6.3化工生产（第1课时）--2023-2024学年高一化学教材同步解读（沪科版2020必修第二册）.zip

第六章 化学反应速率和化学平衡 6.3化工生产 课时1 工业制硫酸 课标导航 1、 了解工业制硫酸的反应原理和生产过程 2、了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用 知识点拨 知识点拨01 工业制取硫酸的反应原理和生产过程 一、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。 二、原理图 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 知识点拨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。 知识点拨03工业制硫酸的详细生产过程 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。 思维探究 探究一、某同学设计如图所示装置探究工业制硫酸转化器中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。 实验时，装置D锥形瓶中溶液产生白色沉淀，装置E中溶液褪色。 回答下列问题： (1)装置B的三个作用是① ；② ；③通过观察气泡的速率，控制氧气和二氧化硫的通入比例。 (2)实验过程中，当V2O5表面红热后，应将酒精灯移开一会儿后再继续加热，其原因是 。 (3)D中锥形瓶盛放的溶液可以是(选填序号) 。 ①足量澄清石灰水        ②足量小苏打溶液 ③足量氯化钡溶液        ④足量稀硫酸 反应停止后，要通过测定装置D锥形瓶中产生的白色沉淀的量，得出已被氧化的二氧化硫的量，在滤出沉淀前必须进行的一步实验操作是(简述过程) 。 (4)若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为m g，要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数据是(选填序号) ，二氧化硫的转化率是 (用含有m、a、b  c、d中的一种或几种字母的代数式表示)。 ①装置F增加的质量a g ②装置A中亚硫酸钠减少的质量bg ③装置B增加的质量cg ④装置E增加的质量d g 【答案】(1) 干燥氧气和二氧化硫 使氧气和二氧化硫混合均匀 (2)该反应的正反应放热，温度过高平衡逆向移动，不利于三氧化硫的生成；且影响催化剂的活性 (3) ③ 继续通氧气，使装置中的三氧化硫和二氧化硫被D、E、F吸收 (4) ①④ 【分析】装置A制备二氧化硫，装置B干燥氧气和二氧化硫，同时混合二者，装置C中二氧化硫被氧气氧化为三氧化硫，装置D吸收三氧化硫，装置E检验二氧化硫的性质，装置F吸收尾气，据此解答。 【详解】（1