高考考点完全解读+练习+附标准答案20、硫酸工业环境保护

1、高中化学58个考点精讲 20、硫酸工业 环境保护复习重点1接触法制硫酸的生产过程和化学原理。2保护环境难点聚焦一、接触法制硫酸的原理、过程及典型设备1三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。利用接触法制硫酸一般可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含一定量的SO2)等。其中用硫黄作原料成本低、对环境污染少。但我国硫黄资源较少，主要用黄铁矿（主要成分为FeS2）作生产硫酸的原料。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 2三步骤、三反应：（1）4FeS2 +11O2=2Fe2O3+8SO2（高温）（2）2 SO2+O22SO3 （催化剂，加热），（3）SO3 +H2O =H2SO4聞創沟燴鐺險爱氇谴净。3三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔4三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。（1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。（2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。（3）逆流原

2、理：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。接触法制硫酸的原理、过程及典型设备三原料三阶段三反应（均放热）三设备三净化黄铁矿或S造气4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（高温）或S+O2=SO2沸腾炉除尘空气接触氧化2 SO2+O22SO3（催化剂）接触室（含热交换器）洗涤98.3%浓硫酸三氧化硫吸收SO3+H2O =H2SO4吸收塔干燥接触法制硫酸示意图：5应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。（1） 温度 二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断，温度较低对反应有利。但是，温度较低时，反应速率低，考虑催化剂在400500活性最大，在实际生产中，选定400500作为操作温度，这时反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。（2） 压强二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应，根据化学平衡理论判断，加压对反应有利。但是，在常压、400500时，二氧化硫的转化率已经很高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操作，并不加压。謀荞抟

3、箧飆鐸怼类蒋薔。（3） 二氧化硫接触氧化的适宜条件常压、较高温度（400500）和催化剂6接触法制硫酸中应注意的几个问题（1）依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分燃烧。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。（2）依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。（3）通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、硒化合物、矿尘等。砷、硒化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响。因此，炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。（4）在接触室里装有热交换器，其作用是在二氧化硫接触氧化时，用放出的热量来加热未反应的二氧化硫和空气，充分利用热能，节约燃料。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 （5）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢。二、有关计算1物质纯度、转化率、产率的计算（1）物质纯度（%）=不纯物质中含纯物质的质量不纯物质的总质量1

4、00%（2）原料利用率（%）=实际参加反应的原料量投入原料总量100% （或转化率）（3）产率（%）=实际产量理论产量100%（4）化合物中某元素的损失率=该化合物的损失率2多步反应计算（1）关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量（或质量）之比，列出关系式，即可一步计算。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。（2）元素守衡法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系，如： FeS22H2SO4， SH2SO4。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。若已知（欲求）FeS2含量，用前面的关系式，若已知（欲求）S的含量，用后一关系式，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS2（或S）进行计算。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1环境保护与原料的综合利用（1）注意科学实验与实际生产的区别在科学实验中，为了探索某个重要的原理或实现某个重要的反应，可以不惜大量的时间和资金。而化工生产必须在遵循科学原理、实现某个反应的基础上，着重考虑综合经济效益，最大限度地提高劳动生产率、降低成本、保护生态环境，为国民经济部门提供质优价廉

5、的化工产品，以达到优质高效的目的。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。（2）硫酸生产中的“三废”处理硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利用而排空会严重污染空气。1) 尾气吸收A. 用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2处理；（此方法反应复杂，还可能发生其他反应）SO2+ NaOH = NaHSO3NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2ONa2SO3+Ca(OH)2= CaSO3+ 2NaOH2 CaSO3 + O2= 2CaSO42)污水处理硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染。通常用消石灰处理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O。生成的硫酸钙可制建材用的石膏板。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3)废热利用硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应，应当充分利用放出的热量，减少能耗。第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，

6、产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输，气流、液流等动力用电）。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔。4）废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁量高的矿渣可以炼铁。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。工业上在治理“三废”的过程中，遵循变“废”为宝的原则，充分利用资源，以达到保护环境的目的。2能量的充分利用许多化学反应是放热反应。化工生产中应充分利用反应热，这对于降低成本具有重要意义。硫酸厂生产中的反应热得到充分利用后，不仅不需要由外界向硫酸厂供应能量，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能源。在硫酸生产过程中使用的热交换器就是利用了反应所放出的热量来加热二氧化硫和氧气的混合气体，以节约能源。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3生产规模与厂址选择（1） 化工厂选址的因素一般来说，现代化工生产要求有较大的生产规模。化工厂厂址选择是很复杂的问题，涉及原料、水源、能源、土地供应、交通运输、环境保护和市场需求等诸多因素，应对这些因素综合考虑，权衡利弊，才能

