高考化学 硫酸硫酸工业课件 新人教

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1、硫酸 硫酸工业1硫酸的强酸性及三大特性。2常见硫酸盐的性质和用途。3硫酸根离子的检验。4以硫酸为例，了解化工生产中化学反应原理的确定。5了解原料与能源的合理利用，“三废处理”与环境保护以及生产过程中综合经济效益问题。6工业制硫酸的有关计算。基础知识回顾一、硫酸1稀硫酸(1)电离方程式：。(2)具有酸的通性。H2SO4=2HSO2浓硫酸(1)物理性质纯H2SO4是无色油状液体，沸点高，难挥发，溶解于水时 。稀释浓硫酸的方法：。放出大量的热放出大量的热把浓硫酸沿器壁慢慢地注入水中，把浓硫酸沿器壁慢慢地注入水中，并不断搅拌，使产生的热量迅速地扩散出去并不断搅拌，使产生的热量迅速地扩散出去(2)特性吸

2、水性(常用作干燥剂)a中学化学中常用浓H2SO4干燥的气体有：。b不能用浓硫酸干燥的气体有：碱性气体，如 ；还原性气体，如 等。c干燥气体常用盛有浓H2SO4的洗气瓶，其装置为：CO2、N2、SO2H2、O2、NH3H2S脱水性浓H2SO4将有机物里的氢、氧元素按原子个数21的比例脱去水的性质，例如：强氧化性a与金属的反应浓H2SO4能氧化不活泼的金属，如Cu，该反应的化学方程式为：2H2SO4(浓)Cu CuSO4SO22H2O。b与非金属的反应在加热的条件下，浓H2SO4能氧化某些非金属单质，如C、S等，反应的化学方程式分别为：2H2SO4(浓)C 2SO2CO22H2O；2H2SO4(浓

3、)S 3SO22H2O 。c与还原性化合物(H2S、FeO)的反应：H2SO4(浓)H2S=；4H2SO4(浓)2FeO=。SO22H2OSFe2(SO4)3SO24H2O二、常见的硫酸盐分子式俗名芒硝熟石膏生石膏ZnSO47H2O皓矾重晶石绿矾蓝矾、胆矾明矾Na2SO410H2O2CaSO4H2OCaSO42H2OBaSO4FeSO47H2OCuSO45H2OKAl(SO4)212H2O三、硫酸工业1工业制硫酸的五个“三”(1)三原料：(或硫黄)、。(2)三阶段：的制取和净化、SO2的 、SO3的吸收和 。(3)三设备：、接触室、吸收塔。(4)三反应：4FeS211O2 ；=H2SO4。(5

4、)三工艺：热交换；逆流操作；。黄铁矿黄铁矿空气空气水水SO2接触氧化接触氧化H2SO4的生成的生成沸腾炉沸腾炉2Fe2O38SO2SO3H2O2SO2O2 2SO3原料的循环原料的循环利用利用2硫酸工业中废物的综合利用(1)尾气处理(氨吸收法)，反应方程式为：，生成的(NH4)2SO4作化肥，SO2气体输回车间作原料。(2)污水处理(石灰乳中和法)，反应方程式为：。(3)废渣的利用：制水泥、制砖、含铁量高的矿渣可作炼铁原料。(4)能量的再利用：充分利用反应热，降低生产成本。SO22NH3H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2H2OCa(OH)2H2SO

5、4=CaSO42H2O自我演练1下列关于浓H2SO4、稀H2SO4的叙述中正确的是()A浓H2SO4、稀H2SO4都难挥发B浓H2SO4、稀H2SO4都有氧化性，故浓硫酸、稀H2SO4都是氧化性酸C浓H2SO4、稀H2SO4在加热时都能与铜反应D浓H2SO4、稀H2SO4在常温下都能用铁制容器贮存解析：A项H2SO4是一种高沸点难挥发性的酸；B项中浓H2SO4是强氧化性酸，表现在H2SO4中的硫元素上，稀H2SO4的氧化性表现在H2SO4电离出的H上，这是酸的通性，所以称浓H2SO4为氧化性酸，稀H2SO4只能说具有酸的通性；C项中浓H2SO4有强氧化性，在加热情况下能跟铜起反应，而稀H2SO

6、4具有酸的通性，只能与金属活动顺序表中排在氢前面的金属发生置换反应，而Cu不能与稀H2SO4反应；D项中浓H2SO4具有强氧化性，常温下能使铁钝化，故可用铁制容器来贮存浓H2SO4；稀H2SO4具有酸的通性，能与Fe发生置换反应，故稀H2SO4不能用铁制容器贮存。答案：A2要检验某无色溶液是否有SO，下列操作最合理的是()A加入Ba(NO3)2溶液后再加稀HNO3酸化B加入BaCl2溶液后再加盐酸酸化C加入稀HNO3后(酸化)再加Ba(NO3)2溶液D加入盐酸酸化后再加BaCl2溶液答案：D3在硫酸的工业制法中，下列措施以及采取这些措施的原因分析都正确的是()A硫铁矿燃烧前需要粉碎，这样易于向

