硫酸工業(yè)【知識(shí)點(diǎn)+例題+練習(xí)】

1、硫酸工業(yè)【知識(shí)點(diǎn)+例題+練習(xí)】硫酸工業(yè)知識(shí)要點(diǎn)一、主要知識(shí)點(diǎn)1、接觸法制硫酸示意圖： 三原料三階段三反應(yīng)(均放熱)三設(shè)備三凈化黃鐵礦或S造氣4FeS2+11O2 =2Fe2O3+8SO2(高溫)或S+O2=SO2沸騰爐除塵空氣接觸氧化2SO2 +O22SO3 (催化劑)接觸室洗滌98.3%濃硫酸三氧化硫吸收SO3+H2O = H2SO4吸收塔干燥2、接觸法制硫酸的過(guò)程和原理：(1)造氣： (在 中進(jìn)行)；(2)接觸氧化： (在 中進(jìn)行)；(3)SO3的吸收： (在 中進(jìn)行)3、生產(chǎn)過(guò)程中提高原料利用率的方法有 、 4、煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有 ，需要 、_和 ，避免 5、應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化

2、學(xué)平衡移動(dòng)原理選擇適宜條件：二氧化硫接觸氧化的反應(yīng)是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的反應(yīng)（1）溫度二氧化硫接觸氧化是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，溫度較低對(duì)反應(yīng)有利但是，溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率低，考慮催化劑在400500活性最大，在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度，這時(shí)反應(yīng)速率和二氧化硫的轉(zhuǎn)化率都比較理想（2）壓強(qiáng)二氧化硫接觸氧化是一個(gè)氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，加壓對(duì)反應(yīng)有利但是，在常壓、400500時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，故在實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用常壓操作，并不加壓（3）二氧化硫接觸氧化的適宜條件常壓、較高溫度(4

3、00500)和催化劑6、接觸氧化過(guò)程，應(yīng)用了 設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是 7、工業(yè)上用 吸收SO3，是因?yàn)?【注意】(1)依據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積越大反應(yīng)速率越快的原理，送進(jìn)沸騰爐的礦石要粉碎成細(xì)小的礦粒，增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分燃燒(2)依據(jù)增大廉價(jià)易得的反應(yīng)物的濃度，使較貴重的原料得以充分利用的原理，采用過(guò)量的空氣使黃鐵礦充分燃燒(3)通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化，其原因是：爐氣中含有二氧化硫、氧氣、氮?dú)?、水蒸氣以及砷、硒化合物、礦塵等砷、硒化合物和礦塵等會(huì)使催化劑中毒；水蒸氣對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響因此，爐氣必須通過(guò)除塵、洗滌、干燥等凈化處理(4)在接觸室里裝有熱交換器，其作用是在二氧化

4、硫接觸氧化時(shí)，用放出的熱量來(lái)加熱未反應(yīng)的二氧化硫和空氣，充分利用熱能，節(jié)約燃料 (5)不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸霧，且吸收速度慢二、有關(guān)計(jì)算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 H2SO42、工業(yè)制硫酸中的計(jì)算問(wèn)題：(1)關(guān)系式法(多步計(jì)算的簡(jiǎn)捷運(yùn)算方法)：先寫(xiě)出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，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

5、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 三、 硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理硫酸廠的尾氣必須進(jìn)行處理，因?yàn)闊煹罋饫锖写罅康亩趸驓怏w，如果不加利用而排空會(huì)嚴(yán)重污染空氣(1) 尾氣吸收： 用氨水吸收，再用H2SO4處理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3；(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2處理；(此方法反應(yīng)復(fù)雜

6、，還可能發(fā)生其他反應(yīng))SO2+ NaOH = NaHSO3 ；NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2ONa2SO3+Ca(OH)2= CaSO3+ 2NaOH；2 CaSO3 + O2= 2CaSO4(2)污水處理：硫酸廠廢水中含硫酸，排放入江河會(huì)造成水體污染通常用消石灰處理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O生成的硫酸鈣可制建材用的石膏板(3)廢熱利用第一階段黃鐵礦燃燒放出大量的熱，通常在沸騰爐處設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能再供應(yīng)硫酸生產(chǎn)使用第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預(yù)熱原料氣，生產(chǎn)設(shè)備叫熱交換器，原料氣又將三氧化硫降溫，再送入吸收塔(4)廢

7、渣的利用黃鐵礦的礦渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作為制造水泥的原料或用于制磚含鐵量高的礦渣可以煉鐵典型例題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 ( )A、a處SO2、N2 B、b處SO2、O2、N2 C、a處SO3、O2 D、c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B、SO2氧化為SO3時(shí)需要高壓，這樣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率C、SO2氧化為SO3時(shí)需要使用催化劑，這樣可以提高S

8、O2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(guò)以下的變化：FeS2SO2SO3H2SO4， NH3NONO2HNO3 下列說(shuō)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、接觸法制硫酸的原料是 ，生產(chǎn)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)原理： 5、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(guò)程可用兩個(gè)化學(xué)方程式表示 ， 6、在氧氣中灼燒0.8g由硫、鐵元素組成的化合物，使其中的硫經(jīng)過(guò)一系列變

