硫酸的工业制法课件-(人教课标版).ppt

1、硫酸的工业制法 学习目标学习目标 硫酸的性质简要硫酸的性质简要 硫酸的工业制备原理硫酸的工业制备原理 硫酸的制取流程硫酸的制取流程 硫酸的其他制取方法硫酸的其他制取方法现场练兵现场练兵学习目标 1 1掌握接触法制硫酸的化学反应原理，并了解掌握接触法制硫酸的化学反应原理，并了解生产过程和几个典型设备，以及生产中的一些生产过程和几个典型设备，以及生产中的一些重要操作。重要操作。2 2理解接触氧化反应条件的选择原理，加深对理解接触氧化反应条件的选择原理，加深对化学反应速率和化学平衡知识的理解。化学反应速率和化学平衡知识的理解。3 3通过有关硫酸工业的计算，进一步巩固多步通过有关硫酸工业的计算，进一步

2、巩固多步反应的化学原理。反应的化学原理。4 4通过对硫酸工业通过对硫酸工业“三废三废”、能量的利用以及、能量的利用以及生产规模、厂址的选择等的讨论，认识环境保生产规模、厂址的选择等的讨论，认识环境保护的重要性，培养良好的环境保护意识。护的重要性，培养良好的环境保护意识。返回返回浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。”若将浓若将浓硫酸中继续通入三氧化硫硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生则会产生“发烟发烟”现象现象,这这样含有样含有SO3SO3的硫酸称为的硫酸称为“发烟硫酸发烟硫酸

3、。但是但是100%100%的硫酸并不是最稳定的，沸腾时会分解一的硫酸并不是最稳定的，沸腾时会分解一部分，变为部分，变为98.3%98.3%的浓硫酸，成为的浓硫酸，成为338338（硫酸水溶（硫酸水溶液的）液的）恒沸物。加热浓缩硫酸也只能最高达到恒沸物。加热浓缩硫酸也只能最高达到98.3%98.3%的浓度。的浓度。100%100%的硫酸熔沸点：的硫酸熔沸点：熔点熔点1010沸点沸点290290。98.3%98.3%硫酸的熔沸点：熔点：硫酸的熔沸点：熔点：1010沸点：沸点：3383381 1、脱水性：可被浓硫酸脱水的物质一般为含、脱水性：可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、

4、木屑、纸氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭（炭化）。了黑色的炭（炭化）。如如C12H22O11=12C+11H2C12H22O11=12C+11H2OO浓硫酸浓硫酸2 2.吸水性：吸水性：就硫酸而言，吸水性有很多用处，比如就硫酸而言，吸水性有很多用处，比如很多的气体都可以用浓硫酸来干燥。它是很多的气体都可以用浓硫酸来干燥。它是良好的干燥剂。良好的干燥剂。这个与脱水性有很大的不这个与脱水性有很大的不同：脱水性一般反应前没有水，而是同：脱水性一般反应前没有水，而是H H、OO元素以个数比元素以个数比2 2：1

5、 1的形式形成水，从有机的形式形成水，从有机物中出来。物中出来。除此之外浓硫酸还具有难挥发性（高沸点除此之外浓硫酸还具有难挥发性（高沸点）、酸性和稳定性。）、酸性和稳定性。3 3、强氧化性：、强氧化性：常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化；加热时常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化；加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的，浓硫酸可以与除金、铂之外的 所有金属反应，所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成SO2 SO2；热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为其高价态的氧化物或

6、含氧酸，本身被还原为SO2SO2。浓硫酸具有强氧化性，实验室制取浓硫酸具有强氧化性，实验室制取H2SH2S、HBrHBr、HIHI等还原性气体不能选用浓硫酸。等还原性气体不能选用浓硫酸。表现出酸性和氧化性只表现出只表现出氧化性氧化性LOGO二、稀硫酸二、稀硫酸n 可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水；可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水；n 可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸；盐和弱酸；n 可与碱反应生成相应的硫酸盐和水；可与碱反应生成相应的硫酸盐和水；

