1、走進化學工業【學習目標學習目標】 以工業制硫酸為例，了解化工生產中的一些基本問題。以工業制硫酸為例，了解化工生產中的一些基本問題。 認識化學在生產技術中的價值，對科學探究過程加深認識化學在生產技術中的價值，對科學探究過程加深 理解理解,學會將所學的知識應用于實際的方法。學會將所學的知識應用于實際的方法。樹立合理利用自然資源、節約能源的觀點。樹立合理利用自然資源、節約能源的觀點。培養既會獨立思考，又能與人合作的能力。培養既會獨立思考，又能與人合作的能力。硫酸的用途硫酸的用途思考：思考：n自然界有沒有天然的硫酸？自然界有沒有天然的硫酸？n自然界中存在的含硫的物質有哪些？自然界中存在的含硫的物質有哪

2、些？n這些物質要經過哪些中間產物才能變這些物質要經過哪些中間產物才能變成硫酸？成硫酸？【思考與交流思考與交流1】 如果以硫磺為原料制硫酸，你能如果以硫磺為原料制硫酸，你能試著用化學方程式表示制硫酸的反應試著用化學方程式表示制硫酸的反應原理嗎？原理嗎？硫酸生產反應式以硫磺為原料以硫磺為原料:S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 溫溫第一步：第一步：(造氣)第二步：第二步：2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑 加加 熱熱(催化氧化)SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)第三步：第三步：(吸收)工業中通常用98.3%的硫酸溶液代替水來吸收SO3因此因此:工

3、業上制硫酸主要分工業上制硫酸主要分 _個生產過程個生產過程.一、依據化學反應原理確定生產過程一、依據化學反應原理確定生產過程9 8%硫酸98.3%硫酸發煙硫酸SO3SO2造氣制SO2凈化干燥空氣催化反應室，400-500，常壓，催化劑吸收塔稀釋室水貯 存室工業制硫酸簡要流程圖：工業制硫酸簡要流程圖：98.3%H2SO4SO2 O2SO2 O2SO2 O2二、生產中原料的選擇：二、生產中原料的選擇：【思考與交流【思考與交流2 2】在我國，工業制硫酸原料的選擇，有以下問題需要考在我國，工業制硫酸原料的選擇，有以下問題需要考慮：慮：1.1.從基建投資、加工費用及環境保護等方面考慮，用硫磺從基建投資、

4、加工費用及環境保護等方面考慮，用硫磺制硫酸的裝置優于用黃鐵礦制硫酸的裝置；制硫酸的裝置優于用黃鐵礦制硫酸的裝置；2.2.我國的天然硫資源缺乏，而且開采條件比較復雜；我國的天然硫資源缺乏，而且開采條件比較復雜；3.3.我國黃鐵礦儲量比天然硫磺要大，但也存在供不應求的我國黃鐵礦儲量比天然硫磺要大，但也存在供不應求的趨勢；趨勢；4.4.硫磺制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產流程短，設備簡單，三硫磺制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產流程短，設備簡單，三廢治理量小，勞動生產率高，易于設備大型化；廢治理量小，勞動生產率高，易于設備大型化；5.5.由于原料多需進口，硫磺制硫酸成本略高于黃鐵礦制硫由于原料多需進口，硫磺制硫酸成本

5、略高于黃鐵礦制硫酸；設備大型化可降低成本；酸；設備大型化可降低成本； 二、生產中原料的選擇：二、生產中原料的選擇： 今后的發展趨勢會是怎樣的呢？你有什么好的今后的發展趨勢會是怎樣的呢？你有什么好的建議嗎？建議嗎？ 實際上，在早期相當一段時間內，我國主要是實際上，在早期相當一段時間內，我國主要是以黃鐵礦為原料制硫酸的。你認為這是為什么？以黃鐵礦為原料制硫酸的。你認為這是為什么？ 從世界目前的狀況來看，很多國家都已經限制從世界目前的狀況來看，很多國家都已經限制以黃鐵礦為原料制硫酸。你認為這是為什么？以黃鐵礦為原料制硫酸。你認為這是為什么？三、生產中反應條件的控制：三、生產中反應條件的控制： 思考與

