高中化学知识总结：接触法制硫酸

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1、接触法制硫酸　　[重点难点]　　1．了解工业制硫酸的化学原理、原料、设备和生产过程。　　2．运用化学反应速率和化学平衡理论分析SO2接触氧化的条件。　　[知识讲解]中学无机化工生产简介化学工业主要原料典型设备生产阶段化学反应尾气成份防污措施硫酸工业（接触法）硫铁矿、空气、98.3%的H2SO4沸腾炉、接触室、吸收塔SO2的制取、净化；SO2的接触氧化；SO3的吸收和H2SO4的生成SO2用氨水吸收利用，以防形成“酸雨”硝酸工业（催化氧化法）氨、空气、水氧化炉、吸收塔氨的氧化硝酸的生成不断通入空气NO、NO2，用碱液吸收合成氨工业燃料（煤、天然

2、气、石油）空气，水合成塔氨分离器原料气（N2、H2）的制备、净化和压缩；氨的合成与分离——硅酸盐工业玻璃工业石灰石纯碱石英玻璃熔炉——产品成分为：Na2SiO3CaSiO3SiO2水泥工业石灰石黏土水泥回转窑————普通水泥成分为：2CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O3　陶瓷工业黏土－－－主要成分为含Si物质氯碱工业食盐水立式隔膜式电解槽食盐水净化、电解食盐水、NaOH的分离Cl2用石灰乳吸收用心爱心专心硫酸的工业制法　　　　硫酸车间　　　　一、造气　　1．原料　　接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（

3、含有一定量的SO2）等作原料。　　从原料成本、环境保护等角度考虑，硫黄是制硫酸的首选材料。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作原料。　　世界硫酸产量的60%以上来自硫黄，另一方面，由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则，有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。相反，黄铁矿制酸的比重却呈下降趋势，90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：　　硫黄　　黄铁矿　　其他　　65%　　　16%　　　用心爱心专心19%　　2．煅烧黄铁矿　　将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，就可以得到SO2。　　煅烧黄铁矿在沸

4、腾炉中进行。　　造气阶段的反应原理：　　S(s)+O2(g)SO2(g)；△H=-297kJ/mol　　或者FeS2(s)+O2(g)Fe2O3(s)+2SO2(g)；△H=-853kJ/mol　　黄铁矿粉碎的目的：一是燃烧迅速，二是燃烧充分，提高原料的利用率。　　沸腾炉的名称是因为从炉底通入的强大空气流，在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”，所以，人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉。　　在此阶段中，空气是过量的，目的就是让黄铁矿充分反应。　　3．炉气净化干燥　　从燃烧炉中出来的气体叫做炉气，用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2

5、、N2、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等。杂质和矿尘都会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响，因此，在进行下一步氧化反应前，必须对炉气进行净化。　　炉气净化主要除去砷、硒等化合物和矿尘；炉气干燥主要除去水蒸气。　　二、接触氧化　　1．反应原理　　SO2跟O2是在催化剂（如V2O5）表面上接触时发生反应的，所以，这种生产硫酸的方法叫做接触法。　　从沸腾炉出来的气体主要有：SO2、O2、N2，它们进入接触室，发生如下反应：SO2(g)+O2(g)SO3(g)；△H=-98.3kJ/mol。　　2．SO2接触氧化反应条件选择　

6、　（1）温度　　在具体实际生产中，温度低了反应速率就低，更为重要的是催化剂活性在低温时不高，从综合经济效益考虑，温度过低对生产不利。　　在实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，催化剂的活性（反应速率）和SO2的平衡转化率（93.5%～99.2%）都比较理想。用心爱心专心　　（2）压强　　理论上：接触氧化是一个体积缩小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，可提高SO2的转化率。　　实际上：常压操作，并不加压。　　原因有两点：一是在常压时SO2的平衡转化率已经很高，增大压强后，SO2的平衡转化率提高得并不多；二是加

7、压对设备的要求高且耗能多，这样将增大投资和能量消耗。　　（3）热交换器　　进入接触室的SO2和O2需要加热，而接触氧化生成SO3时放出热量，反应环境温度会不断升高，用热交换器将这些热量来预热SO2和O2反应。　　由于接触氧化是一个放热反应，要想增大SO2的转化率、提高SO3的产率，平衡要向正反应方向移动，根据平衡移动理论，高温不利于SO3的生成，所以装一个热交换器可用来把反应生成的热传给需预热的炉气。　　在热交换器中，冷气体（SO2和O2等）在管道外流动，热气体（SO3等）在管道内流动，两种气体流向是逆向的，这样有利于热交换充分。　　三、三氧

8、化硫的吸收　　1．SO3的吸收　　吸收过程是在吸收塔里进行的。从接触室出来的气体，主要是SO3、N2以及未起反应的O2和SO2。SO3与H2O化合生成H2SO4。H