6.3 化工生产（第1课时 工业制硫酸）-【帮课堂】2022-2023学年高一化学同步精品讲义（沪科版2020必修第二册 ）

6.3 化工生产-工业制硫酸 学习聚焦 知识精讲 知识点01 工业制取硫酸的反应原理和生产过程 原理：H2SO4 SO3 SO2 FeS2 S 1、硫酸生产中的“三” ①三种原料：硫铁矿、硫磺、含硫工业废物 ②三个主要生产步骤：造气、接触氧化、三氧化硫吸收 ③三个反应： 造气：FeS2（s）＋11/4O2(g) 1/2Fe2O3(s)＋2SO2(g) + Q1 Q1= 853KJ·mol-1 接触氧化： 2SO2（气）+ O2（气）====2SO3（气）+ Q2 Q2= 196.6KJ·mol-1 SO3的吸收：SO3 + H2O == H2SO4 + Q3 Q3= 130.3KJ ·mol-1 ④三种主要生产设备：沸腾炉、转化室、吸收塔 ⑤三个适宜条件：温度、压强、催化剂 沸腾炉 转化室 吸收塔 【即学即练1】 工业上常用CuFeS2和FeS2(二硫化亚铁)炼铁和制硫酸，反应如下 ①2CuFeS2＋7O2CuSO4＋CuO＋Fe2O3＋3SO2 ②4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 已知CuFeS2中Cu为＋1价，S为-2价。下列说法不正确的是 A．反应①②中Fe均被氧化 B．反应①中CuSO4和CuO只是氧化产物 C．反应②中Fe2O3和SO2既是氧化产物又是还原产物 D．反应①②生成等物质的量的SO2时，转移的电子数之比为56∶33 知识点02 硫酸工业中热能的合理利用 化工生产过程中将产生大量的余热，例如在沸腾炉中硫铁矿的燃烧产生大量的余热，因此必须及时将余热导出，一般可以在沸腾炉之外设计废热锅炉回收高温废热，把热交换器和转化器合为一体，将二氧化硫转化为三氧化硫时产生的热量及时导出用来预热进入转化器的原料气，这样既加快了反应的速率，又促使化学平衡向生成三氧化硫的方向移动，如果生产中没有放热过程，必须要使用燃料加热，也要设计出能充分设计出充分燃烧和充分利用热量的工艺和设备。 【即学即练2】工业上生产硫酸时，如果将反应器内的混合气体突然冷却到室温有白色晶体析出，此晶体是 A．二氧化硫 B．三氧化硫 C．硫酸 D．硫磺 知识点03 硫酸工业中的三废处理 1 　尾气吸收：尾气中的少量SO2用氨水吸收。 SO2+2NH3 +H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 + SO2↑+ H2O SO2可返回车间作生产硫酸的原料, (NH4)2SO4可作氮肥. 2 污水处理 硫酸工业中的污水,含有硫酸等杂质,用石灰乳中和除去 Ca (OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏 3 废渣处理 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。 【即学即练3】下列废物处理方法中正确的是 A．化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收 B．硫酸工业中产生的二氧化硫废气可以直接排入空气 C．用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料 D．用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂 常见考法一 工业制取硫酸常见考法 【例1】在生产硫酸的过程中，常用浓硫酸而不用水吸收SO3是因为 A．SO3易溶于浓H2SO4而不易溶于水 B．用浓硫酸吸收速率虽慢但损失SO3少 C．用水吸收时，易形成酸雾而阻碍SO3再吸收 D．用水吸收时得不到纯净的硫酸 【同步练习1】硫酸工业中，转化器发生催化氧化(2SO2＋O2SO3)的装置如图，下列说法正确的是 A．a处进入的气体中SO2过量 B．沸腾炉中产生的气体直接从a处进入 C．a、b、c三处气体成分相同 D．d处出来的气体只含SO3 常见考法二 硫酸制取中的条件选择 【例2】工业制硫酸的一步重要反应是SO2在400~600℃下的催化氧化：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，下述有关说法正确的是 A．使用催化剂可加快反应速率，提高SO3产率 B．其它条件保持不变，温度越高，速率越快，生产效益越好 C．实际生产中选定400～600℃作为操作温度，其原因是在此温度下催化剂的活性最高，SO2能100%转化为SO3 D．增大压强可以提高SO3产率，但高压对动力和设备要求太高，会增加生产成本 【同步练习2】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 常见考法三 硫酸工业三废处理 【例3】在接触法产生H2SO4的过