4.1 课时2、课时3硫酸的工业制备及浓硫酸的性质 课件-2026-2027学年高一上学期化学苏教版必修第一册

专题三第一单元 含硫化合物的性质 02 硫酸的工业制备 硫酸的美誉——化学工业之母 工业上常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力 硫酸在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用。化肥、医药、农药的生产，金属矿石的处理，金属材料的表面清洗等都要用到硫酸。 一、硫酸的工业制备 FeS2 (或S) → SO2 → SO3 → H2SO4 沸腾炉 净化器 接触室 吸收塔 硫铁矿 空气 炉气 浓H2SO4 尾气（ ） 供稀释用的浓H2SO4 作者编号：35004 作者编号：35004 一、硫酸的工业制备 空气 除尘净化 冷却 吸收塔 三种原料： 硫黄或硫铁矿 空气 98.3%的浓H2SO4 三套设备： 三步阶段： 造气(生成SO2) 接触氧化(生成SO3) SO3吸收(生成H2SO4) 沸腾炉 接触室 发烟硫酸 硫酸的生产工艺几经改进，目前工业制备硫酸主要采用 ，常见的有 等。 接触法 硫铁矿制酸、硫黄制酸 作者编号：35004 作者编号：35004 1、二氧化硫的制取和净化 4FeS2 + 11O2 === 2Fe2O3 + 8SO2 高温 原理： 沸腾炉 空气 除尘净化 SO2 工艺流程细节： 1、将硫铁矿粉碎成细小矿粒 2、要从炉底通入强大空气流 增大跟空气接触面积，燃烧充分。 使矿粒与空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高原料的利用率。 一、硫酸的工业制备 作者编号：35004 作者编号：35004 2、二氧化硫接触氧化 一、硫酸的工业制备 原理： 接触室 2SO2+ O2 2SO3 催化剂 △ 冷却 低温 SO2O2 SO3 工艺流程细节： 3、接触室中热交换器的作用 4、SO2气体进入接触室前先净化 除去杂质和矿尘的目的是防止催化剂中毒，进行干燥的原因是防止水蒸气与二氧化硫形成酸对设备的腐蚀和在接触室里对催化氧化的不良影响。 利用反应放出的热预热进入接触室的SO2和O2混合气体，同时冷却产物SO3。 常压、450℃、 V2O5作催化剂 作者编号：35004 作者编号：35004 一、硫酸的工业制备 3、SO3的吸收（生成H2SO4 ） 原理： 吸收塔 工艺流程细节： 5、为什么不用水或稀硫酸吸收SO3，而使用发烟硫酸？ 6、吸收塔中浓H2SO4采用从上向下喷？ SO3与水化合时，放出大量热，会形成大量酸雾，降低吸收效率。 使SO3被浓H2SO4充分吸收。 SO3 +H2O===H2SO4 接触法制硫酸的生产原理及工业设备 序号 三生产阶段 三化学方程式 三工业设备 生产原理 1 SO2制取 与净化 2 SO2氧化成SO3 3 SO3的吸收和硫酸的生成 沸腾炉 接触室 吸收塔 粉碎矿石，扩大接触面积 热交换 逆流吸收 V2O5 450℃ 工业生产中用浓硫酸吸收SO3 高温 一、硫酸的工业制备 作者编号：35004 作者编号：35004 从上述制备硫酸的装置设备和流程中，你能发现硫酸制备有哪些特殊的工艺要求?接触室中的热交换器起什么作用? 交流讨论 1、温度控制：二氧化硫氧化为三氧化硫是放热反应，需严格控制反应温度，以保证反应效率。 2、催化剂的选择：二氧化硫的氧化需要在催化剂的作用下进行，常用的催化剂是五氧化二钒。 3、压力控制：通常，较高的压力有利于提高反应速率和转化率。 4、气体净化：在进入接触室之前，二氧化硫气体需要经过净化处理，除杂。 5、尾气处理：反应过程中会产生含有未反应的二氧化硫和其他有害物质的尾气，这些尾气需要经过处理才能排放，以减少对环境的影响 特殊的工艺要求： 热交换器作用： 利用反应放出的热预热进入接触室的SO2和O2混合气体，同时冷却产物SO3。 P93 作者编号：35004 作者编号：35004 一、硫酸的工业制备 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。 