接触法制硫酸(参考答案)
【华师一】第五单元《硫酸工业》第1节《接触法制硫酸》第2课时
第五单元 硫酸工业第一节 接法制硫酸第2课时1、用氨气处理硫酸工业的废气，主要是为了（ ）A 、利用废气中的热量B 、保护环境，防止空气污染C 、充分利用原料D 、以上说法都对2、将三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物称为“发烟硫酸”，通常以三氧化硫的质量分数表示其组成。
将 0.1185 g 发烟硫酸试样溶于水，用 0.125 mol ·L －1的NaOH 标准溶液滴定。
用去此标准溶液20 mL ，恰好中和，则试样中SO 3的质量分数为（ ）A 、15%B 、17%C 、34%D 、60%3、为了某些化学计算，有人将98%的浓H 2SO 4表示成下列形式，其中合理的是（ ）A 、H 2SO 4·91H 2O B 、H 2SO 4·H 2O C 、H 2SO 4·SO 3 D 、SO 3·910H 2O 4、下列反应能用勒夏特列原理解释的是（ ）①使黄铁矿矿粒在过量的空气中燃烧②增大气体压强能提高SO 2的转化率③使SO 2氧化成SO 3，应使用催化剂（V 2O 5等）④SO 2接触氧化的温度不能太高⑤燃烧黄铁矿制得的炉气，在进行氧化前必须进行净化和干燥。
A 、①②③B 、③④⑤C 、③⑤D 、②④5、FeS 2在空气中充分燃烧的化学方程式为4FeS 2+11O 22Fe 2O 3+8SO 2，若agFeS 2在空气中充分燃烧，并转移N 个电子，则阿伏加德罗常数（N A 、）可表示为（ ）A 、120N ／aB 、120a ／11NC 、11a ／120ND 、120N ／11a6、关于反应2SO 2+O 22SO 3，在一定条件下达到平衡状态，再加入一定量的18O 2，则建立新平衡时，含有18O 的物质是（假定原平衡体系中不含18O ） （ ）① 二氧化硫；② 氧气；③ 三氧化硫A 、①②B 、②③C 、①②③D 、①③7、飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降，它与空气中SO 2、O 2接触时，SO 2会部分转化为SO 3，使空气的酸度增加，飘尘所起的作用可能是（ ）①氧化剂 ②还原剂 ③催化剂 ④吸附剂A 、①②B 、①C 、①③D 、③④8、有关二氧化硫的叙述正确的是（ ）A 、二氧化硫不能使溴水、高锰酸钾溶液迅速褪色B 、接触法制硫酸的沸腾炉排出的炉气中含SO 2C 、实验室可用启普发生器制取二氧化硫D 、用石灰水很容易区分二氧化碳和二氧化硫C 、铁损失也是2％D 、该硫铁矿含铁42％9、用98%浓H 2SO 4吸收SO 3可以得到焦硫酸H 2SO 4·SO 3，若用1kg 98%H 2SO 4充分吸收SO 3后，再进行稀释，可得到98%的H2SO4的质量为（）A、1.98kgB、2.00kgC、2.22kgD、2.42kg10、接触法制硫酸的炉气组成是SO2占7%，O2占11%，N2占82%，现有100L混合气体进入接触室反应后，总体积变为97.2L。
(完整版)3.1硫酸工业制备
第一节接触法制硫酸●教学目标1.了解接触法制硫酸的化学原理、原料、生产流程和典型设备。
2.通过二氧化硫接触氧化条件的讨论，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识，训练学生应用理论知识分析和解决问题的能力。
一、反应原理1.S＋O2===SO23.SO3＋H2O===H2SO4现阶段我国硫酸的生产原料以黄铁矿(主要成分为FeS2)为主，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得硫黄作原料。
4FeS2＋11O2高温=====2Fe2O3＋8SO2如以石膏为原料的第一步反应就是：2CaSO4＋C∆====2CaO＋2SO2↑＋CO2二、工业制硫酸的生产流程。
工业上制硫酸主要经过以下几个途径：1、以黄铁矿为原料制取SO2的设备叫沸腾炉。
沸腾炉示意图矿石粉碎成细小的矿粒，是为了增大与空气的接触面积，通入强大的空气流为使矿粒燃烧得更充分，从而提高原料的利用率。
［设问］黄铁矿经过充分燃烧，以燃烧炉里出来的气体叫做“炉气”。
但这种炉气往往不能直接用于制取SO3，这是为什么呢？这是因为炉气中常含有很多杂质，如N2，水蒸气，还有砷、硒的化合物及矿尘等。
这些杂质有些是对生产不利的，如砷硒的化合物、矿尘能够使下一步氧化时的催化剂中毒，水蒸气对设备也有不良影响，因此炉气必须经过净化、干燥处理。
问题：1.N2对硫酸生产没有用处，为什么不除去？2.工业生产上为什么要控制条件使SO2、O2处于上述比例呢？［答案］1.N2对硫酸的生产没有用处，但也没有不利之处，若要除去，势必会增加生产成本，从综合经济效益分析没有除去的必要。
2.这样的比例是增大反应物中廉价的氧气的浓度，而提高另一种反应物二氧化硫的转化率，从而有利于SO2的进一步氧化。
三、生产设备及工艺流程2.接触室根据化学反应原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进行的，目前工业生产上采用的是钒催化剂。
二氧化硫同氧气在钒催化剂表面上与其接触时发生反应，所以，工业上将这种生产硫酸的方法叫做接触法制硫酸。
接触法制硫酸(参考答案)
接触法制硫酸(参考答案).txt3努力奋斗，天空依旧美丽，梦想仍然纯真，放飞自我，勇敢地飞翔于梦想的天空，相信自己一定做得更好。
4苦忆旧伤泪自落，欣望梦愿笑开颜。
