知识讲解化工生产过程中的基本问题提高行业资料化学工业行业资料化学工业.pdf

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1、化工生产过程中的基本问题 编稿：宋杰 审稿：于冬梅【学习目标】1、认识工业上生产硫酸的反应原理；2、以硫酸生产为例，了解化工生产过程中的一些基本问题；3、认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用。【要点梳理】【高清课堂：烘烧和气态烧燃烧#化学性质】要点一、接触法制硫酸 1.化学原理：造气 S(s)+O2(g)=SO2(g)：A H=-279 kJ mol 1 4FeS2(s)+l IO2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)：AH=-3412 kJ mol 1 接触氧化 催化剂 2SO2(g)+O2(g)*叮也、2SO3(g)：A/=-196.6 kJ-mol 1 三氧化硫的吸

2、收 SO3(g)+H2O(1)=H2SO4(1)；A H=-130.3 kJ mol 1 2.原料：黄铁矿（主要成分是 FeS2）（或者硫）、空气、98.3%的 H2S04o 3.主要设备：沸腾炉（制取 SO?的设备，用硫作原料不用此设备，我国现在还主要用黄铁矿为原料制 H2SO4）：接触室（制取 S03 的设备）：吸收塔（制取 H2SO4 的设备）。4.生产工艺流程：浓甲酸 J 尾气 SO2、02、N2 供稀释用硫酸 要点诠释：硫酸生产过程中三设备的两进两出：每套设备都有两进两出。（1）沸腾炉 两进：黄铁矿进口和空气进口。两出：矿渣出口和炉气岀口（炉气成分：SO2、02、N2、水蒸气以及一些

3、杂质，碑、硒等的化合物及矿尘等）。（2）接触室 两进：冷反应混合气进口（主要成分：SO2、02、N2 等）和经过预热的热反应混合气进口（主要成分：SO2、O2、N2 等）。两岀：经过热交换器预热的热反应混合气出口（主要成分：S02、02、N2 等）和反应后混合气出口（主要成 分：SO3、S02、02、N2 等）。（3）吸收塔 两进：混合气进口（主要成分：SO3、SO2 02、N2 等）和 98.3%的 H2SO4 进口。两岀：供稀释用硫酸岀口（主要成分：H2SO4、SO3）和尾气岀口（主要成分：S02、02、N?等）。5.SO2 接触氧化适宜条件的选择（1）温度：SO2 接触氧化是一个放热的可

4、逆反应，根据化学平衡理论判断可知，此反应在温度较低的条件 下进行最为有利。但是，温度较低时催化剂活性不髙，反应速率低，从综合经济效益来考虑，对生产不利。在实 际生产中，选左 400500 C 作为操作温度，因为在这个温度范 I 刘内，反应速率和 S02 的平衡转化率（93.5%99.2%）都比较理想。（2）压强：SO?的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。增大气体压强，能相应提高 SO2 的平衡转化 率，但提高得并不多。考虑到加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，而且在常压下，400500 C 时，SO?的 平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压进行操作，并不加压。（3）催化剂：主要含

5、五氧化二锐（V2O5）,俗称帆触媒。炉气 净 SO?、Ch、N2、接&lh SO3、SO2、O2、N2、吸 收 化 室 9 MA.塔 粉碎的矿石-隔 空气 f I 护 接触氧化适宜条件：温度：400500 C（反应速率快，催化剂活性髙）：压强：常压（常压下，SO?转化率 工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进

6、口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化废液一 J 作劣质硫酸直接使用 制副产品石膏 已很髙，无需加压）：催化剂：五氧化二帆（V205）o 要点诠释：催化剂在使用中会因各种因素而失去活性，其中重要的一个因素就是中毒。催化剂中毒的原因有 几种可能，原料中所含的少量杂质，或是强吸附（多为化学吸附）在活性中心上，或是与活性中心起化学作用，变为别的物质，都能使活性中心

