硫酸的工业制法

硫酸的工业制法硫酸硫酸盐

一、硫酸的工业制法——接触法

1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备

生产阶段化学方程式工业设备生产原理

（1）SO2的制取与净化4FeS

2

+11O22Fe2O3

+8SO2

沸腾炉扩大接触面（矿石粉碎）

（2）SO2氧化成SO3

2SO2 + O2

2SO3

接触室热交换

（3）SO3的吸收和硫酸的

生成

SO2 + H2O = H2SO4

实际是用浓H2SO4吸收

吸收塔逆流吸收

2、尾气的吸收，可用氨水吸收

2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3

NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3

将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO4，并回收了SO2。

3、生产简要流程

4、有关物质纯度、转化率、产率的计算

物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量

不纯物质的总质量

100%

5、多步递进反应的关系式计算法

遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。

二、浓硫酸的特性

硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。

1、浓硫酸的吸水性。

浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。同时放出大量的热。这些水合物很稳定。利用浓H2SO4的吸水性，可以做干燥剂。浓H2SO4能干燥

H 2、O 2、CO 等中性气体，也能干燥SO 2、Cl 2、CO 2、HCl 、HF 等酸性气体；但不能干燥NH 3等碱性气体，也不能干燥HBr 、HI 、H 2S 等有强还原性的气体。

2、浓硫酸的脱水性。 浓硫酸能把纸张、木材、蔗糖等有机物中的氢、氧元素，按水分子里的氢、氧原子个数比（2∶ 1）脱出，使其碳化。如： C 12H 22O 11 浓

H SO 24−→−−− 12C + 11H 2O 蔗糖

3、浓硫酸的氧化性。

硫酸分子中S 6

+有较强的得电子能力，故浓硫酸有较强的氧化性，加热时其氧化性增强。 （1）与金属的反应：在加热的条件下，绝大部分金属（除Pt 、Au 外）能被浓H 2SO 4氧化到高价态，同时H 2SO 4被还原成SO 2（一般情况下），反应中没有氢气生成。 Cu + 2H 2SO 4 (浓) CuSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2O Hg + 2H 2SO 4 (浓)

HgSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2O

Zn + 2H 2SO 4 (浓) ZnSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2O

（2）常温时浓H 2SO 4使铁、铝钝化。加热时铁、铝可与浓硫酸剧烈反应。 2Fe + 6H 2SO 4 (浓)

Fe 2 (SO 4)3 + 3SO 2 ↑ + 6H 2O

2Al + 6H 2SO 4 (浓) Al 2(SO 4)3 + 3SO 2 ↑ + 6H 2O （3）与非金属的反应 C + 2H 2SO 4 ( 浓) 2SO 2 ↑ + CO 2 ↑+ 2H 2O S + 2H 2SO 4 (浓)

3SO 2 ↑ + 2H 2O

2P + 5H 2SO 4(浓) 2H 3PO 4 + 5SO 2 ↑ + 2H 2O （4）与具有还原性的化合物反应 H 2S + H 2SO 4 (浓) = S + SO 2 ↑ + 2H 2O

2HBr + H 2SO 4 (浓) = Br 2 ↑ + SO 2 ↑ + 2H 2O 8HI + H 2SO 4(浓) = 4I 2 + H 2S ↑ + 4H 2O

4、浓H 2SO 4氧化性与稀H 2SO 4氧化性的比较

浓H 2SO 4

稀H 2SO 4

硫酸的存在形式

硫酸分子H 2SO 4

H +和SO 42－

起氧化作用的元素 硫酸分子中S 6

+ H + 能够氧化哪些物质 金属、非金属、有还原性的化合物 较活泼的金属（H 前的金属）

还原产物 一般是SO 2 H 2 氧化性强弱

强

弱

5、硫酸的性质与作用的联系。 （1）硫酸的酸性实际上就是硫酸中H +的性质 Zn + H 2SO 4 (稀) = ZnSO 4 + H 2 ↑ CuO + H 2SO 4 = CuSO 4 + H 2O 2NaOH + H 2SO 4 = Na 2SO 4 + H 2O

（2）硫酸可与弱酸盐反应，表现出硫酸的强酸性。

FeS + H 2SO 4 (稀) = FeSO 4 + H 2S ↑

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4(浓) 3CaSO4↓ + 2H3PO4

2CH3COONa + H2SO4(浓) = Na2SO4 + 2CH3COOH

（3）硫酸的难挥发性（或称高沸点性）可以用硫酸与易挥发酸的盐反应来制取易挥发的酸，或者说可以用硫酸与低沸点酸的盐反应来制取低沸点的酸。

NaCl (固) + H2SO4 (浓) NaHSO4 + HCl ↑

2NaCl(固) + H2SO4 (浓) Na2SO4 + 2HCl↑

NaNO3(固) + H2SO4 (浓) NaHSO4 + HNO3↑

在这些反应中是硫酸的难挥发性（即高沸点性）与酸性的共同表现。

（4）硫酸的稳定性：硫酸对热的稳定性强，可以用硫酸与不稳定酸的盐反应来制取不稳定酸。

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2↑

Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2↑

不稳定酸分解后可得到相应的气体。

（5）浓H2SO4的吸水性：在实验室用浓H2SO4做干燥剂；或把少量研细的胆矾放入浓H2SO4中，胆矾会逐渐变为白色。这些都是浓H2SO4吸水性的表现。

（6）浓H2SO4的脱水性：浓H2SO4使蔗糖、纤维素等碳化，是浓H2SO4脱水性的表现。

（7）浓H2SO4与C、S、H2S、HBr、HI等反应时，只表现出氧化性。

（8）浓H2SO4与Cu、Ag等金属反应，或与NaBr、FeS等还原性化合物反应时，是浓H2SO4的氧化性与酸性的共同体现。

2NaBr + 3H2SO4 (浓) = 2NaHSO4 + Br2↑ + SO2↑ + 2H2O

2FeS + 6H2SO4(浓) = Fe2(SO4)3 + 2S ↓ + 3SO2↑ + 6H2O

三、硫酸根离子的检验

1、所用试剂：BaCl2溶液（或Ba(NO3)2溶液）和稀盐酸。

2、原理：Ba2+与SO42－结合生成的BaSO4，即不溶于水也不溶于稀HCl或稀HNO3。

3、操作方法：取样→加试剂→观察与描述现象→根据现象得出结论。

4、加入试剂的顺序，为了防止溶液中可能存在的Ag+、SO32－、CO32－等离子的干扰，应在待检液中先加入足量稀HCl，若无沉淀和气泡时，再加入BaCl2溶液，此时若出现白色沉淀，则可肯定原试液中必定含有SO42－。

俗名化学式颜色主要用途

生石膏CaSO4·2H2O 白色制水泥、熟石膏

熟石膏2CaSO4·H2O 白色制模型、石膏绷带

皓矾ZnSO4·7H2O 无色收敛剂、防腐剂、媒染剂、制白色颜料重晶石BaSO4白色钡餐

绿矾FeSO4·7H2O 浅绿色制墨水、媒染剂

胆矾CuSO4·5H2O 蓝色农药

明矾KAl(SO4)2·12H2O 无色净水剂

芒硝Na2SO4·7H2O 无色制玻璃原料，造纸工业，缓泻剂