5懦弱的人害怕孤独，理智的人懂得享受孤独接触法制硫酸（参考答案）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Fe2S3 C．燃烧FeS2 D．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．SO2 B．N2 C．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．H2S B．CO2 C．SO3 D．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．FeS2 B．O2 C．SO2 D．SO35．98.3％的浓硫酸（密度1.84g/cm3）的物质的量浓度为 [ ]A．1.84mol/L B．9.8mol/L C．12mol/L D．18.4mol/L6．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7．在的反应中，被氧化的元素是 [ ]A．只有铁 B．只有硫C．铁和硫D．氧和铁8．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/L NaOH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％9．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．0.51L B．4.07L C．16.3L D．22.4L10．接触法制硫酸的主要设备是：______、______、______。
在______进行的反应中硫元素的化合价没有变化。
接触法制硫酸
北京四中接触法制硫酸［重点难点］1 .了解工业制硫酸的化学原理、原料、设备和生产过程。
2 .运用化学反应速率和化学平衡理论分析SO2接触氧化的条件。
［知识讲解］一、造气1 .原料接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。
从原料成本、环境保护等角度考虑，硫黄是制硫酸的首选材料。
我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作原料。
世界硫酸产量的60%以上来自硫黄，另一方面，由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则，有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。
相反，黄铁矿制酸的比重却呈下降趋势，90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：硫黄黄铁矿其他365%16%19%（有色冶金烟气占4）2 .煨烧黄铁矿将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，就可以得到SO2。
煨烧黄铁矿在沸腾炉中进行。
造气阶段的反应原理：S（s）+O2（g）=SO2（g）;AH=-297kJ/molH巧”或者FeSz（s）+iO2（g）=2Fe2O s（s）+2SO2（g）；△H=-853kJ/mol黄铁矿粉碎的目的：一是燃烧迅速，二是燃烧充分，提高原料的利用率。
沸腾炉的名称是因为从炉底通入的强大空气流，在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”，所以，人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉。
在此阶段中，空气是过量的，目的就是让黄铁矿充分反应。
3.炉气净化从燃烧炉中出来的气体叫做炉气，用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如神、硒等的化合物和矿尘等。
杂质和矿尘都会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响，因此，在进行下一步氧化反应前，必须对炉气进行净化。
炉气净化主要除去神、硒等化合物和矿尘；炉气干燥主要除去水蒸气。
二、接触氧化1 .反应原理SO2跟。
2是在催化剂（如V2O5）表面上接触时发生反应的，所以，这种生产硫酸的方法叫做接触法。
硫酸的制备与性质
谢 谢！
道其中一瓶是98%的浓硫酸，另一瓶是10%的稀硫酸。请分别指出根据不同物理性质和不同化 物理方法： ① 。 26．（1）用水冲洗所形成的稀硫酸将流入两旁的农田而造成强酸污染（1分） ② 。 （2）用生石灰可中和硫酸生成微溶性硫酸钙，使硫酸对农田的污染得到较好地控制，且生石灰廉价易得（1分），是最佳的处置措施（1分）。 化学方法： ① 。 （3）用氢氧化钡虽可中和硫酸生成难溶性的硫酸钡，降低硫酸的污染，但过量的氢氧化钡会造成重金属污染，且氢氧化钡价格高、不易得。（1分） 点燃 ② 。
（一）硫酸的工业制法----接触法制硫酸
怎样从原料制取硫酸？
S FeS2
O2
SO2
O2
O2
SO3
H2O
H2SO4
接触法制硫酸的工业流程
沸腾炉 接触室 吸收塔
净 化 冷却
空气
[复习] 上节课我们学习了酸雨的成因，现在同学们
写出酸雨形成过程中的化学反应方程式。 形成过程 ① SO2+H2O H2SO3
④分别取两种酸于试管中，加入铜片并加热，能反应产生气体者为浓硫酸
穿马路的汽车，侧翻在马路中央，约5t浓硫酸泄露在马路上，公路两侧都是良田。为使事故对 （1）用大量水冲洗泄露在马路上的浓硫酸： 。 （2）用生石灰撒布在泄露的浓硫酸上： 。 （3）用氢氧化钡撒布在泄露的浓硫酸上： 。
