硫酸工业ppt课件
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第三单元 硫酸工业
1．氧化还原反应的本质和特征是什么？ 提示 电子转移，元素化合价升降。
2．SO2中硫元素的价态为多少？据此判断SO2的氧化性和还 原性？ 提示 ＋4价，居中间价态，故SO2既具有氧化性又具有 还原性。
3．导致酸雨的气体主要有哪些？“工业三废”是指什么？ 提示 SO2、NOx；废气、废水、废渣
精制得到的炉气补充空气后送入装有
的接触室，氧化生成三氧化硫。二氧化硫的催化氧钒化催是化一剂个
热的
反应。反应在
450 ℃左右进行，有利
于放
可逆
。
3．三氧化硫的吸收
三氧化硫钒进催入化吸剂收发塔后挥用催化作用
吸收，得到
浓硫酸或发烟硫酸。不用水来吸收三氧化硫是为了
。
98.3%的硫酸
避免产生酸雾而降低吸收效率
10
2．以硫磺为原料 第一步：S(s)＋O2(g)=高==温==SO2(g) 第二步：2SO2(g)＋O2(g)催△化剂2SO3(g) 第三步：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) 硫和黄铁矿相比，因后者产生的废弃物太多，处理成本太 高，因此，目前硫酸生产中的三种原料为硫磺、空气和 水。
1
1．了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和 发展概况。
2．掌握工业制硫酸的工艺流程。 3．认识化学平衡原理在化工生产中的实际应用。 4．初步了解生产中三废的处理和利用。
2
第一步：硫磺或硫铁矿的燃烧氧化。化学方程式为 S＋O2=点==燃==SO2或者4FeS2＋11O2=点==燃==2Fe2O3＋8SO2 。
5
1. 废渣：硫铁矿沸腾焙烧产生的炉渣中含铁量大于45%，可以 用于 等产品。
2．废有液：用水炼洗铁涤及、制、净造化硫沸酸腾焙铁烧、炉氧、的化炉铁气红，颜产生料废水、。废水中主要含
等，一般用
，形成
可以吸附重金属离子使污水净化。
3．废气：由吸收塔微排量出的硫尾酸气中氟二化氧物化硫的铁含离量子如果超铅过离500子μ L·L－1，
质硫。铁这矿些空沸杂气腾质焙有烧的得使到催的化炉剂气中除了含、有二氧化硫，外有，的还对含反有应多设种备杂有
作用，有的使制得的硫酸
。所以，从沸腾焙烧炉出来的
高温炉气需要经过
、
和
。焙烧工序
产生的矿渣和粉尘，经冷却增湿后，被送到中钢毒铁厂作失为效
原料。
腐蚀
带色
冷却 除尘 酸洗
炼铁
4
2．二氧化硫的催化氧化
7
【慎思2】提示
硫酸生产尾气中的少量SO2是如何吸收利用的？ SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O
CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O
从化学反应速率与化学平衡角度，如何提高SO3的产量从 而提高H2SO4的产量？
【慎思3】
提示 由2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＜0。 故可采取 下列条件来提高H2SO4的产量 ①生成的SO3及时移出 ②适宜的温度和压强 ③合适的 催化剂 ④恰当的SO2与O2投料比例(1∶1.5)。
8
【慎思4】提示
提示
SO2进行催化氧化之前为什么对沸腾焙烧炉出来的炉气净化？ 防止气体中的杂质引起催化剂中毒。
浓H2SO4怎样存放和运输？ 在常温下，浓H2SO4存放在铁质槽车进行运输。
【慎思5】
9
1．以FeS2为原料 第一步：4FeS2(s)＋11O2(g)=高==温==2Fe2O3(s)＋8SO2(g) 第二步：2SO2(g)＋O2(g)催△化剂2SO3(g) 第三步：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)
11
【例1】(
接触法制硫酸时，反应的重要条件是 )。
A．二氧化硫必须提纯
B．必须用纯氧不可用空气
C．催化剂需要加热 D．三氧化硫需用稀硫酸吸收
解析 接触法制硫酸时制得的SO2必须先除去其中所含的杂质，因为炉 气中含有的水蒸气会腐蚀设备，对设备带来不良影响，砷、硒化合物 和矿尘等能使催化剂中毒，因而进行催化氧化反应前必须先进行除杂 等操作；制H2SO4时使用的是空气而不是纯氧；进行SO2的催化氧化时使 用的温度是400～500 ℃；对三氧化硫进行吸收时只能使用浓H2SO4， 因为使用水或稀硫酸容易形成酸雾，妨碍吸收的进行。
第二步：二氧化硫的催化氧化。化学方程式为 2SO2＋O2催△化剂2SO3 。
第三步：三氧化硫的吸收。化学方程式为
SO3＋H2O===H2SO4
。
3
1.从硫硫磺铁或矿硫制铁造矿二的氧化燃硫烧，是先将矿
物
，放入
Baidu Nhomakorabea
粉碎
中，从该炉下部通入空气，在高温下鼓入炉中的
