課題1化工生產(chǎn)過程中的基本問題依照化學反響原理確立生產(chǎn)過程[自讀教材·夯基礎]1．對于工業(yè)制硫酸的反響原理及過程需考慮的要素分析產(chǎn)品的化學構成，確立生產(chǎn)該產(chǎn)品的主要原料。從H2SO4的構成看，生產(chǎn)原料應當是自然界中含硫的物質(zhì)，如硫黃、黃鐵礦(主要成分FeS2)等。分析產(chǎn)品與生產(chǎn)原料之間重點元素的性質(zhì)，確立反響原理和主要生產(chǎn)步驟。H2SO4中S的化合價是＋6價，生產(chǎn)過程中，要先使硫元素轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2，再把SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3，再與H2O反響制得硫酸。2．工業(yè)制硫酸的基本生產(chǎn)原理以S(或FeS2)為原料制硫酸的反響原理用化學方程式表示為：(1)S

點燃高溫＋O2=====SO2(4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2)(放熱反響)；催化劑(2)2SO2＋O2△2SO3(放熱反響)；(3)SO3＋H2O===H2SO4(放熱反響)。3．工業(yè)制硫酸的過程工業(yè)制硫酸主要分為造氣、催化氧化和汲取三個階段。硫酸生產(chǎn)的工藝流程：[跟從名師·解疑難](1)S或FeS2不可以直接被氧化為H2SO4，因此需要經(jīng)過中間步驟，先獲得SO3，再經(jīng)過SO3與H2O反響獲得H2SO4。煅燒黃鐵礦制得的爐氣中含有三種有害雜質(zhì)：礦塵，砷、硒等化合物，水蒸氣；對應三個凈化過程：除塵、水洗和干燥，防止催化劑中毒。工業(yè)上用98.3%的硫酸汲取SO3，能夠防止用水汲取SO3產(chǎn)生的酸霧腐化設施，并且能夠提高汲取率。硫酸生產(chǎn)的三個主要設施：沸騰爐、接觸室(催化反響室)、汲取塔。[分析典例·探技法][例1]以下對硫酸生產(chǎn)中化學反響原理的分析正確的選項是( )A．硫酸生產(chǎn)中波及的三個化學反響因原料的不一樣可能所有是氧化復原反響B(tài)．硫酸生產(chǎn)中波及的三個化學反響都是放熱反響C．硫酸生產(chǎn)中波及的三個化學反響都需要使用催化劑D．硫酸生產(chǎn)中波及的三個化學反響都需要在較高溫度下進行[名師分析]三個化學反響都是放熱反響；三個反響中只有SO2→SO3需使用催化劑；SO3→H2SO4在常溫下進行，且是非氧化復原反響。[答案]B生產(chǎn)中原料的選擇[自讀教材·夯基礎]工業(yè)生產(chǎn)某種化工產(chǎn)品，選擇原料時，要從多方面去考慮，如化學反響原理、廠址選擇、原料、能源、工業(yè)用水的供給能力、存儲、運輸、預辦理成本及環(huán)境保護等。因為以黃鐵礦為原料制硫酸時產(chǎn)生的荒棄物太多，辦理成本高，故這一工藝正在逐漸被裁減。依照反響物之間的接觸面積越大，反響速率越快的原理，送進沸騰爐的礦石要粉碎成渺小的礦粒，增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分反響。依照增大低價易得的反響物的濃度，使較名貴的原料得以充分利用的原理，采納過度的空氣使黃鐵礦或硫黃充分反響。[分析典例·探技法][例2]與以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝對比，以硫黃為原料的生產(chǎn)工藝的特色是( )A．SO2的轉(zhuǎn)變率提高B．產(chǎn)生的廢渣減少C．耗氧量減少D．不需要使用催化劑[名師分析]以S或FeS2為原料來制取SO2氣體不影響SO2的轉(zhuǎn)變率，A不正確；黃鐵礦被氧化時，S元素被氧化為SO2的同時，F(xiàn)e元素也被氧化生成Fe2O3(廢渣)，故以硫黃為原料時，耗氧量減少，且產(chǎn)生的廢渣減少，B、C正確。[答案]BC[名師點睛]環(huán)境保護已成為化工生產(chǎn)以致原料選擇中優(yōu)先考慮的要素。