硫酸的工业制法.docx

硫酸的工业制法 硫酸 硫酸盐 一、硫酸的工业制法——接触法 1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备 生产阶段 化学方程式 工业设备  生产原理 （1）SO2 的制取与净化 4FeS2 +11O2 2Fe2O3 +8SO2 （2）SO2 氧化成 SO3 2SO2 + O2 2SO3 沸腾炉接触室 扩大接触面（矿石粉碎） 热交换 SO3 的吸收和硫酸的 SO2 + H2O = H2SO4 生成 实际是用浓 H2SO4 吸收 吸收塔 逆流吸收 2、尾气的吸收，可用氨水吸收 2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3 NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3 4 2将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO ，并回收了 SO 4 2 3、生产简要流程 4、有关物质纯度、转化率、产率的计算 物质的纯度 不纯物中所含纯物质的质量 100% 不纯物质的总质量 5、多步递进反应的关系式计算法 遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。 二、浓硫酸的特性 硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。 1、浓硫酸的吸水性。 浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。同时放出大量的热。这些水合物很稳定。利用浓 H2SO4 的吸水性，可以做干燥剂。浓 H2SO4 能干燥 2 2 2 2 2H 、O 、CO 等中性气体，也能干燥 SO 、Cl 、CO 、HCl、HF 2 2 2 2 2 NH3 等碱性气体，也不能干燥 HBr、HI、H2S 等有强还原性的气体。 2、浓硫酸的脱水性。 浓硫酸能把纸张、木材、蔗糖等有机物中的氢、氧元素，按水分子里的氢、氧原子个数比（2∶ 1）脱出，使其碳化。如： C12H22O11 ?浓?H?2S?O4 ? 12C + 11H2O 蔗糖 3、浓硫酸的氧化性。 S?6硫酸分子中 有较强的得电子能力，故浓硫酸有较强的氧化性，加热时其氧化性增强。 S 与金属的反应：在加热的条件下，绝大部分金属（除 Pt、Au 外）能被浓 H2SO4 2氧化到高价态，同时 H2SO4 被还原成 SO （一般情况下），反应中没有氢气生成。 2 Cu + 2H2SO4 (浓) Hg + 2H2SO4 (浓) CuSO4 + SO2 ? + 2H2O HgSO4 + SO2 ? + 2H2O Zn + 2H2SO4 (浓) ZnSO4 + SO2 ? + 2H2O 常温时浓 H2SO4 使铁、铝钝化。加热时铁、铝可与浓硫酸剧烈反应。2Fe + 6H2SO4 (浓) Fe2 (SO4)3 + 3SO2 ? + 6H2O 2Al + 6H2SO4 (浓) Al2(SO4)3 + 3SO2 ? + 6H2O 与非金属的反应 C + 2H2SO4 ( 浓) S + 2H2SO4 (浓) 2SO2 ? + CO2 ?+ 2H2O 3SO2 ? + 2H2O 2P + 5H2SO4(浓) 2H3PO4 + 5SO2 ? + 2H2O 与具有还原性的化合物反应 H2S + H2SO4 (浓) = S + SO2 ? + 2H2O 2HBr + H2SO4 (浓) = Br2 ? + SO2 ? + 2H2O 8HI + H2SO4(浓) = 4I2 + H2S ? + 4H2O 4、浓 H2SO4 氧化性与稀 H2SO4 氧化性的比较 浓 H2SO4  稀 H2SO4 硫酸的存在形式 起氧化作用的元素 硫酸分子 H2SO4 ?6 硫酸分子中 S H+和 SO 2－ 4H+ 4 能够氧化哪些物质 金属、非金属、有还原性的化合物较活泼的金属（H 前的金属） 还原产物 氧化性强弱 一般是 SO2 H2 强 弱 5、硫酸的性质与作用的联系。 （1）硫酸的酸性实际上就是硫酸中 H+的性质Zn + H2SO4 (稀) = ZnSO4 + H2 ? CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O 硫酸可与弱酸盐反应，表现出硫酸的强酸性。 FeS + H2SO4 (稀) = FeSO4 + H2S ? Ca3(PO4)2 + 3H2SO4(浓) 3CaSO4 ? + 2H3PO4 2CH3COONa + H2SO4(浓) = Na2SO