第2課時硫酸的工業(yè)制備濃硫酸的性質(zhì)

研習(xí)一硫酸的工業(yè)制備

［自讀教材］

1.接觸法制備硫酸

⑴硫酸工業(yè)主要設(shè)備與流程

催化劑

熱交換器,

1UUUUUI

鬻；二陋.±催化劑

⑵硫酸工業(yè)

硫鐵礦(主要成分98.3%的濃

三原料空氣

是__)H2s04

SO3的吸收和

三階段造氣接觸氧化

H2s04的生成

高溫

4FeSi+1102===催化劑SO+HO=

三反應(yīng)32

2so2+O22SO3

2Fe2Ch+△H2SO4

8SO2

吸收塔

接觸室

沸騰爐用98.3%濃HSO

熱交換器的作用：利用24

產(chǎn)生的SO2經(jīng)吸收SO3,不用水

三設(shè)備________原理，反應(yīng)放出的

_______，防止接吸收，防止SO3溶

熱量預(yù)熱SO2和02,同時

觸室中催化劑中毒于水反應(yīng)放熱導(dǎo)致

冷卻生成的SO3

答案：(1)沸騰接觸室吸收塔

(2)FeS2除塵凈化逆流酸霧

2.硫酸工業(yè)

(1)硫鐵礦工藝：產(chǎn)生_______、廢氣，但原料豐富。

⑵硫黃工藝：含雜質(zhì)少，廢氣少，不產(chǎn)生礦渣，但硫黃價格

（3）化學(xué)工業(yè)制備的要求

①原料廉價且穩(wěn)定，能降低運輸成本。

②從環(huán)保、成本等角度選擇合適的反應(yīng)、設(shè)計合理的裝置。

③制備流程簡單高效，能耗低，盡可能采用循環(huán)利用，生成的副

產(chǎn)物較少。

④制備過程綠色環(huán)保，沒有使用或生成對環(huán)境有害的物質(zhì)，若有,

須對有害物質(zhì)進行無害化處理。

答案：⑴礦渣⑵高

［演習(xí)經(jīng)典］

1.（2021?海口檢測）工業(yè)上用“接觸法”生產(chǎn)硫酸。下列有關(guān)說

法中正確的是（）

A.硫鐵礦燃燒前要粉碎，因為大塊硫鐵礦不能燃燒

B.從沸騰爐出來的氣體只有SO2

C.SO2氧化成SO3時，SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3

D.SO3用98.3%的濃H2s04吸收，目的是防止形成酸霧，以便

使SO3吸收完全

答案：D

解析：A項中，將硫鐵礦粉碎是增大其與空氣的接觸面積，使燃

燒更快、更充分，并不是大塊硫鐵礦不能燃燒；B項中，從沸騰爐中

出來的氣體除SO2外，還有未反應(yīng)的N2、02等；C項中，SO2轉(zhuǎn)化

為SO3為可逆反應(yīng)，反應(yīng)體系中SO2不可能完全轉(zhuǎn)化為SO3；D項中，

SO3轉(zhuǎn)化為H2so4,若直接用水吸收，會形成大量酸霧，導(dǎo)致SO3

吸收不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98.3%的濃硫酸作為吸收劑，則不會出現(xiàn)

酸霧，充分吸收SO3。

2.在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)過程中，SO3的吸收過程是在吸收塔（如圖）

中進行的，吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下列有關(guān)說法不正確的是

②

A.從①處通入SO3,整個吸收操作采取逆流的形式

B.從②處加入98.3%的濃硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積

C.從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量的SO2,可直接排入空氣中

D.從④處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的濃硫酸

答案：C

解析：首先明確裝置（設(shè)備）在吸收SO3過程中是采用逆流原理進

行的，即98.3%的濃硫酸是從吸收塔頂加入，而SO3是從吸收塔底

部通入的。吸收SO3通常使用98.3%的濃硫酸，不用水或稀硫酸，

原因是用水或稀硫酸吸收SO3時容易形成酸霧，吸收效率降低，不

利于SO3的完全吸收。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)出的氣體含有SO2,直

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

3.某硫酸廠制備硫酸的過程中，燃燒硫鐵礦時損失硫5%（質(zhì)量

分數(shù)），在SO2的催化氧化時有92%的SO2轉(zhuǎn)化為SO3；在吸收塔中

損失的SO3為0.6%。現(xiàn)有含F(xiàn)eS295%的硫鐵礦（雜質(zhì)不含硫元素）100

t,則可制得98%的濃硫酸t(yī)o

答案：137.55

高溫

解析：題中發(fā)生的反應(yīng)有①4FeS2+llO2==2Fe2O3+8SO2,

催化劑

②2so2+O22SO3,③SO3+H2O=H2SO4,關(guān)系式為FeS2?