生產(chǎn)中反響條件的控制[自讀教材·夯基礎]1．化學均衡觀點：假如外界條件不發(fā)生變化，可逆反響進行到必定程度時，正反響速率和逆反響速率相等，反響物和生成物的濃度將不再發(fā)生變化，反響系統(tǒng)處于化學均衡狀態(tài)。如硫酸工業(yè)中將SO2氧化成SO3是一個可逆反響，必定條件下反響可達到均衡狀態(tài)。改變反響條件濃度、溫度、壓強等可損壞原有的化學均衡。2．均衡挪動原理(勒夏特列原理)觀點：假如改變影響均衡的一個條件(如濃度、溫度、壓強等)，均衡就向能減弱這類改變的方向挪動。催化劑對化學均衡沒有(填“有”或“沒有”)影響，但能改變抵達均衡所需時間。3．生產(chǎn)中反響條件的選擇在化工生產(chǎn)中要經(jīng)過反響條件的控制使反響速率和均衡轉(zhuǎn)變率都比較理想，還要同時考慮控制某些反響條件的成本和實質(zhì)可能性。4．SO2催化氧化條件的選擇化學反響二氧化硫的催化氧化溫度壓強催化劑化工條件400～500_℃常壓VO25采納該條反響速率和SO2轉(zhuǎn)變率都SO2的轉(zhuǎn)變率隨壓強催化劑能加速化學反響速率，件的原由比較理想增大的其實不多縮短抵達均衡所需的時間[跟從名師·解疑難]1．均衡挪動的重要結論增大反響物濃度或減小生成物濃度，化學均衡向正反響方向挪動；減小反響物濃度或增大生成物濃度，化學均衡向逆反響方向挪動。高升溫度，化學均衡向吸熱的反響方向挪動；降低溫度，化學均衡向放熱的反響方向挪動。增大壓強，化學均衡向氣體分子數(shù)減小的方向挪動；減小壓強，化學均衡向氣體分子數(shù)增大的方向挪動。2．反響＋O2SO的適合條件232SO(g)＋O2(g)催化劑2SO3(g)△H＝－196.6kJ·mol－1這是一個氣體分子總數(shù)減小的、放熱的可逆反響。溫度SO2催化氧化是一個放熱的可逆反響，依據(jù)化學均衡挪動理論判斷，溫度較低對提高SO2的轉(zhuǎn)變率有益。可是，溫度較低時催化劑活性不高，反響速率低。在實質(zhì)生產(chǎn)中，選定400～500℃作為操作溫度，這時反響速率和SO2的轉(zhuǎn)變率都比較理想。壓強SO2催化氧化是一個氣體分子總數(shù)減小的可逆反響，依據(jù)化學均衡挪動理論判斷，增大壓強對提高SO2的均衡轉(zhuǎn)變率有益?？墒牵诔?、400～500℃時，SO2的均衡轉(zhuǎn)變率已經(jīng)很高，因高壓條件對設施提出了苛刻的要求，增大壓強一定增大投資和能量耗費，故在實質(zhì)生產(chǎn)中，往常采納常壓操作。適合過度的空氣目的是提高SO2的轉(zhuǎn)變率。綜上所述，催化氧化的適合條件是常壓、較高的溫度(400～℃)和催化劑。[分析典例·探技法][例3]工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時，利用催化氧化反響將SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3是一個重點步驟。壓強及溫度對SO2轉(zhuǎn)變率的影響以下表(原料氣各成分的體積分數(shù)為：SO27%，O211%，N282%)：壓強/MPa轉(zhuǎn)變率/%0.10.5110溫度/℃40099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4已知SO2的氧化是放熱反響，如何利用表中數(shù)據(jù)推測此結論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在400～500℃時，SO2的催化氧化采納常壓而不是高壓，主要原由是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。選擇適合的催化劑，能否能夠提高SO2的轉(zhuǎn)變率？____(填“是”或“否”)，能否能夠增大該反響所放出的熱量？______(填“是”或“否”)。為提高SO3汲取率，實質(zhì)生產(chǎn)頂用________汲取SO3。