试题-全国-2008_高三化学硫酸工业知识精讲.rar

用心爱心专心高三化学硫酸工业【本讲主要内容】硫酸工业【知识掌握】【知识点精析】一、接触法制硫酸接触法制硫酸的反应原理和生产过程可归纳为六个“三”。1、三步原理第一步：4FeS2(s)＋11O2(g)2Fe2O3(s)＋8SO2(g)；△H＝-3412kJ/mol或S（s）+O2(g)SO2(g)；△H＝-297kJ/mol第二步：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；△H＝-196.6kJ/mol第三步：SO3（g）+H2O(l)＝H2SO4(l)；△H＝-130.3kJ/mol2、三个阶段（1）SO2的制取和净化（2）SO2的接触氧化（3）SO3的吸收和硫酸的生成3、三种原料黄铁矿（或硫）空气（O2）水（98.3%的浓硫酸）4、三套生产设备沸腾炉接触室吸收塔5、三个生产原理（1）增大反应物浓度，增大反应物间的接触面积，充分提高原理的利用率（2）热交换原理（3）逆流吸收原理6、三项措施净化炉气的方法：除尘——除去炉气；洗涤——除去杂质气体干燥——除去水蒸气生产阶段使用原料设备生产原理产物SO2的制取和净化黄铁矿（FeS2）空气沸腾炉增大反应物浓度，增大反应物间的接触面积，充分提高原料的利用率炉气：SO2（O2、N2、水蒸气、含砷、硒的化合物）。经净化和干燥处理进入接触室（防止催化剂中毒）SO2的接触氧化SO2（O2、N2）、*催化剂接触室热交换原理SO3（O2、SO2、N2）SO3的吸收和硫酸的生成SO3（O2、SO2、N2）、98.3%的浓硫酸吸收塔逆流吸收原理浓度大于98.3%的浓硫酸、N2、O2、少量SO2二、以接触法制硫酸为案例，巩固工业制法和系统设计方法的原则1、生产原料的选择来源丰富，容易得到，廉价成本低。案例：我国的硫磺矿产少，黄铁矿储量大，我国硫酸工业主要以黄铁矿为原料。2、化学反应的选择容易进行，速率快，转化率高，低消耗案例：粉碎原料，加快反应速率，提高原料的利用率。3、适宜的条件综合考虑化学原理与经济效益，寻找最佳的方案案例：反应2SO2+O22SO3的正反应是放热反应，低温转化率高，反应速率慢，催化剂的活性差，选择400—500℃温度范围，是由于反应速率和平衡转化率都比较理想。4、生产过程简便、能连续生产案例：工业生产要求连续生产，成本低，便于原料的回收利用合成氨和工业制硫酸都是采用连续生产的方法。5、设备投入能完成生产任务，低能、高效案例：常压条件下SO2的转化率已经很高，采用常压可以降低对设备的耐压要求，降低成本，避免不必要的消耗。6、环境保护三废处理、原料和热能的综合利用三、硫酸工业制法的相关计算1、物质纯度、转化率、产率的计算（1）纯度（%）＝×100%（2）化合物中某元素的损失率＝该化合物的损失率（3）原料利用率＝原料转化率＝×100%（4）产品产率＝×100%2、多步反应的有关计算多步反应是指某一初始原料经若干步反应后才得到最终的产物。多步反应计算的方法有两种：（1）关系式法这是一种常规的计算方法。根据多步反应的化学方程式找到最初反应物与最终产物的物质的量的关系。如工业制硫酸三步反应的关系式为：FeS2——2SO2——2SO3——2H2SO4。根据黄铁矿的投料量就可以直接求得硫酸的产量（考虑损耗）。（2）元素守恒法这是一种透过现象看本质的方法。在反应过程中，追寻元素的踪迹，直接找到反应物与产物的关系。在工业制硫酸中，核心元素是S，FeS2中的硫元素最终进入H2SO4，S元素守恒的关系为：FeS2——2H2SO4。3、氧化还原反应的有关分析四、关于硫酸工业综合经济效益的讨论1、处理“三废”，综合利用三废处理方法化学反应综合利用废气（尾气）氨水吸收SO2+2NH3+H2O＝（NH4）2SO3（NH4）2SO3+H2SO4＝（NH4）2SO4+SO2↑+H2O（NH4）2SO4化肥SO2作生产硫酸的原料废水石灰乳中和Ca（OH）2+H2SO4＝CaSO4+2H2O……废渣回收，加工……制造水泥2、节约能源，废热利用工业制硫酸的三步反应都是放热反应，反应本身需要的热来自于反应放热，放出的热还可以向外界输出。可以开发废热发电等用途。3、控制规模，科学选址一般来说，现代化工业生产要求有较大的生产规模。规模越大，成本越低。考虑我国实际，一般发展年产4万吨以上的制硫酸工业。硫酸厂址选址因素：靠近硫酸消费中心，避开人口稠密的居民区和环保要求高的地区。【解题方法指导】例1.在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明的主要原因都正确的是A.黄铁矿燃烧前需要粉碎，因为块状黄铁矿不能燃烧B.从沸腾炉出来的炉气要净化，因为炉气中的SO2会与杂质反应C.SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可以提高SO2的转化D.SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全解析：本题考查工业制硫酸的几个关键环节