【南方新课堂-金牌学案】2017春高中化学人教版选修二课件1.1.2-硫酸工业中的三废处理及能量利用

目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、生产中的三废处理1.尾气吸收工业生产硫酸的尾气中含有少量SO2,可用Ca(OH)2溶液吸收,使其生成CaSO3,再用H2SO4处理,生成SO2和CaSO4。实验室一般用NaOH溶液吸收,化学方程式为2NaOH+SO2

Na2SO3+H2O。2.污水处理硫酸生产过程中的污水,含有酸性杂质,可用石灰乳中和法处理,化学方程式为Ca(OH)2+H2SO4

CaSO4+2H2O。目标导航预习导引一二硫酸生产中的酸性废水,选择用石灰乳处理,为什么不选择碱性更强的NaOH?提示：NaOH的碱性太强,同样会对水体造成污染,同时NaOH的造价比Ca(OH)2高得多。3.废渣的利用用黄铁矿为原料制硫酸的过程中产生的废渣可作为炼铁的原料、制造水泥的原料;可提炼贵重的有色金属或用于制砖等。目标导航一二预习导引二、能量的充分利用硫酸生产过程中的三个反响都是放热反响,如果能充分利用这些热量,不但可以由硫酸厂自行提供所需能量,而且还可以向外界输出大量能量,可大大降低生产本钱。一般生产1t硫酸约需消耗100kW·h的电能。生产1t硫酸放出的热量相当于200kW·h的电能。

你认为硫酸工业可以怎样合理利用能源?提示：(1)在造气炉旁设置蒸汽锅炉进行发电;(2)在催化反响室中设置热交换器,一方面预热反响原料气,另一方面控制催化氧化的适宜温度;(3)在催化反响室附近建造浴室,提高劳动福利或创造经济效益。知识精要思考探究典题例解迁移应用一二一、硫酸工业综合经济效益的讨论硫酸工业综合经济效益的讨论知识精要思考探究典题例解迁移应用一二一二知识精要思考探究典题例解迁移应用有人建议将硫酸厂的烟囱造高一些,可以减少酸雨的危害,你同意这种说法吗?答案：不同意。将烟囱造高不能减少SO2的排放总量,不能减少酸雨的形成,可能使附近酸雨减少,但从整体来说,不能减少酸雨的形成。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】以下废物处理方法中不正确的选项是()(导学号52690005)A.化学实验中产生的二氧化硫废气不可用浓硫酸吸收B.化学实验中产生的二氧化氮废气可用烧碱溶液吸收C.用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料D.用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析：二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小,A项正确;二氧化氮可跟烧碱溶液发生反响,化学方程式为2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,B项正确;黄铁矿本来就是无机矿物质,经过高温煅烧后,废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅、氧化铝等,从中提取燃料是不现实的,C项错误;硫酸生产厂的废气中含有较高浓度的二氧化硫气体,二氧化硫可用作漂白剂,D项正确。答案：C一二知识精要思考探究典题例解迁移应用1.国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中

(

)A.对废水、废气、废渣进行严格处理B.少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质C.不使用任何化学物质D.在化工厂种草、种树,使其成为花园式工厂解析：“绿色化学”是指在化学工业生产中少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质。答案：B一二知识精要思考探究典题例解迁移应用2.化工厂厂址选择是一个复杂的问题,受到原料、水源、能源、土地供给、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在()①靠近原料产地,远离消费中心的地区②靠近消费中心,稍偏离原料产地的地区③交通便利,人口稠密的居民区④建在环保要求高的地区,便于“三废”的治理A.①②③④ B.①③④C.①②④ D.②解析：由于硫酸是腐蚀性液体,运输费用比较高,这就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利,①错,②对。硫酸厂对环境的污染比较严重,因此不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区,③④错误。答案：D一二知识精要思考探究典题例解迁移应用3.以下有关硫酸工业综合经济效益的说法中,正确的选项是()(导学号52690006)A.甲地有丰富的硫铁矿资源,水源、能源充足,交通便利,是风景秀丽的旅游胜地,虽然当地使用硫酸的工业不多,但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B.吸收塔中SO3从下而上,水从上而下喷,剩余气体从上部出来循环利用C.硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废酸和废水等D.选择硫酸厂厂址时,当经济利益与环保问题有冲突时,为提高人们的物质生活水平,应先考虑经济利益的问题一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析：硫酸厂是污染性的企业,不应建在风景区;当地使用硫酸的工业不多,也不宜建硫酸厂,因为硫酸的远程运输本钱高,危险性大,A错误;为防止形成酸雾及加快吸收效率,三氧化硫是被浓硫酸吸收的,而不是被水吸收,B错误;选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时,必须考虑环保问题,也就是要提高综合经济效益,D错误。答案：C一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、硫酸工业的多步计算硫酸工业中涉及多步反响,计算起来比较烦琐,对于多步反响的计算,一般可采取以下方法。1.关系式法:先写出多步反响的化学方程式,然后找出反响物和生成物之间的物质的量(或质量)之比,列出关系式,即可一步计算。原料FeS2与产品H2SO4之间的关系可以根据反响找出4FeS2~8SO2~8SO3~8H2SO4,即FeS2~2H2SO4。2.原子守恒法:找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法,就是分析原料与产物之间所含关键元素原子的个数关系,如:FeS2~2H2SO4,S~H2SO4。假设(或欲求)FeS2含量,用前面的关系式,假设(或欲求)S的含量,用后一关系式,且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS2(或S)的利用率进行计算。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用某硫酸厂制硫酸的生产过程中,在燃烧黄铁矿时损失硫为5%(质量分数);在SO2的催化氧化时有92%的SO2转化为SO3;在吸收塔中损失SO3为0.6%(质量分数)。现有含FeS295%的黄铁矿(杂质不含硫元素)100t,可制得98%的硫酸多少吨?解析：此题涉及多个百分数,如果分步计算,解题过程会很烦琐,易导致计算错误。只要理解每个百分数的含义,利用守恒法进行计算,简化解题步骤,会起到事半功倍的效果。生产过程中涉及的反响有:一二知识精要思考探究典题例解迁移应用据硫原子守恒可得关系式:FeS2~2H2SO4从数学中的集合对应关系知,各有关硫元素的质量分数均可归因于起始原料黄铁矿中的硫元素,扣除100t黄铁矿中有关局部在各步反响中的损失,实际上用于生成硫酸的FeS2的质量为:m(FeS2)=100t×95%×(1-0.6%)×(1-5%)×92%≈82.53t设可制得98%H2SO4的质量为x,那么有:FeS2~2H2SO4 120 2×98 82.53t x·98%解得x≈137.55t答案：可制得98%的硫酸137.55t。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】用含FeS278%的黄铁矿制硫酸,假设煅烧时损失6%的硫,在催化氧化时又损失2%,那么制得1t98%的硫酸需这种矿石t。(导学号52690007)

解析：催化氧化时硫损失2%,即FeS2的转化率为98%,设需黄铁矿的质量为x,根据各化学方程式中反响物和生成物之间的比例关系,可找出FeS2与每步反响中产物之间的关系式:4FeS2~8SO2~8SO3~8H2SO4容易得出反响关系:FeS2~2H2SO41202×9878%×94%×98%x1t×98%解得x≈0.84

t。

一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：0.84一二知识精要思考探究典题例解迁移应用1.含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%,那么以下说法中不正确的选项是()(导学号52690008)A.该黄铁矿含FeS2也是48%B.硫损失也是2%C.铁损失也是2%D.该黄铁矿含FeS290%答案：A一二知识精要思考探究典题例解迁移应用