[名師分析](1)依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)能夠看出，在同樣壓強下(如在0.1MPa下)，高升溫度(如由400℃高升到500℃)時，SO2的轉(zhuǎn)變率降低(由99.2%降低為93.5%)，即高升溫度時，此化學平衡向逆反響方向挪動，而高升溫度，化學均衡應當向吸熱反響方向挪動，因此此反響的正反響為放熱反響。(2)依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)能夠得悉：在0.1MPa時，SO2的轉(zhuǎn)變率已經(jīng)很高，若增大壓強到10MPa，SO2的轉(zhuǎn)變率只增大了0.7%，變化不大。而壓強增大100倍，需要對設施的資料、動力、能源等都作相應的提高，即要增大成本投入。使用催化劑只好改變反響抵達均衡的時間，不可以使化學均衡發(fā)生挪動，即對SO2的轉(zhuǎn)變率不產(chǎn)生影響；而在必定條件下，化學反響放出的熱量與參加反響的反響物的量成正比，因SO2的轉(zhuǎn)變率不變，因此反響放出的熱量也不會增大。(4)在實質(zhì)生產(chǎn)中是采納98%的濃硫酸作為汲取劑來汲取SO3的。因為若用水或稀硫酸進行汲取會形成酸霧，將影響SO3的汲取速率和生產(chǎn)效率。[答案](1)壓強一準時，溫度高升，SO2轉(zhuǎn)變率降落，說明升溫有益于逆反響進行，因此正反響為放熱反響增大壓強對提高SO2轉(zhuǎn)變率無明顯影響，反而會增添成本否否(4)98%的硫酸[名師點睛]化工生產(chǎn)條件的選擇是理論在生產(chǎn)實質(zhì)中的重要應用，在選擇生產(chǎn)條件時既波及外界條件對化學反響速率和化學均衡的影響，又要考慮生產(chǎn)實質(zhì)問題。在學習時應付二氧化硫催化氧化的生產(chǎn)條件(溫度、壓強、充入空氣的量)的選擇充分理解、嫻熟掌握，并學會貫通融會。生產(chǎn)中三廢的辦理[自讀教材·夯基礎]1．尾氣汲取硫酸生產(chǎn)的尾氣中含有少許SO2，可用石灰水汲取，使其生成CaSO3，再用H2SO4辦理，進而獲得含量較高的SO2，可返回用作原料?；瘜W方程式為：SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O，CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋H2O＋SO2↑。2．污水辦理硫酸生產(chǎn)過程中的污水，含有酸性雜質(zhì)，可用石灰乳進行中和辦理。化學方程式為H2SO4＋Ca(OH)2===CaSO4＋2H2O。3．廢渣的利用爐渣和礦灰可作為煉鐵的原料。能夠用來提煉名貴的有色金屬。廢渣還可作為制造水泥的原料或用于制磚。[跟從名師·解疑難]環(huán)境保護條件提高到首要考慮要素，因此預辦理和生產(chǎn)過程中“三廢”狀況及辦理成本，常常成為能否采納該工藝的決定性要素。在最后產(chǎn)生的“三廢”中，常常還含有未反響的反響物，為了充分利用原料，在采集產(chǎn)品或辦理“三廢”時可將節(jié)余反響物從頭并入原猜中，使生產(chǎn)過程帶有局部循環(huán)的特色，這是化工生產(chǎn)工藝設計中常用的方法。[分析典例·探技法][例4]以下廢物辦理方法中正確的選項是( )A．化學實驗中產(chǎn)生的二氧化硫廢氣可用濃硫酸汲取B．化學實驗中產(chǎn)生的二氧化氮廢氣可用水汲取C．用黃鐵礦做原料生產(chǎn)硫酸的過程中，產(chǎn)生的廢渣可用于提取燃料D．用黃鐵礦做原料生產(chǎn)硫酸的過程中，產(chǎn)生的廢氣可用于提取漂白劑[名師分析]二氧化硫在濃硫酸中的溶解度特別小，A項錯誤；二氧化氮一般用燒堿溶液汲取，發(fā)生的反響為：2NO＋2NaOH===NaNO＋NaNO3＋H2O，B項錯誤；黃鐵礦原來就是無機礦物質(zhì)，又經(jīng)過高溫煅燒，廢渣的主要成分是氧化鐵、二氧化硅、氧化鋁等，從中提取燃料是不現(xiàn)實的，C項錯誤；硫酸生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣中含有較高濃度的二氧化硫氣體，二氧化硫可用做漂白劑，D項正確。[

