6.3.1 化工生产（第1课时 工业制硫酸）-【帮课堂】高一化学同步学与练（沪科版2020必修第二册）

6.3 化工生产 6.3.1 工业制硫酸 ( 学习聚焦 ) ( 知识精讲 ) 知识点01 工业制硫酸的反应原理 1．二氧化硫的制取 如果以硫黄为原料，化学方程式为 S+O2SO2 。 如果以硫铁矿（FeS2）为原料，化学方程式为 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 。 2．二氧化硫的转化，化学方程式为 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 。 3．硫酸的生成，化学方程式为 SO3+H2O=H2SO4 。 根据工业制硫酸的反应原理，生产过程通常可以分为 造气 、 转化 、 吸收 三个主要阶段。 【即学即练1】对于可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) （放热反应），下列说法中正确的是 A．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等 B．在工业上，该反应的条件是：高温、高压、催化剂 C．加入催化剂，可以提高SO2的转化率 D．工业生产条件的选择，要综合考虑反应速率、化学平衡和实际情况 【答案】D 【解析】选项A，平衡时各物质的浓度不再变化，不一定相等，A错。选项B，工业生产时的压强为常压，B错。选项C，催化剂只能改变反应速率，不影响平衡转化率，C错。答案为D。 知识点02 工业制硫酸的原料选择 1．工业制硫酸的主要原料有 硫黄 、 硫铁矿 、冶炼烟气、硫化氢以及工业废气等。 2．以硫铁矿为原料制硫酸，生产中会产生“三废”（ 废气 、 废液 、 废渣 ），存在治理成本大，能耗高，硫资源利用低等问题， 硫黄 是生产硫酸的优质原料。 【即学即练2】工业制硫酸，不可能作为原料的是 A．硫黄 B．硫铁矿 C．冶炼烟气 D．大理石 【答案】D 知识点03 工业制硫酸的生产过程 1．SO2的制取与净化 工业上，可以燃烧硫黄制得SO2，也可以从冶炼烟气中获得SO2，还可以使用硫铁矿在 沸腾炉 中煅烧，得到SO2。SO2在进行转化之前，必须通过 除尘 、 干燥 等净化处理，要目的是防止 催化剂中毒 、 腐蚀设备 。 2．SO2氧化成SO3 这一步反应是在 转化器 里进行的，反应条件是 催化剂（V2O5），高温 。写出下图A、B、C三处气体的主要成分：A SO2、O2 ，B SO2、O2 ，C SO2、O2、SO3 。 3．SO3的吸收和硫酸的生成 工业上一般用 98.3%的浓硫酸 来吸收三氧化硫，若用水或稀硫酸吸收三氧化硫，容易形成 酸雾 ，影响吸收效率。 【即学即练3】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二者都正确的是 A．硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿在沸腾炉中不能燃烧 B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应 C．SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率 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 【答案】D 【解析】选项A，大块硫铁矿也能被燃烧，只不过速率慢一些，A错。选项B，杂质能使催化剂中毒以及腐蚀设备，与SO2是不反应的，B错。选项C，催化剂不能提高转化率，C错。答案为D。 ( 常见考法 ) 常见考法一 工业制硫酸的反应原理 【例1】有关工业制硫酸的下列说法中，不正确的是 A．二氧化硫的催化氧化在转化器中发生 B．吸收塔用浓度为98.3%浓硫酸吸收三氧化硫 C．转化器中装有催化剂 D．以硫磺为原料制硫酸使用的设备之一是沸腾炉 【答案】D 【解析】以硫铁矿为原料制硫酸使用沸腾炉，如果原料是硫磺则不需要沸腾炉了，所以选项D的说法是错误的。答案为D。 必杀技 硫酸工业的反应原理主要涉及三个步骤： 1．造气：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2或S+O2SO2 2．转化： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 3．吸收：SO3+H2O=H2SO4 【同步练习1】工业制硫酸的适宜条件不包括 A．矿石粉碎成粉末可加快反应速率 B．原料气进入转化器之前需净化处理 C．SO2转化为SO3时用铁触媒作催化剂 D．用98.3%的浓硫酸吸收SO3 【答案】C 【解析】选项C，SO2转化为SO3时使用的催化剂是V2O5，铁触媒是工业合成氨的催化剂。答案为C。 常见考法二 硫酸工业的生产过程 【例2】硫酸工业在国民经济中占有重要地位．工业制硫酸主要的生产流程如图： （1）工业制硫酸通常以　 　为原料，经造气、　 　、吸收三个主要生产阶段； （2）在吸收塔中通常用 吸收SO3，原因是　 　； （3）除去原料气中的有毒物质是为了防止　 　； （4）②使用催化剂是为了提高　 　． 【答案】（1）黄铁矿或硫磺；