硫酸工业的知识要点及要求1、工业制硫酸的原理、原料、流程(精)
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冷却
练习2、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： D
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
FeS2(s)+ 141O2(g) = 12Fe2O3(s)+2SO2(g); △H= -853kJ/mol
SO2 (g)
+
1 2
O2
(g)
SO3 (g);
△H= -98.3kJ/mol
SO3(g)+H2O(l) = H2SO4(l);
△H= -130.3kJ/mol
由于硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应， 充分利用这些反应放出的热能，不但可以降低生产 成本，还可以减少热对环境的污染。
三、有关化工生产的计算
A．Cu
CuSO4
硫酸铜晶体
加热
加热 H2SO4 蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
试评价两方案的优劣。
解析；方案A有两点不足：生成的二氧化硫 对大气有污染；参加反应的硫酸利用率只 有50%，方案B克服了两点不足，故方案B 更合理。
练习３：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸铜，现有两条工
艺流程可供选择：
解答：
3.根据硫元素守恒得出关系式：
FeS2
～
120
2H2SO4 2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习５：某化工厂设计院承担某硫酸厂的设计任
务，该厂要求：控制污染和提高生产效率，不再 使用黄铁矿，改用固体硫为原料；每天生产98% 的硫酸50吨，其中SO2的转化率为80%；求每天消 耗含杂质5%的固体硫多少吨？
硫酸工业的知识要点及要求：
1、工业制硫酸的原理、原料、流程及设备。 2、每一阶段的最佳工艺条件。掌握如何利用理 论知识选择最佳工艺条件。 3、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
硫酸工业复习小结
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成 硫酸
主要原料
反应条件：40低0-温50、0℃、高常压压、、 催化剂
催化剂的活性、反应速率、平衡转化率、 设备以及能耗等
练习1、CuFeS2是黄铁矿的另一成分，煅烧时转化为 CuO 、Fe2O3 和SO2，由硫酸 厂沸腾炉排出的矿渣中含有 CuO 、Fe2O3 和CuSO4（ CuSO4由CuO与SO3在沸腾炉中 化合而成），其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而
黄铁矿(硫磺)、 空气
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学 反应
主要设备
工艺要求
主要排放
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
氧化剂： O2 氧化产物：Fe2O3 、SO2
还原剂： FeS2 还原产物：Fe2O3 、SO2
如果有4摩尔的FeS2参加反应，电子转移为 44 摩尔。
2.根据化学方程式列出关系式
FeS2 ～ 2SO2 ～ 2SO3 ～ 2H2SO4
3.根据守恒原理进行计算
FeS2
～
2H2SO4
120
2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习４: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： 3.根据硫元素守恒可得：
S
～
32 x×(1-5%)×80%
H2SO4 98
50t×98%
练习６、黄铜矿（主要成分CuFeS2 ）是提取 铜的主要原料。 （ （ 26尔（（多CC炉2铜uu1杂少））+2渣时S质？S已+取O），3不知2O1，需C2含,22则.u=1产消51C硫F2=g8由.eu2物耗黄45）SCFX22C氧铜geu摩，Su2气矿O2尔2则S-++的-样在C4矿23OSu物品.1样OF22662=质，S40e02中=Sg0的C经2C℃完uu量测;22高全FSC是定e+温反Su3：含22S下应的OO3+继生含.26C+0续成F量u硫e2反S2为O摩=应= ：
吸收塔
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
接 触 室
讨论１、 SO2转化成SO3的反应特点是什么？第二
生产阶段的反应条件是什么？为什么采用这个条件呢？
催化剂
2SO2(g) + O2(g) 高温 2SO3(g);
△H=- 196.6kJ/mol 反应特点：可逆反应；正反应为放热的、 气体体积缩小的反应
4FeS2+11O2=高=温=2Fe2O3+8SO2
练习４: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
4FeS2 +11 O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O =H2SO4
变化（见下表）
沸腾炉温度/ ℃
600 620 640 660
矿渣中CuSO4的 质量分数/%
9.3 9.2 9.0 8.4
已知CuSO4在低于660 ℃时不会分解，请用平 衡移动原理分析硫酸铜的质量分数随温度升高而
降低的原因 ？
因为SO2转化为SO3的反应是可逆的，随着温度升高， 平衡向生成SO2的方向移动，所以升温， SO3的含量减少， CuSO4的含量也随之减少。