答案]

D[

名師點睛

]

廠址選擇化工廠廠址的選摘要考慮一些自然要素，若有無適合的建筑用地，有無近便、豐富而優(yōu)良的水源，有無生產(chǎn)所必要的自然資源(如能源和原料)等?；S廠址的選摘要考慮經(jīng)濟要素，如如何靠近原料、燃料的產(chǎn)地，如何靠近花費市場以盡可能節(jié)儉運輸花費、降低生產(chǎn)成本等?；S廠址的選擇既要考慮社會服務、生產(chǎn)協(xié)作、勞動與技術等諸多要素，更要考慮生態(tài)效益和社會效益。假如環(huán)境嚴重受污染，生態(tài)均衡被損壞，經(jīng)濟效益最后也將失掉。硫酸廠廠址選擇考慮要素：①有無市場需求；②能否靠近原料產(chǎn)地；③土地供給能否充分；④水源能否充分；⑤能源能否充分且低價；⑥交通運輸能否方便；⑦環(huán)保能否達標。能量的充分利用[自讀教材·夯基礎]硫酸生產(chǎn)過程中的三個反響都是放熱反響，假如能充分利用這些熱量，不只好夠由硫酸廠自行供給能量，并且還能夠向外界輸出大批能量，可大大降低生產(chǎn)成本。在沸騰爐旁設置蒸氣鍋爐進行發(fā)電。在接觸室中設置熱互換器，利用SO2氧化為SO3時放出的熱量來預熱馬上參加反響的SO2和O2等。[分析典例·探技法][例5]在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有益于SO2的轉(zhuǎn)變，且能充分利用熱能，采納了中間有熱互換器的催化反響室(見以下圖)，以下有關說法中錯誤的選項是( )A．采納熱互換裝置，能充分利用“廢熱”，降低生產(chǎn)成本B．預熱含有二氧化硫的混淆氣體，有益于催化氧化C．A處流出的氣體為SO2和O2D．預熱SO3，有益于被濃硫酸汲取[名師分析]本題考察了工業(yè)生產(chǎn)H2SO4的重要設施之一——催化反響室中氣體的流向。原料SO2、O2從裝置左邊中間進入熱交換器，汲取熱量后由A處流出再進入催化反響室發(fā)生反響，并放出大批的熱，而熱互換器的作用是把一部分熱量互換給剛進入熱互換器的原料氣，而后由下端流入下一個裝置，SO3溫度過高不易被吸收，因此下端出來的氣體溫度較低，這也是熱互換器的作用之一。[答案]D[名師點睛]硫酸工業(yè)中的三個原理化學均衡原理：增大反響物濃度、增大反響物間接觸面積，能提高反響速率，同時使化學均衡向正反響方向挪動，有益于增添生成物的量。熱互換原理：在接觸室中產(chǎn)生的熱量經(jīng)過熱互換器，傳達給進入接觸室需要預熱的原料氣，為SO2的接觸氧化和SO3的汲取創(chuàng)建了有益條件。逆流原理：用濃硫酸汲取SO3氣體時，液體由上向下噴，氣體由下向上漲，二者在逆流過程中充分接觸。硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的四個“三”硫酸工業(yè)中多步反響的計算硫酸工業(yè)中波及多步反響，計算起來比較煩雜，對于多步反響的計算，一般可采納以下方法。關系式法先寫出多步反響的化學方程式，而后找出反響物和生成物之間物質(zhì)的量(或質(zhì)量)之比，列出關系式，即可一步計算。如：用黃鐵礦制硫酸，波及的反響有高溫4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2，催化劑2SO＋O2△2SO3，SO3＋H2O===H2SO4。原料FeS2與產(chǎn)品H2SO4之間的關系能夠依據(jù)反響找出4FeS2～8SO2～8SO3～8H2SO4，即FeS2～2H2SO4，若已知FeS2的質(zhì)量，就能夠依據(jù)上邊得出的FeS2～2H2SO4關系，一步計算出H2SO4的質(zhì)量。元素守恒法找出主要原料和最后產(chǎn)物之間物質(zhì)的量的對應關系。找尋此關系的簡易方法，就是分析原料與產(chǎn)物之間所含重點元素原子個數(shù)關系，如FeS2～2HSO4，S～H2SO4。若已知(欲求)FeS2含量，用前面的關系式，若已知(欲求)S的含量，用后一關系式，且二氧化硫轉(zhuǎn)變率、三氧化硫汲取率均可折算成開端物

FeS2(

或

S)進行計算。1．以下有關黃鐵礦制硫酸的說法中，正確的選項是( )A．沸騰爐中出來的爐氣，可直接進入轉(zhuǎn)變器中進行催化氧化B．焙燒黃鐵礦的反響中，二氧化硫是獨一的氧化產(chǎn)物C．生產(chǎn)過程中要采納高溫高壓，以有益于二氧化硫更好地轉(zhuǎn)化為三氧化硫D．三氧化硫在汲取塔中被汲取時，往常用質(zhì)量分數(shù)為98.3%的硫酸做汲取劑，而不直接用水汲取分析：A項中，爐氣需要經(jīng)過凈化、干燥等辦理，以防止催化劑中毒；B項中，煅燒FeS2時，鐵元素和硫元素均被氧化，產(chǎn)物不止一種；

