硫酸工业效益讨论

1、北 京 四 中 关于硫酸工业综合经济效益的讨论 重点难点 1理解环境保护与可持续发展的重要性。 2从原料和能量角度，以硫酸工业为例认识如何提高化工生产的综合经济效益。知识讲解化工生产与科学实验的区别在于：化工生产着重考虑综合经济效益；科学实验着重于探索某个重要反应或原理，不惜花费大量的时间和金钱。一、环境保护与综合利用原料1尾气吸收对于尾气中含有的少量SO2，可用氨水吸收，使其生成(NH4)2SO3，然后再用硫酸处理，便生成SO2和 (NH4)2SO4。反应原理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3, (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O用氨水吸收尾气后，

2、再用硫酸处理，目的：重新生成SO2，可返回车间作生产硫酸的原料，或作他用；得到的(NH4)2SO4可用肥料。2污水处理生产过程中的污水，含有硫酸等杂质，可用石灰乳中和处理。反应原理：Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O3废渣的利用黄铁矿矿渣一般可作为制造水泥的原料或用于制砖，含铁品位高的矿渣，经处理后可以炼铁。二、能量的充分利用1硫酸生产过程中需要消耗的能量需要消耗的能量 2硫酸生产过程中放出的能量放出的能量 3能量的充分利用能量的充分利用是多方面的： 在生产硫酸过程中，如能充分利用这些“废热”，则不仅不需要由外界向硫酸厂供应能量，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量的能量。三、生产规

3、模和厂址选择1生产规模现代化工厂生产一般要求有较大的规模，这是因为大型工厂的投资较大，便于采用先进的技术和设备以提高劳动生产率，而且有关“废热”利用、环境保护等辅助设施也便于处理。考虑我国的实际情况，有关部门主张，在一般情况下，应发展年产4万吨以上的制硫酸装置。2化工厂厂址选择化工厂厂址选择是一个复杂的问题，它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素。化工厂厂址的选择要考虑一些自然因素，如有无合适的建筑用地，有无近便、丰富而优质的水源，有无生产所必需的自然资源（如能源和原料）等。化工厂厂址的选择要考虑经济因素，如怎样接近原料、燃料的产地，如何接近消费市场以尽可能节

4、省运输费用、降低生产成本等。化工厂厂址的选择既要考虑社会服务、生产协作、劳动与技术等诸多因素；更要考虑生态效益和社会效益，如果环境严重污染，生态平衡被破坏，经济效益最终也将失去。像硫酸厂厂址，应远离水源和河流的上游，以免工厂的污水污染水源；也不要设置在城镇和居民区盛行风向的上风地带，以免工厂排放的大量烟尘和有害气体污染城镇的水源和大气等。3厂址选择的两个讨论题（1）全面分析三个条件：第一条件有利于在A城市建硫酸厂；第二条件从市场需求和运输成本考虑，在A城市建厂不如在B城市建厂合算；第三个条件从根本上否定了在A城市建厂的设想。因为一个风光秀丽的旅游城市，对环保的要求一定很高，而且该地的土地价格也

5、较贵。如果在该地建污染比较严重的硫酸厂，必然会破坏旅游资源，得不偿失。所以结论是：在B城市建硫酸厂，再运输少量硫酸到A城市供应生产的需要，这样资源配置比较合理。（2）题设有四个条件：第一个条件说明C地对于肥料（包括磷肥以及制造磷肥的硫酸）有很大的市场需求；第二个条件指出C地有丰富的磷矿资源，而且其他条件也很优越，适合于建设大型磷肥厂；第三个条件指出制造磷肥需消耗硫酸，暗示建磷肥厂必须配套建硫酸厂；第四个条件指出该地无硫酸厂，而邻近的D地有丰富的黄铁矿资源，暗示通过运进黄铁矿的方式在C地建硫酸厂是可行的。结论是：在C地建一个大型磷肥厂，并配套建一个大型硫酸厂的建议是正确的。例题剖析 例1右图为某

6、地工业联系图。我国中西部地区大型铁矿附近存在炼焦煤、石灰石，粘土矿和丰富的地下水资源。该地区接近河流和铁路干线，周围是盛产小麦、棉花的农业地区。根据上述信息，完成下列要求：（1）随着大型铁矿的开发，该地区建立了焦化厂、钢铁厂、发电厂和水泥厂。通过分析，请将这四个工厂的名称填入工业联系图空白框内；（2）从当地农业需要和综合利用资源方面考虑该地区还将建立氮肥厂，其原料供应的利用条件是_。（3）为充分利用当地资源，该地还可以建立的轻工业工厂有（说出两个）_。（4）写出以焦炭、磁铁矿为主要原料冶炼生铁的化学方程式：_, _, _, _。石灰石的作用是_。分析焦化厂、钢铁厂和水泥厂都需要使用电能，根据题

7、图结构，可以判定A框为火力发电厂；钢铁厂需要的主要燃料是焦炭，原料是铁矿石，添加剂是石灰石，故C框肯定为钢铁厂；B框 则为炼焦厂。剩下的D框即为水泥厂，它的原料主要是石灰石、粘土和钢铁厂里的废渣，还应包括火力发电厂的煤灰等，其燃料仍是煤。根据该地区的工业结构应属重工业区，可能建立的轻工业部门可为面粉厂、食品厂（已知周边地区盛产小麦）；由于周围又是棉区，故还可建纺织厂；另外，该地区有丰富的地下水，可建饮料厂等。这些工业部门既可满足市场需要，又可以平衡当地职工性别构成比的社会需要。答案（1）ABCD依次为：发电厂焦化厂钢铁厂水泥厂。（2）焦化厂回收焦炉气中的粗氨、提纯后生产氮肥。（3）食品厂、棉纺