信息资料： 1、硫酸是化学工业生产的“发动机” ，它 在化学、冶金、医药、染料等工业中有极为 广泛的应用。据统计，生产10t青霉素要消 耗2.5t硫酸，生产1t有机玻璃要消耗3t硫酸， 生产1kg金属锆，竟要消耗20t硫酸。因此， 世界上常把硫酸的产量作为衡量一个国家工 业发达程度的标志,被誉为“现代工业之 母”。 2、中国硫酸生产现状：2010年1月---10月， 我国硫酸产量达到5665.7万t，位居世界第一。
接触法制硫酸
【答案】按生产流程扫描各选项，易得正确答案为A、C
[例2]把1g脉石（SiO2）的硫铁矿样品在氧气中灼烧，反应完全后得固体物质0.78g，则此硫铁矿中含FeS2的质量分数为
A. 33% B. 66% C. 78% D. 88%
【探路】
引起固体质量改变的原因是矿石与O2反应后生成的SO2气体放出的缘故。故可用差量法求解。
【答案】
但必须仔细分析题意，找出相关化学量的有效期值进行计算。
[例3]用含硫50%的黄铁矿320t，通过接触法制硫酸，在生产过程中有2%的硫受损失，问可制得98%的浓H2SO4多少吨？
【探路】此题在解题时应注意含“硫”50%，而不是含FeS2 50%
【答案】
设可制得98%浓H2SO4 xt
（1）按反应中的理论值，二氧化硫与氧气的物质的量之比为2：1，该资料中这个比值是 ，简述不采用2：1的理由 。
（2）通过计算，说明为什么废气以5m3/h的速率与20L/h速率的氨气混合？
（3）若某厂每天排放1×104m3这种废气，按上述方法该厂每月（按30天计）可得硫酸氨多少吨？消耗氨气多少吨？
接触法制硫酸
关于硫酸工业综合经济效益的讨论
一、重点难点
1、工业上制造硫酸的原料。
2、以黄铁矿为原料制造硫酸的化学反应原理、主要的生产过程及典型的设备。
3、环境保护与综合利用原料能源。
接触法制硫酸
SO3
化 2 成二 三氧 氧化 化硫 硫转
吸 收 3 和 硫三 酸氧 的化 生硫 成的
H2SO4
1
1. 二氧化硫的制取和净化
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)+Q
原 料 粉 碎
高温
炉气 SO2、O2、N2、水蒸气以及 一些杂质，如As、Se等的
危害 处理
处理方法
固体污染处理
宣战白色污染
破碎、筛选、分选、干燥与脱水、压缩
新污染源—手机铃声
• 随着手机越来越普及，一些高分贝的个性化手机铃声逐渐成为 人们的新宠，然而专家指出，如果手机铃声不加以控制，就很可能 成为新的污染源。 • 手机的铃声音量均可达80分贝以上，而经积分级器测试，距1米 处，手机铃声平均为76分贝，距5米仍有60分贝，如果把手机放在 耳边时可达129分贝；如果2部手机同时响起距1米可达80分贝，由 此可见，手机铃声的确很“吵” • 据专家介绍，噪声一般来说，对于睡眠的理想值是30分贝，而 脑力劳动是40分贝，体力劳动理想值是70分贝，一个声音超过80、 90分贝的时候就会对人的生活造成一定的影响，比如降低人的工作 效率，增加人的烦恼度， 它还容易引发工作场所的事故。 • 专家说，手机铃声在公共场所频繁响动，对人们的工作、休息 和交流都会造成一定干扰。为了防止手机铃声成为新的污染源，专 家提醒人们不要把手机铃声音量调得过大，即使在公共场所使用手 机时，也要注意不要影响他人 《生活时报》 2002年10月22日硫酸工业环境保护
一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
SO3
催化剂
H2SO4
高中化学选修2高二1.1.2硫酸工业中的三废处理及能量利用配套训练试题及参考答案解析
硫酸工业中的三废处理及能量利用1.接触法制硫酸的接触室里有一个热交换器,有关它的下列说法正确的是( )A.其主要作用是给催化剂加热B.其作用是把生成的热量传递给需要预热的混合气体,并将反应后生成的气体冷却C.为了充分利用余热,使冷水经过热交换器,从而得到热水D.进行热量传递时,冷、热气体流向相同【试题解析】:接触室中的热交换器是在每两层催化剂的中间,因此起不到给催化剂加热的作用,热交换器管内和管外流动的均是气体,且采用的是逆流(即气体流向相反)形式。
【参考答案】:B2.下列说法中,不正确的是( )A.硫酸工业的尾气必须回收、净化处理,主要为了充分利用原料B.所谓“酸雨”,主要含有硫的氧化物以及形成的硫酸及亚硫酸C.大气中,大量的SO2来源于煤和石油的燃烧、金属矿石的冶炼D.消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放【试题解析】:硫酸工业尾气中主要含SO2,如直接排入空气中,一是污染大气,二是浪费原料,所以尾气的回收、净化处理有两方面的原因,不单单是充分利用原料。
【参考答案】:A3.你认为减少酸雨的形成可以采取的措施是( )①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A.①②③B.②③④⑤C.①③⑤D.①③④⑤【试题解析】:酸雨的形成主要是因为大量燃烧含硫的煤产生大量SO2排放到大气中造成的,所以①③⑤能减少酸雨的形成,而把烟囱造高对SO2的产生不影响。
在酸化的土壤中加石灰是对酸雨造成的危害的处理,故②④不正确。
【参考答案】:C4.工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染比用黄铁矿小,主要方面是( )A.废气B.废渣C.废水D.酸雨【试题解析】:用黄铁矿制硫酸,废渣较多,而用硫黄作为原料,几乎没有废渣,但废气的量没有减少,也会产生废水。
【参考答案】:B5.工业上制硫酸时,下列措施不合理的是( )A.用98%的硫酸代替水吸收SO3B.将尾气直接放空C.将矿石粉碎成很细的颗粒D.接触室内安装热交换器【试题解析】:B项中尾气中含SO2对环境有污染,不能直接放空。