把
矿石小沸颗腾粒焙扬起烧，炉呈沸腾状燃烧氧化。
答案 (1)FeS2 (2)2SO2＋O2催△化剂2SO3 (3)abd
16
生产硫酸主要化学过程可分为二氧化硫的生成和二氧化硫转化为三氧化 硫两个阶段。 1．生产阶段：(1)硫磺或硫铁矿的燃烧氧化；(2)二氧化硫的催
就要加以处理后才能排出。处理的方法之一是
石灰中和硫酸
氢氧化铁絮。状沉淀
用氨水洗涤烟气脱硫
6
【慎思1逆】流吸收方在式实？际硫酸工业中，吸收SO3的试剂是什么？为什么采用
提SO3示与H2并O反不应是放用热H2而O直形接成吸酸收雾而，是同用时9采8.取3%逆的流浓方H2式SO吸4，收这可样提可高避S免O3因的吸 收率。
15
解析 (1)黄铁矿的主要成分为FeS2，同时根据质量守恒也可推出。 (2)接触室实现了SO2氧化为SO3的目的。 (3)a相当于增大接触面积，正确；b中增加O2的量可使平衡向生成SO3的方 向衡移无动影，响提，高错误SO；2的d转中化矿率渣，含正大确量；Fec2中O3可催用化于剂炼只铁对，反正应确速。率有影响，对平
答案 AC
12
催化剂必须在适宜的温度下才能发挥其催化作用，同时催化剂遇到杂质 易引起催化剂中毒而降低催化活性。
13
【体验1】 以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整； 4________＋11O2=高==温==2Fe2O3＋8SO2
14
(2)接触室中发生反应的化学方程式是__________________。 (3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)________。 a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 b．过量空气能提高SO2的转化率 c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
1．氧化还原反应的本质和特征是什么？ 提示 电子转移，元素化合价升降。
2．SO2中硫元素的价态为多少？据此判断SO2的氧化性和还 原性？ 提示 ＋4价，居中间价态，故SO2既具有氧化性又具有 还原性。
3．导致酸雨的气体主要有哪些？“工业三废”是指什么？ 提示 SO2、NOx；废气、废水、废渣
精制得到的炉气补充空气后送入装有
的接触室，氧化生成三氧化硫。二氧化硫的催化氧钒化催是化一剂个
热的
反应。反应在
450 ℃左右进行，有利
于放
可逆
。
3．三氧化硫的吸收
三氧化硫钒进催入化吸剂收发塔后挥用催化作用
吸收，得到
浓硫酸或发烟硫酸。不用水来吸收三氧化硫是为了
。
98.3%的硫酸
避免产生酸雾而降低吸收效率
10
2．以硫磺为原料 第一步：S(s)＋O2(g)=高==温==SO2(g) 第二步：2SO2(g)＋O2(g)催△化剂2SO3(g) 第三步：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) 硫和黄铁矿相比，因后者产生的废弃物太多，处理成本太 高，因此，目前硫酸生产中的三种原料为硫磺、空气和 水。
1
1．了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和 发展概况。
2．掌握工业制硫酸的工艺流程。 3．认识化学平衡原理在化工生产中的实际应用。 4．初步了解生产中三废的处理和利用。
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第一步：硫磺或硫铁矿的燃烧氧化。化学方程式为 S＋O2=点==燃==SO2或者4FeS2＋11O2=点==燃==2Fe2O3＋8SO2 。
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1. 废渣：硫铁矿沸腾焙烧产生的炉渣中含铁量大于45%，可以 用于 等产品。
2．废有液：用水炼洗铁涤及、制、净造化硫沸酸腾焙铁烧、炉氧、的化炉铁气红，颜产生料废水、。废水中主要含
等，一般用
，形成
可以吸附重金属离子使污水净化。
3．废气：由吸收塔微排量出的硫尾酸气中氟二化氧物化硫的铁含离量子如果超铅过离500子μ L·L－1，
质硫。铁这矿些空沸杂气腾质焙有烧的得使到催的化炉剂气中除了含、有二氧化硫，外有，的还对含反有应多设种备杂有
作用，有的使制得的硫酸
。所以，从沸腾焙烧炉出来的
高温炉气需要经过
、
和
。焙烧工序
产生的矿渣和粉尘，经冷却增湿后，被送到中钢毒铁厂作失为效
原料。
腐蚀
带色
冷却 除尘 酸洗
炼铁
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2．二氧化硫的催化氧化
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【慎思2】提示
