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2020年上海高中化学第一轮复习 第09讲 化学平衡的应用与计算

教学目标

1、掌握硫酸工业和合成氨工业的实验流程和注意事项 2、学会运用化学平衡的知识进行综合计算分析计算

知识梳理

一、工业制硫酸

五个三：三种原料、三个反应、三个主要设备、适宜生产条件的三个问题、三个生产过程 1．三原料（硫铁矿或硫磺、空气、98.3%的浓H2SO4）

2．三反应

二氧化硫的制取和净化：

设备名称：____________

方程式：__________________________________ 二氧化硫氧化成三氧化硫：

设备名称：____________

方程式：__________________________________ 三氧化硫的吸收和硫酸的生成：

设备名称：___________

方程式：__________________________________

3．三设备装置图

1

沸腾炉（为使硫铁矿充分和迅速地燃烧，把硫铁矿粉碎成细小的矿粒后，放在特制的炉子 里燃烧。当燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，把矿粒吹得在炉内一定空间里剧烈沸腾， 好像“沸腾的液体”一样，因此，此种炉子称沸腾炉）；

接触室（把生成的SO2和O2混合气体加热到一定温度400～500℃，通入装有催化剂的接 触室，因为催化剂又称触媒，所以该设备称接触室）；

吸收塔（通过接触室出来的SO3直接送入吸收塔，以便形成硫酸。SO3和H2O直接化合制 得硫酸，但在吸收塔里不是直接用水来吸收SO3，因为用水作吸收剂时，容易形成酸雾并放出 大量的热，吸收速度慢，不利于吸收SO3。在吸收塔中，是用98.3%的浓硫酸来吸收SO3的）。

4．适宜生产条件的三个问题（速率，转化率）

①催化剂：为了加快反应速率，工业上常选____________用作SO2氧化的催化剂。 ②温度：从反应速率要求看，反应温度必须较高，从化学平衡要求看，反应温度必须较低，

结合催化剂

的活性温度考虑，选择400℃~500℃作为SO2氧化的温度。

③压强：从反应速率要求看，理想压强应该较高，从化学平衡要求看，理想压强也应较高，

所以SO2氧化

可以在压强很高的条件下进行。但常压下SO2的转化率已经较高，加压增大投资 和能量消耗，因此SO2的氧化选择在_________下进行。

2

5．三净化

炉气净化主要除去砷、硒等化合物和矿尘，以防止______________；即除尘和洗涤。 炉气干燥主要除去水蒸气，防止对设备的不良影响。

【答案】沸腾炉

接触室 吸收塔 V2O5

6．三注意：

?2Fe2O3+8SO2 4FeS2+11O2???垐催化剂垐2SO2+O2噲垐??2SO3 高温SO3+H2O→H2SO4 常压

催化剂中毒

高温【思考】铁矿在反应以前为什么要粉碎？沸腾炉的目的？

【答案】粉碎，增大接触面积；沸腾炉，顾名思义，像使硫铁矿沸腾一样，也是增大接触面积。

通入强

大的空气流来实现。

【思考】如何使生产又快又多？从温度、压强、催化剂和反应物浓度上考虑。

【答案】前三者已叙述，反应物浓度上，采用增加空气量，从而增大廉价反应物浓度，提高贵 重反应物的

转化率。

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【思考】在吸收塔中用的什么原料？为什么？

【答案】98.3%的浓硫酸吸收SO3，这样能防止大量放热，形成酸雾。