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第五单元 硫酸工业,第一节 接触法制硫酸,思考讨论 1焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉?黄铁矿为什么要粉碎?为什么通入强大的空气流?燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料?,1答4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g);H= -3412kJmol黄铁矿燃烧反应是放热的,故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料,扩大反应物的接触面,通入强大的空气流可以加快反应,提高原料利用率 。,2为什么通入接触室的混全气体必须净化?怎样净化?净化后气体成分是什么?,思考讨论 3接触室中热交换气的作用是_。 4从接触室出来的气体成分是_,原因是_。,3答:热交换气中冷热气体的流向是相反的,冷的气体SO2、O2、N2被预热,而热的气体(SO3、 SO2、O2、N2)被冷却,这种方式能够节约能源,在工业生产中广泛采用。,4答:二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应,因此从接触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g); H =-1966KJmol的反应特点。,板书反应特点: 1可逆反应 2总体积缩小 3放热 4需要催化剂,1设备A是_,在A中进行的反应方程式是:_。处通人或放出的物质是_,_,_, 2设备B是_,在B中进行的反应方程式是:_处放出的物质是_,_,不同温度下SO2的平衡转化率(图中纵坐标表示转化率)原料气成分(体积分数)SO27 O2 11 N2 82 压强0.1MPa,压强对SO2平衡转化率的影响原料气成分(体积分数) SO2 7 O2 11 N2 82,SO2接触氧化是一个可逆的放热反应,理论上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高,反应速率低,从综合经济效益考虑对生产不利,所以生产中选择400500;同时该反应又是一个总体积缩小的气体反应,增大压强,SO2的转化率能提高,但SO2的平衡转化率提高的并不多,若加压必增加设备的耐压力,增大投资和能量消耗且在常压下和400500时S02的平衡转化率已经很高,故通常采用常压。,讲述选择适宜的生产条件这一过程告诉我们,做任何事都必须从实际出发,把理论与具体实践相结合,不唯上,不唯书,只唯实。,启发SO2的催化氧化是工业生产硫酸的重要环节,请同学展开想像的翅膀,设想若你是一名工程师,未来在生产条件上将做哪些改进?,思考讨论 5吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸而用98.3%的浓硫酸?浓硫酸为什么必须从塔顶喷下?,5答:三氧化硫与水反应,放出大量的热,用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾,酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收,吸收速度慢,且吸收不完全,98.3%的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全,由此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。,6接触法制硫酸分几个阶段?有几个重要反应?几种典型设备?几种净化方式?几个地方运用逆流原理?几个地方采用了加快反应的措施?几个地方采用了充分利用原料的措施?,工业制硫酸的主要内容可简单归纳为以下几句话:,“三种原料矿、空、水,三大原理来分析;硫酸制备三方法,反应原理三句话;三大设备炉、室、塔,接触之前三除杂;生产过程三段分,依据原理来进行,主要设备各对应,化学反应三方程。”,接触法制硫酸习题精选 1我国在接触法制硫酸过程中,普遍采用制SO2的方法是 A燃烧硫 B燃烧Fe2S3 C燃烧FeS2 D燃烧CuFeS2 2从沸腾炉中出来的炉气中含有能使催化剂中毒的物质是 ASO2 BN2 C砷化物 D水蒸气 3接触法制硫酸的尾气中含有的大气污染物是 AH2S BCO2 CSO3 DSO2 4在接触法制硫酸过程的各步反应中,等物质的量的反应物发生电子转移最多的是 AFeS2 BO2 CSO2 DSO3,C,C,D,A,598.3的浓硫酸(密度1.84g/cm3)的物质的量浓度为 A1.84mol/L B9.8mol/L C12mol/L D18.4mol/L 6接触法制硫酸时,由沸腾炉导出的炉气必须经除尘、洗涤、干燥等净化过程,其理由是 A杂质与矿尘会使催化剂中毒 B水蒸气对设备和生产有不良影响 C可提高原料的利用率 D可制取浓硫酸 7在4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2的反应中,被氧化的元素是 A只有铁 B只有硫 C铁和硫 D氧和铁,D,A,B,C,8在O2中灼烧0.40g硫和铁的化合物,使其中的硫全部转化为SO2,把这些SO2全部氧化并转化为H2SO4。这些硫酸与20mL、0.50mol/L NaOH溶液完全中和。则原化合物中硫的质量分数为 A30 B36.4 C40 D53.3 9在FeS2SO2的转化过程中,每转移1mol电子时产生SO2的体积是(折算为标准状况) A0.51L B4.07L C16.3L D22.4L,B,C,练习题:燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿,在理论上能生产多吨98%的硫酸(设有1.5%的硫留在炉渣里)?,解析:由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式: 设:能生成98%的硫酸x吨 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 120 298 1t90%(1-1.5%) xt98% x=1.478,
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