第一节接触法制硫酸 (201002)
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=-3412 kJ/mol 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)；△H＝-196.6 kJ/mol； SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)；△H=- 130.3 kJ/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。
1.01吨
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。
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？
催化剂
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)SO2 7％ N2 82％ 压强 0.1 Mpa] O2 11％
【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？
合适的反应条件
练习题
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/L NaOH溶液完全中和。则原化合物中硫的质量分 数为 [ C ] 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） [B ] A．0.51L B．4.07L C．16.3L D．22.4L
接触法制硫酸
吸收塔
过程总结小结
沸腾炉
接触室
吸收塔
燃烧 黄铁矿 空气
炉渣
沸腾炉
炉气
净化后 的炉气
接触室
98.3%浓硫酸 浓硫酸 SO3(SO2,N2,O2)
吸收塔
发烟硫酸 水或稀硫酸
催化氧化
各种浓度的硫酸
三 多步反应的计算
例：以含FeS275%的黄铁矿为原料，
用接触法制硫酸，若燃烧黄铁矿中 硫的损失率为10%，二氧化硫的转化 率为90%，三氧化硫的吸收率为95%。 生产20吨98%的浓硫酸，需该黄铁矿 多少吨？
第五单元 硫酸工业
§5－1 接触法制硫酸
[练习 用化学方程式表示下列物质的形成过程 练习1]用化学方程式表示下列物质的形成过程 练习 用化学方程式表示下列物质的形成过程. S→SO2→SO3→H2SO4 答案: 答案
S+O2===SO2 2SO2+O2===2SO3 △ SO3 + H2O===H2SO4
点燃
2.过程 过程
原 料 粉 碎
炉气
SO2 O2 N2
气
沸腾炉
㈡ 接触氧化 1.化学反应原理
SO2 ( g ) + 1 O2 ( g ) 2
设备: 设备 接触室 2.过程 3.反应条件 温度:400℃-500 ℃
压强:常压
催化剂
SO3 ( g ) ; H = −98kJ / mol
催化剂
SO2 O2 N2 热气
催化剂
点燃
第五单元 硫酸工业 §5－1 接触法制硫酸
化学反应原理(由学生根据刚才练习小结 由学生根据刚才练习小结) 一 化学反应原理 由学生根据刚才练习小结 燃烧硫或金属硫化物制SO 将 氧化为SO 燃烧硫或金属硫化物制 2,将SO2氧化为 3,SO3 与水化合生成硫酸. 与水化合生成硫酸
有关接触法制硫酸的实验
有关模拟接触法制硫酸的实验1．某校学生活动小组设计下图所示装置探究工业接触法制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。
实验时，装置D 锥形瓶中溶液产生白色沉淀．装置E 中溶液褪色。
（1）装置B 的三个作用是：①_ _；②_________________；③_________________。
（2）实验过程中，当V 2O 5表面红热后，应将酒精灯移开一会儿后再继续加热，其原因是： _ 。
（3）反应停止后，要通过装置D 锥形瓶中产生的白色沉淀的量测定已被氧化的二氧化硫的量时，在滤出沉淀前必须进行的一步实验操作是(简述过程) ______ 。
D 中锥形瓶盛放的溶液可以是(选填序号) ________。
a ．足量澄清石灰水b ．足量小苏打溶液c ．足量氯化钡溶液d ．足量硝酸钡溶液（4）若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为Wg ，要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数据是(选填序号)_________________。
a ．装置F 增加的质量(a g)b ．装置A 中亚硫酸钠减少的质量(b g)c ．装置B 增加的质量(c g)d ．装置E 增加的质量(d g)参考答案：（1）①干燥O 2和SO 2 ②使O 2和SO 2混合均匀 ③便于通过观察气泡的速率，控制O 2和SO 2的比例（2）该反应是放热的可逆反应，温度过高平衡逆向移动，不利于SO 3的生成，且影响催化剂的活性。
（3）向锥形瓶中滴加BaCl 2溶液，直至沉淀量不再增加（或静置后向上层清液中滴入BaCl 2溶液，若产生沉淀，继续加入BaCl 2溶液后，重复上述过程至清液中不再产生沉淀） c （4） a d2．某研究性学习小组的同学为在实验室再现二氧化硫催化氧化的过程，并制取少量三氧化硫晶体，设计了如图所示的装置。
已知三氧化硫遇水生成硫酸并放出大量热，容易形成酸雾。
试回答：（1）已知6.4g 二氧化硫被氧气氧化成气态三氧化硫，放出9.83kJ 热量。
接触法制硫酸.