7、中毒。另外，反应产物中也可能有这样的毒物：在催化剂的制备过程中，载体内 所含的杂质与活性组分相互作用，也可能毒化活性中心。中毒不仅影响催化剂的活性，造成催化剂的活性下降，也影响催化剂的选择性。6.硫酸的用途 硫酸是化学工业中重要产品之一，是许多工业生产所用的重要原料。硫酸常列为国家主要重工业产品之一。硫酸的用途十分广泛。主要有下列几方而：化肥工业：硫酸与氨反应生成硫酸彼（肥田粉），与磷矿粉反应生成过磷酸钙，每生产 It 硫酸披要消耗 750 kg 硫酸：It 过磷酸钙要消耗 360 kg 硫酸。近年来，已逐渐用其他氮肥如尿素、碳酸氢讓、氨水、硝酸彼等代替 硫酸讓，使硫酸用于生产氮肥的用屋有所减

8、少，但硫酸用于磷肥仍在增长。目前化吧工业（主要是磷肥）仍然是 硫酸的最大用户，国外化肥用酸约占硫酸总消费量的 40%,我国化肥用酸约占 60%。有机合成工业：在有机合成工业中要用硫酸生产各种磺化产品、硝化产品，如每生产It锦纶需发烟硫酸1.7 t；It TNT 消耗 360 kg 硫酸。石油工业：石油产品精炼时要用硫酸除去产品中的不饱和烧等，例如每吨柴汕要消耗31 kg 硫酸。金属工业：金属铜、锌、镉、银的精炼，苴电解液需用硫酸配制：电镀、搪瓷工业需用酸洗去其表而的铁锈 和氧化铁。无机盐工业：在无机盐工业中，硫酸作为一种最易大量获得、价格低廉的酸，用以生产各种硫酸盐、磷酸盐、珞酸盐等。原子能工

9、业：大量硫酸用于离子交换法提取铀。要点二、化工生产过程中的基本问题 1.依据化学反应原理确定生产过程 化工生产是以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础的。任何生产的完成都要符合化学反应规律。对于 某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确疋原料和生产路线。案例：工业制硫酸的反应原理和生产路线。从 H2SO4的组成看，原料应是自然界存在的硫黄或硫铁矿。反应 过程为：S 或 FCS2-SO2-SO3-H2SO4。由此可确龙生产过程可分为：第一步：以硫黄或硫铁矿为原料制备SO2（造气）；第二步：利用催化氧化反应将 SO2 氧化为 SO3（催化氧化）：第三步：三氧化硫转化为硫

10、酸（吸收）。2.生产中原料的选择 在工业生产中，选择原料除依据化学反应原理以外，还有许多因素要考虑，如厂址选择、原料、能源、工业 用水的供应能力、存贮、运输、预处理成分及环境保护等。案例：虽然用硫黄制硫酸的装置优于黄铁矿制硫酸的装苣，且硫黄制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备 简单，三废处理疑小，劳动生产率高，易于设备大型化等。但由于我国硫资源缺乏，黄铁矿储量比天然硫黄要大,所以我国主要是以黄铁矿为原料制硫酸。3.生产中反应条件的控制 在工业生产中，常常涉及可逆反应，因此要根据平衡移动原理和化学反应速率原理来选择合适的反应条件，使制备反应进行得尽可能地快，并且反应物的转化率尽可能的髙。在实际生

11、产中还要考虑控制某些化学反应条件 的成本和实际可能性，因此转化率的髙低不是唯一要考虑的因素。4.生产中的三废的处理 三废处理或将三废消火于生产过程中，是近年来化工技术发展的方向之一。（1）尾气处理 硫酸工业生产的尾气中含有少量的SO2,可用石灰水吸收，使英生成 CaSO3,然后再用硫酸处理，生成 SO?和 CaSO4o 化学方程式为：SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2 t+HQ。（2）污水处理 工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三

12、氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化4FeS2+l lO2=2Fe2O3+8SO2 Ca（OH）汁 H2SO4=CaSO4+2HQ（3）废渣利用 J 制水泥的辅料、制砖 废渣1 用

13、作冶金原料（炼铁）5.能量的充分利用 硫酸生产过程中要消耗大量的能量。例如，开动机器设备（矿石粉碎机、运输装置、鼓风机、泵等）需要电 能，维持接触氧化适宜的温度（400-500=0 需要热能。由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以 充分利用这些反应放出的热能以降低生产成本。例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生的蒸气可用来发电；在催化反应室中设热交换装置，利用 SO2 氧化为 SO3 时放出的热来预热即将参加反应的 SCh 和 0“使其达到适 宜的反应温度。据测算，生产 It 硫酸约需消耗 100 kWh 的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热 相当于 200kWh 的电能。