8、厂、面粉厂等。（4）C+O2 CO2，CO2+C 2CO，Fe3O4+2C 3Fe+2CO2, Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2；石灰石作熔剂，除去铁矿石中的脉石，反应式为：CaCO3 CaO+CO2,CaO+SiO2 CaSiO3(炉渣)例21982年6月18日，重庆市降了一场较大的酸雨，使得市郊两万亩水稻、西瓜叶片突然变黄，几天后局部全部枯死。（1）简述酸雨的成因，写出化学方程式。（2）酸雨导致水稻枯死的原因是什么？（3）澄清石灰水，熟石灰水浊液，烧碱溶液都能吸收大气中的SO2，从净化效果和经济效益考虑，你认为用哪一种试剂比较合理？（4）请提出两条预防酸雨的措施。答案：（1）工业生产、

9、民间燃烧等产生大量SO2和氮氧化物NOx，在空气中氧气和水蒸气作用下转变成硫酸和硝酸，降落到地面形成酸雨。主要反应式为：气相反应：2SO2+O2 2SO3；SO3+H2O=H2SO4或2SO2+O2+2 H2O H2SO4液相反应：SO2+H2O=H2SO3 2H2SO3+O2=2H2SO4硝酸型的酸雨形成：2NO+O2=2NO2, 2NO2+H2O=HNO3+HNO2（2）酸雨破坏了水稻生长需要的酸碱度。（3）Ca(OH)2溶解度较小，故澄清石灰水中Ca(OH)2浓度很小，吸收SO2量少且速度慢。NaOH吸收效果好但成本较高。熟石灰的悬浊液克服了上述二者的缺点，效果好，耗费低，故熟石灰较适宜

10、。（4）控制SO2和氮氧化物NOx的排放量，堵塞污染源。积极推广燃料脱硫技术，改进燃料燃烧设备和装置，开发新型燃料。例3如图为某城市自然环境图。该市气候偏干燥，常刮西北风。现欲在该市建一个大型化工基地，有甲、乙、丙、丁四个地点，你认为理想的地点是（ ）A甲 B乙 C丙 D丁 分析在选择化工基地时应考虑：水源充足，交通方便，且尽量远离居民生活区以防污染。甲在居民区的西北方向，刮西北风时，恰好使烟尘尾气等带入居民生活区而造成空气污染；乙在山区交通不方便；丁在居民生活区。所以甲、乙、丁三个位置都不能选为化工基地。答案：C例4具有什么情况和条件的地区可以考虑兴建一个大型磷肥厂和配套的一个大型硫酸厂？解

11、：（1）该地区要有丰富的磷灰石矿藏，并有充足的水源和能源。相邻的地区又有铁矿资源。（2）该地区土地供应充足，且土地价格较低，交通方便。（3）该地区是重要的农业区，磷肥和氮肥的需求量很大。（4）磷肥是由磷灰石与硫酸反应而制得的，制造磷肥需要消耗大量的硫酸。 所以在兴建一个大型磷肥厂的同时，应配套兴建一个硫酸厂。例5我国明文规定：COD>500mg/L的污水不得直接排放。化学耗氧量(COD)是水体质量的控制项目之一，它是度量水中还原性污染物含量的重要指标。COD是指强氧化剂（我国采用K2Cr2O7）处理一定水样时所消耗氧化剂的量，并换算成以氧气为氧化剂时，1L水样所消耗氧气的质量（O22Cr

12、2O7溶液，并加入适量的酸和催化剂，加热反应2小时，在指示剂存在下用0.1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定多余的K2Cr2O7溶液，共用去(NH4)2Fe(SO4)2溶液12.00mL。（1）已知K2Cr2O7在酸性溶液中作氧化剂时，被还原为Cr3+,Fe2+被氧化为Fe3+，写出K2Cr2O7与(NH4)2Fe(SO4)2在H2SO4存在下反应的化学方程式：_。（2）计算20.0mL废水所消耗的K2Cr2O7的物质的量。（3）计算20.0mL该废水水样的COD。（4）在锻造、机械、印染、造纸、电镀、蓄电池等工厂所排放的污水中，COD值特别高的是_。答案：（1）K2Cr2O

13、7+6(NH4)2Fe(SO4)2+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+6(NH4)2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O+K2SO4；（2）2.000×10-4mol；（3）COD=480mg/L；（4）印染厂、造纸厂解析：（1）根据题示信息K2Cr2O7Cr3+, Fe2+Fe3+, K2Cr2O7+6(NH4)2Fe(SO4)2+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+6(NH4)2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O+K2SO4（2）给出的K2Cr2O7的物质的量：0.04000mol/L×10.00×10-3 L=4.000×10-4mol多余的K

14、2Cr2O7的物质的量：K2Cr2O76(NH4)2Fe(SO4)2, ×12.00×10-3L×0.1000mol/L=2.000×10-4mol废水消耗掉的K2Cr2O7的物质的量： 2.000×10-4mol（3）由题示信息，K2Cr2O7与O2的量的关系为：2 K2Cr2O73O2，所以20.0mL废水消耗O2的物质的量是： ×2.000×10-4mol，则1L废水中消耗O2的质量是， 即20.0mL废水水样的COD为： × ×2.000×10-4mol×32g/mol×103g/mol=480mg/L（4）COD值特别高的是印染厂、造纸厂所排放的污水。因为这些工厂大量使用还原剂，所排放的污水COD值就特别高。例6汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金做催化剂），它的特点是使CO与NO反应，生成可能与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：_。（2）“催化转换器”的缺点是在一定程度上提