P94 作者编号：35004 作者编号：35004 一、硫酸的工业制备 选择决策： 由于工业战略发展的需要，某地区打算建厂制备硫酸，项目负责人员正在考虑采用硫黄制酸还是硫铁矿制酸。如果你是负责人，你会收集哪些资料作为依据进行选择？ 硫铁矿中FeS2的质量分数一般为20%~50%，制酸工艺过程中所产生的矿渣和废气使生产装置变得较为复杂。而采用硫黄制酸法，工艺流程和设备相对简易。硫黄含杂质少，燃烧生成的气体含杂质少，可免去气体净化的过程，制备过程也不产生矿渣。因此，硫铁矿制酸投资几乎是同等规模硫黄制酸设备的两倍。但硫黄原料价格高于硫铁矿，具体选用何种硫酸制备工艺，应根据实际条件和要求进行决策。 应根据实际条件和要求进行决策 P94 专题三第一单元 含硫化合物的性质 03 浓硫酸的性质 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 1、物理性质 无色、粘稠的油状液体 难挥发酸（高沸点酸） 跟水任意比互溶，溶解放出大量热 酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅拌 浓硫酸稀释 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 【实验1】向表面皿中加入少量胆矾，再加入约3mL浓硫酸，搅拌，观察实验现象。 CuSO4·5H2O ====CuSO4+ 5H2O 浓硫酸 P95 1、吸水性 胆矾由蓝色变为白色 实验现象： 结论： 浓硫酸具有吸水性 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 原理：吸收空气或其他气体中的水蒸气、结晶水合物中的结晶水。 应用： 做干燥剂，可干燥不与其反应的气体： H2、O2、N2、CO、CO2、CH4 、SO2、HCl、Cl2等； 不能干燥 碱性气体：NH3 还原性气体：H2S、 HBr、HI 长 进 短 出 1、吸水性 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 化学变化 2、脱水性 有H2O去时-吸水性 无H2O去时-脱水性 【实验2】取2 g蔗糖放入大试管中，加2~3滴水，再加入约3 mL浓硫酸，迅速搅拌，然后塞紧带玻璃导管的橡皮塞，将玻璃导管的另一端插入盛有品红溶液的试管中，观察实验现象。 P95 蔗糖变黑，放出大量热； 体积膨胀，并有刺激性气味气体产生。 实验现象： 结论： 浓硫酸具有脱水性 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 02 原因 01 现象 03 性质 蔗糖变黑 体积膨胀 烧杯发烫 放出刺激性气味气体 C12H22O11 ====12C + 11H2O 浓硫酸 脱水性 产生了气体 浓硫酸吸水放热 生成了SO2 ？ 吸水性 ？ 2、脱水性 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 原理： 2H2SO4 (浓) + C=== CO2↑+ 2H2O +2SO2↑ 强氧化性 △ +6 +4 氧化剂 还原剂 浓硫酸与非金属单质反应，浓硫酸只体现氧化性。 作者编号：35004 作者编号：35004 证明含H2O 证明含SO2 除去SO2 证明SO2已除尽 证明含CO2 思考：如何用实验方法证明木炭与浓硫酸反应的产物？ 二、浓硫酸的性质 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 生成能使品红溶液褪色的气体，溶液稀释后呈蓝色。 3、强氧化性; 4、酸性 P95 实验现象： 结论： 浓硫酸与铜反应作氧化剂，表现出 ；同时表现出 。 【实验3】将一小片铜片放入试管中，然后加入2mL浓硫酸，用如图4-4所示的实验装置进行实验，观察实验现象， 强氧化性 酸性 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O △ 0 +6 +6 +4 +2 还原剂 氧化剂 2e- 请标出电子的转移情况 原理： 浓硫酸：强氧化性，酸性（有酸根保留) 注意：反应条件加热，浓硫酸变稀不反应。 