直接排入大气？
吸
思考：吸收
三氧化硫为什
收
么不用水和稀
硫酸，而用
98.3%的浓硫
酸？浓硫酸为
塔
什么必须从塔
顶喷下？
小结：接触法制硫酸
速率、平衡理论、
三原理 化学反应速率理论 热交换原理
逆流吸收原理
三阶段
SO2的制备 （造气）
SO2的催化氧化 SO3的吸收
三设备 沸腾炉
接触室
吸收塔
三反应 S+O2=SO2
2SO2+O2=2SO3 SO3+H2O=H2SO4
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
二、硫酸厂“三废”的处理及“废热” 1处、“理三废”处理
(1)尾气吸收 ①用石灰乳SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
②用氨水SO2+2NH3 +H2O = （NH4）2SO3 （NH4）2SO3 + H2SO4 = （ NH4）2SO4 + SO2↑+ H2O (2)污水处理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏 (3)废渣处理 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。 2、 “废热”利用：能量充分利用 (1)在接触室中设热交换器，预热SO2和O2 。 (2)在沸腾炉旁设置“废热锅炉”，产生蒸汽发电；
讨
⑶ 为什么硫酸厂的尾气不能直接排入大气？
由于尾气中含有二氧化硫，如直接排入大气，
论 会造成污染。
⑷如何处理尾气？ 用氨水吸收
2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3
高中化学必修课---化工生产过程中的基本问题知识讲解及巩固练习题(含答案解析)
C、黄铁矿在沸腾炉里燃烧时，为什么要向炉中鼓入过量的空气（氧气）？ 师答：生产上，常使其一反应物的用量（浓度）超过反应所需的量。过量的那种反应物往往是 原料中比较易得且价钱比较便宜的。因而能使较贵重的原料更充分利用。在焙烧黄铁矿石制造硫酸 时，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧，就是一例。
D、逆流原理在接触法制硫酸过程中有哪些具体的作用？ 师答：在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法，如用质量分数为 98.3％的硫 酸吸收三氧化硫，液体和气体的流向是相反的，液体由吸收塔顶部淋下，气体由下向上，使作用更 完全。在热交换中，冷的和热的气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的。硫酸工业 中，接触室内使用热交换器，使未进入接触室的 SO2 和 O2 得以预热，有利于 SO2 的转化；从接触室 里出来的 SO3。得以降温，减少了 SO3 的分解。
1
考虑，对生产不利。在实际生产中，选定 400～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，反 应速率和 SO2 的平衡转化率（93.5%～99.2%）都比较理想。
（2）压强：SO2 的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。增大气体压强，能相应提高 SO2 的平衡转化率，但提高得并不多。考虑到加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，而且在常压下， 400～500℃时，SO2 的平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压进行操作，并不加压。
6．硫酸的用途 硫酸是化学工业中重要产品之一，是许多工业生产所用的重要原料。硫酸常列为国家主要重工 业产品之一。 硫酸的用途十分广泛。主要有下列几方面： 化肥工业：硫酸与氨反应生成硫酸铵（肥田粉），与磷矿粉反应生成过磷酸钙，每生产 1 t 硫 酸铵要消耗 750 kg 硫酸；1 t 过磷酸钙要消耗 360 kg 硫酸。近年来，已逐渐用其他氮肥如尿素、碳 酸氢铵、氨水、硝酸铵等代替硫酸铵，使硫酸用于生产氮肥的用量有所减少，但硫酸用于磷肥仍在 增长。目前化肥工业（主要是磷肥）仍然是硫酸的最大用户，国外化肥用酸约占硫酸总消费量的 40％，我国化肥用酸约占 60％。 有机合成工业：在有机合成工业中要用硫酸生产各种磺化产品、硝化产品，如每生产 1 t 锦纶 需发烟硫酸 1.7 t；1 t TNT 消耗 360 kg 硫酸。 石油工业：石油产品精炼时要用硫酸除去产品中的不饱和烃等，例如每吨柴油要消耗 31 kg 硫 酸。 金属工业：金属铜、锌、镉、镍的精炼，其电解液需用硫酸配制；电镀、搪瓷工业需用酸洗去 其表面的铁锈和氧化铁。 无机盐工业：在无机盐工业中，硫酸作为一种最易大量获得、价格低廉的酸，用以生产各种硫 酸盐、磷酸盐、铬酸盐等。 原子能工业：大量硫酸用于离子交换法提取铀。
073接触法制硫酸
第一节 接触法制硫酸高考题1．（99上海）在硫酸工业生产中，为了有利于SO 2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（见右图。
按此密闭体系中气体的流向，则在A 处流出的气体为A ．SO 2B ．SO 3，O 2C ．SO 2，O 2D ．SO 2，SO 3提示：此题考查了工业生产硫酸的重要设备之一的接触室中气体的流向。
SO 2和O 2 进入热交换器的管外时，虽具备合成温度，但无V 2O 5 催化，不会生成 SO 3，只有 SO 2和 O 2。
2．（05上海）浓硫酸和2mol/L 的稀硫酸，在实验室中敞口放置。
它们的质量和放置天数的关系如右图，分析a 、b 曲线变化的原因是 A ．a 升华、b 冷凝 B ．a 挥发、b 吸水 C ．a 蒸发、b 潮解D ．a 冷凝、b 吸水提示：a 是因为稀硫酸中的水分挥发，b 是因为浓硫酸具有吸水性，质量增加。