△

2H2so4。

實際用于生產(chǎn)H2s04的FeS2的質(zhì)量為

100tX95%X（1一0.6%）X92%X（1一5%）=82.532t

設(shè)可制得98%的濃硫酸xt,有

FeS2?2H2s。4

1202X98

82.532txtX98%

解得137.55,即可制得98%的濃硫酸137.55to

研習(xí)二濃硫酸的性質(zhì)

［自讀教材］

1.濃硫酸的物理性質(zhì)

純凈的硫酸是一種無色、狀、黏稠的液體，沸點高，難

揮發(fā)。常用的濃硫酸為質(zhì)量分數(shù)為，密度為1.84g-cm-3,

物質(zhì)的量濃度約為18.5mol?L-］，腐蝕性較強，易溶于水，能以任意

比例與水混溶，溶于水時會放出大量的o

答案：油98.3%熱

2.實驗探究濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)

實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論涉及的反應(yīng)

向表面皿中加入少量膽研，

藍色晶體變成濃硫酸具有濃H2s04

再加入約3mL濃硫酸，攪CUSO4-5H2O-------

_______色粉末______性

拌，觀察實驗現(xiàn)象CUSO4+5H2O

取2g蔗糖

(Cl2H22011)放入大試管中，

蔗糖逐漸變濃硫酸具有濃H2s04

加2?3滴水,再加入約3mLCi2HOn=12C+

________，體積膨脹，_____性，且能22

濃硫酸，迅速攪拌，然后塞IIH2O

形成疏松多孔的海綿_______碳單

緊帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，將△

狀的物質(zhì)，品紅溶液質(zhì)，本身被還原C+2H2so4（濃）==

玻璃導(dǎo)管的另一端插入盛有

為SO2COt+2SO2t+2H2O

品紅溶液的試管中，觀察實2

驗現(xiàn)象

將一小片銅片放入試管中，加熱前銅片在濃硫酸

濃硫酸具有△

然后加入2mL濃硫酸，用下中無明顯現(xiàn)象；加熱

Cu+2H2s。4（濃）=

列裝置進行實驗，觀察實驗后，銅片逐漸

性CuSO4+SO2t+2H2O

現(xiàn)象________,表面有

產(chǎn)生，試管

氫輒中有固體產(chǎn)

/化鈉

/溶液

生，溶液逐漸變綠；

品紅溶液褪色

答案：白吸水黑褪色脫水氧化溶解氣泡

白色強氧化

3.硫酸的應(yīng)用

在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用，如化肥、醫(yī)藥、農(nóng)藥的生產(chǎn)，金屬

礦石的處理，金屬材料表面清洗等。

4.重要的硫酸鹽

名稱性質(zhì)及應(yīng)用

石膏(CaSO4?2H2O),也稱為________;熟石膏

硫酸鈣

QCaSO/HzO)與水混合很快凝固，作各種模型和

(CaSO)

4________繃帶；調(diào)節(jié)水泥的________時間

天然的硫酸鋼稱為________，不溶于水，也不易被

硫酸領(lǐng)________透過，作檢查腸胃的內(nèi)服藥劑，俗稱

________;作白色顏料，油漆、油墨、造紙、塑料、

(BaSO4)

橡膠的原料及填充劑

硫酸亞鐵綠磯(FeSONEhO),可用于生產(chǎn)防治________的藥

齊!］;生產(chǎn)凈水劑和顏料鐵紅的原料

(FeSO4)(FezCh)