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 对比： 氧化性 浓硫酸 稀硫酸 ？ 浓硫酸的强氧化性体现在S上，反应生成SO2 稀硫酸的弱氧化性体现在H上，反应生成H2 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 浓硫酸参与的反应，大多数是氧化还原反应，反应中浓硫酸作氧化剂。 金属单质+浓硫酸 硫酸盐 + SO2↑+ H2O △ 加热，浓H2SO4能氧化大多数金属(除Au、Pt)，一般不产生H2，产生SO2气体； 浓H2SO4与金属反应，表现 和 ； 酸性 氧化性 作者编号：35004 作者编号：35004 浓H2SO4与Mg、Zn、Cu等反应时，量变引起质变 二、浓硫酸的性质 反应进行一段时间后，浓H2SO4变稀 反应开始，浓H2SO4 作者编号：35004 作者编号：35004 常温，浓H2SO4使 Fe、Al钝化 二、浓硫酸的性质 -浓硫酸的储运； 加热，则可继续反应 作者编号：35004 作者编号：35004 二、浓硫酸的性质 浓H2SO4与非金属（碳、硫、磷等）反应，只表现氧化性，产生SO2气体。 C + 2H2SO4(浓) △ CO2↑+ 2SO2↑+2H2O S + 2H2SO4(浓) △ 3SO2↑+2H2O 作者编号：35004 作者编号：35004 稀硫酸具有酸的通性 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 红色 三、稀硫酸的性质 作者编号：35004 作者编号：35004 浓硫酸与稀硫酸的比较 浓硫酸 稀硫酸 酸 性 电离 情况 绝大多数未电离，多数以H2SO4分子形式存在 完全电离，以H＋、形式存在 化学 方程式 H2SO4(浓)＋2NaOH ===Na2SO4＋2H2O 2NaCl＋H2SO4(浓) Na2SO4＋2HCl↑ H2SO4＋2NaOH=== Na2SO4＋2H2O 2NH3＋H2SO4=== (NH4)2SO4 应用 制氯化氢等挥发性酸 除铁锈、制硫酸铵等盐类 作者编号：35004 作者编号：35004 氧 化 性 强弱 强氧化性[硫元素被还原，可以与不活泼金属(如Cu)及非金属(如C)等发生氧化还原反应] 弱氧化性(氢元素被还原，能与Mg、Al、Zn、Fe等金属反应，放出H2) 化学 方程式 Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ 应用 精炼石油、制造炸药等 实验室制氢气、制盐等 浓硫酸 稀硫酸 浓硫酸与稀硫酸的比较 作者编号：35004 作者编号：35004 浓硫酸 稀硫酸 浓硫酸与稀硫酸的比较 作者编号：35004 作者编号：35004 练一练 1、下列变化过程利用了硫酸的什么性质，请写在空白处： (1)铜与浓硫酸加热反应制取SO2： 。 (2)锌与稀硫酸反应制取氢气： 。 (3)用浓硫酸干燥CO2： 。 (4)硫酸铜晶体滴加浓硫酸后变白： 。 (5)用浓硫酸制取HCl气体： 。 (6)蔗糖滴加浓硫酸后变成疏松的“黑面包”并闻到刺激性气味： 。 强氧化性、酸性 脱水性 酸性 吸水性 吸水性 难挥发性 和强氧化性 作者编号：35004 作者编号：35004 练一练 2. 实验室中用浓硫酸与亚硫酸钠制备SO2并探究其相关性质，所用实验装置如图所示。(CCl4是一种密度比水大的有机溶剂，SO2不溶于CCl4)下列叙述错误的是（ ） A. 装置①可用于实验室制备Cl2 B. 装置②中溴水褪色说明SO2具有还原性 C. 装置③中会出现浑浊现象，体现SO2的 氧化性 D. 装置④中的CCl4起防倒吸作用 A FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.25 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf60.4.100 $