14、以上资料显示：硫酸生产中如能充分利用 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送大呈:的能量。要点三、硫酸工业制备中的知识储备 1.FcS?中硫元素的化合价 从化合价泄则推知，FcS2 中铁为+2 价，硫为一 1 价。但在已知硫元素的各种价态中，只有一 2 价、0 价、+4 价、+6 价，并不存在一 1 价。这里根据化合价立则求算出的硫元素的化合价”，实际上是硫元素在该化合物中 的氧化数。所谓氧化数是指元素一个原子在外观或形式上所带的电荷。FCS?的电子式为 r：s*：s*：f _，两个硫 原子之间形成一对共用电子对，由于两个相同的硫原子吸收电子的能力相同，该电

15、子对不发生偏移，而是居于两 个硫原子的正中央，两个硫原子都不显电性。但每个硫原了和铁原子结合时，一个硫原子获得铁原子供给的一个 电子，而带一个单位负电简，故在 FcS?中每个硫原子在外观或形式上带有一个单位负电荷，所以 FCS2 中硫元素 的氧化数为一 1。由于中学化学里不要求氧化数的槪念，可以通俗地认为 FcS2 中硫元素的“化合价”为一 1 价。当然也可以把（S2）看做是一个整体.称为过硫团，可以认为过硫团（S2）显一 2 价。2.懒烧硫铁矿的化学方程式中电子转移方向和总数的标法 单线桥法：IA 40e 若用双箭号法标电子转移方向和总数，则为:失 40c 失 4e I&4FeS2+l 10

16、=2 氏 2O3+8SO2 丨 个个 得 44c 还原剂为 FcS“氧化剂为 O2,氧化产物为 FcQ?和 S0“还原产物为 FC2O3 和 SO2。本质是 0 价的 O 元素氧 化了+2 价的 Fe 和一 1 价的 S 元素，参加反应的三种元素均参加了氧化还原反应。3.常见问题整理 A、工业上接触法制硫酸中为什么要先将黄铁矿粉碎？答：该做法是为了增大反应物之间的接触而枳，因为反应物之间的接触面积越大，反应速率就越快，制H2SO4 时把黄铁矿石粉碎，并在沸腾炉中燃烧，从而加快反应的进行，燃烧也充分。B、为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾炉？为什么用这种炉子？工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原

17、理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化答：这是因为矿粒燃烧的时候，从炉底

18、通入强大的空气流，把矿粒吹得在炉内一立空间里剧烈翻腾，好像“沸 腾着的液体”一样。因此，人们把这种炉子叫沸腾炉。矿粒在这种沸腾情况下，跟空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高了原料的利用率。C、黄铁矿在沸腾炉里燃烧时，为什么要向炉中鼓入过量的空气（氧气）？师答：生产上，常使苴一反应物的用量（浓度）超过反应所需的量。过量的那种反应物往往是原料中比较易 得且价钱比较便宜的。因而能使较贵重的原料更充分利用。在焙烧黄铁矿石制造硫酸时，采用过量的空气使黄铁 矿充分燃烧，就是一例。D、逆流原理在接触法制硫酸过程中有哪些具体的作用？师答：在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法，如用质量分数为 98.

19、3%的硫酸吸收三氧化硫,液体和气体的流向是相反的，液体由吸收塔顶部淋下，气体由下向上，使作用更完全。在热交换中，冷的和热的 气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的。硫酸工业中，接触室内使用热交换器，使未进入接触室 的 SO?和 02得以预热，有利于 SO?的转化：从接触室里出来的 SO得以降温，减少了 S03 的分解。E、为什么通入接触室的混合气体必须预先净化？如何净化？师答：从沸腾炉里岀来的炉气中，除 SO2、02、N2 外，还有水蒸气，有如含碑、硒等的化合物杂质及矿尘,杂质和矿尘会使催化剂失去活性而中毒，水蒸气会跟SO?、SO3 形成酸雾，腐蚀管道设备，因此通入接触室的混 合气体