7、作出合理的选择。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。化工厂厂址选择一般应考虑下列因素：是否有市场需求；是否接近原料供应地；土地供应是否充足；水源是否充足；能源是否充足且廉价；交通运输是否方便；能否达到环境保护要求。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。上述这些因素必须在遵循科学原则的基础上，着重考虑综合经济效益，即要求最大限度地提高劳动生产率，降低成本，保护生态环境。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。（2） 硫酸厂选址的因素由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因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决定；硫酸厂厂址应远离水源和河流的上游，以免工厂的污水污染水源；也不要设置在城镇和居民区盛行风向的上风地带，以免工厂排放的大量烟尘和有害气体污染城镇的水源和大气等。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。二环境保护一、酸雨（1）酸雨的定义一般认为,酸雨是由于燃烧高硫煤排放的二氧化硫等酸性气体进入大气后,造成局部地区大气中的二氧化硫富集,在水凝结过程中,溶解于水形成亚硫酸,然后经某些污染物的催化作用及氧化剂的的氧化作用生成硫酸,随雨水降下形成酸雨.構氽頑黉碩饨荠龈话骛。酸雨的pH值一般少于5.6.（2）酸雨的危

8、害对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长.破坏土壤、植被、森林.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.（3）酸雨的治理二氧化硫污染大气的罪魁煤，平均含硫量约为2.5%-3%。为治理煤燃烧时造成的二氧化硫污染，一种办法是事先从煤中除去硫。但是只有一部分煤中的硫主要以黄铁矿（FeS2）的形态存在；这样的煤以脱硫工艺处理后其含硫量可降低到约为1%。大部分的煤中还含有较多的有机硫化合物，这样的煤以脱硫平均只能除去原含硫量的约40%。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。二、温室效应众所周知，全球变暖是由于“温室效应”。“温室效应”是怎样形成的呢？在凉爽、清凉的日子，都知道温室里的温度大大高于室外温度。这是因为温室的保温塑料薄膜使太阳能转化的热能进的多、出的少，所以温度逐渐升高。地球大气层里的二氧化碳、甲烷等气体就象这个薄膜，使太阳辐射进的多而出的少，因而使地球表面的温度逐渐升高。根据测定，大气中的二氧化碳

9、浓度每增加1倍，地球表面的大气温度就会升高1.54.5度。由于全世界工业和交通耗费大量的石油、煤炭、天然气等能源，因此大气中的二氧化碳正以每年1.5ppm的速度增加。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。全球变暖使大气、海洋环流规律变化，加剧“厄而尔尼诺”、“玛尼娜”现象的危害，导致大面积旱、涝灾害频繁发生。长期干旱使非洲几百万人饿死，上亿人营养不良。东南亚连年洪水使上千万人流漓失所。全球变暖还使极地冰川溶化，海平面上升。每升高1米，将使直接受影响的人口达10亿，土地500万平方米公里（占世界的三分之一）。同时还引发风暴潮、盐水倒灌。可见其危害多么严重！凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。三、臭氧层破坏大气臭氧层的损耗是当前世界上又一个普遍关注的全球性大气环境问题，它直接关系到生物圈的安危和人类的生存。 1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。1985年，美国的雨云-7号气象卫星测到了这个臭氧洞。以后经过数年的连续观测，进一步得到证实。据NASA报道，NASA的Nimbus -7卫星上的总臭氧测定记录数据表明，近年来，南极上空的臭氧洞有恶化的趋势。目前不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少现象。NASA和欧洲臭氧层联合调查组分别进行的测定都表明了这一点。对于大气臭氧层破坏的原因，科学家中间有多种见解。但是大多数人认为，人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCl表示）是破坏臭氧层的主要原因。由于臭氧层中臭氧的减少，照射到地面的太阳光紫外线增强，其中波长为240329纳米的紫外线对生物细胞具有很强的杀伤作用，对生物圈中的生态系统和各种生物，包括人类，都会产生不利的影

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