硫酸工业【知识点 例题 练习】

硫酸工业

，知识要点

一、主要知识点1、接触法制硫酸示;£图：

98.3%

AH2SO4尾气

1J

）000000^

TYT

黄铁工

汾mm一供加葬

空气U夕用硫酸

接触室

满19炉吸收塔n

三原料三阶段三反应（均放热）三设备三净化

4^52+1162=2Ae2归+8S龙（高温）

黄铁矿或S造气沸腾炉除尘

或S+O2=SC2

空气接触氧化2562+R=2S6B（催化剂）接触室洗涤

98.3%浓硫酸三氧化硫吸收SOi^HZO=HZS（A吸收塔干燥

2、接触法制硫酸的过程和原理：

⑴造

气：（在中进

行）；

（2）接触氧

化：（在中进行）；

（3）566的吸

收：（在中进行）.

3、生产过程中提高原料利用率的方法

有、.4、煨烧黄铁矿制得的炉气中含

有，

需要'、和，避免•

5、应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件：二氧化硫接触氧化的反

应是一个气体总体积缩小的、放热的反应.

（1）温度

二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断，温度较低

对反应有利.但是，温度较低时，反应速率低，考虑催化剂在400~500℃活性最

大，在实际生产中，选定400〜500c作为操作温度，这时反应速率和二氧化硫的

转化率都比较理想.

(2)压强

二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应，根据化学平衡理论判

断，加压对反应有利.但是，在常压、400〜500℃时・，二氧化硫的转化率已经很

高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操

作，并不加压.

(3)二氧化硫接触氧化的适宜条件

常压、较高温度(400〜500℃)和催化剂6、接触氧化过程，应用

了设备，其优点是.7、工业上

用吸收S力，是因

为.

【注意】

(1)依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉

碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分燃烧.

⑵依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采

用过量的空气使黄铁矿充分燃烧.

⑶通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有二氧化硫、氧

气、氮气、水蒸气以及碎、硒化合物、矿尘等.碑、硒化合物和矿尘等会使催化剂

中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响.因此，炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等

净化处理.

(4)在接触室里装有热交换器，其作用是在二氧化硫接触氧化时，用放出的热量来

加热未反应的二氧化硫和空气，充分利用热能，节约燃料.

⑸不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成

酸雾，且吸收速度慢.

二、有关计算1、由硫酸工业反应原理可推算出，理论上：1〃。/S完全转化能生

成molI2S(A,\molFeSl完全转化能生成molMS倒.

2、工业制硫酸中的计算问题：

(1)关系式法(多步计算的简捷运算方法)：先写出多步反应的化学方程式，然后找

出最初反应物和最终生成物之间的之比，列出关系式，即可一步

计算.如：宁H1S(A,FeSTlLSfA.

(2)元素守恒法：原料中某一关键元素理论上若全部转入产物，则两物

质中该元素的物质的量_________.

⑶几个率：①矿物的纯度=X100%

②原料利用率=X100%

原料转化率=原料利用率=1-原料损失率

③产率=X100%

⑷多步反应的总转化率=各步反应转化率的

三、硫酸生产中的“三废”处理

硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利

用而排空会严重污染空气.

(1)尾气吸收：

1用氨水吸收，再用/es倒处理：SR+2用2s6B；

(A幽)2S6B+/fiS2=(八加)2S64+S62t+必。

2饱2s68溶液吸收：Afe256B+562+ZeO=2Na/fSO&

3用后加溶液吸收，再用熟石灰和龙处理；(此方法反应复杂，还可能发生其他

反应)

S0+NaOH=NaHSCH；NaOH+NaHS(R=Na2SO&+H1O

N&SOi+CalO由2:CaSOS\+2NaOH-,2CaSOi+62=2CaS(A

⑵污水处理：

硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染.通常用消石灰处理：

Ca(Oa2+H2.S(A=CaS(A+2Hl().生成的硫酸钙可制建材用的石膏板.

(3)废热利用

第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸

汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用.

第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又

将三氧化硫降温，再送入吸收塔.

(4)废渣的利用

黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiOl,可作为制造水泥的原料或用于制砖.

含铁量高的矿渣可以炼铁.

典型例题

1、在硫酸工业生产中，为了有利于S龙的转化，且能充分利用热

能，采用了中间有热交换器的接触室（如右图），图中在a、6、c处流入或流出的气

体正确的是)

4、a处S62、A2B、8处SC2、龙、.也

。、a处S6B、01D、c处S68、M

2、在接触法制硫酸的工业生产中，下列生产操作及其原因解释二者都正确

的是（）

4、硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为块状硫铁矿不能燃烧

B、S见氧化为欧时需要高压，这样可以提高S位的转化率

C、S0氧化为酸时需要使用催化剂，这样可以提高S龙的转化率

D、用98.3%的浓笈S见吸收S出,可以防止形成酸雾阻碍依的吸收

①②③④⑤⑥

3、接触法制硫酸和工业制硝酸分别经过以下的变化:

452-S62-S68-MS例，/阙-A怯*M2-必4

下列说法正确的是（）.