20、预先净化。F、什么是热交换过程？师答：通过热交换器把反应时生成的热，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，并冷却反应后生成的气 体。像这样传递热量的过程就是化学工业上常用的热交换过程。G、吸收 S03 为什么不直接用水或稀 H2SO4,而是用 98.3%的硫酸？师答：这是因为用水或稀 H2SO4 作吸收剂时，容易形成酸雾，吸收速度慢且吸收不充分，而用 98.3%的硫 酸作吸收剂，则在吸收过程中不形成酸雾，吸收速率快且吸收充分，有利于 SO3 的吸收。4.发烟硫酸、纯硫酸、浓硫酸、稀硫酸有何区别和联系？将 SCh 气体溶解在浓硫酸中所成的溶液称为发烟硫酸。发烟硫酸暴壺在空气中时，挥发出的 S03

21、 气体和空气 中的水蒸气形成硫酸的小液滴而发烟。发烟硫酸的脱水性、吸水性和氧化性都比浓硫酸更强。在硫酸工业上常用 98.3%的硫酸来吸收 SOs 得到发烟硫酸，再用 92.3%的硫酸来稀释发烟硫酸，得到市售的 98.3%的硫酸。纯硫酸是无色油状液体，100%的纯硫酸几乎不导电。加热纯硫酸放岀 SOs 直至酸的浓度降低至 98.3%,此 时沸点为 338 C,再继续加热，硫酸的浓度不变，所以不能用蒸发的方法得到无水硫酸。市售的浓硫酸一般含有 H2SO4 为 96%98%,比重为 1.84gmL，相当于 18 molL L 具有强烈的吸水 性、氧化性、脱水性。能把铁、铝钝化。通常用来制取氢气的稀硫

22、酸英浓度约为 34 molL-且具有酸的通性，无吸水性、脱水性，能和铁、铝 剧烈反应放出 H2。【典型例题】类型一：硫酸的制备原理及生产工艺 例 1 某校学生活动小组设 il了如下图所示装置探究工业接触法制硫酸接触室中的反应，并测龙此条件下二 氧化硫的转化率。实验时，装置 D 锥形瓶中溶液产生白色沉淀。装 KE 中溶液褪色。令一浓硫能 工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫

23、酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化A B C DEF（1）_ 装程 B 的三个作用是:_:（2）_ 在实验过程中，当 V2O5 表而红热后，应将洒精灯移开一会儿后再继续加热，英原因是 _ o（3）反应停止后，要通过装置 D 锥形瓶中产生的白色沉淀的量测泄已被氧化的二氧化硫的量时，在滤出沉

24、淀前必须进行的一步实验操作是（简述过程）_。D 中锥形瓶盛放的溶液可以是（选填序号）（）a.足量澄淸石灰水 b.足量小苏打溶液 c.足量氯化领溶液 d.足量硝酸倾溶液（4）若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质虽为Wg,要测立该条件下二氧化硫的转化率，实验时需要测定的数 据是（选填序号）（）a.装置 F 增加的质捲 Sg）b.装置 A 中亚硫酸钠减少的质量（bg）c.装置 B 增加的质量（eg）d.装置 E增加的质疑（dg）所求得二氧化硫的转化率为_ 0【思路点拨】本题考查的是工业制备硫酸时，接触室内的反应，明确反应的装苣。英中，工业制备时的净化 过程：炉气一除尘（除矿尘）一洗涤（除砌、硒等的化合物）一

25、干燥（除水蒸气）一 SO?、02、N2O【答案】（1）0）干燥 02 和 SO2使 02 和 SO?混合均匀 便于通过观察气泡的速率，控制 02 和 SO?的 比例（2）该反应是放热的可逆反应，温度过高平衡逆向移动，不利于 S03 的生成，且影响催化剂的活性。（3）向锥形瓶中滴加 BaCb 溶液，直至沉淀量不再增加（或静置后向上层淸液中滴入 BaCh 溶液，若产生 沉淀，继续加入 BaCl2溶液后，重复上述过程至淸液中不再产生沉淀）：c W（4）a、d nr 233一 xlOO%W a+d -1-233 64【解析】（1）装置 B 既可以干燥 02 和 SO?,并使英混合均匀，还可以于通过观察

26、气泡的速率，控制反应物 的比例。（2）二氧化硫的催化氧化反应是放热反应，温度过高，平衡向逆反应方向移动，不利于 SO?的生成。（3）D中锥形瓶盛放的溶液应能够与SO3 生成白色沉淀，所以不能选用小苏打溶液，由于澄淸石灰水浓度 较小，不宜选用，而硝酸顿溶液能够氧化二氧化硫，所以也不能选用。在滤出沉淀之前，应检验溶液中的 SO42-是否沉淀完全。（4）要测左该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数据是多余的 S02 的质量，多余的 S02 被吸 收于装置 E和 F 中。转化的 SCh 的物质的量为一=mol,多余的 SO2 的物质的量为盘 233g mo 233 64g mo VV=molo

