接觸法制硫酸

1、第一節(jié) 接觸法制硫酸教案15（5-1-1接觸制硫酸）學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握接觸法制硫酸的化學(xué)反應(yīng)原理，并了解生產(chǎn)過程和幾個(gè)典型設(shè)備，以及生產(chǎn)中的一些重要操作。2理解接觸氧化反應(yīng)條件的選擇原理，加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)的理解。3通過有關(guān)硫酸工業(yè)的計(jì)算，進(jìn)一步鞏固多步反應(yīng)的化學(xué)原理。4通過對(duì)硫酸工業(yè)“三廢”、能量的利用以及生產(chǎn)規(guī)模、廠址的選擇等的討論，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)的重要性，培養(yǎng)良好的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。教學(xué)過程自學(xué)探究第一部分：1討論：考慮原料和成本等因素，你認(rèn)為工業(yè)合成硫酸的途徑如何？2請(qǐng)寫出由S生成H2SO4的化學(xué)反應(yīng)方程式。3接觸法制硫酸的過程和原理：（1）造氣： (在 中進(jìn)行)；（2）接觸氧化：

2、 （在 中進(jìn)行）；（3）SO3的吸收： （在 中進(jìn)行）。4生產(chǎn)過程中提高原料利用率的方法有 、 。5煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有 ，需要 、_和 ，避免 。6討論：閱讀表5-1、表5-2，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)，從綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮：SO2接觸氧化反應(yīng)應(yīng)在什么條件下進(jìn)行有利?7接觸氧化過程，應(yīng)用了 設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是 。8工業(yè)上用 吸收SO3，是因?yàn)?。第二部分：1由硫酸工業(yè)反應(yīng)原理可推算出，理論上：1mol S完全轉(zhuǎn)化能生成 mol H2SO4，1mol FeS2完全轉(zhuǎn)化能生成 mol H2SO4。2工業(yè)制硫酸中的計(jì)算問題：（1）關(guān)系式法（多步計(jì)算的簡(jiǎn)捷運(yùn)算方法）：先寫出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式

3、，然后找出最初反應(yīng)物和最終生成物之間的 之比，列出關(guān)系式，即可一步計(jì)算。如：SH2SO4，F(xiàn)eS2H2SO4。（2）元素守恒法：原料中某一關(guān)鍵元素理論上若全部轉(zhuǎn)入產(chǎn)物，則兩物質(zhì)中該元素的物質(zhì)的量 。（3）幾個(gè)率：礦物的純度= ×100% 原料利用率= ×100% 原料轉(zhuǎn)化率=原料利用率= 1-原料損失率 產(chǎn)率= ×100%（4）多步反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率 = 各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的 二、總結(jié)與評(píng)價(jià)點(diǎn)燃高溫催化劑硫酸是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，常用硫或硫鐵礦為原料生產(chǎn)：1造氣：S(g)+O2 (g)=SO2(g) H= -297kJ/mol 4FeS2(s)+11O2(g) =2F

4、e2O3(g)+8SO2(g) H= -853kJ/mol2接觸氧化：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H= -98.3kJ/mol3三氧化硫的吸收：SO3(g)+H2O(l) = H2SO4(l) H= -130.3kJ/mol4硫酸工業(yè)計(jì)算的重點(diǎn)是多步計(jì)算，關(guān)鍵是找出最初反應(yīng)物和最終生成物之間的關(guān)系?！纠}講解】例1工業(yè)上要將尾氣中的SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨。下面是摘自某廠生產(chǎn)記錄的一些資料：“初步處理后的廢氣含0.2%的二氧化硫和10%的氧氣（體積含量），在400時(shí)廢氣以5m3/h的速率通過五氧化二礬催化劑層與20L/h速率的氨氣混合，再噴水，此時(shí)氣體溫度由400降到200，在熱的結(jié)

5、晶裝置中得到硫酸銨晶體”（氣體體積均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）。仔細(xì)閱讀上文，回答下列問題：（1）按反應(yīng)中的理論值，二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量之比為2:1，該資料中二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量比值是多少？為什么跟化學(xué)反應(yīng)中的理論值相差較大？（2）若每天某廠排放1000m3這種廢氣，按上述方法每月（按30天計(jì)算）消耗氨氣多少噸？分析講解 （1）V(SO2):V(O2)=0.2%:10%=1:50。根據(jù)化學(xué)平衡原理，增大氧氣的量，可以促進(jìn)化學(xué)平衡向正反應(yīng)方面進(jìn)行，從而提高二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的轉(zhuǎn)化率。（2）每月排入的廢氣中二氧化硫的體積為：1000m3×30×0.2%=600m3廢氣以5m