6、交流思考與交流33表表1 1和表和表2 2是是SOSO2 2催化氧化反應的一些實驗數據，請思考和交流以下問題：催化氧化反應的一些實驗數據，請思考和交流以下問題：溫度溫度/40040045045047547550050052552555055057557560060065065010001000轉化率轉化率/%/%99.299.297.597.595.895.893.593.590.590.585.685.679.979.973.773.758.558.55.05.0 表表1 不同溫度下不同溫度下SO2的平衡轉化率的平衡轉化率【原料氣成分（體積分數）：【原料氣成分（體積分數）：SO2 7%， O

7、2 11%, N2 82%;壓強：壓強：0.1Mpa】三、生產中反應條件的控制：三、生產中反應條件的控制： 思考與交流思考與交流33表表1 1和表和表2 2是是SOSO2 2催化氧化反應的一些實驗數據，請思考和交流以下問催化氧化反應的一些實驗數據，請思考和交流以下問題：題：表表2 2 壓強對壓強對SOSO2 2平衡轉化率的影響平衡轉化率的影響【原料氣成分（體積分數）：原料氣成分（體積分數）：SOSO2 2 7% 7%， O O2 2 11%, N 11%, N2 2 82%; 82%;壓強：壓強：0.1Mpa0.1Mpa】0.10.10.50.51 1101040040099.299.299.

8、699.699.799.799.999.950050093.593.596.996.997.897.899.399.360060073.773.785.885.889.589.596.496.4轉化率轉化率/%溫度溫度/壓強壓強 /Mpa1Mpa = 106 pa, 1atm = 1.01105pa思考與交流思考與交流3 2.2.在實際生產中，還有以下問題值得考慮：在實際生產中，還有以下問題值得考慮：溫度較低時催化劑的活性不高，反應速率低；溫度較低時催化劑的活性不高，反應速率低；加壓對設備的要求高，會增加成本和能量消耗；等加壓對設備的要求高，會增加成本和能量消耗；等等。等。 在考慮以上問題后，

9、你剛才的想法會改變嗎？現在考慮以上問題后，你剛才的想法會改變嗎？現在請你為實際生產中在請你為實際生產中SOSO2 2的催化氧化反應選擇一個合的催化氧化反應選擇一個合適的溫度和壓強。適的溫度和壓強。 1. 1.從以上實驗數據看，你認為從以上實驗數據看，你認為SOSO2 2的催化氧化的催化氧化反應應在什么溫度和壓強條件下有利于反應應在什么溫度和壓強條件下有利于SOSO3 3的生成？的生成？思考與交流思考與交流4：對于上述對于上述SOSO2 2的催化氧化反應：的催化氧化反應：1.1.請用平衡移動原理來解釋：為什么降低溫度和增大請用平衡移動原理來解釋：為什么降低溫度和增大壓強有利于提高轉化率？壓強有利

10、于提高轉化率？2.2.如果其它條件不變，分別改變下列條件，將對化學如果其它條件不變，分別改變下列條件，將對化學平衡有什么影響？平衡有什么影響？ 增大增大O O2 2的濃度；的濃度； 減小減小SOSO3 3的濃度。的濃度。 硫酸生產中的適宜條件：硫酸生產中的適宜條件：1.低溫(400500)2.常壓3.合適的催化劑4.適當過量的空氣三、生產中反應條件的控制：三、生產中反應條件的控制：化工生產過程化工生產過程:n (1)確定化學反應原理確定化學反應原理n (2)選擇原料選擇原料n (3)選擇設備和工藝流程選擇設備和工藝流程n (4)三廢處理三廢處理(環境保護環境保護)n (5)能源的利用能源的利用(綜合經濟利益綜合經濟利益)n (6)其它問題其它問題(如廠址，成本，設備、勞動組織和如廠址，成本，設備、勞動組織和 生產效率等問題）生產效率等問題）1.實踐活動：實踐活動： 通過查閱資料、上網、參觀訪問等方式進行調查，通過查閱資料、上網、參觀訪問等方式進行調查，了解一些化工廠是如何利用廢熱的。了解一些化工廠是如何利用廢熱