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1、浓硫酸工业制法本讲稿第一页，共十八页二、化学平衡二、化学平衡二、化学平衡二、化学平衡在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物 中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态它的建立与反应途径无关，从正
2、反应或逆反应开始都可以建立平衡状态它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态动：动态平衡动：动态平衡动：动态平衡动：动态平衡定：外界条件一定，各组分含量一定定：外界条件一定，各组分含量一定定：外界条件一定，各组分含量一定定：外界条件一定，各组分含量一定(不是相等不是相等不是相等不是相等)变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新平衡变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新平衡变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新平衡变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新平衡原因：反应条件改变引起原因：反
3、应条件改变引起原因：反应条件改变引起原因：反应条件改变引起结果：速率、各组分含量与原平衡比较均发生变化结果：速率、各组分含量与原平衡比较均发生变化结果：速率、各组分含量与原平衡比较均发生变化结果：速率、各组分含量与原平衡比较均发生变化注意：其他条件不变，改变影响平衡的一个条件才能应用注意：其他条件不变，改变影响平衡的一个条件才能应用注意：其他条件不变，改变影响平衡的一个条件才能应用注意：其他条件不变，改变影响平衡的一个条件才能应用V V(正）正）正）正）V V（逆）（逆）（逆）（逆）向正反应方向移动向正反应方向移动向正反应方向移动向正反应方向移动方向方向方向方向 V(V(正）正）正）正）V V
4、（逆）（逆）（逆）（逆）原平衡不移动原平衡不移动原平衡不移动原平衡不移动V(V(正）正）正）正）V V（逆）（逆）（逆）（逆）向逆反应方向移动向逆反应方向移动向逆反应方向移动向逆反应方向移动温温温温 度：升高度：升高度：升高度：升高(或降低或降低或降低或降低)温度，平衡向吸热温度，平衡向吸热温度，平衡向吸热温度，平衡向吸热(或放热或放热或放热或放热)方向移动方向移动方向移动方向移动压压压压 强：增大强：增大强：增大强：增大(或减小或减小或减小或减小)压强，平衡向气体体积缩小压强，平衡向气体体积缩小压强，平衡向气体体积缩小压强，平衡向气体体积缩小(或扩大或扩大或扩大或扩大)的方向移动的方向移动的
5、方向移动的方向移动浓浓浓浓 度度度度:增大反应物浓度或减小生物浓度，平衡向正反应方向移动增大反应物浓度或减小生物浓度，平衡向正反应方向移动增大反应物浓度或减小生物浓度，平衡向正反应方向移动增大反应物浓度或减小生物浓度，平衡向正反应方向移动催化剂：对化学平衡状态无影响催化剂：对化学平衡状态无影响催化剂：对化学平衡状态无影响催化剂：对化学平衡状态无影响概概概概念念念念特特特特征征征征平平平平衡衡衡衡移移移移动动动动平衡平衡平衡平衡移动移动移动移动原理原理原理原理化化化化学学学学平平平平衡衡衡衡本讲稿第二页，共十八页勒沙特列原理勒沙特列原理平衡移动原理平衡移动原理平衡移动原理平衡移动原理1、已建立化
6、学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方、已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是向移动时，下列有关叙述正确的是 生成物的百分含量一定增加生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加生成物的产量一定增加 反应物的转化反应物的转化率一定增大率一定增大 反应物浓度一定降低反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂使用了合适的催化剂 A (B)(C)(D)注：化学平衡移动的方向与平衡后的结果无必然联系注：化学平衡移动的方向与平衡后的结果无必然联系注：化学平衡移动的方向与平衡后的结果无必然
7、联系注：化学平衡移动的方向与平衡后的结果无必然联系选修选修选修选修2 2第第第第7 7面面面面 如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强），平衡向减弱这种改变的方向进行压强），平衡向减弱这种改变的方向进行兴宁一中兴宁一中 rengwofei本讲稿第三页，共十八页硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志本讲稿第四页，共十八页接触法制硫酸兴宁一中 rengwofei本讲稿第五页，共十八页思考思考1、工业制硫酸的原料有哪些？如何选择？、工业制硫酸的原料有哪些？如何选择？2、工业制硫酸分几个阶段？、工业制硫
8、酸分几个阶段？每个阶段的反应原理是什每个阶段的反应原理是什么？用到什么典型设备？么？用到什么典型设备？3、工业制硫酸生产流程？、工业制硫酸生产流程？本讲稿第六页，共十八页4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2 高高 温温硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理SO3 +H2O H2SO4第一步：造气第一步：造气第二步：接触氧化第二步：接触氧化第三步：三氧化硫的吸收第三步：三氧化硫的吸收2SO2 +O2 2SO3催化剂催化剂加加 热热S +O2 SO2 点燃点燃生产流程生产流程：造气造气催化氧化催化氧化吸收吸收 本讲稿第七页，共十八页生产中原料选择生产中原料选择 早期黄铁矿在储量比较大，而
9、天然硫磺矿资源缺乏，又早期黄铁矿在储量比较大，而天然硫磺矿资源缺乏，又难以以从国外购进，并且，那时对环境保护也不够重视。难以以从国外购进，并且，那时对环境保护也不够重视。为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？酸？本讲稿第八页，共十八页硫酸工业生产流程动画 硫酸的工业生产沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却本讲稿第九页，共十八页空气空气 炉气炉气思考：思考：从沸腾炉出来从沸腾炉出来的气体的气体 SO2是是否纯净？否纯净？矿渣思考：思考：黄铁矿黄铁矿为什么要粉碎？为什么要粉碎？为什么通入强大为什么通入强大的空气流？燃烧的空气流？燃烧黄
