒸气与SO2、

SO3反应生成的酸腐蚀设备，故B错误；SO2转化为SC>3的反应是可逆的，不可能完全转化为SC>3,

故C错误。

2.在硫酸工业生产中，SO?的吸收过程是在吸收塔（如图）中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下

列说法中不正确的是（）

=0

A.从□处通入SC>3，整个吸收操作采取逆流的形式

B.从口处喷下98.3%的浓硫酸，瓷环的作用是增大接触面积

C.从口处导出的气体只含有少量SO?，可直接排入大气

D.从口处流出的是可用水或稀硫酸稀释的浓硫酸

答案：C

解析：三氧化硫的吸收通常使用98.3%的浓硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化

硫时容易形成酸雾，吸收效率低，不利于三氧化硫的吸收；气体的吸收常采用逆流原理，这样有利

于气、液的充分接触，吸收效果好；从吸收塔上部导出的气体是没有起反应的。2和少量二氧化硫，

直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。

3.在硫酸工业生产中，为了有利于SO?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（如图），按此密闭体系中气体的流向，则在A处流出的气体含有（）

催化M-TTTTTT

呼帅中

催化剂、工

A.仅SO2B.SO3、O2

c.soro2D.SOrSO3

答案：c

解析：A处流出的是已经过热交换器预热的原料气SC)2和。2。

4.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二者都正确的是()

A.硫铁矿煨烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧

B.从沸腾炉出来的气体只有SO2

C.SO2氧化成SO3,SO2能全部转化为sc>3

D.SO3用98.3%的浓H2sO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SC>3吸收更充分

答案:D

解析：将硫铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块硫铁矿不能

燃烧;从沸腾炉出来的气体除SC>2外，还有。2等；SC>2转化为SC)3为可逆反应，正、逆反应同时进

行，故SO?不可能全部转化为S03；SO3转化为H2so4,若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致

SC)3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SC)3更充分。

5.工业上制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔。下面的装置是仿照工业上制备硫

酸工艺的流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。

请回答下列问题：

⑴写出沸腾炉内燃烧硫铁矿的反应方程式：O

⑵上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的

(3)从乙装置中出来的气体有o

(4)丙装置的作用为,丁中的现象为。

(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是o

答案：(l)4FeS2+UC)2强里2Fe2C>3+8SO2(2)接触室吸收塔(3)SOrOrS03(4)吸收SO3有

酸雾产生(5)缺少尾气吸收装置

解析：乙装置相当于接触室，将SO2催化氧化为SO3，由于该反应是一个可逆反应，故从乙装置中

出来的气体中含有SOrOrS03；丙装置相当于吸收塔，用浓硫酸吸收SO3；丁装置是用水吸收so3,

SO3溶于水会放出大量的热，使水汽化为水蒸气，从而形成酸雾；本实验中缺少尾气吸收装置。

【知识梳理】

二、硫酸的性质和用途

1.物理性质

纯硫酸是无色、黏稠、难挥发的油状液体，稀释时放出大量热。

2.稀H2s。彳的化学性质

具有酸的通性，完成下列离子方程式：

⑴使紫色石蕊试液变红。

(2)与活泼金属反应(如Zn)：Zn+2H+=Zn2++H/。

(3)与碱性氧化物反应(如CuO)：CuO+2H+=Cu2++H?O。

(4)与碱反应(如NaOH)：OH-+H+=H0。

(5)与某些盐反应(如BaC9：Ba2++SO*『BaSOJ

3.浓硫酸的特性

(1)吸水性——干燥剂

浓硫酸具有很强的吸水性，可用作干燥剂。物质本身含有结晶水或混有水，浓H2s体现吸水性，

可能为物理变化，如用浓H2s。4干燥Cb。2等气体，但不能干燥NH?、HBr、HI等;也可能为化

学变化，如CuSOQHQ浓应短：CuSO.+SH?。。实验操作：在一支洁净的大试管内加入少量

CuSO/SH2。粉末，再向试管中加入3mL浓硫酸，此时试管内的现象是蓝色晶体变为白色粉末。

(2)脱水性：浓硫酸按水的组成比,夺取某些有机物中的氢、氧原子形成水分子。

教材中的蔗糖和浓硫酸的实验说明浓硫酸具有脱水性。

现象1：蔗糖逐渐变黑。原因是浓硫酸具有脱水性:

浓硫酸

12C+11H,。。

现象2：蔗糖体积膨胀，形成黑色疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体。原因是浓

硫酸具有强氧化性，把炭氧化成CO2，并有SO2气体放出。

注意：物质本身不含水，按HEIO=2口1失去，为化学变化，如

HCOOH^^LCOT+H2。。

(3)强氧化性

口实验：将一小块铜片放入试管中，然后加入2mL浓HzSO#用图示实验装置进行实验，观察实验

现象。

浓碳酸

曲有少量

//薇液的棉花

石茶试液

:彳或品红试液)

盟二.1

实验现象：常温下，无明显现象，加热后，铜与浓硫酸反应，有气体生成，产生的气体能使品红试

液褪色或使紫色石蕊试液变红，反应后被稀释的溶液呈蓝色。

实验结论：铜与浓H2s。4在加热时能发生反应，生成SC)2和CuSC)4。

反应的化学方程式为Cu+2HzSO,(浓HCUSO4+SO/+2H2O。

在该反应中，氧化剂为浓H.SO”还原剂为Cu,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1」1。浓硫酸在

----------丁q-----------------------

反应中既体现出强氧化性又体现出酸性。

口浓硫酸不仅能与金属反应，还能与部分非金属单质如碳等反应：C+2H?SO,(浓产CO/+2SO/+

2H2OO

1在常温下，铁、铝等金属在浓硫酸中可发生钝化,即金属的表面上会生成一层致密的氧化物薄膜,

从而阻止酸与内层金属的进一步反应。

□AkFe钝化理解

A、发生反应，为化学变化；B、条件：常温，浓H2so炉

若加热，2Fe+6H2soJ浓):Fe2(SO4)3+3SOJ+6H,O=

口量变引起质变

反应进行时浓H2SO4变稀，会发生其他反应。

Zn+2H,SC(4(浓)FznSC>4+SO2T+2H2。，Zn