6、3/h的速率通過五氧化二礬催化劑層與20L/h速率的氨氣混合，相當(dāng)于SO2跟NH3以1:2的體積比混合。即發(fā)生反應(yīng)為：4NH3+2SO2+O2=2(NH4)2SO4所以，600m3的二氧化硫氣體需氨氣的體積為：600×2=1200m3相當(dāng)于消耗氨0.912t。例2工業(yè)上測(cè)量SO2、N2、O2混合氣體中SO2含量的裝置如下圖。反應(yīng)管中裝有碘的淀粉溶液。SO2和I2發(fā)生的反應(yīng)為（N2、O2不與I2反應(yīng)）：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI（1）混合氣體進(jìn)入反應(yīng)管后，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于_的體積（填寫氣體的分子式）。（2）反應(yīng)管內(nèi)溶液藍(lán)色消失后，沒有及時(shí)停止通氣。則測(cè)得的SO

7、2含量_（選填：偏高，偏低，不受影響）。（3）反應(yīng)管內(nèi)的碘的淀粉溶液也可以用_代替（填寫物質(zhì)名稱）。（4）若碘溶液體積為VamL，濃度為c mol·L-1，N2與O2的體積為VbmL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）。用Va、c mol·L-1、Vb表示SO2的體積百分含量為：_。（5）將上述裝置改為簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，除導(dǎo)管外，還需選用的儀器為_（選填下列儀器的編號(hào)）。a、燒杯 b、試管 c、廣口瓶 d、容量瓶 e、量筒 f、單孔塞 g、雙孔塞分析講解 （1）反應(yīng)管的作用是吸收SO2，所以剩余的氣體是N2、O2。量氣管中增加的水的體積是N2、O2的體積。（2）若反應(yīng)管內(nèi)溶液藍(lán)色消失，

8、說明其中的I2已消耗完，此時(shí)若再通入待測(cè)混合氣體，其中的SO2不能被吸收，所測(cè)得的SO2的含量會(huì)偏低。（3）反應(yīng)管中的試劑應(yīng)具備兩個(gè)條件，一是能吸收SO2，二是要明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以利判斷是否完全反應(yīng)。酸性高錳酸鉀或溴水都可作為吸收劑。（4）考查化學(xué)計(jì)算能力，根據(jù)題給反應(yīng)可得：V(SO2)%=×100%（5）量氣管可用量筒代替，反應(yīng)管可用試管或廣口瓶代替，所以可以有如下三種組合：bceg或beg或ceg?！驹u(píng)價(jià)】1在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用 了中間有熱交換器的接觸室（如右圖），圖中在a、b、c處流入或流出的 氣體正確的是（ ）Aa處SO2、N2 Bb

9、處SO2、O2、N2Ca處SO3、O2 Dc處SO3、N22在接觸法制硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，下列生產(chǎn)操作及其原因解釋二者都正確 的是（ ）A硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)閴K狀硫鐵礦不能燃燒BSO2氧化為SO3時(shí)需要高壓，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率CSO2氧化為SO3時(shí)需要使用催化劑，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D用98.3%的濃H2SO4吸收SO3，可以防止形成酸霧阻礙SO3的吸收 3接觸法制硫酸和工業(yè)制硝酸分別經(jīng)過以下的變化：FeS2SO2SO3H2SO4， NH3NONO2HNO3 下列說法正確的是（ ）。A所有變化都是氧化-還原反應(yīng) B都是化合反應(yīng)C反應(yīng)都要用催化劑 D反應(yīng)需要足量的氧氣4在氧氣中