硫酸生产尾气中的少量SO2是如何吸收利用的？ SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O
CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O
从化学反应速率与化学平衡角度，如何提高SO3的产量从 而提高H2SO4的产量？
【慎思3】
提示 由2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＜0。 故可采取 下列条件来提高H2SO4的产量 ①生成的SO3及时移出 ②适宜的温度和压强 ③合适的 催化剂 ④恰当的SO2与O2投料比例(1∶1.5)。
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【慎思4】提示
提示
SO2进行催化氧化之前为什么对沸腾焙烧炉出来的炉气净化？ 防止气体中的杂质引起催化剂中毒。
浓H2SO4怎样存放和运输？ 在常温下，浓H2SO4存放在铁质槽车进行运输。
【慎思5】
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1．以FeS2为原料 第一步：4FeS2(s)＋11O2(g)=高==温==2Fe2O3(s)＋8SO2(g) 第二步：2SO2(g)＋O2(g)催△化剂2SO3(g) 第三步：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)
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【例1】(
接触法制硫酸时，反应的重要条件是 )。
A．二氧化硫必须提纯
B．必须用纯氧不可用空气
C．催化剂需要加热 D．三氧化硫需用稀硫酸吸收
解析 接触法制硫酸时制得的SO2必须先除去其中所含的杂质，因为炉 气中含有的水蒸气会腐蚀设备，对设备带来不良影响，砷、硒化合物 和矿尘等能使催化剂中毒，因而进行催化氧化反应前必须先进行除杂 等操作；制H2SO4时使用的是空气而不是纯氧；进行SO2的催化氧化时使 用的温度是400～500 ℃；对三氧化硫进行吸收时只能使用浓H2SO4， 因为使用水或稀硫酸容易形成酸雾，妨碍吸收的进行。
第二步：二氧化硫的催化氧化。化学方程式为 2SO2＋O2催△化剂2SO3 。
第三步：三氧化硫的吸收。化学方程式为
SO3＋H2O===H2SO4
。
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1.从硫硫磺铁或矿硫制铁造矿二的氧化燃硫烧，是先将矿
物
，放入
Baidu Nhomakorabea
粉碎
中，从该炉下部通入空气，在高温下鼓入炉中的
把
矿石小沸颗腾粒焙扬起烧，炉呈沸腾状燃烧氧化。
答案 (1)FeS2 (2)2SO2＋O2催△化剂2SO3 (3)abd
16
生产硫酸主要化学过程可分为二氧化硫的生成和二氧化硫转化为三氧化 硫两个阶段。 1．生产阶段：(1)硫磺或硫铁矿的燃烧氧化；(2)二氧化硫的催
就要加以处理后才能排出。处理的方法之一是
石灰中和硫酸
氢氧化铁絮。状沉淀
用氨水洗涤烟气脱硫
6
【慎思1逆】流吸收方在式实？际硫酸工业中，吸收SO3的试剂是什么？为什么采用
提SO3示与H2并O反不应是放用热H2而O直形接成吸酸收雾而，是同用时9采8.取3%逆的流浓方H2式SO吸4，收这可样提可高避S免O3因的吸 收率。
15
解析 (1)黄铁矿的主要成分为FeS2，同时根据质量守恒也可推出。 (2)接触室实现了SO2氧化为SO3的目的。 (3)a相当于增大接触面积，正确；b中增加O2的量可使平衡向生成SO3的方 向衡移无动影，响提，高错误SO；2的d转中化矿率渣，含正大确量；Fec2中O3可催用化于剂炼只铁对，反正应确速。率有影响，对平
答案 AC
12
催化剂必须在适宜的温度下才能发挥其催化作用，同时催化剂遇到杂质 易引起催化剂中毒而降低催化活性。
13
【体验1】 以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整； 4________＋11O2=高==温==2Fe2O3＋8SO2
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(2)接触室中发生反应的化学方程式是__________________。 (3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)________。 a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 b．过量空气能提高SO2的转化率 c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