9、化最終全部轉(zhuǎn)化為硫酸，用20 mL 1 molL-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 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(wèn)生產(chǎn)1 t 98%的硫酸，需要這種硫鐵礦多少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(guò)程中硫損失2%)經(jīng)典練習(xí)1、目前我國(guó)許多城市和地區(qū)定期公布空氣質(zhì)量報(bào)告，在空氣質(zhì)量報(bào)告中，一般不涉及 ( )A、SO2 B、NO2 C、CO2 D、可吸入顆粒物2、下列說(shuō)法中不正確的是 ( )A、硫酸

10、工業(yè)的尾氣必須回收、凈化處理，主要為了充分利用原料B、“酸雨”中主要含有硫的氧化物以及所形成的硫酸及硫酸鹽C、大氣中，大量的SO2來(lái)源于煤和石油燃燒、金屬礦石的冶煉D、消除大氣污染的主要方法之一是減少污染物的排放3、以下煙氣經(jīng)凈化處理后，可用做氣體燃料的有( )硫酸工業(yè)尾氣 硝酸工業(yè)尾氣 高爐煤氣 焦?fàn)t煤氣 煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的棕色煙氣 煅燒石灰石的氣體產(chǎn)物A、 B、 C、 D、4、為防治酸雨，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使用請(qǐng)寫(xiě)出燃燒時(shí)，有關(guān)“固硫”(不使含硫化合物進(jìn)入大氣)反應(yīng)的化學(xué)方程式： 5、“綠色化學(xué)”(Green Chemistry)的目標(biāo)是研究和尋找能充

11、分利用的無(wú)毒害原料，最大限度地節(jié)約能源，在化工生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反應(yīng)途徑下列各項(xiàng)屬于“綠色化學(xué)”的是 ( )A、處理廢棄物 B、治理污染點(diǎn) C、減少有毒物質(zhì) D、杜絕污染源6、大氣污染是環(huán)境污染的一個(gè)重要方面，常見(jiàn)的大氣污染分一次污染物和二次污染物二次污染物在物理、化學(xué)因素或生物作用下發(fā)生變化，或與環(huán)境中的其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成新的污染物如2NO + O2=2NO2，則NO2就是二次污染物，由NO2導(dǎo)致的污染就是NO的二次污染下列物質(zhì)SO2 NO NO2 HCl CO2不易導(dǎo)致二次污染的是 A、B、 C、 D、只有7、對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ，H=

12、 -98.3kJ/mol下列說(shuō)法中正確的是 A、達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度一定相等B、達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量保持不變C、加入催化劑，可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D、升高溫度，可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率8、在容積相等的甲乙兩個(gè)密閉容器中，分別都充入2mol SO2和1mol O2，使它們?cè)谙嗤瑴囟认掳l(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)設(shè)在反應(yīng)過(guò)程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變，達(dá)到平衡后，如甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為25%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)當(dāng)是 ( ) A、25% B、25% D、無(wú)法判斷9、接觸法制硫酸生產(chǎn)過(guò)程中，假如進(jìn)入接觸室的原料氣為100m3，

13、反應(yīng)后體積減少為92m3，已知原料氣中SO2、O2、N2的體積比為20:15:65，則SO2的轉(zhuǎn)化率為 ( )A、90% B、80% C、70% D、60%10、在一定條件下，某密閉容器發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ，H= -98.3kJ/mol，反應(yīng)達(dá)到平衡后SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為3:2:5，保持其它條件不變，升溫后重新達(dá)到平衡，SO3、O2的物質(zhì)的量分別為2 mol和 mol，則此時(shí)容器內(nèi)SO2的物質(zhì)的量應(yīng)為 ( ) A、 mol B、 mol C、 mol D、 mol11、硫酸是無(wú)機(jī)“三大強(qiáng)酸”之一，其產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家無(wú)機(jī)化工發(fā)展水平的重要標(biāo)

14、志工業(yè)制硫酸的工藝流程如下圖：據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出用黃鐵礦(主要含F(xiàn)eS2)造氣的化學(xué)反應(yīng)方程式_(2)寫(xiě)出A、B物質(zhì)的名稱：A_，B_(3)催化氧化之前對(duì)SO2和空氣的混合氣體進(jìn)行凈化、干燥的目的是_，選用B進(jìn)入吸收塔吸收SO3的優(yōu)點(diǎn)是_(4)SO2的催化氧化是一個(gè)可逆反應(yīng)，采取適宜的反應(yīng)條件有利于生產(chǎn)的進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)中，下列哪些生產(chǎn)條件或措施考慮到了平衡移動(dòng)原理_(填字母)A礦石加入沸騰爐之前先粉碎B使用V2O5作催化劑C催化反應(yīng)室中溫度選擇400500 D凈化后的爐氣中要有過(guò)量的空氣E催化氧化在常壓下進(jìn)行F將尾氣中的SO2循環(huán)利用(5)某硫酸工廠每天消耗黃鐵礦石(含F(xiàn)eS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%)20噸，生產(chǎn)中三階段的轉(zhuǎn)化率依次為98%、95%、98%，則該工廠一天能生產(chǎn)B的質(zhì)量為_(kāi)噸課