1．環(huán)境保護(hù)與原料的綜合利用

(1)注意科學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)的區(qū)別

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了探索某個(gè)重要的原理或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)重要的反應(yīng)，可以不惜大量的時(shí)間和資金。而化工生產(chǎn)必須在遵循科學(xué)原理、實(shí)現(xiàn)某個(gè)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，著重考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益，最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為國民經(jīng)濟(jì)部門提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的化工產(chǎn)品，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的目的。

(2)硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理

硫酸廠的尾氣必須進(jìn)行處理，因?yàn)闊煹罋饫锖�有大量的二氧化硫氣體，如果不加利用而排空會(huì)嚴(yán)重污染空氣。

1) 尾氣吸收

①　　 用氨水吸收，再用H₂SO₄處理：SO₂+2NH₃+H₂O=(NH­₄)₂SO₃

(NH­₄)₂SO₃+H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄+SO₂↑+H₂O

②用Na₂SO₃溶液吸收：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃　　　　　　

③用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O₂處理；(此方法反應(yīng)復(fù)雜，還可能發(fā)生其他反應(yīng))SO₂+ NaOH = NaHSO₃　　　 NaOH +NaHSO₃= Na₂SO₃+ H₂O

Na₂SO₃+Ca(OH)₂= CaSO₃↓+ 2NaOH　2 CaSO₃ + O₂= 2CaSO₄

2)污水處理

硫酸廠廢水中含硫酸，排放入江河會(huì)造成水體污染。通常用消石灰處理：

Ca(OH)₂+ H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O。生成的硫酸鈣可制建材用的石膏板。

3)廢熱利用

硫酸工業(yè)三個(gè)生產(chǎn)階段的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)充分利用放出的熱量，減少能耗。

第一階段黃鐵礦燃燒放出大量的熱，通常在沸騰爐處設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能再供應(yīng)硫酸生產(chǎn)使用(如礦石粉碎、運(yùn)輸，氣流、液流等動(dòng)力用電)。

第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預(yù)熱原料氣，生產(chǎn)設(shè)備叫熱交換器，原料氣又將三氧化硫降溫，再送入吸收塔。

4)廢渣的利用

黃鐵礦的礦渣的主要成分是Fe₂O₃和SiO₂，可作為制造水泥的原料或用于制磚。含鐵量高的礦渣可以煉鐵。

工業(yè)上在治理“三廢”的過程中，遵循變“廢”為寶的原則，充分利用資源，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

2．多步反應(yīng)計(jì)算

(1)關(guān)系式法：先寫出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后找出反應(yīng)物和生成物之間物質(zhì)的量(或質(zhì)量)之比，列出關(guān)系式，即可一步計(jì)算。

(2)元素守衡法：找出主要原料和最終產(chǎn)物之間物質(zhì)的量的對應(yīng)關(guān)系。找出此關(guān)系的簡便方法，就是分析原料與產(chǎn)物之間所含關(guān)鍵元素原子個(gè)數(shù)關(guān)系，如：　　 FeS₂-2H₂SO₄， S-H₂SO₄。

若已知(欲求)FeS₂含量，用前面的關(guān)系式，若已知(欲求)S的含量，用后一關(guān)系式，且二氧化硫轉(zhuǎn)化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS₂(或S)進(jìn)行計(jì)算。

1．物質(zhì)純度、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的計(jì)算

(1)物質(zhì)純度(%)=不純物質(zhì)中含純物質(zhì)的質(zhì)量÷不純物質(zhì)的總質(zhì)量×100%

(2)原料利用率(%)=實(shí)際參加反應(yīng)的原料量÷投入原料總量×100%

(或轉(zhuǎn)化率)

(3)產(chǎn)率(%)=實(shí)際產(chǎn)量÷理論產(chǎn)量×100%

(4)化合物中某元素的損失率=該化合物的損失率

6．接觸法制硫酸中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

(1)依據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積越大反應(yīng)速率越快的原理，送進(jìn)沸騰爐的礦石要粉碎成細(xì)小的礦粒，增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分燃燒。

(2)依據(jù)增大廉價(jià)易得的反應(yīng)物的濃度，使較貴重的原料得以充分利用的原理，采用過量的空氣使黃鐵礦充分燃燒。

(3)通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化，其原因是：爐氣中含有二氧化硫、氧氣、氮?dú)�、水蒸氣以及砷、硒化合物、礦塵等。砷、硒化合物和礦塵等會(huì)使催化劑中毒；水蒸氣對生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響。因此，爐氣必須通過除塵、洗滌、干燥等凈化處理。

(4)在接觸室里裝有熱交換器，其作用是在二氧化硫接觸氧化時(shí)，用放出的熱量來加熱未反應(yīng)的二氧化硫和空氣，充分利用熱能，節(jié)約燃料。

　　 (5)不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸霧，且吸收速度慢。

5．應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理選擇適宜條件

二氧化硫接觸氧化的反應(yīng)是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的反應(yīng)。

(1)　　　 溫度

二氧化硫接觸氧化是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，溫度較低對反應(yīng)有利。但是，溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率低，考慮催化劑在400∽500℃活性最大，在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400-500℃作為操作溫度，這時(shí)反應(yīng)速率和二氧化硫的轉(zhuǎn)化率都比較理想。

(2)　　　 壓強(qiáng)

二氧化硫接觸氧化是一個(gè)氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，加壓對反應(yīng)有利。但是，在常壓、400-500℃時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，故在實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用常壓操作，并不加壓。

(3)　　　 二氧化硫接觸氧化的適宜條件

常壓、較高溫度(400-500℃)和催化劑

4．三原理：化學(xué)平衡原理、熱交換原理、逆流原理。

(1)增大反應(yīng)物濃度、增大反應(yīng)物間接觸面積，能提高反應(yīng)速率并使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以充分提高原料利用率。

(2)熱交換原理：在接觸室中生成的熱量經(jīng)過熱交換器，傳遞給進(jìn)入接觸室的需要預(yù)熱的混合氣體，為二氧化硫的接觸氧化和三氧化硫的吸收創(chuàng)造了有利條件。

(3)逆流原理：液體由上向下流，氣體由下向上升，兩者在逆流過程中充分反應(yīng)。

接觸法制硫酸的原理、過程及典型設(shè)備

接觸法制硫酸示意圖：

3．三設(shè)備：(1)沸騰爐(2)接觸室(3)合成塔

2．三步驟、三反應(yīng)：

(1)　4FeS₂ +11O₂===　2Fe₂O₃+8SO₂(高溫)

(2)2 SO₂+　O₂　≒　2　SO₃　 (催化劑，加熱)，(3)　SO₃ +　H₂O ===　H₂SO₄

1．三種原料：硫鐵礦(FeS₂)、空氣、水。

利用接觸法制硫酸一般可以用硫黃、黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣(含一定量的SO₂)等。其中用硫黃作原料成本低、對環(huán)境污染少。但我國硫黃資源較少，主要用黃鐵礦(主要成分為FeS₂)作生產(chǎn)硫酸的原料。

16、已知化學(xué)鍵能：Si-Si：M KJ/mol　 O=O：N KJ/mol　 Si-O：Q KJ/mol，

則Si (s) + O₂ (g) ==SiO₂ (s); ΔH=

　　　 A．-(4Q-2M-N)KJ/mol　　　　 B．+(4Q-2M-N)KJ/mol 　　　

C．-(2Q-M-2N)KJ/mol 　　　　　　　　　　 D．+(2Q-M-2N)KJ/mol