10、灼燒0.8g由硫、鐵元素組成的化合物，使其中的硫經(jīng)過一系列變化最終全部轉(zhuǎn)化為硫酸，用20 mL 1 mol·L-1的燒堿溶液恰好能完全中和這些硫酸，則原混合物中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為（ ）。（A）40% （B）46% （C）53.3% （D）80 %5接觸法制硫酸的原料是 ，生產(chǎn)過程的化學(xué)反應(yīng)原理是： 。6硫酸最古老的生產(chǎn)方法是：把綠礬裝入反應(yīng)容器中加強(qiáng)熱，會(huì)流出油狀物，并放出有刺激性氣味的氣體，反應(yīng)容器中的固體變?yōu)榧t色。這個(gè)變化過程可用兩個(gè)化學(xué)方程式表示： ， 。7含F(xiàn)eS280%的硫鐵礦，煅燒時(shí)損失硫5%，SO2氧化成SO3時(shí)利用率為98%，問生產(chǎn)1 t 98%的硫酸，需要這種硫鐵礦多

11、少t？8取1g含SiO2和FeS2的礦石樣品，在氧氣中充分燃燒，殘余固體質(zhì)量為0.84g，用這種礦石100噸，可以制得98%的H2SO4多少噸？（設(shè)生產(chǎn)過程中硫損失2%）9假設(shè)SO2接觸氧化過程產(chǎn)生的熱量有70%可以利用，請(qǐng)問生產(chǎn)100 t 98%的硫酸在接觸氧化過程中能節(jié)約多少能量。（已知H= -98.3kJ/mol）10（1）據(jù)科技消息報(bào)報(bào)道：由于廢氣排放致使地球南極上空的a層出現(xiàn)了400多萬平方公里的空洞，有害宇宙線長(zhǎng)驅(qū)直入，把b分解，密度較小的氫就會(huì)逃逸到宇宙空間，剩下的氧最終會(huì)使土壤c，從而使地球人類正在重蹈火星的覆轍。根據(jù)以上敘述，回答問題。填充：a_b_c_。寫出a與b對(duì)應(yīng)的化學(xué)

12、方程式：a_b_。（2）據(jù)中國(guó)環(huán)境報(bào)報(bào)道：從一份科技攻關(guān)課題研究結(jié)果顯示，我國(guó)酸雨區(qū)已占國(guó)土面積的40%。研究結(jié)果還表明，酸雨對(duì)我國(guó)農(nóng)作物、森林等影響區(qū)域大。如圖是研究酸雨成因的學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的“催化棒”。用兩根外面套有玻璃管的粗導(dǎo)線穿過橡皮塞并固定于粗玻璃管中，在其中一端用電熱絲連接起來，即制成“催化棒”。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通直流電源，使電熱絲紅熱，然后將紅熱的電熱絲伸入裝有SO2和空氣的集氣瓶中，瓶中立即出現(xiàn)_ 現(xiàn)象，再往其中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，又出現(xiàn)_現(xiàn)象。請(qǐng)回答：以上實(shí)驗(yàn)中可得出酸雨成因的化學(xué)原理是_。目前一座中等城市每年用煤約300萬噸，其含硫量如按1%計(jì)算，則每年排放SO2多少噸？若此

13、二氧化硫有60%轉(zhuǎn)化為硫酸，相當(dāng)于生成多少噸98%硫酸？為了防治酸雨，降低煤燃燒時(shí)向大氣排放的SO2，工業(yè)上將生石灰和含硫煤混合后使用。請(qǐng)寫出燃燒時(shí)，有關(guān)“固硫”（不使硫的化合物進(jìn)入大氣）反應(yīng)的化學(xué)方程式_,并比較此法與將“石灰石粉未與含硫煤混合”使用防治酸雨的方法，哪個(gè)更好些？答_（填“生石灰法”或“石灰石法”）如每隔一段時(shí)間測(cè)定某份雨水（酸雨）樣品的pH，請(qǐng)作出有關(guān)時(shí)間與酸雨pH變化的曲線圖。國(guó)際上最新采用“飽和亞硫酸鈉溶液吸收法”，請(qǐng)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_。參考答案1B 2D 3CD 4A。5硫鐵礦（或硫）、空氣，S(g)+O2 (g)=SO2(g) 、 催化劑4FeS2(s)+11O2(g) =2Fe2O3(g)+8SO2(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、SO3(g)+H2O(l)= H2SO4(l)；62FeSO47H2O =Fe2O3+SO2+SO3+H2O，SO3+H2O