SO2(g)
催化剂 加热

第二步：催化氧化
2SO2 (g) + O2 (g) 第三步：吸收 SO3(g)+ H2O(l)
2SO3(g) H2SO4(l)
（二）硫酸工业生产的原理
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以黄铁矿（FeS2）为原料 第一步：造气 高温 8SO2（g）+ 2Fe2O3（s） 4FeS2（s）+ 11O2 （g） 第二步：催化氧化 2SO2 (g) + O2 (g) 第三步：吸收
三个主要设备: 沸 腾 炉、接 触 室、吸收塔
发烟硫酸是浓度超过100%的硫酸,也 就是它含有游离的三氧化硫气体 .浓硫酸一般指浓度大于75%的硫酸.
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三、生产中反应条件的控制
1、影响化学反应速率的因素有哪些？ 反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的 反应）、催化剂 2、什么是化学平衡？ 指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆 反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度 保持不变的状态。
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新课标人教版高中化学课件系列
选修2 化学与技术 第一章 走进化学工业
第一节 化工生产过程中的基本问题 第1课时
走进化学工业
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化工生产过程中的基本问题
复习回顾:
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硫酸的性质
• (1)物理性质：硫酸是一种无色,难挥发,易溶于水 的油状液体。 • 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫 水 中，并_______ 浓硫酸 倒入____ 不断搅拌 。 酸时应该把______ • (2)化学性质： 吸水 性、______ 脱水 性和 • 浓硫酸具有酸性、______ 强氧化 性。 ______
三、生产中反应条件的控制
越高 ； 思考压强的增大，SO2的转化率_____ 那么是否压强越高越好呢？ 根据平衡移动原理，加压对提高 SO 2 的转化率 有利，但在常压、400~500℃时，SO2的转化率已经很 高，加压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。 应选择压强：（2）常压
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（2）压强
注意：工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题。
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注意（1）前提是“一定条件下的可逆反应”； ： （2）实质是“正反应和逆反应速率相等”；
（3）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变 ”。
补充平衡的移动，即改变反应条件（浓度、温度、压强）对化学平衡的影响 条件的改变
增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大压强 升高温度
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平衡移动方向
向正反应方向移动 向正反应方向移动 向气体体积缩小的方 向移动 向吸热反应方向移动
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一、依据化学反应原理确定生产过程
（一）硫酸工业生产的原理
1. 自然界中存在的含硫的物质有哪些? 硫磺、黄铁矿（FeS2） 2. 这些物质能直接得到H2SO4吗?若不能，那 么要经过哪些中间产物才能变成硫酸?
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（二）硫酸工业生产的原理 以硫磺为原料 第一步：造气 S (s)+ O2 (g)
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点燃
平衡移动的结果 反应物浓度减小 生成物浓度增大 体系压强减小 体系温度降低
勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（浓 度、温度或压强等），平衡就会向着能够减弱这种改变 的方向移动
三、生产中反应条件的控制
• 能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。
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SO2接触氧化的反应为： 催化剂 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) （1）温度
（2）为什么不主张用黄铁矿（主要成分FeS2）作为原料生产 硫酸?
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硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单 ，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化， 从而降低成本。 (3)为什么生成的S03要用硫酸进行吸收而不是水？
水吸收会产生大量的热，不好，有副作用，而浓硫酸 是吸收，原理为H2SO4+nSO3=H2SO4.nSO3，生成浓 硫酸或者发烟硫酸。
注意 : 工业生
产中反应温度 的选择往往还 要考虑该温度 下催化剂的活 性。
加热 注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应
越高 ；那么是否温度越 思考温度较低时， SO2的转化率_____ 低越好呢？ 不是，虽然温度较低对提高 SO2的转化率有利，但 温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。 应选择温度：(1)低温(400~5000C)
生产原料的选择
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思考： 吸收 SO 3 为什
么不用水或稀硫酸， 而 要 用 98.3% 的 浓 硫 酸？浓硫酸为什么必 须从塔顶喷下？
因为用水或稀H2SO4 溶液做吸收剂容易形成酸 雾且吸收速率慢； 液体由上向下流，气 体由下向上升，两者在逆 流过程中充分反应。
SO3
吸收塔
生产原料的选择
小结
• • • • • 1、工业上接触法制硫酸概括为“五个三”： 三种原料: 硫磺(或黄铁矿)、空气、水 三个反应: 三个生产过程: 造气、催化氧化、吸收
生产原料的选择
3、硫酸工业生产的三个主要设备
SO2 O2
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沸腾炉
接触室
吸收塔
生产原料的选择
思考：黄铁 矿为什么要 粉碎？为什 么要通入强 大空气流？ 粉碎黄铁矿是增大 矿石跟空气的接触面 积，加快反应速率并 使之充分燃烧； 通强大的空气流是 为了使黄铁矿充分燃 烧，同时增大廉价易 得 的 反 应 物 浓 度 ， 可 空气 以是较贵重的原料得 以充分利用。
催化剂 加热
2SO3(g)
SO3(g)+ H2O(l)
生产过程：造气
H2SO4(l)
催化氧化 吸收
（三）工业制硫酸的主要流程
空气 造气 （SO2） SO2
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净化、干燥
98%硫酸
催化反应室 400~500℃ 常压、催化剂
SO3
水
贮存室 98%硫酸 稀释室
发烟硫酸
吸收塔
二、生产中原料的选择
1、硫酸生产中的三种原料：硫磺或黄铁矿、空气、水 （1）为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？ 早期黄铁矿储存量比较大，而天然硫磺资源缺乏， 又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。
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思考：从沸 腾炉出来的 SO2气体是 否纯净？
矿 渣
不纯净，炉气 中除SO2 还含 有O2、N2、 H 2 O 和一些杂 质。
沸腾炉
生产原料的选择
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思考：接触室中
热交换 器的作 用 是什么 ？从接 触 室出来 的气体 成 分是什么？
低温的 SO2 、O2
接触室
热交换器的作 用是在 SO 2 接触氧 化时，用放出的热 来预热即将进入接 触室发生反应的 SO2 和空气，这样 可以充分利用热能 ，节约燃料。