1、高三化学 硫酸工业（一）网上课堂 本讲主要内容 一接触法制硫酸 1造气： 原理：S(s)+O2(g)SO2(g)；H=-297KJ/mol FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)；H=-853KJ/mol 设备：沸腾炉催化剂 2接触氧化：原理：SO2(g)+O2(g) SO3(g)；H=-98.3KJ/mol设备：接触室，热交换器。3SO3的吸收：原理：SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)；H=-130.3KJ/mol设备：吸收塔二关于硫酸工业综合经济效益的讨论1化工生产中综合经济效益考虑以下几个方面：最大限度地提高劳动生产率降低成本保护生态环境为国民经济各部门提
2、供质优价廉的化工产品，以满足不同需要。2硫酸厂建厂的考虑因素：生产规模不能太小，应发展年产4万吨以上的制硫酸装置。硫酸厂厂址离硫酸消费中心不能太远。硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区。三硫酸生产中“三废”的处理：1废气用氨水吸收，再用硫酸处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O2废水用石灰乳中和处理：Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O3废渣可作为制水泥的原料或用于制砖，含铁品位高的矿渣，经处理后可以炼铁。学习指导1硫酸生产过程中所用到的化工原理：在FeS2燃烧时，将黄铁矿研成粉未，进入沸腾炉
3、，目的是增大固体与气体的接触面积，加快反应速率。在SO2转化为SO3时：A选择400500高温和常压。虽然SO2转化为SO3是一个正向放热且体积缩小的反应，理论上应为高压低温有利于SO2的转化。而实际上若生产中温度低反应速率慢且催化剂活性不高，故选400500温度。高压增大投资，提高成本且在400500常压时SO2的转率已经超过93%，故选常压即可。B生产中通入过量的空气，提高SO2转化率。C生产中利用热交换器来冷却生成的SO3，预热参加反应的SO2和空气，从而节省能源，降低成本。在SO3吸收时用逆流原理，而且在吸收塔内有大量磁环，增加SO2和浓H2SO4的接触面积，使SO3被浓H2SO4吸收
4、充分。2硫酸生产过程示意图：例题精讲例1生产H2SO4时，若进入接触室的气体体积组成为SO27%，O211%，N282%，进入接触室反应后，总体积变为原来的96.7%（同温，同压下），求SO2的转化率。解题94.3%分析及解本题可用“差量法”来解。由于平衡体系中全是气体，可用同温同压下气体体积差进行巧解。可以设进入接触室前的气体是100L，则生成气体进96.7L，体积减少了100-96.7=3.3L。2SO2+O22SO3 V 2 1 x 3.3Lx=6.6L，即SO2转化了6.6L。SO2转化率=。例2下图表示由黄铁矿为开始反应物的一系列变化，其中不含硫的反应产物已略去。 （1）写出化学式：
5、A_、B_、C_、D_、E、_。（2）写出化学方程式_、_、_。（3）写出离子方程式_、_。解题（1） FeS S SO2 H2SO4 H2S（2）FeS2FeS+S S+O2SO2 C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O（3）FeS+2H+=Fe2+H2S SO2+Cl2+2H2O=4H+SO42-+2Cl-分析及解此题为无机物之间相互反应的框图题，解此类题的关键是找突破口。本题的突破口是根据黄铁矿燃烧得SO2，故C为SO2，则D为H2SO4，再根据B与O2反应得SO2，知B可能为S，可知FeS2加热得FeS(A)和S(B)，从而知F为FeSO4，E为H2S。例3通常状况下能共存且
6、能用浓H2SO4干燥的气体组是（ ）ASO2，Cl2，H2S BO2，H2，SO2CCH4，H2，Cl2 DCO，SO3，O2解题B分析及解A组中SO2和H2S不能共存，且H2S不能用浓H2SO4干燥；B组中SO2和O2只存在加热且有催化剂条件下才反应，因此可共存且可用浓H2SO4干燥；C组中H2和Cl2不能共存，可见光照射时易发生爆炸；D组中SO3不能用浓H2SO4干燥，因其可吸收SO3。总的来说，浓H2SO4不能干燥四种酸性气体：H2S，HBr，HI因还原性太强而不行；SO3因被浓H2SO4吸收而不行。二网上能力训练题A基础性训练题1工业上把黄铁矿粉碎成细小矿粒后，才放入沸腾炉内进行燃烧，
7、其目的是_。从沸腾炉里出来的炉气含有_等杂质以及水蒸气，因此在进行接触氧化前必须使炉气通过除尘，洗涤，干净等净化设备，其目的是_。工业上用98.3%的硫酸而不直接用水或稀硫酸来吸收SO3，其目的是_。从吸收塔上部的出气管排出的尾气其主要成分是_，这种尾气在空气中形成“酸雾”的主要成分是_。2下列反应的离子方程式正确的是（ ）A次氯酸钙溶液中通入过量CO2：Ca2+2ClO-+H2O+CO2=CaCO3+2HClOBFeSO4溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2+2H2O2+4H+=Fe3+4H2OC用氨水吸收少量SO2：NH3H2O+SO2=NH4+HSO3-D硝酸铁溶液中加过量氨水：Fe3+3NH
