学习目标：
3．了解化学科学实验与化工生产的区别。
4．注意生产中的三废处理，防止环境污染
学案导学
1．化工生产与化学反应的关系
化工生产是以 为依据，以 为基础的。任何生产的完成都要符合 。
2．确定化工生产反应原理与过程的一般方法
对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的 和 考虑，来确定 。
3．确定化工生产反应原理与过程的案例研究——生产硫酸
(1)原料：从H2SO4的组成看，原料应该是自然界存在的含 物质，如 复合挤塑聚苯板(主要成分是FeS2)等。
(2)生产步骤：生产硫酸的主要化学过程可以分成 、 和SO3转化为硫酸三个阶段。
(3)工业上制硫酸的基本生产原理
①造气：以S为原料制备SO2，反应方程式S＋O2SO2(属 反应)。
②催化氧化：将SO2氧化成SO3，反应方程式 晶振封装(属 反应)。
③SO3吸收：三氧化硫转化成硫酸，反应方程式SO3＋H2OH2SO4(属
反应)。
二、生产中原料的选择
1．在工业生产中，选择原料除依据 外，还有许多因素需要考虑，如 、 、能源、 订舱系统用水的供应能力、 、 、预处理成本及 等。
2．目前，世界大多数国家生产硫酸主要以 为原料，我国主要是以
为原料制硫酸的。
三、生产中反应条件的控制
1．生产中反应条件的选择
在化工生产中要通过反应条件的控制使 和 都比较理想，还要同时考虑 和 。
2．硫酸工业生产中条件的选择
二氧化硫催化氧化的条件是： 。
四、硫酸工业废气和废渣的处理
1．尾气吸收
生产硫酸的尾气中含有少量 ，可用 吸收，然后再用硫酸处理，生成的SO2可返回用作生产硫酸的原料，其化学反应方程式为：
、 。
2．废渣的利用
用黄铁矿为原料生产硫酸的过程中，排出的炉渣和矿灰，可作为 ，还可以用来提炼 ；还可以作为制造 或用于 。
五、能量的利用
硫酸工业充分利用废热的方法是：利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的 和 。
合作探究
一、硫酸工业生产的原理与过程
玻璃框架
问题1、 从综合效益出发，我国生产硫酸首先需要考虑哪些方面的问题？
问题2、分别写出以硫黄、黄铁矿为原料生产硫酸的各步反应原理，并指出目前硫酸生产中的原料是什么？
问题3、工业生产硫酸分为几个生产阶段？对应的主要设备是什么？SO3的吸收是直接用水还是98%的硫酸？为什么？
例1、以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4________＋11O22Fe2O3＋8SO2
(2)接触室中发生反应的化学方程式是________________ 。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)________。
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 b．过量空气能提高SO2的转化率
c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160 g SO3气体与H2O化合放出260.6 kJ的热量，该反应的热化学方程式是
_____________________________________。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是______________________________________。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00 mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。
部分测定结果：
铵盐质量为10.00 g和20.00 g时，浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00 g时，浓硫酸增加的质量为0.68 g；铵盐质量为40.00 g时，浓硫酸的质量不变。
计算：该铵盐中氮元素的质量分数是________%；若铵盐质量为15.00 g，浓硫酸增加的质量为________。(计算结果保留两位小数)
练习1.有关接触法制硫酸的叙述不正确的是( )
A．硫黄和硫铁矿均可作为生产原料 B．将矿石粉碎，是为了提高矿石的利用率
C．反应中通入过量的空气是为了提高FeS2和SO2的转化率
D．从吸收塔出来的硫酸经浓缩后可以变成发烟硫酸
二、硫酸工业SO2接触氧化适宜条件的选择
问题1、接触氧化的反应特点是什么？
问题2、根据化学反应速率及平衡理论阐述SO2接触氧化生成SO3的适宜条件是什么？
例2、工业制硫酸生产流程如下图：
(1)我国黄铁矿资源比较丰富，但很多工厂仍以硫黄为原料生产硫酸，理由是______________。
(2)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________。
HD-PRIDE
A．升高温度 B．减小压强 C．不断补充空气 D．及时分离出SO3
(3)在生产中为提高催化剂催化效率采取了哪些措施？________ 。(至少答出两点措施)
(4)已知2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196 kJ·mol－1。在450 ℃、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量________(填“<”“>” “＝”)196 kJ，理由是________________________。
(5)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO27%、O211%、N282%。在500 ℃，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2)∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)＝0.46∶6.54∶7.73∶82，则SO2的利用率为______________________________________。
练习2.金属钾与金属钠的金属活动性相近，且钾比钠略强，当利用金属钾制金属钠时，发现钾与钠的共熔体难以分离，如调整温度到一定程度，则可用金属钠与氯化钾反应，制出金属钾，下面是四种物质的熔、沸点：
| K | Na | KCl | NaCl |
熔点(℃) | 63.65 | 97.8 | 770 | 801 |
沸点(℃) | 774 | 882.9 | 1 500(升华) | 1 413 |
| | | | |
根据平衡移动原理，可推知，用钠与氯化钾反应制金属钾的适宜温度是( )
A．97.8～770 ℃ B．770～774 ℃ C．850 ℃ D．1 413～1 500 ℃
三、硫酸生产过程中三废的处理
问题1、常说的工业三废指的是什么？
问题2、硫酸工业生产过程中三废如何处理？
双面针织机例3、下列废物处理方法中正确的是( )
A．化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收
B．化学实验中产生的二氧化氮废气可用烧碱溶液吸收
C．用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料
D．用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂
练习3.工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2等对环境有较大影响的有害气体。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是( )
A．NaOH溶液、酚酞试液 B．石灰水、石蕊试液
C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞试液
巩固训练
1．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是( )
A．硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸腾炉中投料
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
C．SO2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400～500 ℃，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的转化率都比较理想，且催化剂的活性也较高
2.在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(见右图)，下列有关说法中错误的是( )
A．上端进入的气体温度较高，下端出来的气体温度较低
B．预热含有二氧化硫的混合气体，有利于接触氧化
C．A处流出的气体为SO2和O2
D．预热SO3，有利于被浓硫酸吸收
3．飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降，它与空气中的SO2、O2接触时，SO2会部分转化为SO3，使空气的酸度增加，飘尘所起的作用可能是( )
①氧化剂 ②还原剂 ③催化剂 ④吸附剂
A．①② B．① C．①③ D．③④
4．下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中，叙述错误的是( )
A．充分利用三个反应放出的热能，来降低生产成本
B．为了防止尾气的污染，用氨水吸收尾气
C．硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，远离硫酸消费中心
D．生产过程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和处理
5．某次采集酸雨样品，每隔一段时间测定一次pH，得到数据如下表：
时间 | 开始 | 8 h | 16 h | 24 h | 32 h | 40 h | 48 h |
pH | 5.0 | 4.8 | 4.5 | 4.3 | 4.2 | 4.0 | 4.0 |
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