C項中，反響正向為放熱反響，高溫不利于

SO3的生成。答案：D2．在接觸法制硫酸工業(yè)中，接觸室中裝有熱互換器。采納熱互換器的利處是( )①充分利用熱量，降低能耗②促進均衡向正反響方向挪動，提高產(chǎn)率③減少熱量對環(huán)境的污染④提高最后產(chǎn)品的純度A．僅①B．僅①②C．僅①②③D．①②③④分析：使用熱互換器能充分利用熱量，減少熱量對環(huán)境的污染。SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3是放熱反響，反響室溫度降低有益于均衡向正反響方向挪動。答案：C3．在接觸法制硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，以下生產(chǎn)操作及其原由解釋二者都正確的選項是( )A．黃鐵礦焚燒前需要粉碎，因為塊狀黃鐵礦不可以焚燒B．SO2氧化為SO3時需要高壓，這樣能夠提高SO2的轉(zhuǎn)變率C．SO2氧化為SO3無需進行加熱，因為此反響為放熱反響D．用

98.3%的濃

H2SO4

汲取

SO3，能夠防備形成酸霧阻擋

SO3的汲取分析：將黃鐵礦石粉碎的目的是增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分反響，A不正確；SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3時，在常壓下的轉(zhuǎn)變率已很高，增大壓強對SO2的轉(zhuǎn)變率提高不大，且加壓會增添生產(chǎn)成本和能量耗費，故B不正確；工業(yè)生產(chǎn)中SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3需在催化劑和加熱條件下進行，C不正確。答案：D4．接觸法生產(chǎn)硫酸的過程中，對廢氣、廢水、廢渣、廢熱的辦理正確的選項是( )①尾氣用氨水辦理②污水用石灰乳辦理③廢渣用來造水泥、煉鐵④設置廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽、供熱或發(fā)電A．①②

B．①③④C．①②③

D．①②③④分析：硫酸廠尾氣中含有SO2，可用氨水汲取辦理；硫酸廠廢水中含有硫酸可用石灰乳中和；硫酸廠廢渣中含有SiO2、Fe2O3等，可用于制造水泥、煉鐵；因為硫酸生產(chǎn)過程中三個化學反響都是放熱反響，能夠充分利用這些反響放出的熱能來降低生產(chǎn)成本。答案：D5．以下圖裝置是模仿工業(yè)上制備硫酸的工藝流程設計出來的，用于研究工業(yè)上為什么用98.3%的濃硫酸汲取三氧化硫。請回答以下問題：寫出沸騰爐內(nèi)煅燒黃鐵礦的化學反響方程式：_____________________________________________________________________________________________________；甲和乙相當于工業(yè)上制取硫酸裝置中的________；寫出在催化劑表面所發(fā)生的化學反響方程式：______________________________________________________，在實驗過程中不可以連續(xù)加熱的理由是______________；在乙反響器內(nèi)要求氧氣的量要比二氧化硫的量多一倍左右，你是如何控制和估計的？________________________________________________________________________。若丁裝置在反響過程中先出現(xiàn)氣泡，不久就出現(xiàn)了霧，而丙裝置向來都沒有任何現(xiàn)象，產(chǎn)生這類現(xiàn)象的原由可能是( )A．濃硫酸對三氧化硫的汲取效率遠大于水，三氧化硫被濃硫酸充分汲取B．三氧化硫的通氣速率太快，三氧化硫未被水和濃硫酸充分汲取C．丙中的導氣管插得太深，致使兩個汲取瓶內(nèi)的氣壓差較大分析：裝置甲有多個作用，一是經(jīng)過察看氣泡產(chǎn)生的速率調(diào)理通入二氧化硫、氧氣的比率；二是使兩種原料氣體充分混淆；三是直到干燥的作用。答案：(1)4FeS2＋11O高溫2FeO＋8SO(2)接觸室2232(3)2SO2＋O催化劑2SO防備溫度過高，而降低SO的轉(zhuǎn)變232率及催化劑活性(4)能夠經(jīng)過調(diào)理氣閥，控制氣體流量，察看甲裝置的冒泡速率進行估量(5)AC[高考感悟]1．(上海高考)以下對于硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程的表達錯誤的選項是( )A．在接觸室中使用鐵粉作催化劑B．在接觸室中運用熱互換技術可充分利用能源C．把硫鐵礦磨成細粉末，能夠提高原料的利用率D．該反響采納450～500℃主假如因為該溫度下催化劑活性好分析：硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO2的催化氧化用V2O5做催化劑，A錯誤；使用熱互換器可節(jié)儉能源，B正確；把硫鐵礦磨碎可增大其與氧氣的接觸面積，使反響更充分，速率更快，可提高原料利用率，C正確；D項中，該溫度下催化劑的活性高，D正確。答案：A2．(山東高考)2SO2(g)＋O2(g)V2O52SO3(g)是制備硫酸的△重要反響。以下表達正確的選項是( )A．催化劑V2O5不改變該反響的逆反響速率B．增大反響系統(tǒng)的壓強，反響速率必定增大C．該反響是放熱反響，降低溫度將縮短反響達到均衡的時間D．在t1、t2時刻，SO3(g)的濃度分別是c1、c2，則時間間隔c2－c1t1～t2內(nèi)，SO3(g)生成的均勻速率為v＝t2－t1分析：解答本題需對外界條件對化學反響速率的影響及化學反應速率的觀點有深刻的理解。催化劑能夠同樣程度地增大正逆反響的反響速率，A錯誤；假如是恒容下通入惰性氣體增大了系統(tǒng)壓強，反響物濃度未變，反響速率不變，B錯誤；降溫反響速率減慢，達到均衡的時間增添，C錯誤；D切合反響速率的定義，正確。答案：D3．(海南高考)以黃鐵礦為原料，采納接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示以下：請回答以下問題：在爐氣制造中，生成SO2反響的化學方程式為_______________________________________________________________________________________________________。爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣________、________及干燥，假如爐氣不經(jīng)過精制，對SO2催化氧化的影響是________________。(3)精制爐氣(含SO2體積分數(shù)為7%、O2為11%、N2為82%)中SO2均衡轉(zhuǎn)變率與溫度及壓強關系以以下圖所示。在實質(zhì)生產(chǎn)中，SO2催化氧化反響的條件選擇常壓、450℃左右(對應圖中A點)，而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)變率更高的B或C點對應的反響條件，其原由分別是________________________________________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________________________________________________________________________________。在SO2催化氧化設施中設置熱互換器的目的是________________、________________，進而充分利用能源。高溫分析：(1)4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2(2)SO2氣體中含有礦塵、水汽等，會對催化劑的活性和設施產(chǎn)生不良影響，因此進入接觸室以前，需對氣體進行除塵、清洗及干燥。由圖可知，在450℃、0.1MPa時，轉(zhuǎn)變率已達95%以上，采納更高的壓強，對設施要求更高，轉(zhuǎn)變率影響較??；在0.1MPa，溫度較低時，反響速率較慢、產(chǎn)量低。(4)將反響產(chǎn)物的熱量實時互換給馬上參加反響的

