硫酸工业【知识点+例题+练习】

硫酸工业

知识要点

一、主要知识点

1、接触法制硫酸示意图：

2、接触法制硫酸的过程和原理：

造气： (在 中进行(2)接触氧化： (在 中进行)； (3)SO 3的吸收： (在 中进行)． 3、生产过程中提高原料利用率的方法有 、 ． 4、煅烧黄铁矿制得的炉气中含有 ，

需要 、______和 ，避免 ．

5、应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件：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． （1）温度

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，考虑催化剂在400~500℃活性最大，在实际生产中，选定400～500℃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． （2）压强

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、400～500℃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．

三原料 三阶段 三反应(均放热)

三设备 三净化 黄铁矿或S 造气 4FeS 2+11O 2 =2Fe 2O 3+8SO 2(高温)

或S +O 2=SO 2

沸腾炉 除尘 空气 接触氧化 2SO 2 +O 2≒2SO 3 (催化剂)

接触室 洗涤 98.3%浓硫酸

三氧化硫吸收

SO 3+H 2O = H 2SO 4

吸收塔

干燥

（3）二氧化硫接触氧化的适宜条件

常压、较高温度(400～500℃)和催化剂

6、接触氧化过程，应用了设备，其优点是．

7、工业上用吸收SO3，是因为．

【注意】

(1)依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿

石跟空气的接触面积，使之充分燃烧．

(2)依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采用过量的空气使黄铁矿充

分燃烧．

(3)通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、

硒化合物、矿尘等．砷、硒化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响．因此，炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理．

(4)在接触室里装有热交换器，其作用是在二氧化硫接触氧化时，用放出的热量来加热未反应的二氧化硫和

空气，充分利用热能，节约燃料．

(5)不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢．

二、有关计算

1、由硫酸工业反应原理可推算出，理论上：1mol S完全转化能生成mol H2SO4，1mol FeS2完全转化能生成mol H2SO4．

2、工业制硫酸中的计算问题：

(1)关系式法(多步计算的简捷运算方法)：先写出多步反应的化学方程式，然后找出最初反应物和最终生成物之间的之比，列出关系式，即可一步计算．如：S~H2SO4，FeS2~H2SO4．

(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，则两物

质中该元素的物质的量．

(3)几个率：①矿物的纯度= ×100%

②原料利用率= ×100%

原料转化率=原料利用率= 1-原料损失率

③产率= ×100%

(4)多步反应的总转化率=各步反应转化率的

三、硫酸生产中的“三废”处理

硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利用而排空会严重污染空气．

(1) 尾气吸收：

①用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3；(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O

②Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3

③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+ H2O

Na2SO3+Ca(OH)2= CaSO3↓+ 2NaOH；2 CaSO3 + O2= 2CaSO4

(2)污水处理：

硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染．通常用消石灰处理：Ca(OH)2+

H2SO4=CaSO4+2H2O．生成的硫酸钙可制建材用的石膏板．

(3)废热利用

第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用．

第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔．

(4)废渣的利用

黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖．含铁量高的矿渣可以炼铁．典型例题

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、N2

B、b处SO2、O2、N2

C、a处SO3、O2

D、c处SO3、N2

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

3、接触法制硫酸和工业制硝酸分别经过以下的变化：

①②③④⑤⑥

FeS2→SO2→SO3→H2SO4，NH3→NO→NO2→HNO3

下列说法正确的是( )．

A、所有变化都是氧化-还原反应

B、②③⑤⑥都是化合反应

C、②④反应都要用催化剂

D、②⑥反应需要足量的氧气

4、接触法制硫酸的原料是，生产过程的化学反应原理：．

5、硫酸最古老的生产方法是：把绿矾装入反应容器中加强热，会流出油状物，并放出有刺激性气味的气体，反应容器中的固体变为红色．这个变化过程可用两个化学方程式表

示，．

6、在氧气中灼烧0.8g由硫、铁元素组成的化合物，使其中的硫经过一系列变化最终全部转化为硫酸，用20 mL 1 mol·L-1的烧碱溶液恰好能完全中和这些硫酸，则原混合物中硫的质量分数约为．

7、含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化成SO3时利用率为98%，问生产1 t 98%的硫酸，需要这种硫铁矿多少t？