专题4 第一单元 第2课时 硫酸的工业制备和浓硫酸的性质-【导与练】2023-2024学年高中化学必修第一册同步全程学习全书word（新教材，苏教版）

第2课时　硫酸的工业制备和浓硫酸的性质 1.通过工业制硫酸的基本原理,能设计工业制备硫酸的方案,能描述工业制硫酸的流程,能将工业生产与化学学习联系起来,能说明浓硫酸的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 2.通过对浓硫酸的学习,能描述浓硫酸的物理性质,能掌握浓硫酸的化学性质,能用化学方程式和离子方程式表示浓硫酸的化学性质,能描述实验现象,能认识浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同,能认识浓度、反应条件对反应产物的影响。 学习任务一　硫酸的工业制备 1.古代制法 加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)制取硫酸。 2.现代工业制备——接触法 工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如图: (1)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;D尾气(SO2、O2)。 (2)接触法制硫酸分为三个阶段。 三原料 三设备 三阶段 三反应 硫黄或含 硫矿石、空 气、98.3% 的浓硫酸 沸腾炉 SO2的制 取和净化 4FeS2+11O2 2Fe2O3+ 8SO2 接触室 SO2氧化 成SO3 2SO2+O2 2SO3 吸收塔 SO3的 吸收 SO3+H2O H2SO4 判断正误。 1.硫铁矿燃烧前需要粉碎,这样易于向沸腾炉中投料。(　×　) 2.炉气进入接触室之前需要净化,因为炉气中的杂质易与SO2反应。(　×　) 3.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。(　×　) 4.SO3的吸收一般用98.3%的浓硫酸,而不用水,因为用水吸收易形成酸雾,不利于SO3的吸收。(　√　) 硫酸是当今世界上最重要的化工产品之一。一千多年以前,我国就用加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)的方法来制取硫酸。随着生产力的发展,硫酸的生产工艺几经改进,目前,工业制备硫酸主要采用接触法,以硫铁矿或硫黄为原料制备硫酸。现代工业上制备硫酸的过程如图所示: 探究　现代工业制硫酸流程分析 问题1:原料硫铁矿粉碎的目的是什么? 提示:使反应物充分接触,增大接触面积,提高反应速率,使反应物充分反应,提高原料的利用率。 问题2:为什么将矿石从上部投入,空气从下面充入? 提示:目的是增大反应的接触面积,便于加快反应速率。 问题3:从沸腾炉出来的二氧化硫气体为什么需要除尘、净化? 提示:从沸腾炉出来的二氧化硫混有杂质,直接通入接触室中会使接触室中的催化剂“中毒”,混有的水蒸气对生产和设备有不良影响,因此炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。 问题4:接触室中安装热交换器的目的是什么? 提示:利用反应放出的热量预热二氧化硫和氧气;同时冷却反应生成的三氧化硫。 问题5:为什么要用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫而不用水?浓硫酸为什么从塔顶喷下? 提示:防止SO3溶于水放出大量热导致酸雾,降低吸收效率;浓硫酸从塔顶喷下,目的是增大三氧化硫与吸收剂浓硫酸的接触面积,提高吸收效率。 问题6:硫酸厂的尾气里含有大量的二氧化硫气体,如果不加以利用而排出会严重污染空气。工业上是怎么处理的?(用化学方程式表示) 提示:一般用氨水或Na2SO3溶液吸收,用氨水吸收的反应原理为SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3;用Na2SO3溶液吸收的反应原理为Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3。 1.工业中提高硫酸的产率的措施 (1)适当增加反应物浓度:燃烧硫铁矿时通入过量的空气使之充分燃烧。 (2)增大接触面积:粉碎硫铁矿,吸收塔中填充瓷环,采取逆流方式。 (3)使用催化剂:接触室中用V2O5作催化剂,加快反应速率。 (4)循环利用反应物:吸收塔上部导出的气体再次通入接触室,进行第二次氧化、再吸收。 2.化学工业制备的要求 (1)原料廉价且稳定,最好能结合本地地理环境的优势资源,以降低运输成本。 (2)从环保、成本等角度选择合适的化学反应,设计合理的反应装置,对原料进行粉碎等预处理,使得原料尽可能地被富集,保证在反应中能充分接触。 (3)制备流程简单高效,能耗低,反应放出的热量和剩余物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,没有使用或生成对环境有害的物质,若有,须对有害物质进行无害化处理。 1.硫酸(H2SO4)是一种重要的无机化工原料,工业生产硫酸的主要反应有 ①硫(或硫化物)煅烧得到SO2:S+O2SO2; ②SO2经催化氧化再得到SO3:2SO2+O22SO3; ③最后用水吸收即得H2SO4:SO3+H2OH2SO4。 上述反应属于氧化还原反应的是(　A　) A.①② B.①③ C.②③ D.①②③ 解析:①硫(或硫化物)煅烧得到SO2,硫元素化合价升高,属于氧化还原反应;②SO2经催化氧化再得到SO3中硫元素化合价升高,属于