10、铁矿为什么不黄铁矿为什么不要多加燃料？要多加燃料？沸腾炉沸腾炉本讲稿第十页，共十八页思考：适宜条件的选择思考：适宜条件的选择N2接接 触触 室室思考：思考：接触室中热交换器接触室中热交换器的作用的作用?从接触室出来从接触室出来的气体成分是什么？的气体成分是什么？催化剂：催化剂：五氧化二矾五氧化二矾（V2O5）温度：温度：400至至500摄氏摄氏度度压强：压强：常压常压温度：温度：400500催化剂活性较高催化剂活性较高压强：设备、成本和能源消耗（增大压强压强：设备、成本和能源消耗（增大压强SO2的转化率提高不大）的转化率提高不大）本讲稿第十一页，共十八页吸吸 收收 塔塔思考：思考：吸收三氧吸收
11、三氧化硫为什么不用化硫为什么不用水和稀硫酸，而水和稀硫酸，而用用98.3%的浓硫酸的浓硫酸？浓硫酸为什么必？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下？须从塔顶喷下？本讲稿第十二页，共十八页讨论讨论一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学反应速率知识？学反应速率知识？1、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。2、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。3、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。4、采用、采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。的浓硫酸吸收三氧化硫。5、三氧化硫的吸收采用逆流原
12、理。、三氧化硫的吸收采用逆流原理。6、在吸收中填入了大量瓷环。、在吸收中填入了大量瓷环。本讲稿第十三页，共十八页二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学平衡知识？化学平衡知识？1、经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相对要多。、经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相对要多。2、SO2、O2、SO3被冷却后，进一步在催化剂表面反应。被冷却后，进一步在催化剂表面反应。3、选择适宜的反应温度。、选择适宜的反应温度。4、选择适宜的反应压强。、选择适宜的反应压强。本讲稿第十四页，共十八页一、一、“三废三废”处理处理 1、尾气吸收、尾气吸收(1)SO2+Ca(OH)2=Ca
13、SO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O (2)SO(2)SO2 2+2NH+2NH3 3+H+H2 2O =O =（NHNH4 4）2 2SOSO3 3 （NHNH4 4）2 2SOSO3 3 +H+H2 2SOSO4 4 =（NHNH4 4）2 2SOSO4 4+SO+SO2 2+H+H2 2O O 2、污水处理、污水处理 Ca（OH）2 +H2SO4 =CaSO4 +2H2O 制石膏制石膏 3、废渣处理、废渣处理 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。二、能量充分利用二、能量充分利用 “废热废热”利用：利用：（1）在沸腾炉旁
14、设置）在沸腾炉旁设置“废热锅炉废热锅炉”，产生蒸汽发电；（，产生蒸汽发电；（2）在接触室中设热交换器，预热）在接触室中设热交换器，预热SO2和和O2。本讲稿第十五页，共十八页注：该城市经注：该城市经常刮西北风。常刮西北风。丁丁甲甲乙乙丙丙高速公路高速公路河流河流北北A、B、C、D四地的地理位四地的地理位置如图，交通均较为便利，置如图，交通均较为便利，其他地理条件如下：其他地理条件如下：A地是地是风景旅游城市；风景旅游城市；B地是硫酸地是硫酸消费中心；消费中心；C地有较为丰富地有较为丰富的黄铁矿资源；的黄铁矿资源；D地有少量地有少量的硫酸消费。硫酸厂址应选的硫酸消费。硫酸厂址应选择在择在 。本讲
15、稿第十六页，共十八页三、生产规模：一般要求较大规模三、生产规模：一般要求较大规模 厂址选择厂址选择：靠近硫酸消费中心的地区，避开人口稠：靠近硫酸消费中心的地区，避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。密的居民区和环境保护要求高的地区。练练 习习 1工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉内导出的炉气，要经过净化的理由是（内导出的炉气，要经过净化的理由是（）A为了减少对大气的污染为了减少对大气的污染B防止催化剂中毒防止催化剂中毒C炉气还含有一些其他有用成分，以便炉气还含有一些其他有用成分，以便综合利用综合利用D为了制得更纯的为了制得更纯的H2SO4B本讲稿第十七页，共
16、十八页2对对于于接接触触法法制制硫硫酸酸的的生生产产操操作作与与说说明明生生产产操操作作的的主主要要理由两者都正确的是理由两者都正确的是()A硫硫铁矿铁矿燃燃烧烧前需要粉碎，因前需要粉碎，因为为大大块块的硫的硫铁矿铁矿不能燃不能燃烧烧B三三氧氧化化硫硫的的吸吸收收采采取取逆逆流流的的形形式式，目目的的是是增增大大其其与吸收与吸收剂剂的接触面的接触面积积C二二氧氧化化硫硫氧氧化化成成三三氧氧化化硫硫时时需需使使用用催催化化剂剂，这这样样可以提高二氧化硫的可以提高二氧化硫的转转化率化率D三氧化硫用三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使其吸收完全雾，以便使其吸收完全 硫酸硫酸硫酸硫酸的工的工的工的工业制业制业制业制备和备和备和备和环境环境环境环境保护保护保护保护BD 接触氧化的三个适宜条件：压强用常压；温度为接触氧化的三个适宜条件：压强用常压；温度为400400500500；催化剂主要为；催化剂主要为V V2 2O O5 5。硫酸工业总结硫酸工业总结硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理本讲稿第十八页，共十八页