7、沸腾炉中投料B炉气进入接触室之前需要净化、干燥，因为炉气中的杂质易与SO2反应CSO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可提高SO2的转化率D接触室的反应温度控制在400500，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2平衡转化率都比较理想，且催化剂活性也较高解析：硫铁矿在进入沸腾炉之前粉碎的原因是为了增大矿粒与空气的接触面积，使其燃烧的速率更快、更充分，从而提高硫铁矿的利用率；从沸腾炉出来的炉气必须净化干燥的目的是因为炉气中的一些杂质气体如砷、硒化合物会使接触室中的催化剂“中毒”，同时防止炉气中的水蒸气和SO2反应生成酸而腐蚀管道；SO2转化为SO3时使用催化剂是为了缩短达到化学平衡的时间，但它并

8、不影响化学平衡的移动，并不影响SO2的转化率的大小：接触室控制反应的温度在400500，这是综合考虑了催化剂的活性、反应速度及SO2的转化率等因素而确定的，故选D。答案：D4根据下列化学反应和事实，说明反应利用了硫酸的什么性质，将表示性质的选项的字母填在各小题的横线上。A不挥发性B酸性C吸水性D脱水性E强氧化性F强酸性(1)浓硫酸可作气体干燥剂_；(2)蔗糖中加浓H2SO4产生“黑面包”现象_；(3)2NaClH2SO4(浓)Na2SO42HCl_；(4)ZnH2SO4(稀)=ZnSO4H2_；(5)Na2SO3H2SO4(稀)=Na2SO4SO2H2O_；(6)Cu2H2SO4(浓)CuSO

9、4SO22H2O_；(7)C2H2SO4(浓)2SO22H2OCO2_。答案：(1)C(2)D(3)A、B(4)B(5)F(6)B、E(7)E1.浓、稀硫酸的比较与鉴别(1)比较名称浓度主要存在形式性质浓H2SO498.3%18.4mol/LH2SO4分子吸水性、脱水性、强氧化性稀H2SO4较小H、SO酸的通性、强酸性稀硫酸弱氧化性可与活泼金属反应，生成H2氧化性由H体现。浓硫酸强氧化性加热时可与绝大多数金属和某些非金属反应，通常生成SO2氧化性由体现。(2)鉴别从浓H2SO4和稀H2SO4性质的差异入手，可知鉴别浓H2SO4和稀H2SO4的方法有多种。方法一：取少量蒸馏水，向其中加入少量试样

10、，如能放出大量热则为浓H2SO4，反之则为稀H2SO4。方法二：观察状态，浓H2SO4为黏稠状液体，而稀H2SO4为黏稠度较小的溶液。方法三：用手掂掂份量，因为浓H2SO4的密度较大(1.84g/cm3)。相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4，浓H2SO4的质量大得多，方法四：取少量试样，向其中投入铁片，若产生大量气体则为稀H2SO4，Fe2H=Fe2H2，若无明显现象(钝化)，则为浓H2SO4。方法五：用玻璃棒蘸取试样在纸上写字，立即变黑(浓H2SO4的脱水性)者为浓H2SO4，另一者为稀H2SO4。方法六：取少量试样，分别投入一小块铜片，稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓H2SO4(浓H2

11、SO4的强氧化性)，无现象的是稀H2SO4。2硫酸跟金属反应的一般规律(1)稀硫酸跟金属活动性顺序中氢前面的金属反应放出H2，跟氢后面的金属不反应。(2)在常温下冷的浓硫酸遇铁、铝因发生“钝化”而停止反应，但加热却剧烈反应。(3)Au、Pt跟浓、稀硫酸均不发生反应。(4)除Au、Pt之外的所有金属，在加热的条件下均能跟浓硫酸发生反应，但不放出H2，浓硫酸的还原产物一般是SO2，假定金属M的反应中显n价，则由2M2nH2SO4(浓)M2(SO4)nnSO22nH2O知，被还原的H2SO4占参加反应H2SO4总量的 。注意：浓硫酸参加的反应，随着反应的进行，因水的生成会造成浓度变稀进而引起“质变”

12、。【例1】(2009崇文模拟)在下图所示实验装置中，实验开始一段时间后，对看到的现象叙述不正确的是()A苹果块会干瘪B胆矾晶体表面有“白斑”C小试管内有晶体析出 DpH试纸变红解析A、B、C都考查了浓硫酸的吸水性，B项的“白斑”是失去结晶水形成的CuSO4，C项由于饱和溶液的溶剂减少，所以析出晶体；D项考查浓硫酸的脱水性，pH试纸会变黑(单质碳)。答案D下列关于浓硫酸的叙述正确的是()A浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化B浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体C浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体D浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化解析：选项A，浓H2SO4使蔗糖炭化时，浓H