3．（05上海）碳跟浓硫酸共热产生的气体X 和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y 同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中（如图装置），下列有关说法正确的是 A ．气瓶中产生的沉淀是碳酸钡 B ．Z 导管出来的气体中无二氧化碳 C ．气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D ．Z 导管口有红棕色气体出现提示：碳跟浓硫酸共热产生的气体为CO 2和SO 2，铜跟浓硝酸反应产生的气体为NO 2，NO 2与水反应生成HNO 3，在HNO 3存在时，氧化SO 32－生成SO 42－，所以生成了硫酸钡沉淀；同时硝酸被还原为NO 气体逸出，在Z 导管口遇到空气变成红棕色气体NO 2。
4．（95上海）为了方便计算，有人把98%的浓H 2SO 4表示成下列形式，其中合理的是A ．H 2SO 4·91H 2OB ．H 2SO 4·H 2OC ．H 2SO 4·SO 3D ．SO 3·109H 2O提示：设100g98％浓硫酸，即有硫酸98g,水2g,其物质的量之比为1∶91。
接触法制硫酸精品
多步计算
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1000 t 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？
分析：
高温 V 2 O5
△
4FeS2 +11O2
2SO2 +O2
2Fe2O3 + 8SO2
2SO3 H2SO4
SO3 +H2O
4FeS2 ～ 8SO2 ～ 8SO3 ～ 8H2SO4
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
从吸收塔中排出的气 体有那些成分？能否 直接排入大气？
吸 收 塔
思考：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？
得关系式：
FeS2
～
2H2SO4
多步计算
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1000 t 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 x
FeS2
～
2H2SO4
196 (x) (98%)
120 1000t X80% X90%)
2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2
化肥 回收利用
小结：接触法制硫酸
三原理 化学反应速率理论 SO2的制备 三阶段 （造气）
速率、平衡理论、 热交换原理
接触法制硫酸
催化剂
SO2 O2 N2 热气
热交换器 催化剂 接触室
SO3(主) O2 N2 SO2
㈢三氧化硫的吸收 1.化学反应原理 SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l);△H=-130.3kJ/mol 设备: 吸收塔 98.3%H2SO4 2.过程
尾气
过程总结小结
沸腾炉
接触室
吸收塔
燃烧 黄铁矿
沸腾炉
请同学们阅读教材并回答下列问题 [问题1] ⑴.工业上生产硫酸的生产过程分哪几个主要阶段,每 一阶段的化学反应原理是什么?主要生产设备是什么? 每一阶段的生产过程中要注意什么? [问题2] ： ⑴ 燃烧 黄铁矿的炉子为什么称为“沸腾炉”？ ⑵进入接触室的气体为什么要先净化？怎样净化？ ⑶SO2的接触氧化反应在什么条件下最有利？ ⑷接触室里热交换器的作用是什么？ ⑸SO3为什么不用水吸收？且吸收时浓硫酸为什么从塔 顶喷下？ ⑹硫酸厂生产尾气为什么不能直接排入大气？
点燃
设备:
沸腾炉
2.过程
2
沸腾炉
㈡ 接触氧化 1.化学反应原理
SO2 g 1 2 O2 g
设备: 接触室 2.过程 3.反应条件 温度:400℃-500 ℃
压强:常压 SO2 O2 N2 催化剂:V2O3 冷气
催化剂
SO3 g ; H 98kJ / mol
炉气
炉渣
空气
净化后 的炉气
接触室
SO3(SO2,N2,O2)
98.3%浓硫酸
吸收塔
发烟硫酸 水或稀硫酸
催化氧化
各种浓度的硫酸
三 多步反应的计算
例：以含FeS275%的黄铁矿为原料，
用接触法制硫酸，若燃烧黄铁矿中 硫的损失率为10%，二氧化硫的转化 率为90%，三氧化硫的吸收率为95%。 生产20吨98%的浓硫酸，需该黄铁矿 多少吨？
高考考点完全解读练习答案、硫酸工业环境保护
20、硫酸工业 环境保护复习要点1．接触法制硫酸的生产过程和化学原理。
2．保护环境难点聚焦一、接触法制硫酸的原理、过程及典型设施 1．三种原料：硫铁矿 <FeS 2）、空气、水。
利用接触法制硫酸一般能够用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含必定量的 SO 2> 等。
此顶用硫黄作原料成本低、对环境污染少。
但我国硫黄资源较少，主要用黄铁矿 <主要成分为 FeS 2）作生产硫酸的原料。
2．三步骤、三反响：<1） 4FeS 2 +11O 2=== 2Fe 2O 3+8SO 2<高温）<2） 2 SO 2+ O 2 ≒ 2 SO 3 <催化剂，加热）， <3 ） SO 3 + H 2O === H 2SO 43．三设施： <1）沸腾炉 <2）接触室 <3）合成塔4．三原理：化学均衡原理、热互换原理、逆流原理。
<1 ）增大反响物浓度、增大反响物间接触面积，能提升反响速率并使化学均衡向正反响方向挪动，以充分提升原料利用率。
