硫酸的工業(yè)制備和性質(zhì)（解析版）-2024-2025學(xué)年初升高化學(xué)銜接講義（蘇教版2019必修）

4.1.2硫酸的工業(yè)制備和性質(zhì)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.了解工業(yè)上制備硫酸的基本原理和濃硫酸的特性及應(yīng)用。

2.從微觀結(jié)構(gòu)區(qū)分濃硫酸和稀硫酸化學(xué)性質(zhì)的不同，認(rèn)識(shí)從量變到質(zhì)變的變化。

3.認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，樹立科學(xué)應(yīng)用化學(xué)物質(zhì)促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀；培養(yǎng)學(xué)生的科

學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任。

【知識(shí)梳理】一、硫酸的工業(yè)制備

1.工業(yè)上接觸法制硫酸的主要設(shè)備及生產(chǎn)流程如下圖:

根據(jù)上圖回答下列問題：

（1）填寫下列各進(jìn)口或出口物質(zhì)的名稱：

A含硫礦石（如FeSJ；B爐渣;C二氧化硫、氧氣、氮?dú)?D尾氣（SO?、0?、凡）。

2.接觸法制硫酸分為三個(gè)階段，填寫下表：

三原料硫黃或含硫礦石（硫鐵礦）空氣98.3%的濃硫酸

SC）3被吸收（生成

三階段造氣（生成so2）接觸氧化（生成so3）

H2SO4）

三設(shè)備沸騰爐接觸室吸收塔

點(diǎn)燃

2SO2+O2

s+o2……so2；

三反應(yīng)（均放熱）SO3+H2O=H2SO4

高溫.催化劑、2s0：

3

4FeS2+1102----2Fe2O3+8SO2

3.化學(xué)工業(yè)制備的要求

（1）原料廉價(jià)且穩(wěn)定，降低運(yùn)輸成本。

（2）從環(huán)保、成本等角度選擇合適的化學(xué)反應(yīng)，保證在反應(yīng)中能充分接觸。

（3）制備流程簡單高效，能耗低，反應(yīng)放出的熱量盡可能加以循環(huán)利用，生成的副產(chǎn)物較少。

（4）制備過程綠色環(huán)保，不使用或生成對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)。

【能力達(dá)成】

1.在硫酸的工業(yè)制法中，下列措施以及采取這些措施的原因分析都正確的是（）

A.硫鐵礦燃燒前需要粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料

B.爐氣進(jìn)入接觸室之前需要凈化、干燥，因?yàn)闋t氣中的雜質(zhì)易與SO?反應(yīng)

C.SC>2氧化為SC>3時(shí)需要使用催化劑，這樣可以使SC>2全部轉(zhuǎn)化為SC>3

D.SO3的吸收一般用98.3%的濃H2so4，而不用水，因?yàn)橛盟找仔纬伤犰F，不利于SC）3的吸收

答案：D

解析：將硫鐵礦石粉碎，能增大礦粒與空氣的接觸面積，使燃燒更快、更充分，從而提高硫鐵礦的

利用率，故A錯(cuò)誤；凈化SO2的目的是防止雜質(zhì)使催化劑中毒，干燥的目的是防止水蒸氣與SO2、

SO3反應(yīng)生成的酸腐蝕設(shè)備，故B錯(cuò)誤；SO2轉(zhuǎn)化為SC>3的反應(yīng)是可逆的，不可能完全轉(zhuǎn)化為SC>3,

故C錯(cuò)誤。

2.在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO?的吸收過程是在吸收塔（如圖）中進(jìn)行的，吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下

列說法中不正確的是（）

=0

A.從□處通入SC>3，整個(gè)吸收操作采取逆流的形式

B.從口處噴下98.3%的濃硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積

C.從口處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO?，可直接排入大氣

D.從口處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的濃硫酸

答案：C

解析：三氧化硫的吸收通常使用98.3%的濃硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化

硫時(shí)容易形成酸霧，吸收效率低，不利于三氧化硫的吸收；氣體的吸收常采用逆流原理，這樣有利

于氣、液的充分接觸，吸收效果好；從吸收塔上部導(dǎo)出的氣體是沒有起反應(yīng)的。2和少量二氧化硫，

直接排入大氣會(huì)污染環(huán)境，所以應(yīng)用吸收劑吸收或循環(huán)使用。

3.在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO?的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸

室（如圖），按此密閉體系中氣體的流向，則在A處流出的氣體含有（）

催化M-TTTTTT

呼帥中

催化劑、工

A.僅SO2B.SO3、O2

c.soro2D.SOrSO3

答案：c

解析：A處流出的是已經(jīng)過熱交換器預(yù)熱的原料氣SC)2和。2。

4.在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是()

A.硫鐵礦煨燒前要粉碎，因?yàn)榇髩K硫鐵礦不能燃燒

B.從沸騰爐出來的氣體只有SO2

C.SO2氧化成SO3,SO2能全部轉(zhuǎn)化為sc>3

D.SO3用98.3%的濃H2sO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SC>3吸收更充分

答案:D

解析：將硫鐵礦粉碎是使其增大與空氣的接觸面積，使燃燒更快、更充分，并不是大塊硫鐵礦不能

燃燒;從沸騰爐出來的氣體除SC>2外，還有。2等；SC>2轉(zhuǎn)化為SC)3為可逆反應(yīng)，正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)

行，故SO?不可能全部轉(zhuǎn)化為S03；SO3轉(zhuǎn)化為H2so4,若直接用水吸收，會(huì)形成大量酸霧，導(dǎo)致

SC)3吸收不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98.3%的濃硫酸作為吸收劑，則不會(huì)出現(xiàn)酸霧，吸收SC)3更充分。