13、2SO4表现脱水性，错误；选项B，浓H2SO4与铜在加热条件下才能反应，错误；选项C，浓H2SO4不能干燥碱性气体(如NH3)及还原性气体(如H2S、HI等)，错误；选项D，浓H2SO4具有强氧化性，铁、铝遇冷的浓H2SO4能发生钝化，正确。答案：D点悟：解答此类题首先要理解浓H2SO4的吸水性、脱水性、强氧化性、使金属钝化的原理，同时要注意浓H2SO4的吸水性与脱水性的区别。1.原理利用Ba2SO=BaSO4(白色)，BaSO4具有不溶于盐酸、硝酸的特性。2试剂可溶性钡盐(BaCl2溶液)、盐酸。3检验的关键既要注意试剂的选择，又要注意操作顺序的优化，方能排除干扰离子的影响，做到全面考虑，结

14、合分析，正确推导。4检验的方法【例2】(2009广东模拟)长期存放的Na2SO3可能会部分氧化，现通过实验来测定无水Na2SO3试剂的纯度，实验步骤如下：称取ag样品，置于烧杯中加入适量蒸馏水，使样品溶解加入稀盐酸，使溶液呈强酸性，再加过量的BaCl2溶液过滤，用蒸馏水洗涤沉淀加热、干燥沉淀物将沉淀物冷却至室温后，称量重复操作后直至合格，最后得到bg固体回答下面问题：(1)本实验中是否能用Ba(NO3)2代替BaCl2_，其理由是_。(2)步骤中盐酸使溶液呈强酸性的目的是_。(3)步骤的合格标准是_。(4)实验测得样品中无水Na2SO3质量分数是_。(列出算式，不需化简)下列四种溶液中，一定存

15、在SO 的是()A向甲溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀B向乙溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀，再加入盐酸沉淀不溶解C向丙溶液中加入盐酸使之酸化，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生D向丁溶液中加入硝酸酸化，再加入硝酸钡溶液，有白色沉淀产生答案：C1.各阶段应注意的问题(1)为了使沸腾炉内的反应充分，一般采取将矿石粉碎、通入强大的热空气流，让矿石像沸腾的液体一样，实现反应物的充分接触。(2)从沸腾炉内出来的气体叫炉气，含有固体颗粒和杂质气体，需要经过除尘、洗涤、干燥后才能进入接触室，否则会堵塞设备、使催化剂中毒、生成水蒸气腐蚀设备等。(3)接触室内的反应是可逆反应，必须选择最适宜的条件

16、，不但使反应速率加快，而且使二氧化硫的转化率升高，一般选择在400500和常压下进行。(4)接触室内的可逆反应是气体体积减小的反应，与合成氨反应相比较，没有选择高压是因为常压下二氧化硫的转化率已经很高，增大压强必将增加成本。(5)实际生产中不用水吸收三氧化硫，是因为该反应剧烈放热，产生大量的酸雾，不利于三氧化硫的吸收，而是用98.3%的浓硫酸吸收，并同时采用气液逆流原理。(6)使催化剂催化效率降低或完全失去催化作用的现象称为催化剂中毒。2厂址的选择化工厂厂址的选择是一个复杂的问题，它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素；由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因

17、此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区，工厂规模的大小，主要由硫酸用量的多少来决定。硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。3硫酸工业的相关计算(1)根据硫元素守恒确定多步反应的关系式。关系式型计算题大多与工业生产有关，解题时，一定要仔细审题，应用数学关系，各项有关硫元素的质量分数均可归于黄铁矿的硫元素上。(2)通过FeS22SO22SO32H2SO4，掌握多步反应的化学计算技能，并跟工业生产中的产率、纯度和耗损相连，由此推广到其他多步反应的计算当中。(3)不纯物的计算：根据化学方程式的计算，只能以纯物质的质量代入，进行计算。【例3】工业上用煅烧黄铁矿制硫酸：4FeS211O

18、2 2Fe2O38SO2。用含FeS2为72%的黄铁矿制硫酸，煅烧时有1.5%的硫受到损失混入炉渣，SO2转化为SO3的转化率为97%，求1t黄铁矿可生产98%的H2SO4多少吨。解析根据S元素守恒得关系式：FeS22H2SO4，从而直接由FeS2的量求出所得H2SO4的量，省略了中间计算过程，大大简化了解题步骤，这种方法是化学计算中常用的关系式法，题中各项有关硫元素的质量分数均可归于黄铁矿的硫元素上，设可生产98%的H2SO4的质量为x，由关系式FeS22H2SO41201961t72%(11.5%)97%x98%解之得x1.15t答案1.15t制取硫酸时，混合气体的组成(体积分数)：SO2占7%，O2占11%，N2占82%，将该混合气体100L送入接触室反应后，其体积变为97.2L(相同条件下)，则此时SO2的转化率是()A80%B90%C70%D60%解析：原混合气体含SO2为100L7%7L2SO2O2 2SO3气体体积减少V2L1Lx100L97.2L2.8L则x5.6L因此SO2的转化率为 100%80%.答案：A