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+O2≒2SO3(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400~500℃活性最大，在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400～500℃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、400～500℃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(400～500℃)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)椋咀⒁狻?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：1molS完全轉(zhuǎn)化能生成molH2SO4，1molFeS2完全轉(zhuǎn)化能生成molH2SO4．

2、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：S~H2SO4，F(xiàn)eS2~H2SO4．(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：①礦物的純度=×100%②原料利用率=×100%原料轉(zhuǎn)化率=原料利用率=1-原料損失率③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(chǎng)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↑+H2ONa2SO3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，還可能發(fā)生其他反應(yīng))SO2+NaOH=NaHSO3；NaOH+NaHSO3=Na2SO3+H2ONa2SO3+Ca(OH)2=CaSO3↓+2NaOH；2CaSO3+O2=2CaSO4(2)污水處理：硫酸廠(chǎng)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=1\*GB3①=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥FeS2→SO2→SO3→H2SO4，NH3→NO→NO2→HNO3下列說(shuō)法正確的是()． A、所有變化都是氧化-還原反應(yīng) B、=2\*GB3②=3\*GB3③=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥都是化合反應(yīng) C、=2\*GB3②=4\*GB3④反應(yīng)都要用催化劑 D、=2\*GB3②=6\*GB3⑥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)一系列變化最終全部轉(zhuǎn)化為硫酸，用20mL1mol·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．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)1t98%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?lài)崳?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()①硫酸工業(yè)尾氣②硝酸工業(yè)尾氣③高爐煤氣④焦?fàn)t煤氣⑤煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的棕色煙氣⑥煅燒石灰石的氣體產(chǎn)物 A、①②④ B、①③⑤ C、③④⑤ D、④⑤⑥

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)”(GreenChemistry)的目標(biāo)是研究和尋找能充分利用的無(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)①SO2②NO③NO2④HCl⑤CO2不易導(dǎo)致二次污染的是 A、①②③④⑤ B、①③⑤ C、④⑤ D、只有④

7、對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，ΔH=-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2molSO2和1molO2，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% C、>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，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2αmol和αmol，則此時(shí)容器內(nèi)SO2的物質(zhì)的量應(yīng)為()． A、molB、molC、molD、mol

11、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)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(chēng)：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