SO2和

O2，使能量循環(huán)利用節(jié)儉能源。高溫答案：(1)4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2除塵清洗使催化劑中毒看法析(4)能量循環(huán)利用預熱SO2和O2[課時追蹤訓練]一、選擇題(本題包含10小題，每題5分，共50分)1．有關接觸法制硫酸的表達不．正確的選項是( )A．硫黃和黃鐵礦均可作為生產(chǎn)原料B．SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3，需在催化劑加熱條件下進行C．熱互換器可對生成氣體冷卻，對原料氣體加熱D．從汲取塔出來的硫酸經(jīng)濃縮后能夠變?yōu)榘l(fā)煙硫酸分析：在汲取塔中，用98.3%的硫酸汲取SO3獲得的就是“發(fā)煙硫酸”，可用水或稀硫酸稀釋，制得各樣濃度的硫酸，故D項不正確。答案：D2．以下說法正確的選項是( )A．合成硫酸的工業(yè)尾氣能夠直接排入大氣B．進入接觸室的氣體，一定先經(jīng)凈化、干燥C．從沸騰爐中排出的爐渣能夠作為肥料D．在高溫、高壓下由SO2和O2合成SO3分析：硫酸工業(yè)的尾氣中含有SO2氣體，不可以直接排入大氣，A錯；沸騰爐中排出的爐渣中含有Fe2O3、砷、硒化合物等，不可以用作肥料，C錯；D項中的反響在常壓下經(jīng)濟效益較好。答案：B3．在工業(yè)生產(chǎn)硫酸中，在汲取塔內(nèi)用來汲取三氧化硫的是( )A．H2OB．稀硫酸C．濃硫酸D．氨水分析：用水汲取SO3會產(chǎn)生酸霧，腐化設施，因此用濃硫酸來汲取SO3。答案：C4．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸，回掃尾氣中SO2氣體，最好采納的是( )A．氨水B．NaOHC．Ca(OH)2

