苏教版化学选修2硫酸工业

苏教版化学选修2硫酸工业内容摘要：

论上，可转化成 SO2的任何含硫物质均可作为硫酸的生产原料 (如 S、 FeS、 FeSH2S等 )，但在生产实践中，应选取那些储量大、矿质品位高、资源丰富、便于开采和加工的矿物作为化工原料，综合分析， A正确；生产中对矿石进行粉碎，既可增大原料之间的相互接触面积(增大反应速率 )，又可提高原料的利用率 (转化率 )，故 B正确； 从硫酸生产的三个反应 看 (F eS2―― →O2SO2―― →O2SO3― → H2SO4) ,有两个反应要耗用氧气 , 故生产中可采用通过量空气的方法来提高 F eS2和 SO2的转化率[ 炭炉炉气中 φ (SO2) ＝ 7% , φ (O2) ＝ 1 1% , O2明显过量 ] ,故 C 正确。 在吸收塔中 , 是用 % 的浓硫酸吸收 SO3的 , 所得到的是 “ 发烟硫酸 ” , 可用水或稀硫酸稀释 ,制得各种浓度的硫酸 , 故 D 错误 . 硫酸工业实际生产中条件的选择 :根据平衡移动原理 ,应在低温下进行 ,但低温时催化剂的活性不高 ,反应速率低 ,实际生产中采用400～ 500 ℃ 的温度 . :根据平衡移动原理 ,应在高压下进行 ,但增大压强对 SO2的转化率提高不大 ,且加压会增大成本和能量消耗 ,而常压下的转化率已很高 ,实际生产采用常压操作 . :目的是提高 SO2的转化率 . 工业上生产硫酸时 ,利用催化氧化反应将 SO2转化为 SO3是一个关键步骤 .压强及温度对 SO2转化率的影响如下表 (原料气各成分的体积分数为 :SO2 7%,O2 11%,N2 82%): 例 2 (1)已知 SO2的催化氧化是放热反应 ,如何利用表中数据推断此结论 ? ________________________________________。 (2)在 400 ℃ ～ 500 ℃ 时 ,SO2的催化氧化采用常压而不是高压 ,主要原因是 ___________________。 (3)选择适宜的催化剂 ,是否可以提高 SO2的转化率 ?________(填 “ 是 ” 或 “ 否 ” ),是否可以增大该反应所放出的热量 ?________(填 “ 是 ” 或 “ 否 ” )。 (4)为提高 SO3的吸收率 ,实际生产中用 ________吸收 SO3。 (5)已知 :2SO2(g)＋ O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－ kJ/mol,计算每生产一万吨 98%硫酸所需要的 SO3的质量和由 SO2生产这些 SO3所放出的热量 . 【解析】 可逆反应 : 2SO2(g)＋ O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－ kJmol－ 1 分析表格中数据： (1)压强相同时 ,升高温度 ,SO2的转化率减小 ,故升温 ,上述反应的平衡向逆反应方向移动 ,则正反应为放热反应 . (2)400 ℃ ～ 500 ℃ 范围内常压下 SO2的转化率在%以上 ,再增大压强对提高 SO2的转化率无显著影响 ,反而会增大成本 ,故不需要再采用高压措施 . (3)催化剂只能加快反应速率 ,提高单位时间内的产量 ,不能提高 SO2的转化率及增大反应过程中放出的热量 . (4)实际生产中 ,不是用 H2O吸收 SO3,而是用 %的浓硫酸吸收 ,可以避免形成酸雾并提高吸收率 . (5)一万吨 98%的 H2SO4溶液中含 H2SO4的质量为 109 g SO3 ～ H2SO4 ～ Δ H 80 98 m (SO3) 109 g Q m (S O3) ＝80 10998 g ＝ 109 g ＝ 103 t ， Q ＝ 10。