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发现之旅

大家知道，在实验室制取氢气时，我们选用的原料是稀硫酸和锌粒。可是大家知道吗？硫酸除了用于化学实验室作科学研究之外，还是是基础化学工业的重要产品哦！也是许多化学工业的原料，用于制造化肥、农药、医药、染料、炸药、化学纤维等等。对于石油炼制、冶金、机械制造等方面也有着广泛的用途。

硫酸的消费量常被视为一个国家工业发达水平的一种标志。既然工农业生产中需要这么多的硫酸，那么工业上是如何来生产硫酸的呢？今天我们就来一起走进硫酸工业！

深入思考

在工业上，一般用接触法来生产硫酸。接触法是目前广泛采用的方法，它创始于1831年，在本世纪初才广泛用于工业生产。到20年代后，由于钒触媒的制造技术和催化效能不断提高，已逐步取代价格昂贵和易中毒的铂触媒。世界上多数的硫酸厂都采用接触法生产。

硫酸生产厂

接触法生产硫酸可以用硫磺、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（含有一定量的SO₂）等作原料。我国由于硫磺矿产资源较少，所以主要用黄铁矿作原料来生产硫酸。


黄铁矿	石膏

接触法制硫酸的生产过程主要分为三个阶段：（一）造气、（二）接触氧化、（三）三氧化硫的吸收。
其中造气是在沸腾炉中进行的，将粉碎过的黄铁矿放在沸腾炉中燃烧，从而得到有用的炉气。用黄铁矿制得的炉气含有SO₂、O₂、N₂、水蒸气以及一些杂质，所以在进入接触室时要进行净化和干燥处理。炉底通入氢气的作用是把炉内的矿粒吹得剧烈翻腾，好象沸腾着的液体，使矿粒能充分燃烧。

在沸腾炉中所发生的化学反应和热化学反应分别为：

化学反应方程式
热化学反应方程式

接触氧化是在接触室中进行的，从沸腾炉中出来的经过净化和干燥的炉气（其成分体积分别约为：SO₂7%、O₂11%、N₂82%）进入接触室发生氧化反应，生成SO₃。

在接触室中所发生的化学反应和热化学反应分别为：

化学反应方程式
热化学反应方程式

三氧化硫的吸收是在吸收塔中进行的。从接触室出来的气体,主要是SO₃、N₂以及未起反应的O₂、SO₂。H₂SO₄是由SO₃和H₂O化合制得，但一般不用水来吸收，而用98.3%的浓硫酸来吸收，从而提高吸收效率。

在沸腾炉中所发生的化学反应和热化学反应分别为：

化学反应方程式
热化学反应方程式

为了减少尾气对环境的污染，应该进行两次氧化和吸收，再将最后的尾气进行净化回收处理。

学有所用

硫酸在工业中的用途

    硫酸大量用于清洗钢铁的表面。在钢铁进行冷轧、冷拔和冲压等加工之前，必须清除钢铁表面的氧化铁，否则，在冷轧、冷拔和冲压时氧化铁就可能被压入钢铁中，使钢铁的表面很粗糙，甚至造成废品。氧化铁的存在也会使轧辊或冲模等工具很快被磨损。在金属表面镀镍或镀铬时，也要用硫酸清洗金属表面，否则镀层很容易脱落下来。
    硫酸还是生产化肥的原料。把氨通入 75% 硫酸中，可以生成硫酸铵。这个反应放出大量的热，这些热量用来将水分蒸发，便可得到硫酸铵晶体。硫酸铵和尿素都是重要的氮肥。硫酸也是生产过磷酸钙肥料的原料。
    在石油精炼中，要用浓硫酸除去汽油和润滑油中的杂质 —— 硫化物和不饱和碳氢化合物，每精炼 1t 石油要用 24kg 浓硫酸。
    在有机化工中，硫酸是生产农药敌百虫、以及合成洗涤剂烷基苯磺酸钠的原料。很多基本有机化工原料如甲酸、草酸、柠檬酸、苯酚、乙酸乙酯也要用硫酸做原料。
    在无机化工生产中，硫酸用于生产氢氟酸、铬酸、磷酸、硫酸铜、硫酸铝、硫酸锌、硫酸镍以及钛白粉、立德粉等颜料。
    总而言之，在肥料、冶金、石油精炼、农药、炸药、纺织、染料、塑料、油漆、电池、制革、颜料、药品和洗涤剂等工业中，处处都离不开硫酸。

沙场练兵

1. 为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO₂，工业上通过生石灰和含硫的煤混合使用可以“固硫”（避免硫化合物进入大气），最后生成石膏。试回答：
（1）整个“固硫”反应所涉及的反应类型包括：①化合②分解③置换④复分解⑤氧化还原反应⑥非氧化还原反应⑦离子反应⑧非离子反应（分子反应）。其中正确的是（   ）
    A．①⑤⑥⑦　  B．①②③⑤⑧　  C．①⑤⑥⑧　  D．②④⑤⑦
（2）第一步“固硫”反应的化学方程式中所需气态物质的化学计量数之和为(   )
    A．1　　B． 2　　C．3　　D．4
（3）你认为减少酸雨产生可采取的措施是(   )
①少用煤作燃料 ②把工厂的烟囱造高 ③先将燃料煤脱硫 ④在土壤中加石灰防止酸化 ⑤开发新能源，避免含S、N的氧化物大量排放
    A．①②③　  B．②③④⑤　  C．①③⑤　  D．①③④⑤

2. 有关接触法制硫酸的叙述正确的是（   ）
    A. 吸收塔不得用水吸收三氧化硫
    B. 进入接触室的SO₂和空气混合物中的其它杂质必须除去
    C. 硫酸厂的尾气要经碱液或氨水处理后才能排放
    D. 用黄铁矿燃烧生成二氧化硫与用硫燃烧生产二氧化硫后者较复杂

3. 用硫铁矿制硫酸，若硫铁矿含杂质30%，杂质不与氧气反应，要得到98%的硫酸4t，工业上需要标准状况下空气多少立方米（）
A. 1680 B. 7340 C. 8400 D. 多于 8400