7、n 可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气；可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气；n 加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。n 强电解质强电解质,在水中发生电离在水中发生电离H2SO4=2H+SO4 2-H2SO4=2H+SO4 2-返回生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。种主要原料。1.1.燃烧硫或高温处理黄铁矿，制取二氧化硫燃

8、烧硫或高温处理黄铁矿，制取二氧化硫 S+O2=S+O2=（点燃）（点燃）SO2 SO2 4FeS2+11O2=4FeS2+11O2=（高温）（高温）8SO2+2Fe2O3 8SO2+2Fe2O3 2.2.接触氧化为三氧化硫接触氧化为三氧化硫 2SO2+O2=(2SO2+O2=(，V2O5)2SO3V2O5)2SO3（该反应为可逆反应）（该反应为可逆反应）3.3.用用98.3%98.3%硫酸吸收硫酸吸收 SO3+H2SO4=H2S2O7SO3+H2SO4=H2S2O7（焦硫酸）（焦硫酸）4.4.加水加水 H2S2O7+H2O=2H2SO4 H2S2O7+H2O=2H2SO4 硫酸的制备原理硫酸的

9、制备原理原理一、提高原料转化率原理原理一、提高原料转化率原理 1 1、增大反应物的浓度。根据勒夏特列原理，对于达到平衡后的可逆、增大反应物的浓度。根据勒夏特列原理，对于达到平衡后的可逆反应，在其他条件不变时，增大一种反应物的浓度，可使平衡向正反反应，在其他条件不变时，增大一种反应物的浓度，可使平衡向正反应方向移动，从而可以提高另一种反应物的转化率。在实际生产中，应方向移动，从而可以提高另一种反应物的转化率。在实际生产中，常使反应中原料较易得到、价钱比较便宜的反应物的浓度超过反应所常使反应中原料较易得到、价钱比较便宜的反应物的浓度超过反应所需要的量，从而能提高较贵重原料的利用率。如煅烧黄铁矿制硫

10、酸时，需要的量，从而能提高较贵重原料的利用率。如煅烧黄铁矿制硫酸时，采用通入过量空气的方法使黄铁矿充分燃烧。采用通入过量空气的方法使黄铁矿充分燃烧。2 2、逆流吸收原理。用、逆流吸收原理。用98.3%98.3%的浓硫酸吸收时，液体和气体的流向的浓硫酸吸收时，液体和气体的流向是相反的，液体自上而下，气体自下而上，使吸收更完全。在热交换是相反的，液体自上而下，气体自下而上，使吸收更完全。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。的。原理二、增大反应速率原理原理二、增大反应速率原理 1 1、增大反应物之间的接触

11、面积。制造硫酸时把黄铁矿粉碎，、增大反应物之间的接触面积。制造硫酸时把黄铁矿粉碎，并在沸腾炉中燃烧，从而加快反应的进行。用并在沸腾炉中燃烧，从而加快反应的进行。用98.3%98.3%的浓硫酸的浓硫酸吸收时，在吸收塔里填满瓷环，使液体和气体的接触面积增大，吸收时，在吸收塔里填满瓷环，使液体和气体的接触面积增大，提高吸收率。提高吸收率。2 2、选择合适的催化剂。实际生产中，许、选择合适的催化剂。实际生产中，许多进行很慢的反应，不符合工业生产的要多进行很慢的反应，不符合工业生产的要求，在使用催化剂后，使化学反应速率大求，在使用催化剂后，使化学反应速率大大加快，从而缩短了化学反应达到平衡的大加快，从而

12、缩短了化学反应达到平衡的时间。在时间。在430430下，转化为的转化率可达到下，转化为的转化率可达到98%98%左右，如不使用催化剂，需很长时间左右，如不使用催化剂，需很长时间才能达到平衡，如使用了催化剂，在数小才能达到平衡，如使用了催化剂，在数小时内就可能达到平衡时内就可能达到平衡 。原理三、生产工艺条件优化原理原理三、生产工艺条件优化原理 1 1、原料气的组成。为了提高的转化率和加快反应速、原料气的组成。为了提高的转化率和加快反应速率，在原料气中要通入过量的空气，以增大氧气的体率，在原料气中要通入过量的空气，以增大氧气的体积分数，可以大幅度地提高的转化率和设备生产能力。积分数，可以大幅度地

