化学自习室移动版

一、总方法：接触法

整个工业制硫酸分为三个阶段、三个设备、三个核心反应，这是高考化工流程题必考框架。

二、详细流程

1. 第一阶段：造气 —— 制备二氧化硫

原料常用硫黄或者黄铁矿（FeS₂，二硫化亚铁）。

设备：沸腾炉

反应方程式：硫黄燃烧：S + O₂ =SO₂

黄铁矿煅烧：4FeS₂ + 11O₂ （高温）=2Fe₂O₃ + 8SO₂  工业常用此原料

黄铁矿中 Fe 为 + 2 价，S 为 - 1 价，燃烧时 Fe 和 S 都被氧化。

矿石要粉碎，目的是增大固体与氧气的接触面积，使燃烧更充分、速率更快。 

沸腾炉的名称来源于矿粉被气流吹起，呈沸腾状燃烧。

2.第二阶段：接触氧化-二氧化硫转化为三氧化硫

这是制硫酸的核心步骤，也是化学平衡与反应速率考点最集中的地方。

设备：接触室（也叫转化器）

反应方程式：2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ ΔH < 0催化剂：V₂O₅（五氧化二钒），加热

条件：催化剂是V₂O₅，只加快反应速率，不影响平衡，不提高转化率。

温度选择400～500℃，因为这个温度下催化剂活性最高，反应速率快，这是平衡速率与转化率的选择。

采用常压，因为常压下 SO₂的转化率已经很高，加压会要求设备抗压，提高设备成本，不经济。

接触室内部有热交换器，利用反应放出的热量预热进入的 SO₂和 O₂混合气体，节约能源，提高能量利用率。

3. 第三阶段：吸收-三氧化硫转化为硫酸

设备：吸收塔

吸收剂：98.3% 的浓硫酸，绝对不能用水直接吸收 SO₃

为什么不能用水：用水吸收会剧烈放热，生成大量硫酸酸雾，小液滴分散在气体中难以沉降，吸收效率极低，还会造成严重污染。用 98.3% 浓硫酸吸收，可以避免酸雾，吸收完全，得到发烟硫酸，再稀释成各种浓度的硫酸。

操作要点：采用逆流吸收，浓硫酸从上往下流，SO₃气体从下往上走，使气液充分接触，提高吸收效率。

三、尾气处理

制硫酸的尾气中含有少量 SO₂，有毒、污染空气、形成酸雨，必须处理，且容易使催化剂中毒。

常用方法：用氨水吸收SO₂ + 2NH₃・H₂O = (NH₄)₂SO₃ + H₂O

生成的亚硫酸铵再用硫酸处理：(NH₄)₂SO₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄ + SO₂↑ + H₂O

这样做的好处：回收得到高浓度 SO₂，可以循环回接触室重新利用

副产物硫酸铵是一种氮肥，提高经济效益，符合绿色化学理念

四、高考最容易丢分的 7 个关键点

1.黄铁矿化学式是FeS₂，不是 FeS，书写方程式千万不能错。

2.SO₂与O₂的反应不能点燃，必须在催化剂、加热条件下进行，且是可逆反应。

3.催化剂必须写V₂O₅，不能写 Pt、Fe 等其他催化剂。

4.反应条件是常压，不是高压，不要和合成氨混淆。

5.吸收 SO₃只能用 98.3% 浓硫酸，绝对不能用水。

6.热交换器的作用是预热原料气、利用反应余热、节约能源，这是高频填空。

接触法是工业制硫酸的主流方法，其流程分为造气、接触氧化、吸收三个阶段，涉及化  学反应速率、化学平衡及环境保护等问题。请回答下列问题： 

（1）造气阶段：工业上常用黄铁矿（FeS₂）在沸腾炉中煅烧制备SO₂，写出该反应的化学方程式：____。煅烧前将黄铁矿粉碎的目的是____，该操作对应的化学原理是____。

（2）接触氧化阶段：在接触室中，SO₂与O₂在V₂O₅催化、400~500℃、常压下发生可逆  逆反应：2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) ΔH < 0。

该反应达到平衡时，下列说法正确的是____（填标号）。

A. 单位时间内生成2mol SO₃，同时消耗1mol O₂，说明反应达到平衡

B. 升高温度，平衡逆向移动，SO₂的转化率降低

C. 增大压强，平衡正向移动，SO₂的转化率提高，但工业上不采用高压，原因是____

D. 加入V₂O₅催化剂，平衡不移动，但能缩短达到平衡的时间

②接触室中设置热交换器，其作用是____，该设计体现的绿色化学理念是____。

（3）吸收阶段：吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO₃，而不用水直接吸收，原因是____；吸收过程采用逆流操作，目的是____。

（4）环保处理：工业制硫酸的尾气中含有少量SO₂，若直接排放会形成酸雨，危害环境。常用氨水吸收尾气中的SO₂，写出吸收时发生的总化学方程式：____；吸收后得到的亚硫酸铵[(NH₄)₂SO₃]，可用硫酸处理回收SO₂并得到氮肥，写出该反应的化学方程式：____，该处理方法的优点是____。

答案：

（1）4FeS₂ + 11O₂ 高温=2Fe₂O₃ + 8SO₂；增大反应物接触面积，加快反应速率、使反应更充分；增大固体表面积，加快化学反应速率

（2）① BD；常压下SO₂转化率已很高，加压会大幅增加设备成本，经济效益低  ② 利用反应放出的热量预热进入接触室的SO₂和O₂混合气体；节约能源（或提高能量利用率）

（3）用水吸收SO₃会剧烈放热，形成大量酸雾，吸收效率极低；增大气液接触面积，使SO₃吸收更充分

（4）SO₂ + 2NH₃·H₂O = (NH₄)₂SO₃ + H₂O；(NH₄)₂SO₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄ + SO₂↑ + H₂O；回收SO₂循环利用，同时得到氮肥，兼顾环保与经济效益。