27、 a（SOJ=一 xlOO%o 64-W 丄 d+233+64【总结升华】本题是工业制备硫酸的缩略模型，所用到的原理及知识仍然是教材上的内容。明确工业制硫酸 的原料、反应设备及原理、尾气处理方法。注意总结工业制备类要点，横向总结，纵向对比。举一反三：工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出

28、口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化【变式 1】在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是（）A.硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧 B.从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中 SO?会与杂质反应 C.SO?氧化为 SO3 时需使用催化剂，这样可以提高 SO?的转化率 D.SOs 用 98.3%的 H2SO4 吸收，目的是防止形成酸雾，以

29、便使 SCh 吸收完全【答案】D【解析】选项 A 中操作正确，但解释不对，将矿石粉碎是使矿石与空气的接触而积增大，可以燃烧得更充 分、更快。B 项的说明不对，净化的目的是防止炉气中的杂质和矿尘使催化剂中毒、失效。选项 C 的说明是错误 的，催化剂的作用是缩短反应完成的时间。选项 D 正确。例 2 已知 2A（g）+B（g）b2C（g）（反应为放热反应），其实验数据如下:压强 不同条件下 A 的转化率 10 MPa 50 MPa 100 MPa 500 MPa 1000 MPa T1/C 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 n/c 85.6 92.9 94.9 97.7 983（1

30、）_ Ti Ti（填V”或“=”）。（2）_ 工业上合成 C,应选用的温度是,貝理由是 0应选用的压强是 其理由是 _。【答案】（1）V（2）八 温度低，A 的转化率髙 10 MPa 在 10 MPa 时，A 的转化率已很高，加压转化率提髙不大。选择常压可节省动力，简化设备。【解析】（1）由表中数据可看出，在相同压强时，7TC 时的 A 的转化率 7/C 大于 A 的转化率，说明平衡右 移，根据勒夏特列原理，降低温度，平衡向右移，所以 7?CV7yC。（2）rrc 时的 A 的转化率大于时 A 的转化率，所以温度选择7TC：根据表中数据，加压对提高 A 的转 化率并不明显，所以无需加压。类型二

31、：工业制硫酸的有关计算 例 3（2015 辽宁大连双基测试）硫酸工厂排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止英污染大气，在排放 前必须进行尾气处理并设法进行综合利用（1）硫酸工厂排放尾气中的 SO?通常用足疑石灰乳吸收，然后再用稀硫酸处理。写岀上述过程的化学反应方程式：_ o 请说出这种尾气处理方法的优点（至少说出两点）：_:若某硫酸厂每天排放的 1 万立方米（标准状况）尾气中含0.2%（体枳百分数）的 SO?,通过上述方法处 理，理论上需生石灰 _ kgo（2）近闻美国和日本正在研究用 NazSOs 吸收法作为治理 SO2 污染的一种新方法,该方法:第一步是用NaiSOs 水溶液吸收SO2,第

32、二步是加热吸收溶液，可得到含高浓度 SCh 的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与（1）相 比的优点是 _。（3）工业生产中常用氨一酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的。用化学方程式表示英反 应原理。（只写岀两个方程式即可）_:_。（4）在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：SO?（g）+丄 O2（g）（g）A 2 H=-98.3 kJ-mol 在实际工业生产中，常采用“二转二吸法 S 即将第一次转化生成的 SO?分离后，将未转 化的 SO2 进行二次转化，假若两次 S02 的转化率均为 95%,贝 9 最终 SO2 的转化率为 _。【思路点拨】解答有关计算时首先仔细查看

33、已知物理量的爼称及单位，然后再根据与已知量与未知量有关的 公式进行直接或间接的计算。工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀

34、口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化答案】（1）SCh+Ca（OH）2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2 t+H2O 工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化