答案:生石膏石膏凝結(jié)重晶石X射線鋼餐缺鐵性貧

血

［研習(xí)重難］

濃硫酸的特性

吸水性）一常用作干燥劑，但不能干燥NH3、H2S、HBr、HI等

福維「將有機物中的氫、氧原子以2：1比例脫去形成水，

如使蔗糖變黑

LjFe.AI,常溫下鐵、鋁遇濃硫酸鈍化，可用鋁槽

匚一車裝運濃硫酸

*Cu+2H2so4（濃）2CUSOJSO2T+2H2。

與C?△

------------?C+2H,S0,（濃）=CO,T+2SO,T+2H,O

［演習(xí)經(jīng)典］

1.下列有關(guān)硫酸的化學(xué)事實及其表現(xiàn)出的性質(zhì)（括號中）的描述

中，正確的是（）

A.久置在敞口容器中的濃硫酸，溶液質(zhì)量增大（脫水性）

B.在加熱條件下鐵與濃硫酸的反應(yīng)（氧化性、酸性）

C.蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的“黑面包”實驗（吸水性）

D.濃硫酸與氯化鈉固體反應(yīng)得到HCI氣體（強酸性）

答案：B

解析：久置在敞口容器中的濃硫酸，由于濃硫酸的吸水性，溶液

的質(zhì)量增大，選項A錯誤；加熱條件下Fe與濃硫酸的反應(yīng)體現(xiàn)了濃

硫酸的強氧化性和酸性，選項B正確；“黑面包”的生成體現(xiàn)了濃

硫酸的脫水性和強氧化性，選項C錯誤；用濃硫酸制取HCI氣體利

用了濃硫酸沸點高、難揮發(fā)的性質(zhì)，選項D錯誤。

2.下列敘述正確的是（）

A.濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氫氣、氧氣、氨氣等氣體，

但不能干燥有較強還原性的HI、H2s等氣體

△

B.濃硫酸與單質(zhì)硫反應(yīng)的方程式為S+2H2so4（濃）==3SO2t

+2H2O,在此反應(yīng)中，濃硫酸既表現(xiàn)了其強氧化性，又表現(xiàn)了其酸

性

C.把足量銅粉投入只含有2molH2s04的濃硫酸中，得到氣體

體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4L

D.常溫下能夠用鐵、鋁等容器盛放濃硫酸，是因為濃硫酸的強

氧化性使其鈍化

答案：D

解析：A項，濃硫酸具有吸水性，但由于其具有強氧化性和酸性，

故不能用來干燥具有還原性的氣體和堿性氣體（NH3）;B項，金屬與

濃硫酸反應(yīng)時，生成相應(yīng)的鹽和SO2,此時濃硫酸顯示酸性和強氧化

性，而與S、C等非金屬單質(zhì)作用時，由于沒有鹽生成，故只顯示強

氧化性；C項，Cu與濃硫酸反應(yīng)時，濃硫酸濃度逐漸降低，當(dāng)降到

一定程度時變?yōu)橄×蛩幔磻?yīng)自行停止，故產(chǎn)生的SO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況

下不足22.4Lo

3.（2021?鄭州檢測）用如圖所示實驗裝置（夾持儀器已略去）探究

銅絲與過量濃硫酸的反應(yīng)。下列實驗說法中合理的是（）

A.上下移動①中銅絲可控制SCh的量

B.①中反應(yīng)完后溶液呈藍色

C.③中選用品紅溶液吸收多余的SCh

D.為確認有CuSO4生成，向①中加水，觀察顏色

答案：A解析：通過控制Cu絲與濃H2s04的接觸和脫離可控

制產(chǎn)生SCh的量，故A項正確；Cu與濃H2SO4反應(yīng)完后，溶液仍為

濃H2so4,生成的C11SO4在濃硫酸中不能以離子形式存在，故溶液

呈棕色不呈藍色，為確認有CuSC>4生成，將①倒入水中，觀察顏色，

故B、D項錯誤；③是尾氣處理裝置，但品紅只能用于檢驗SO2,應(yīng)

用NaOH溶液吸收多余的SO2,故C項錯誤。

4.某報刊曾報道下面一段新聞“某日凌晨，一輛載有濃硫酸的

罐車在某境內(nèi)側(cè)翻。從車中流出的硫酸使路邊雜草等被腐蝕成黑色,

上面泛起黑色的泡沫，空氣中到處彌漫著刺鼻的氣味。”請用化學(xué)知

識解釋下列問題：

（1）“從車中流出的硫酸使路邊雜草等被腐蝕成黑色”其原因是

⑵濃硫酸為不揮發(fā)性強酸，“空氣中到處彌漫著刺鼻的氣味”

的原因

是

(3)該運載硫酸的罐車可能是用制造的。

(4)寫出兩種鑒別濃硫酸和稀硫酸的簡單方法:

答案：(1)濃硫酸具有脫水性，使雜草炭化

(2)碳與濃硫酸反應(yīng)生成S(h⑶鐵或鋁

(4)方法一：分別取少量樣品于兩支試管中，分別加入鐵片或鋁

片，有氣體生成的是稀鹽酸，沒有明顯現(xiàn)象的是濃硫酸。方法二：分

別取少量樣品于兩支試管中，分別加入CUSO4?5H2O晶體，晶體溶解

溶液呈藍色的是稀硫酸，固體由藍色變成白色的是濃硫酸(其他合理

答案也可)

研習(xí)三金屬與濃硫酸反應(yīng)計算

［研習(xí)重難］

1.金屬與濃H2s04反應(yīng)計算技巧

S()2、H2,體現(xiàn)H2s(),的氧化性；由

.得失電子守恒計算

f〃(金屬)X(化合價前后變化差值)

=n(S())X2+n(H)X2

金屬2一----2----------------------------

H2s(%_

硫酸鹽?利用元素守恒計算

-*n(H2S()J=w(S()2)+〃(S()/)

"(金屬)=〃(鹽中金屬陽離子)

注意：利用"SO2)討論顯示氧化性H2s04的物質(zhì)的量，利用

〃(SOr)討論顯示酸性H2s04的物質(zhì)的量。

2.鐵與濃H2sCh加熱時反應(yīng)

△

2Fe+6H2s。4（濃）=Fe2（SO4）3+3SO21+6出0（濃H2sCh過

量）

△

Fe+2H2s。4（濃）—FeSCh+SCht+2H2O（Fe過量）

Fe+H2so4（稀）=FeSO4+H2t（副反應(yīng)發(fā)生）

［演習(xí)經(jīng)典］

1.向50mLi8mol-L1的H2s。4溶液中加入足量的銅片并加熱。

充分反應(yīng)后，被還原的H2s04的物質(zhì)的量（）

A.小于0.45mol

B.等于0.45mol