4.1.2硫酸的工业制备和性质-2023-2024学年初升高化学衔接精品讲义（苏教版2019必修第一册）

4.1.2硫酸的工业制备和性质 【学习目标】 1.了解工业上制备硫酸的基本原理和浓硫酸的特性及应用。 2.从微观结构区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同，认识从量变到质变的变化。 3.认识科学探究的意义，树立科学应用化学物质促进社会可持续发展的科学发展观；培养学生的科学精神和社会责任。 【知识梳理】 一、硫酸的工业制备 1．工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图： 根据上图回答下列问题： (1)填写下列各进口或出口物质的名称： A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气、氮气；D尾气(SO2、O2、N2)。 2．接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表： 三原料 硫黄或含硫矿石(硫铁矿) 空气 98.3%的浓硫酸 三阶段 造气(生成SO2) 接触氧化(生成SO3) SO3被吸收(生成 H2SO4) 三设备 沸腾炉 接触室 吸收塔 三反应(均放热) S＋O2SO2； 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 2SO2＋O2 2SO3 SO3＋H2O===H2SO4 3.化学工业制备的要求 (1)原料廉价且稳定，降低运输成本。 (2)从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。 (3)制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量尽可能加以循环利用，生成的副产物较少。 (4)制备过程绿色环保，不使用或生成对环境有害的物质。 【能力达成】 1．在硫酸的工业制法中，下列措施以及采取这些措施的原因分析都正确的是(　　) A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，这样易于向沸腾炉中投料 B．炉气进入接触室之前需要净化、干燥，因为炉气中的杂质易与SO2反应 C．SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可以使SO2全部转化为SO3 D．SO3的吸收一般用98.3%的浓H2SO4，而不用水，因为用水吸收易形成酸雾，不利于SO3的吸收 答案：D 解析：将硫铁矿石粉碎，能增大矿粒与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，从而提高硫铁矿的利用率，故A错误；净化SO2的目的是防止杂质使催化剂中毒，干燥的目的是防止水蒸气与SO2、SO3反应生成的酸腐蚀设备，故B错误；SO2转化为SO3的反应是可逆的，不可能完全转化为SO3，故C错误。 2.在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列说法中不正确的是(　　) A．从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式 B．从②处喷下98.3%的浓硫酸，瓷环的作用是增大接触面积 C．从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气 D．从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的浓硫酸 答案：C 解析：三氧化硫的吸收通常使用98.3%的浓硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化硫时容易形成酸雾，吸收效率低，不利于三氧化硫的吸收；气体的吸收常采用逆流原理，这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好；从吸收塔上部导出的气体是没有起反应的O2和少量二氧化硫，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。 3．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(如图)，按此密闭体系中气体的流向，则在A处流出的气体含有(　　) A．仅SO2 B．SO3、O2 C．SO2、O2 D．SO2、SO3 答案：C 解析：A处流出的是已经过热交换器预热的原料气SO2和O2。 4．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．硫铁矿煅烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧 B．从沸腾炉出来的气体只有SO2 C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3 D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收更充分 答案:D 解析：将硫铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块硫铁矿不能燃烧；从沸腾炉出来的气体除SO2外，还有O2等；SO2转化为SO3为可逆反应，正、逆反应同时进行，故SO2不可能全部转化为SO3；SO3转化为H2SO4，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致SO3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SO3更充分。 5.工业上制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔。下面的装置是仿照工业上制备硫酸工艺的流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。 请回答下列问题： (1)写出沸腾炉内煅烧硫铁矿的反应方程式：______________________________________。 (2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的_______________________、_____________________。 (3)从乙装置