<2 ）热互换原理：在接触室中生成的热量经过热互换器，传达给进入接触室的需要预热的混淆气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的汲取创建了有益条件。
<3 ）逆流原理：液体由上向下贱，气体由下向上涨，二者在逆流过程中充分反响。
接触法制硫酸的原理、过程及典型设施三原料 三阶段 三反响 < 均放热）三设施 三净化 黄铁矿或 S 造气 4FeS2+11O 2 == 2Fe 2 O 3 +8SO 2< 高温）或 S+O 2=SO 2沸腾炉除尘 空气接触氧化 2 SO2+ O 2 ≒ 2 SO 3<催化剂）接触室 < 含热互换器）清洗 98.3%浓硫酸三氧化硫汲取SO 3+ H 2O === H 2SO 4汲取塔干燥接触法制硫酸表示图：5．应用化学反响速率和化学均衡挪动原理选择适合条件二氧化硫接触氧化的反响是一个气体整体积减小的、放热的反响。
【华师一】第五单元《硫酸工业》第1节《接触法制硫酸》第1课时
第五单元 硫酸工业第一节 接法制硫酸第 一 课 时1、接触法制硫酸中没有涉及到的设备是（ ）A 、沸腾炉B 、合成塔C 、吸收塔D 、接触室2、从沸腾炉中出来的炉气要经过净化后才能进入接触室，其主要原因是（ ）A 、提高产品纯度B 、减少环境污染C 、防止催化剂中毒D 、避免管道堵塞3、接触法制硫酸的沸腾炉出来的炉气必须经过净化处理，其正确过程是（ ）A 、洗涤、干燥、除尘B 、干燥、除尘、洗涤C 、除尘、洗涤、干燥D 、除去硒和砷的化合物4、黄铁矿外表是金黄色，又名叫“愚人金”可用来区别黄铁矿和黄金的是（ ）A 、灼烧B 、溶在浓硝酸中C 、溶在王水中D 、溶在烧碱溶液中5、以下有关接触法制硫酸的论述错误的是（ ）A 、为提高反应速度和原料利用率，硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧B 、为防止催化剂中毒，气体在进接触室前要先净化C 、接触室中热交换器其主要作用是预热末反应的气体和冷却反应后的气体D 、吸收塔中SO 3从下而上，水从上而喷下，剩余气体从上部出来放空6、接触法制硫酸和氨氧化法制硝酸经过下列主要变化：FeS 2−→−a SO 2−→−b SO 3−→−c H 2SO 4NH 3−→−d NO −→−e NO 2−→−f HNO 3下列说法符合事实的是（ ）A 、所有变化都是氧化还原反应B 、a 、b 、c 、d 都是化合反应C 、b 、d 反应都要使用催化剂D 、c 、f 反应均用水作吸收剂7、接触法制硫酸时，反应的重要条件是（ ）A 、SO 2必须提纯B 、必须用纯氧，不可用空气C 、催化剂需要加热D 、SO 3需用稀硫酸吸收8、我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于（ ）A 、增大煤炭燃烧时的燃烧热B 、减少炉中杂质气体（如SO 2）等的形成C 、使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率D 、使得化学平衡移动9、在硫酸的工业生产中，下列生产操作及对生产操作主要原因的说明二者都正确的是（）A 、从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO 2会与杂质反应B 、硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的不能燃烧C 、SO 3用98.3%的浓H 2SO 4吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO 3吸收完全D 、SO 2氧化为SO 3时需使用催化剂，这样可以提高SO 2的转化率10、关于热交换器，下列说法中错误的是（ ）A 、热交换器装在接触室中，位于两层催化剂中间B 、预热含有SO 2的混合气体，有利于接触氧化C 、预热SO 3，有利于浓硫酸的吸收D 、热交换器可调节流体温度，利用余热11、关于SO 2净化目的的叙述正确的是（ ）①除尘（除去矿尘），防止催化剂中毒②洗涤（除去砷、硒等化合物），防止催化剂中毒③ 干燥（除去水蒸气），防止催化剂中毒④干燥（除去水蒸气），防止对设备和生产的不良影响A 、①②③④B 、①②③C 、①②D 、①②④12、在吸收塔，用98.3%的浓H 2SO 4吸收SO 3，而不用水吸收的理由是（ ）A 、用水吸收放出的热量多，影响吸收B 、用水吸收生成的酸雾多，影响吸收C 、用浓硫酸吸收不生成酸雾，吸收效率快D 、用浓硫酸吸收可以得到更浓的硫酸13、在硫酸工业生产中，SO 3的吸收过程是在吸收塔（如下图）中进行的，吸收塔里还装入大量瓷环。
巩固练习_化工生产过程中的基本问题_基础
【巩固练习】一、选择题1．接触法制硫酸中，与之无关的设备是（）A．吸收塔B．接触室C．沸腾炉D．氧化炉2．为了提高SO2转化为SO3的质量分数，工业上常使用适当过量的空气，这样从接触室导出的气体的成分是（）A．SO3、O2B．SO3、O2、SO2、N2C．SO3、N2D．SO3、O2、N23．把1 g含脉石（SiO22的质量分数为（）A．33% B．66% C．78% D．88%4．（2015 南京检测）在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是（）。