8、3H2O=Fe(OH)3+3NH4+3（97上海，12）你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是用煤作燃烧把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加石灰开发新能源（ ）A BC D4（99上海）在硫酸工业生产中，为了有利于SO2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（见图3-1），按此密闭体系中气流的流向则A处流出的气体为（ ）ASO2 BSO3、O2CSO2、O2 DSO2、SO35近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法：第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2；第二步是加热吸收液，使之重新生成Na2SO3，同时得到含高浓度SO2的水蒸气副产品，写
9、出上述两步反应的化学方程式：_；_。B提高性训练题1（92上海）下列说法错误的是（ ）ANa2SO3与BaCl2溶液作用，有白色沉淀，加稀硝酸后沉淀消失B将SO2气体通入Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成C将SO2气体通入BaCl2溶液中有白色沉淀生成D将SO2气体通入用硝酸酸化的BaCl2溶液中有白色沉淀生成E将HNO3酸化后的BaCl2试液加入到某种溶液中有白色沉淀生成，不能判断该溶液中一定存在SO42-离子2（92全国，22）设计了四种制备气体的方案：加热稀H2SO4和乙醇制备乙烯，加热稀盐酸和MnO2制备Cl2，用稀H2SO4和大理石制备CO2，用稀HNO3和FeS制备H2S。不宜采用
10、的方案有哪些？A只有 B只有和C只有和 D3（93上海，22）下列叙述正确的是（ ）A久置于空气中的氢氧化钠溶液，加盐酸时有气体产生B50mL12molL-1的浓盐酸与足量的二氧化锰反应，能生成氯气0.15molC常温下，浓硫酸不与铜反应，是因为铜被钝化D少量二氧化碳通入浓的氯化钙溶液能生成白色沉淀4（93上海，21）在氢硫酸溶液中加入少量下列物质：O2Cl2SO2CuSO4能使溶液pH值减小的是（ ）A B C D5（95上海，24）为方便某些化学计算，有人将98%浓硫酸表示成下列形式，其中合理的是（ ）AH2SO41/9H2O BH2SO4H2OCH2SO4SO3 DSO310/9H2O6
11、（99上海，20）下列离子方程式书写正确的是（ ）A碳酸氢钙溶液中加入等物质的量的氢氧化钠溶液 Ca2+2HCO3-+2OH-=CaCO3+2H2O+CO32-B碳酸钠溶液中加入等物质的量的乙酸 CO32-+2HAc=CO2+H2O+2Ac-C石灰水中通入过量的氟化氢 Ca2+2OH-+2HF=CaF2+2H2OD用炭棒作电极电解氯化钠饱和溶液 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H27（96上海，31）为防治酸雨，降低燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”（不使硫化合物进入大气）反应的化学方程式：_。8（94上海，36）从某物质A的水溶液出发有
12、下图3-3所示的一系列变化：试回答：（1）物质的分子式：A_，B_，C_，D_，E_，F_；（2）写出EF的离子方程式_。（3）鉴定物质F的方法_。9含有60%的FeS2的黄铁矿1吨，最多能制得浓H2SO4多少吨？（设SO2到SO3的转化率为98%。）C研究性习题（97上海，36）接触法制硫酸排放的尾气中含少量的SO2，为防止污染大气，在排放前设法进行综合利用。（1）某硫酸厂每天排放的10000m3尾气中含0.2%（体积分数）的SO2，问用NaOH溶液、石灰及O2处理后，假设硫元素不损失，理论上可得到多少千克石膏（CaSO42H2O）？（2）如果将一定体积的尾气通入100mL2molL-1的N
13、aOH溶液中使其完全反应，经测定所得溶液含16.7g溶质。试分析该溶液的成分，并计算确定各成分的物质的量。（3）工厂在尾气处理制石膏的过程中，中间产物是NaHSO3。调节尾气排放的流量，以取得SO2与NaOH间物质的量的最佳比值，从而提高亚硫酸氢钠的产量。现设n(SO2)、n(NaOH)、n(NaHSO3)分别表示SO2、NaOH和NaHSO3的物质的量，且，试写出x在不同取值范围时，n(NaHSO3)的值或n(NaHSO3)与n(SO2)、n(NaOH)间n(NaOH)的关系式。xn(NaHSO3)能力训练题点拨与解答A基础性训练题1解答使矿粉与空气充分接触燃烧快，反应完全，提高利用率；砷硒