Q= 9.83×105kJ 向外界输出： 9.83×105kJ-3.6×105kJ==6.23×105kJ
总结:
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
1、三个生产阶段； 造气、接触氧化、三氧化硫的吸收。
2、三个反应： 3、三个设备；沸腾炉、接触室、吸收塔。 二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
5摩尔
由已知反应方程式可得： 2 CuFeS2 +5O2==2Cu+4SO2+2FeO
练习4： 硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
((21) )据若测从算，下接列触法四制个硫酸城过市程中中，选若反择应一热都处未新被利建用一，则每生 产S座O12(吨硫g)98酸+%1硫厂/2酸O，2需(g消你) 耗认3.6为S×O31厂0(5gk址)J;能△宜量H=。选- 请98在通.Fra Baidu bibliotek过kJ计/m算ol判断，若的反应： 放郊出区的热（量填能在选生项产过的程标中得号到）充分利用，则每生产1吨98%硫酸 只A需、外有界提丰供富(或黄可向铁外矿界输资出源)多的少千城焦市能量？ B、解：风根光据秀制硫丽酸的的旅后二游步城反市应可得： CS、O2消耗~硫酸SO甚3 多~的H工2SO业4 城市 放出的热量 D、人口稠密的1文×化1096、8gg×商98业%中心9Q城8.3市kJ
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
主要设备 沸腾炉
矿石粉碎 工艺要求 炉气净化
接触室
SO3 +H2O =H2SO4
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
SO3 +H2O =H2SO4
主要设备 沸腾炉
接触室
吸收塔
工艺要求
铁矿粉碎， 炉气净化
用两层催化剂 用98.3%的浓 用热交换器 硫酸吸收SO3
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
尾气
硫酸的工业生产 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化
矿石粉碎 工艺要求 炉气净化
接触室
用两层催化剂 用热交换器
吸收塔
矿渣、矿尘、 主要排放 洗涤液
--------
吸 收 塔
生产阶段
SO2的制取和 净化
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3 -----------
吸收SO3生成硫 酸
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
硫酸工业复习小结
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
讨论1：我们从哪几方面来考虑硫酸工业的综合 经济效益？
原料、能量、规模、厂址、环保
讨论2、为获得最佳经济效益，只要将三废排 出厂外就行了。这种说法对吗？为什么
不对，因随意排放“三废”会污染环境
据测算：生产1T硫酸约需100kw .h的电能， 而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相 当于200kw.h的电能。
环保 工艺
成本
原料 能源
规模 年产4万吨以上
原料、水源 厂址 能源、交通
土地供应、市场需求等
练习３：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸
铜，现有两条工艺流程可供选择：
浓H2SO4
蒸发结晶
硫酸工业
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程 三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
三、有关化工生产的计算
三个反应原理
S
SO2
SO3
H2SO4
FeS2
SO3 + H2O===H2SO4 1、S~~SO2~~SO3~催~化H剂2SO4
2SO2+O2 △ 2SO3 2、FeS2S~+~O2S2O点==燃2~=~S2OS2O3~~2H2SO4
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
第二步：2SO2 + O2
催化剂 高温
2SO3
第三步：SO3 + H2O
H2SO4
硫酸生产的三大设备 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉 接触室 吸收塔
沸 腾 炉
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
讨论3、可能会造成哪些具体的污染？ 废气会污染大气，导致酸雨；废渣废液 会污染水体和土壤
讨论4、硫酸工厂的三废如何综合利用呢？
废气处理： 用氨水吸收，再用硫酸处理
废渣处理：
制水泥的辅料、制砖、 用作冶金原料（炼铁）
废液处理： 作劣质硫酸直接使用、 制副产品石膏
讨论5：硫酸工业生产中能量是如何利用？
A．Cu
浓H2SO4
蒸发结晶
CuSO4
加热
硫酸铜晶体
加热
H2SO4
蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
实验证明铜不能在低温下与氧气反应，也不能与 稀硫酸共热反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀 硫酸中并通入空气来制取硫酸铜溶液的。
写出铜屑在此状态下被溶解的化学方程式：
2 Cu + O2 + 2 H2SO4 △ 2 CuSO4 + 2 H2O
生产阶段
SO2的制取和 净化
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