A．黄铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，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SO2反应C．SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可提高SO2的转化率D．接触室的反应温度控制在400～500℃，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的转化率都比较理想，且催化剂的活性也较高5．用硫铁矿生产硫酸的过程中，对提高效率不利的因素是（）A．矿石粉碎后送入沸腾炉B．使用热交换器预热气体C．用水吸收三氧化硫D．使用催化剂6．接触法制硫酸时由沸腾炉产生的炉气中能使催化剂中毒的成分是（）A．水蒸气B．砷、硒的化合物C．氧气D．氮气7．在硫酸工业中，常用浓H2SO4而不用水吸收SO3是因为（）A．SO3易溶于H2SO4而不溶于水B．用浓H2SO4吸收速度慢，损失SO3少C．用水吸收易形成酸雾，阻碍SO3再吸收D．用水吸收得不到纯净的硫酸8．（2014 北京海淀）下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是（）。
A．硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应B．硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应C．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂D．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度条件下进行9．“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计一种可行的化学反应，尽可能减少对环境的负面作用，下列化学反应符合绿色化学概念的是()A、制CuSO4：Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2OB、制CuSO4：2Cu＋O2＝2CuO；CuO＋H2SO4（稀）＝CuSO4＋H2OC、制Cu(NO3)2：3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu(NO3)2＋2NO2↑＋4H2OD、制Cu(NO3)2：Cu＋4HNO3（浓）＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O10．对于反应4FeS2+11O2高温2Fe2O3+8SO2，下列叙述正确的是（）A．铁和硫两种元素被还原B．Fe2O3和SO2都既是氧化产物，又是还原产物C．1 mol FeS2在反应中失去11 mol e―D．如果O2过量，SO2会被氧化成SO3二、填空题1．2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)；ΔH―1，相同条件下混合1 mol SO222．在一体积可变的密闭容器中，对可逆反应A (g)+B (g)2C (g)；ΔH＜0进行5次实验，数据如下表，根据下表中提供的数据判断当反应达到平衡时：（1）第________次实验结果，A的转化率最大；（2）第________次实验结果，A的浓度最大；4．（2014 孝感、宜昌等七市联考）硫酸是重要的化工原料，它的产量衡量了一个国家的工业发展水平。
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A．1.84mol/L B．9.8mol/L C．12mol/L D．18.4mol/L
6．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
接触法制硫酸（参考答案）
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Fe2S3 C．燃烧FeS2 D．燃烧CuFeS2
2．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．SO2 B．N2 C．砷化物 D．水蒸气
（提示：SO2+I2+2H2O=2HI+H2SO4)
14．欲新建一年产20万吨98％硫酸的硫酸厂，用含FeS280％的硫铁矿为原料，设计煅烧硫铁矿工段硫的损失不超过2％，催化氧化工段二氧化硫的转化率为96％，试计算该厂每年需运送硫铁矿石为多少万吨？
15．硫酸厂为保证正常生产，要定时检验硫铁矿燃烧炉出来的炉气中二氧化硫的含量。把一定量炉气引入1.27％的碘溶液（碘溶液中加有淀粉作指示剂）10g中，使蓝色恰好褪去，剩余炉气的体积是101mL，求炉气中SO2的体积分数．（气体体积均在标准状况下测定）。
D．可制取浓硫酸
7．在的反应中，被氧化的元素是 [ ]
A．只有铁 B．只有硫 C．铁和硫 D．氧和铁
8．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/L NaOH溶液完全中和。则原化合物中硫的质量分数为 [ ]
3．接触法制硫酸的尾气中含有的大气污染物是 [ ]
A．H2S B．CO2 C．SO3 D．SO2
4．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 [ ]
பைடு நூலகம்
A．FeS2 B．O2 C．SO2 D．SO3
5．98.3％的浓硫酸（密度1.84g/cm3）的物质的量浓度为 [ ]
A．30％ B．36.4％ C．40％ D．53.3％
9．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．0.51L B．4.07L C．16.3L D．22.4L
10．接触法制硫酸的主要设备是：______、______、______。在______进行的反应中硫元素的化合价没有变化。
11．在制得三氧化硫后，是用______吸收SO3制得高浓度的硫酸，其原因是______。
12．硫酸工业中造成大气污染的是尾气中的______。
13．在过量的氧气里燃烧1t含SiO2的黄铁矿，残余固体质量为0.8t，若生产过程中有2％的硫损失，则生产490t 98％的浓硫酸，理论上需要这种黄铁矿______t。