13、提高的转化率和设备生产能力。2 2、选择合适的温度和压强进行反应。转变成，最好、选择合适的温度和压强进行反应。转变成，最好在在400500400500进行，压强选择常压（因常压下的转进行，压强选择常压（因常压下的转化率就已经很高了）。实际生产中一般综合考虑反应化率就已经很高了）。实际生产中一般综合考虑反应特点和化学平衡移动原理并结合设备条件，选择最适特点和化学平衡移动原理并结合设备条件，选择最适宜的温度和压强，以利于反应的进行。宜的温度和压强，以利于反应的进行。原理四、经济效益最高原理 1、热能充分利用原理。硫酸生产过程中三个主要反应都是放热的，可在制硫酸的工厂设置锅炉来加热水，用生成的水蒸气

14、发电。在接触氧化时用放出的热量来预热未起反应的空气。2、循环原理。许多化学反应是可逆的，为了提高原料的利用率，化学工业上一般把未起反应的原料分离出来再循环使用，如用接触法制取中把未反应的（不能排放到空气中）加以回收再通入接触室中继续参加反应，以保证原料的充分利用。LOGO 3、综合利用综合利用“三废三废”：废水、废气和废渣。：废水、废气和废渣。如硫酸工业上，尾气中可用浓氨水吸收制得氮如硫酸工业上，尾气中可用浓氨水吸收制得氮肥或释放出循环使用，还可以用石灰乳吸收尾肥或释放出循环使用，还可以用石灰乳吸收尾气中的制得石膏。气中的制得石膏。4 4、生产规模和厂址的选择。由于硫酸是腐蚀、生产规模和厂址的

15、选择。由于硫酸是腐蚀性液体，不便储存和运输，因此要求把硫酸厂性液体，不便储存和运输，因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消耗量大的地区。硫酸厂选址应建在靠近硫酸消耗量大的地区。硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区区由于二氧化硫的危害如此之大，因而在尾气排入大气之前由于二氧化硫的危害如此之大，因而在尾气排入大气之前要经回收、净化处理，以防止二氧化硫污染空气并充分利要经回收、净化处理，以防止二氧化硫污染空气并充分利用原料。用原料。SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H

16、2O=2NH4HSO3(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+H2O+SO2(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+H2O+SO2 2NH4HSO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O+2SO22NH4HSO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O+2SO2尾气被浓氨水吸收后得到亚硫酸铵及亚硫酸氢铵，再利用尾气被浓氨水吸收后得到亚硫酸铵及亚硫酸氢铵，再利用复分解反应放出二氧化硫，经富集浓度可达复分解反应放出二氧化硫，经富集浓度可达95%95%以上，可以上，可以重新进入接触室加以再利用，同时生成的硫酸铵是一种以

17、重新进入接触室加以再利用，同时生成的硫酸铵是一种氮肥。氮肥。尾气的处理尾气的处理硫酸的其他制取方法硫酸的其他制取方法实验室硫酸制法实验室硫酸制法 可以用可以用FeSO4.7H2OFeSO4.7H2O加强热，用冰水混合物加强热，用冰水混合物+U+U型管冷凝即可，用型管冷凝即可，用NaOHNaOH吸收吸收SO2SO2，理论可得，理论可得29.5%29.5%的的H2SO4 H2SO4。关键在于尾气吸收。关键在于尾气吸收。其他硫酸制备工艺其他硫酸制备工艺 1 1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法 2 2、采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺、采用就

18、地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺 3 3、草酸生产中含硫酸废液的回收利用、草酸生产中含硫酸废液的回收利用 4 4、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺缩工艺 现场练兵现场练兵A.A.硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大快的不能燃烧硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大快的不能燃烧B B从沸腾炉出来的气体要净化，因其中的从沸腾炉出来的气体要净化，因其中的SOSO2 2与与杂质要反应。杂质要反应。C CSOSO2 2 氧化成氧化成SOSO3 3要用催化剂，这样可提高它的要用催化剂，这样可提高它的转化率。转化率。D DSOSO3 3用用98.3%98.3%的浓硫酸来吸