14、化合物，矿尘；防止催化剂中毒及水蒸气对设备产生不良影响，防止形成酸雾，尽量吸收干净；N2、SO2、O2等；SO2。2解答D点拨A中因CO2的量多，CaCO3应转化为Ca(HCO3)2,正确的应写为：ClO-+H2O+CO2=HCO3-+HClO；B中电荷不守恒，应写为2Fe2+2H2O2+4H+=2Fe3+4H2O；D中因NH3H2O过量，产物是正盐而不是酸式盐，应写为2NH3H2O+SO2=2NH4+SO32-+H2O。3解答C4解答C点拨SO2和O2进入热交换器的管外时，虽具备合成温度，但无V2O5催化，不会生成SO3，只有SO2和O2。5解答SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO32
15、NaHSO3Na2SO3+SO2+H2OB提高性训练题1解答A、C点拨A、D、E中均加入HNO3能生成BaSO4沉淀，但E溶液还可能含SO32-或Ag+。C因SO2溶于水生成的H2SO3是弱酸故不能与BaCl2反应。A中SO32-会被HNO3氧化成SO42-，因而沉淀不会消失。2解答D点拨要用浓H2SO4；要用浓HCl；不能用H2SO4，而用盐酸；不能用氧化性酸，而用盐酸或稀H2SO4。3解答A点拨B中50mL 12mol/L的浓HCl最多能生成Cl20.15mol，由于此反应需加热，而浓HCl有挥发性，故B不正确；C中铜不能被浓H2SO4钝化；D中CO2不能使CaCl2出现沉淀，而需在碱性环
16、境中。4解答B点拨使溶液的pH减小，即使C(H+)增大，分别写出H2S与四种物质反应的化学方程式，由产物即可判断出答案。5解答A、D点拨设100g98%浓H2SO4，那有，则其物质的量之比为n(H2SO4):n(H2O)=1:，故A正确，B、C不正确。D项略作变形：SO2H2OSO3H2OH2OH2SO4H2O，故正确。6解答C点拨Ca(HCO3)2溶液中加入等物质的量的NaOH溶液，其离子方程式为Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2O；Na2CO3溶液与等物质的量乙酸反应离子方程式为：CO32-+HAc=HCO3-+Ac-。7解答SO2+CaO=CaSO3 2CaSO3+O2=2Ca
17、SO4点拨注意考虑亚硫酸盐的还原性。8解答（1）A：NH4HSO3或(NH4)2SO3 B：NH4HSO4或(NH4)2SO4 C：SO2 D：NH3 E：K2SO3 F：K2SO4（2）SO32-+Br2+H2O=SO42-+2Br-+2H+（3）通过焰色反应鉴定K+（隔钴玻璃火焰呈浅紫色）；取少量F的溶液加入氯化钡和盐酸的溶液，若产生白色沉淀，证明SO42-的存在。点拨这个图示看起来复杂，实际上若能迅速找到突破点，问题并不难解。A溶液既能与浓硫酸反应，又能与氢氧化钾反应，说明它的阴离子和阳离子为含有弱电解质的离子或能被氧化的离子。反应中都有气体产生，说明阴、阳离子都具挥发性。无色气体C与氨
18、水反应，D又与C的溶液反应，可见D为NH3，C为CO32-、HCO3-或SO32-、HSO3-等。E与溴水反应，所以排除CO32-，E是K2SO3，F即为K2SO4。这样其它问题均可得出答案。9解答0.98t点拨由制硫酸的几步反应得出如下关系式：FeS2 2H2SO4120 982x=0.98tC研究性习题解析：本题较好地体现了考试说明的要求，侧重考查学生的综合应用能力，设计颇具特色。本题的三大特色是：计算与推断相结合；数学和化学的综合应用；化学知识与环保相互联系。因此，反映出了高考化学计算命题的发展趋势和特点。解题过程如下：（1）由硫原子守恒可得关系式SO2 CaSO42H2O22.4L 1
19、72g11041030.2%L m(CaSO42H2O)10-3解之得m(CaSO42H2O)=153.6kg（2）要运用极端假设法进行推断，溶液中可能发生两个反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2OSO2+NaOH=NaHSO3假设按反应进行，产物为Na2SO3，m(Na2SO3)=12.6假设按反应进行，产物为NaHSO3，m(NaHSO3)=20.8g由于20.816.712.6，所以溶质成分为Na2SO3和Na2HSO3的混合物。设混合物中NaHSO3的物质的量为x，Na2SO3的物质的量为y（3）可借用数轴进行分析讨论：根据反应（1）和（2）可确定和两个界点。反应 （1） （2） （3） （4）产物 Na2SO3 Na2SO3NaHSO3 NaHSO3的取值 1讨论结果为xn(NaHSO3)x0x1n(NaHSO3)=2n(SO2)-n(NaOH)x1n(NaHSO3)=n(NaOH)高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u