SO3 +H2O =H2SO4
主要设备 沸腾炉
练习2、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： D
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
FeS2(s)+ 141O2(g) = 12Fe2O3(s)+2SO2(g); △H= -853kJ/mol
SO2 (g)
+
1 2
O2
(g)
SO3 (g);
△H= -98.3kJ/mol
SO3(g)+H2O(l) = H2SO4(l);
△H= -130.3kJ/mol
由于硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应， 充分利用这些反应放出的热能，不但可以降低生产 成本，还可以减少热对环境的污染。
三、有关化工生产的计算
A．Cu
CuSO4
硫酸铜晶体
加热
加热 H2SO4 蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
试评价两方案的优劣。
解析；方案A有两点不足：生成的二氧化硫 对大气有污染；参加反应的硫酸利用率只 有50%，方案B克服了两点不足，故方案B 更合理。
练习３：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸铜，现有两条工
艺流程可供选择：
解答：
3.根据硫元素守恒得出关系式：
FeS2
～
120
2H2SO4 2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习５：某化工厂设计院承担某硫酸厂的设计任
务，该厂要求：控制污染和提高生产效率，不再 使用黄铁矿，改用固体硫为原料；每天生产98% 的硫酸50吨，其中SO2的转化率为80%；求每天消 耗含杂质5%的固体硫多少吨？
硫酸工业的知识要点及要求：
1、工业制硫酸的原理、原料、流程及设备。 2、每一阶段的最佳工艺条件。掌握如何利用理 论知识选择最佳工艺条件。 3、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
硫酸工业复习小结
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成 硫酸
主要原料
反应条件：40低0-温50、0℃、高常压压、、 催化剂
催化剂的活性、反应速率、平衡转化率、 设备以及能耗等
练习1、CuFeS2是黄铁矿的另一成分，煅烧时转化为 CuO 、Fe2O3 和SO2，由硫酸 厂沸腾炉排出的矿渣中含有 CuO 、Fe2O3 和CuSO4（ CuSO4由CuO与SO3在沸腾炉中 化合而成），其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而
黄铁矿(硫磺)、 空气
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学 反应
主要设备
工艺要求
主要排放
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
氧化剂： O2 氧化产物：Fe2O3 、SO2
还原剂： FeS2 还原产物：Fe2O3 、SO2
如果有4摩尔的FeS2参加反应，电子转移为 44 摩尔。
2.根据化学方程式列出关系式
FeS2 ～ 2SO2 ～ 2SO3 ～ 2H2SO4
3.根据守恒原理进行计算
FeS2
～
2H2SO4
120
2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习４: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： 3.根据硫元素守恒可得：
S
～
32 x×(1-5%)×80%
H2SO4 98
50t×98%
练习６、黄铜矿（主要成分CuFeS2 ）是提取 铜的主要原料。 （ （ 26尔（（多CC炉2铜uu1杂少））+2渣时S质？S已+取O），3不知2O1，需C2含,22则.u=1产消51C硫F2=g8由.eu2物耗黄45）SCFX22C氧铜geu摩，Su2气矿O2尔2则S-++的-样在C4矿23OSu物品.1样OF22662=质，S40e02中=Sg0的C经2C℃完uu量测;22高全FSC是定e+温反Su3：含22S下应的OO3+继生含.26C+0续成F量u硫e2反S2为O摩=应= ：
吸收塔
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
接 触 室
讨论１、 SO2转化成SO3的反应特点是什么？第二
生产阶段的反应条件是什么？为什么采用这个条件呢？
催化剂
2SO2(g) + O2(g) 高温 2SO3(g);
△H=- 196.6kJ/mol 反应特点：可逆反应；正反应为放热的、 气体体积缩小的反应
4FeS2+11O2=高=温=2Fe2O3+8SO2
练习４: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
4FeS2 +11 O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O =H2SO4
变化（见下表）
沸腾炉温度/ ℃
600 620 640 660
矿渣中CuSO4的 质量分数/%
9.3 9.2 9.0 8.4
已知CuSO4在低于660 ℃时不会分解，请用平 衡移动原理分析硫酸铜的质量分数随温度升高而
降低的原因 ？
因为SO2转化为SO3的反应是可逆的，随着温度升高， 平衡向生成SO2的方向移动，所以升温， SO3的含量减少， CuSO4的含量也随之减少。
Q= 9.83×105kJ 向外界输出： 9.83×105kJ-3.6×105kJ==6.23×105kJ