D．濃硫酸分析：工業(yè)上用低價的

Ca(OH)2汲取尾氣中的

SO2，使其生成CaSO3，而后再用

H2SO4辦理，進而獲得含量較高的

SO2，可返回用作原料，應選C。答案：C5．接觸法制硫酸的沸騰爐出來的爐氣一定經(jīng)過凈化辦理，其正確過程是( )A．清洗、干燥、除塵B．干燥、除塵、清洗C．除塵、清洗、干燥D．除掉硒和砷的化合物分析：沸騰爐出來的氣體中含有礦塵以及砷、硒化合物等，這些物質(zhì)能使催化劑中毒，可經(jīng)過除塵、清洗除掉；水蒸氣對設施和生產(chǎn)有不良影響，一定干燥。答案：C6．為了提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，以下做法正確的選項是( )①對硫酸工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢液進行綜合利用②充分利用硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的“廢熱”③不把硫酸廠建在人口稠密的居民區(qū)和環(huán)保要求高的地域A．①B．②C．③D．①②③分析：①成立辦理“三廢”舉措，嚴格履行國家“三廢”排放標準；②變“三廢”為寶，推行綜合利用。盡可能地利用“廢氣、廢渣、廢液、廢熱”，既能夠提高原料的利用率，降低成本，又能減少對環(huán)境的污染。硫酸廠對環(huán)境的污染是比較嚴重的，不可以成立在人口濃密的地域和環(huán)保要求高的地域。答案：D在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有益于SO2的轉(zhuǎn)變，且能充分利用熱能，采納了中間有熱互換器的接觸室(如右圖)，圖中在a、b、c處流入或流出的氣體正確的選項是( )A．a(chǎn)處SO2、N2B．b處SO2、O2、N2C．a(chǎn)處SO3、O2D．c處SO3、N2分析：a處通入的是溫度較低的原料氣(SO2、O2和N2)，經(jīng)過熱互換器的預熱，b處獲得的是溫度較高的混淆氣體(SO2、O2、N2)，而后該氣體經(jīng)過接觸室的上端進入接觸室反響生成3SO，因為該反應是可逆反響，因此c處流出的氣體中，既有SO3和N2，同時還含有SO2、O2。答案：B8．硫酸制造業(yè)中采納以下幾種舉措：①改良煅燒黃鐵礦的技術；②氧化二氧化硫時使用催化劑；③在氧化二氧化硫的設施中安裝熱互換器；④將二氧化硫進行多次循環(huán)氧化；⑤回收利用尾氣中的二氧化硫。此中能減少酸雨產(chǎn)生的舉措是( )A．①②④⑤B．②③④⑤C．①②③④⑤D．④⑤分析：減少酸雨產(chǎn)生，即減少向環(huán)境中排放SO2，④和⑤能達此目的。答案：D催化劑9．在制硫酸的工業(yè)中有以下反響：2SO(g)＋O2(g)400～500℃2SO3(g)H<0，以下說法錯誤的選項是( )A．生產(chǎn)中通入過度的空氣，能夠提高二氧化硫的轉(zhuǎn)變率B．生產(chǎn)中選擇400～500℃，不單能增大反響速率，并且催化劑的活性好C．依據(jù)實質(zhì)狀況在生產(chǎn)中選擇常壓，能夠提高綜合經(jīng)濟效益D．在催化反響室被氧化生成的三氧化硫，進入汲取塔被水吸收制成硫酸分析：用水汲取三氧化硫簡單形成酸霧，應用98%硫酸汲取三氧化硫。答案：D10．有關硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的說法中，正確的選項是( )A．甲地有豐富的硫鐵礦資源，水源、能源充分，交通便利，是景色艷麗的旅行勝地，固然當?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，但為提高當?shù)亟?jīng)濟效益宜建硫酸廠B．為減少SO2對空氣的污染，能夠建筑高煙囪，使含SO2的尾氣在高空擴散稀釋，保證地面達到安全濃度C．硫酸生產(chǎn)過程排放的污染物主假如含SO2的尾氣、固體殘渣、廢酸和廢水等D．選擇硫酸廠廠址時，當經(jīng)濟利益與環(huán)保問題有矛盾時，為提高人們的物質(zhì)生活水平，應先考慮經(jīng)濟利益的問題分析：硫酸廠是污染性的公司，不該建在景色區(qū)；當?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，也不宜建硫酸廠，因為硫酸的遠程運輸成本高，危險性大，故A錯誤；將SO2排放到高空，SO2的總量不會減少，且會形成酸雨危害環(huán)境，故B錯誤；選擇硫酸廠廠址在考慮經(jīng)濟利益的同時，一定考慮環(huán)保問題，也就是要提高綜合社會效益，故D錯誤。答案：C二、非選擇題(本題包含4小題，共50分)11．(12分)在硫酸工業(yè)中，經(jīng)過以下反響使SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3：2SO＋O2