5.工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分：沸騰爐、接觸室、吸收塔。下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫

酸工藝的流程設(shè)計(jì)出來的，用于探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫。

請(qǐng)回答下列問題：

⑴寫出沸騰爐內(nèi)燃燒硫鐵礦的反應(yīng)方程式：O

⑵上圖中的乙、丙分別相當(dāng)于工業(yè)上制取硫酸裝置中的

(3)從乙裝置中出來的氣體有o

(4)丙裝置的作用為,丁中的現(xiàn)象為。

(5)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在的較明顯缺陷是o

答案：(l)4FeS2+UC)2強(qiáng)里2Fe2C>3+8SO2(2)接觸室吸收塔(3)SOrOrS03(4)吸收SO3有

酸霧產(chǎn)生(5)缺少尾氣吸收裝置

解析：乙裝置相當(dāng)于接觸室，將SO2催化氧化為SO3，由于該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，故從乙裝置中

出來的氣體中含有SOrOrS03；丙裝置相當(dāng)于吸收塔，用濃硫酸吸收SO3；丁裝置是用水吸收so3,

SO3溶于水會(huì)放出大量的熱，使水汽化為水蒸氣，從而形成酸霧；本實(shí)驗(yàn)中缺少尾氣吸收裝置。

【知識(shí)梳理】

二、硫酸的性質(zhì)和用途

1.物理性質(zhì)

純硫酸是無色、黏稠、難揮發(fā)的油狀液體，稀釋時(shí)放出大量熱。

2.稀H2s。彳的化學(xué)性質(zhì)

具有酸的通性，完成下列離子方程式：

⑴使紫色石蕊試液變紅。

(2)與活潑金屬反應(yīng)(如Zn)：Zn+2H+=Zn2++H/。

(3)與堿性氧化物反應(yīng)(如CuO)：CuO+2H+=Cu2++H?O。

(4)與堿反應(yīng)(如NaOH)：OH-+H+=H0。

(5)與某些鹽反應(yīng)(如BaC9：Ba2++SO*『BaSOJ

3.濃硫酸的特性

(1)吸水性——干燥劑

濃硫酸具有很強(qiáng)的吸水性，可用作干燥劑。物質(zhì)本身含有結(jié)晶水或混有水，濃H2s體現(xiàn)吸水性，

可能為物理變化，如用濃H2s。4干燥Cb。2等氣體，但不能干燥NH?、HBr、HI等;也可能為化

學(xué)變化，如CuSOQHQ濃應(yīng)短：CuSO.+SH?。。實(shí)驗(yàn)操作：在一支潔凈的大試管內(nèi)加入少量

CuSO/SH2。粉末，再向試管中加入3mL濃硫酸，此時(shí)試管內(nèi)的現(xiàn)象是藍(lán)色晶體變?yōu)榘咨勰?/p>

(2)脫水性：濃硫酸按水的組成比,奪取某些有機(jī)物中的氫、氧原子形成水分子。

教材中的蔗糖和濃硫酸的實(shí)驗(yàn)說明濃硫酸具有脫水性。

現(xiàn)象1：蔗糖逐漸變黑。原因是濃硫酸具有脫水性:

濃硫酸

12C+11H,。。

現(xiàn)象2：蔗糖體積膨脹，形成黑色疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體。原因是濃

硫酸具有強(qiáng)氧化性，把炭氧化成CO2，并有SO2氣體放出。

注意：物質(zhì)本身不含水，按HEIO=2口1失去，為化學(xué)變化，如

HCOOH^^LCOT+H2。。

(3)強(qiáng)氧化性

口實(shí)驗(yàn)：將一小塊銅片放入試管中，然后加入2mL濃HzSO#用圖示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)象。

濃碳酸

曲有少量

//薇液的棉花

石茶試液

:彳或品紅試液)

盟二.1

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：常溫下，無明顯現(xiàn)象，加熱后，銅與濃硫酸反應(yīng)，有氣體生成，產(chǎn)生的氣體能使品紅試

液褪色或使紫色石蕊試液變紅，反應(yīng)后被稀釋的溶液呈藍(lán)色。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：銅與濃H2s。4在加熱時(shí)能發(fā)生反應(yīng)，生成SC)2和CuSC)4。

反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2HzSO,(濃HCUSO4+SO/+2H2O。

在該反應(yīng)中，氧化劑為濃H.SO”還原劑為Cu,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1」1。濃硫酸在

----------丁q-----------------------

反應(yīng)中既體現(xiàn)出強(qiáng)氧化性又體現(xiàn)出酸性。

口濃硫酸不僅能與金屬反應(yīng)，還能與部分非金屬單質(zhì)如碳等反應(yīng)：C+2H?SO,(濃產(chǎn)CO/+2SO/+

2H2OO

1在常溫下，鐵、鋁等金屬在濃硫酸中可發(fā)生鈍化,即金屬的表面上會(huì)生成一層致密的氧化物薄膜,

從而阻止酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)。

□AkFe鈍化理解

A、發(fā)生反應(yīng)，為化學(xué)變化；B、條件：常溫，濃H2so爐

若加熱，2Fe+6H2soJ濃):Fe2(SO4)3+3SOJ+6H,O=

口量變引起質(zhì)變

反應(yīng)進(jìn)行時(shí)濃H2SO4變稀，會(huì)發(fā)生其他反應(yīng)。

Zn+2H,SC(4(濃)FznSC>4+SO2T+2H2。，Zn