总结:
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
1、三个生产阶段； 造气、接触氧化、三氧化硫的吸收。
2、三个反应： 3、三个设备；沸腾炉、接触室、吸收塔。 二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
5摩尔
由已知反应方程式可得： 2 CuFeS2 +5O2==2Cu+4SO2+2FeO
练习4： 硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
((21) )据若测从算，下接列触法四制个硫酸城过市程中中，选若反择应一热都处未新被利建用一，则每生 产S座O12(吨硫g)98酸+%1硫厂/2酸O，2需(g消你) 耗认3.6为S×O31厂0(5gk址)J;能△宜量H=。选- 请98在通.Fra Baidu bibliotek过kJ计/m算ol判断，若的反应： 放郊出区的热（量填能在选生项产过的程标中得号到）充分利用，则每生产1吨98%硫酸 只A需、外有界提丰供富(或黄可向铁外矿界输资出源)多的少千城焦市能量？ B、解：风根光据秀制硫丽酸的的旅后二游步城反市应可得： CS、O2消耗~硫酸SO甚3 多~的H工2SO业4 城市 放出的热量 D、人口稠密的1文×化1096、8gg×商98业%中心9Q城8.3市kJ
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
主要设备 沸腾炉
矿石粉碎 工艺要求 炉气净化
接触室
SO3 +H2O =H2SO4
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
SO3 +H2O =H2SO4
主要设备 沸腾炉
接触室
吸收塔
工艺要求
铁矿粉碎， 炉气净化
用两层催化剂 用98.3%的浓 用热交换器 硫酸吸收SO3
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
尾气
硫酸的工业生产 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化
矿石粉碎 工艺要求 炉气净化
接触室
用两层催化剂 用热交换器
吸收塔
矿渣、矿尘、 主要排放 洗涤液
--------
吸 收 塔
生产阶段
SO2的制取和 净化
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3 -----------
吸收SO3生成硫 酸
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
硫酸工业复习小结
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
讨论1：我们从哪几方面来考虑硫酸工业的综合 经济效益？
原料、能量、规模、厂址、环保
讨论2、为获得最佳经济效益，只要将三废排 出厂外就行了。这种说法对吗？为什么
不对，因随意排放“三废”会污染环境
据测算：生产1T硫酸约需100kw .h的电能， 而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相 当于200kw.h的电能。
环保 工艺
成本
原料 能源
规模 年产4万吨以上
原料、水源 厂址 能源、交通
土地供应、市场需求等
练习３：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸
铜，现有两条工艺流程可供选择：
浓H2SO4
蒸发结晶
硫酸工业
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程 三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
三、有关化工生产的计算
三个反应原理
S
SO2
SO3
H2SO4
FeS2
SO3 + H2O===H2SO4 1、S~~SO2~~SO3~催~化H剂2SO4
2SO2+O2 △ 2SO3 2、FeS2S~+~O2S2O点==燃2~=~S2OS2O3~~2H2SO4
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
第二步：2SO2 + O2
催化剂 高温
2SO3
第三步：SO3 + H2O
H2SO4
硫酸生产的三大设备 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉 接触室 吸收塔
沸 腾 炉
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
讨论3、可能会造成哪些具体的污染？ 废气会污染大气，导致酸雨；废渣废液 会污染水体和土壤
讨论4、硫酸工厂的三废如何综合利用呢？
废气处理： 用氨水吸收，再用硫酸处理
废渣处理：
制水泥的辅料、制砖、 用作冶金原料（炼铁）
废液处理： 作劣质硫酸直接使用、 制副产品石膏
讨论5：硫酸工业生产中能量是如何利用？
A．Cu
浓H2SO4
蒸发结晶
CuSO4
加热
硫酸铜晶体
加热
H2SO4
蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
实验证明铜不能在低温下与氧气反应，也不能与 稀硫酸共热反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀 硫酸中并通入空气来制取硫酸铜溶液的。
写出铜屑在此状态下被溶解的化学方程式：
2 Cu + O2 + 2 H2SO4 △ 2 CuSO4 + 2 H2O
生产阶段
SO2的制取和 净化
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
SO3 +H2O =H2SO4
主要设备 沸腾炉