2SO3(放熱反響

)。已知常壓下均衡混淆氣體中

SO3的體積分數(shù)為91%。試回答：在生產(chǎn)中常用過度的空氣是為了_________________________________________________________________________________________________________________。(2)加熱到400～500℃是因為_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)壓強采納________，原由是_____________________________________________________________________________________________________________________。常用濃H2SO4來汲取SO3，而不用水，因為_________________________________________________________________________________________________________。分析：本題考察了在硫酸工業(yè)中運用化學均衡原理選擇適合生產(chǎn)條件的能力。選擇適合的反響條件，要從濃度、溫度、壓強、催化劑等條件中考慮該反響的速率、轉(zhuǎn)變率，同時還要考慮工業(yè)生產(chǎn)的實質(zhì)狀況。如第(2)(4)兩問是考慮速率問題，第(1)(3)兩問則是考慮化學均衡問題，且第(3)問還要考慮生產(chǎn)的實質(zhì)狀況。答案：(1)增大氧氣的濃度，提高成本較高的SO2的轉(zhuǎn)變率在此溫度下，催化劑活性最好，反響速率快，可縮短達到均衡的時間，提高單位時間內(nèi)SO3的產(chǎn)率常壓因常壓下均衡混淆氣體中SO3的體積分數(shù)已達很高，若再加壓，對設施動力系統(tǒng)要求高，成本高，加壓已無實質(zhì)意義用水汲取易形成酸霧，降低汲取速率，同時腐化設施12．(13分)工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程以以下圖所示：我國黃鐵礦資源比較豐富，但好多工廠仍以硫黃為原料生產(chǎn)硫酸，理由是________________________________________________________________________。在催化反響室，以下舉措中有益于提高SO2均衡轉(zhuǎn)變率的是______________。A．高升溫度B．減小壓強C．不停增補空氣D．實時分別出SO3在生產(chǎn)中為提高催化劑催化效率采納了哪些舉措？_____________________(起碼答出兩點舉措)。(4)經(jīng)檢測生產(chǎn)硫酸的原料氣成分(體積分數(shù))為SO27%、O211%、N82%。在500℃，0.1MPa條件下達到均衡時，各樣氣體的體積2比為V(SO2)∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)＝0.46∶6.54∶7.73∶82，則SO2的轉(zhuǎn)用率為________。分析：二氧化硫轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸虻姆错憺檎错憵怏w體積減小的放熱反響，因此低溫高壓有益于提高二氧化硫的轉(zhuǎn)變率，增添反應物O的濃度和減少生成物SO的濃度，可使化學均衡向正方向移23動，提高SO2的轉(zhuǎn)變率。在生產(chǎn)過程中，氮氣沒有參加反響，因此其體積不變，則可當作反響前氣體的體積SO2、O2、N2分別為7L、11L、82L，反響后SO2的體積為0.466.54L，因此SO2的轉(zhuǎn)變率為7×100%＝93.4%。答案：(1)黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的荒棄物多，辦理成本高(2)CD①凈化氣體；②控制溫度在400～500℃；③增大催化劑與反響氣體的接觸面積(4)93.4%13．(12分)硫酸工業(yè)在公民經(jīng)濟中據(jù)有極其重要的地位。硫酸的最大花費渠道是化肥工業(yè)，用硫酸制造的常有化肥有________________(任寫一種)。硫酸生產(chǎn)中，依據(jù)化學均衡原理來確立的條件或舉措有____________(填寫序號)。A．礦石加入沸騰焙燒爐以前先粉碎B．使用V2O5作催化劑C．催化反響室中使用適合的溫度D．凈化后的爐氣中要有過度的空氣E．催化氧化在常壓下進行F．汲取塔頂用98.3%的濃硫酸汲取SO3在硫酸工業(yè)中，經(jīng)過以下反響使二氧化硫轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸颍?g)＋O(g)催化劑2SO(g)(放熱反響)2△3在實質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)中，常采納“二轉(zhuǎn)二吸法”，馬上第一次轉(zhuǎn)變生成的

SO3分別后，將未轉(zhuǎn)變的

SO2

進行二次轉(zhuǎn)變，倘若兩次

SO2的轉(zhuǎn)變率均為

95%，則最后

SO2的轉(zhuǎn)變率為

________。(4)硫酸的工業(yè)制法過程波及三個主要的化學反響及相應的設施(沸騰爐、接觸室、汲取塔)。①三個設施分別使反響物之間或冷熱氣體間進行了“對流”。請簡單描繪汲取塔中反響物之間是如何對流的。________________________________________________________________________。②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨—酸法進行尾氣脫硫，以達到除去污染、廢物利用的目的。用化學方程式表示其反響原理(只寫出2個化學方程式即可)。____________________________________________________