35、合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化480 0.25 g/?(FeS2)=480 x 0.25 g 480-32=0.75 go 120 原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得；可得到石膏副产品；产生的 S02 含量较髙可返回作为原料 50（2）NazSCh 可循环使用（3）SO2+NH3+H2O=NH4HSO3 2NH4HSO3+H2SO4=（NH4）2SO4+2H2O+2SO2 t（4）99.75%【解析】（1）根据题意写出

36、发生的化学反应，并且根据写岀的方程式进行计算，在计算时注意单位的换算。（2）根据吸收二氧化硫的原理可知，加热后又生成了.亚硫酸钠，故业硫酸钠可循环利用。（3）注意 SO?用 NHs 吸收后再用HSCh 处理，可得相应化肥，SO2 可以再次循环利用。（4）转化率为 95%+（l-95%）X95%=9975%。【总结升华】在涉及工业制备的计算时，经常涉及到多步反应，注意此类习题转化率、产率等问题。举一反三：【变式 1】（2014 浙江测试）某工厂化验室为测左某黄铁矿（主要成分是FCS2）的纯度，取 1.00 g 矿石样 品（所含杂质不挥发且不与氧气反应），在氧气流中充分灼烧，完全反应后，冷却，称量

37、固体残留物，质呈:为 0.75 g。（1）该黄铁矿中 FeS2的质量分数为多少？（2）该工厂用这种黄铁矿制硫酸，在 FcS?燃烧过程中硫元素损失2%,由 SO?氧化成 SO3 时，SO2 的利用 率为 80%。该工厂用 10.0 t 这种黄铁矿可生产 98%的硫酸多少吨？【答案】（1）设黄铁矿中 FeS2 的质量为 m（FeS2）,则 4FeS22Fe2O3+8SO2 Am（反应前后固体变化的质量）480-320 m(FeSi)所山 g 沪牆吩罟吩75汉（2）设 98%的硫酸的质量为 m（H2SO4）。依反应过程中硫元素质量守恒，有下列关系式:FeS2-H2SO4 120 2X98 10.0t

38、X75%X（l-2%）X80%m（H2SO4）X98%列比例式有：2x98%lO.Otx 75%x(l-2%)x 80%/?(H2SO4)x 98%解得 m（H2SO4）=9.8 to 所以该工厂用 10.01 这种黄铁矿可生产 98%的硫酸 9.8 to【解析】每种化合物都有固泄的组成，即每种化合物的组成元素的质量都有一泄的比例，当某一化合物损 失。时，英组成元素也必然损失各自的a%。由此可知接触氧化时硫元素损失 2%,也就是接触氧化时FcS2 的 转化率为98%。类型三：硫酸工业厂址的选择 例题 4 在以下条件下，你认为 A 城市该不该建硫酸厂？（1）A 城市郊区有丰富的黄铁矿资源，水源、

39、能源充足，交通方便。（2）A 城市需使用硫酸的工业不多，而离它远的 B 城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。（3）A 城市是一个风光秀丽的旅游城市，对环境保护的要求甚髙，而且上地价格较贵，上地供应紧张。【答案】在 B 城市建硫酸厂，再运输少量硫酸到 A 城帀供应生产的需要，这样资源配置比较合理。工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两

40、进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化【解析】第一个条件有利于在 A 城巾建硫酸厂：第二个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：第三相条件从根本上否左了在 A 城市建厂的设想匚因为一个风光秀丽的旅游城币.对环 保的要求一泄很髙。而且该地的丄地价格也较贵。如果在该地建污染比较严重的硫酸厂，必然会破坏旅

41、游资源,得不偿失。工生产过程中的一些基本问题认识平衡移动原理及英对化工生产中条件控制的意义和作用要点梳理高清课堂烘烧和气态烧燃烧化学性质要点一接触法制硫酸造气接触氧化三氧化硫的吸收化学原理催化剂叮也原料黄铁矿主要成分是或备吸收塔制取的设备生产工艺流程尾气浓甲酸稀释用硫酸要点诠释硫酸生产过程中三设备的两进两出每套设备都有两进两出沸腾炉两进黄铁矿进口和空气进口两出矿渣出口和炉气岀口炉气成分水蒸气以及一些杂质碑硒等的化合物及热的热反应混合气出口主要成分等和反应后混合气出口主要成分等吸收塔两进混合气进口主要成分等和的进口两岀稀释用硫酸岀口主要成分和尾气岀口主要成分等接触氧化适宜条件的选择温度接触氧化是一个放热的可逆反应根据化