19、收，目的是为了防的浓硫酸来吸收，目的是为了防止形成酸雾，以便使止形成酸雾，以便使SOSO3 3吸收吸收在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产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正确的是操作的主要原因二者都正确的是 （）大块的燃烧速率慢，且不利于反应充分进行大块的燃烧速率慢，且不利于反应充分进行净化气体是为了防止催化剂中毒净化气体是为了防止催化剂中毒催化剂只能改变反应速率不能改变反应的平衡位置催化剂只能改变反应速率不能改变反应的平衡位置D D 工业上要将尾气中的工业上要将尾气中的SO2SO2转化为硫酸铵。下面是摘自某厂的转化为硫酸铵。下面是摘自某厂的一些资料：一些资

20、料：“初步处理后的废气含初步处理后的废气含0.2%0.2%的二氧化硫和的二氧化硫和10%10%的氧气（体积含量），在的氧气（体积含量），在400400时废气以时废气以5m3/h5m3/h的速率通的速率通过五氧化二矾催化剂层与过五氧化二矾催化剂层与20L/h20L/h速率的氨气混合，再喷水，此速率的氨气混合，再喷水，此时气体温度由时气体温度由400400降到降到200200，在热的结晶装置中得到硫酸，在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体铵晶体”（气体体积均已折算为标准状况）。仔细阅读上文，（气体体积均已折算为标准状况）。仔细阅读上文，回答下列问题：回答下列问题：（1 1）按反应中的理论值，二氧化硫和氧

21、气的物质的量之比）按反应中的理论值，二氧化硫和氧气的物质的量之比为为2:12:1，该资料中二氧化硫和氧气的物质的量比值是多少？为什，该资料中二氧化硫和氧气的物质的量比值是多少？为什么跟化学反应中的理论值相差较大？么跟化学反应中的理论值相差较大？（2 2）若每天某厂排放）若每天某厂排放1000m31000m3这种废气，这种废气，按上述方法每月（按按上述方法每月（按3030天计算）消耗氨气多少吨？天计算）消耗氨气多少吨？【例题讲解】【例题讲解】分析讲解分析讲解 （1 1）V(SO2):V(O2)=0.2%:10%=1:50V(SO2):V(O2)=0.2%:10%=1:50根据化学平衡原理，增大氧

22、气的量，可以促进化根据化学平衡原理，增大氧气的量，可以促进化学平衡向正反应方面进行，从而提高二氧化硫转化为学平衡向正反应方面进行，从而提高二氧化硫转化为三氧化硫的转化率。三氧化硫的转化率。（2 2）每月排入的废气中二氧化硫的体积为：）每月排入的废气中二氧化硫的体积为：1000m31000m330300.2%=600m30.2%=600m3 废气以废气以5m3/h5m3/h的速率通过五氧化二矾催化剂层与的速率通过五氧化二矾催化剂层与20L/h20L/h速率的氨气混合，相当于速率的氨气混合，相当于SO2SO2跟跟NH3NH3以以1:21:2的体积比混合。的体积比混合。即发生反应为：即发生反应为：4

23、NH3+2SO2+O2=2(NH4)2SO44NH3+2SO2+O2=2(NH4)2SO4 所以，所以，600m3600m3的二氧化硫气体需氨气的体积为：的二氧化硫气体需氨气的体积为：6006002=1200m32=1200m3 相当于消耗氨相当于消耗氨0.912t0.912t。1、发展对探究自己的身体感兴趣，感受人体构造的精巧与和谐之美。2、能够在独立思考的基础上，与他人分享研究结果，愿意合作交流。3、能够正确对待观察、研究中不完善的认识，善于在反复观察、研究中完善认识。1、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。4、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。5、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！6、小组同学利用器官图片来摆一摆，一起讨论这些器官怎样协同工作的。现在开始吧。