4、所有变化都是氧化-还原反应氏②③⑤⑥都是化合反应

。、②④反应都要用催化剂以②⑥反应需要足量的

氧气

4、接触法制硫酸的原料是，生产过程的化学反应原

理：.

5、硫酸最古老的生产方法是：把绿矶装入反应容器中加强热，会流出油状物，并

放出有刺激性气味的气体，反应容器中的固体变为红色.这个变化过程可用两个

化学方程式表

示，___________________________________________

6、在氧气中灼烧0.8g由硫、铁元素组成的化合物，使其中的硫经过一系列变化最

终全部转化为硫酸，用20位1mol-L~\的烧碱溶液恰好能完全中和这些硫酸，

则原混合物中硫的质量分数约为

7、含尸e5280%的硫铁矿，煨烧时损失硫5%,S0氧化成飒时利用率为98%,问生

产1t98%的硫酸，需要这种硫铁矿多少t?

8、取1g含S/0和尸e52的矿石样品，在氧气中充分燃烧，残余固体质量为

0.84g,用这种矿石100吨，可以制得98%的血S64多少吨？（设生产过程中硫损失

2%）

工收经典练习

1、目前我国许多城市和地区定期公布空气质量报告，在空气质量报告中，一般不

涉及（）

4、SC2B、NO2a

COZD、可吸入颗粒物2、下列说法中不正确的是（）

力、硫酸工业的尾气必须回收、净化处理，主要为了充分利用原料

反“酸雨”中主要含有硫的氧化物以及所形成的硫酸及硫酸盐

C、大气中，大量的S位来源于煤和石油燃烧、金属矿石的冶炼

A消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放3、以下烟气经净化

处理后，可用做气体燃料的有（）

①硫酸工业尾气②硝酸工业尾气③高炉煤气④焦炉煤气⑤炼钢过程

中产生的棕色烟气⑥煨烧石灰石的气体产物

4①@④B、①③⑤C、

③④⑤以④⑤⑥4、为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的

SOI,工业上将生石灰和含硫煤混合使用.请写出燃烧时，有关“固硫”（不使含硫

化合物进入大气）反应的化学方程式：.

5、“绿色化学”（Gree〃Oe加的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原

料•，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径.

下列各项属于“绿色化学”的是（）

力、处理废弃物反治理污染点C、减少有毒物

质〃、杜绝污染源6、大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的

大气污染分一次污染物和二次污染物.二次污染物在物理、化学因素或生物作用下

发生变化，或与环境中的其它物质发生反应，生成新的污染物.如2M?+

O2=2NO2,则八边就是二次污染物，由/V62导致的污染就是阳的二次污染.下列物

质①S0②）NO③A也@HC1⑤C0不易导致二次污染的

是

4、①②③④⑤B、①③⑤a④⑤D、只有④7、对

于可逆反应2s勿(酚+龙(g)=2S03(g),T&3kJ[moL下列说法中正确

的

是

4达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等

反达到平衡时，反应物和生成物的物质的量保持不变

a加入催化剂，可以提高S区的转化率

D、升高温度，可以提高S位的转化率8、在容积相等的甲乙两个密闭容器

中，分别都充入2〃。/S0和1勿o/0，使它们在相同温度下发生反应

2s0(g)+0(4-2S出®.设在反应过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保

持压强不变，达到平衡后，如甲容器中S位的转化率为25%,则乙容器中S龙的转

化率应当是()

4、25%B、<25%C.

>25%D、无法判断9、接触法制硫酸生产过程中，假如进入接

触室的原料气为100麻，反应后体积减少为92加3,已知原料气中S龙、龙、心的体

积比为20:15:65,则S龙的转化率为().

4、90%B、80%a

70%D、60%

10、在一定条件下，某密闭容器发生如下反应：2s处(g)+圾(g)=2s无(g),

KH=-98.ZkJ/mol,反应达到平衡后S龙、01、S山的物质的量之比为3:2:5,保

持其它条件不变，升温后重新达到平衡，SCH.龙的物质的量分别为2。m。1和a

mol,则此时容器内S62的物质的量应

为

152

9

142

9

12二

9

1361f

9

().

4、molB、molC、molD、

molU,硫酸是无机''三大强酸”之一，其产量是衡量一个国家无机化工发展水平

的重要标志.工业制硫酸的工艺流程如下图：

*

据图回答下列问题：

(1)写出用黄铁矿(主要含周52)造气的化学反应方程式.

(2)写出46物质的名称：A,B.

(3)催化氧化之前对SOZ和空气的混合气体进行净化、干燥的目的是

,选用5进入吸收塔吸收S3的优点是.

(4)S龙的催化氧化是一个可逆反应，采取适宜的反应条件有利于生产的进