1．環(huán)境保護與原料的綜合利用

(1)注意科學實驗與實際生產(chǎn)的區(qū)別

在科學實驗中，為了探索某個重要的原理或實現(xiàn)某個重要的反應，可以不惜大量的時間和資金。而化工生產(chǎn)必須在遵循科學原理、實現(xiàn)某個反應的基礎上，著重考慮綜合經(jīng)濟效益，最大限度地提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、保護生態(tài)環(huán)境，為國民經(jīng)濟部門提供質優(yōu)價廉的化工產(chǎn)品，以達到優(yōu)質高效的目的。

(2)硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理

硫酸廠的尾氣必須進行處理，因為煙道氣里含有大量的二氧化硫氣體，如果不加利用而排空會嚴重污染空氣。

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；(此方法反應復雜，還可能發(fā)生其他反應)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)三個生產(chǎn)階段的反應都是放熱反應，應當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)生的電能再供應硫酸生產(chǎn)使用(如礦石粉碎、運輸，氣流、液流等動力用電)。

第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預熱原料氣，生產(chǎn)設備叫熱交換器，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，以達到保護環(huán)境的目的。

2．多步反應計算

(1)關系式法：先寫出多步反應的化學方程式，然后找出反應物和生成物之間物質的量(或質量)之比，列出關系式，即可一步計算。

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

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

1．物質純度、轉化率、產(chǎn)率的計算

(1)物質純度(%)=不純物質中含純物質的質量÷不純物質的總質量×100%

(2)原料利用率(%)=實際參加反應的原料量÷投入原料總量×100%

(或轉化率)

(3)產(chǎn)率(%)=實際產(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．接觸法制硫酸中應注意的幾個問題

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

(2)依據(jù)增大廉價易得的反應物的濃度，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先凈化，其原因是：爐氣中含有二氧化硫、氧氣、氮氣、水蒸氣以及砷、硒化合物、礦塵等。砷、硒化合物和礦塵等會使催化劑中毒；水蒸氣對生產(chǎn)和設備有不良影響。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，用放出的熱量來加熱未反應的二氧化硫和空氣，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．應用化學反應速率和化學平衡移動原理選擇適宜條件

二氧化硫接觸氧化的反應是一個氣體總體積縮小的、放熱的反應。

(1)　　　 溫度

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

(2)　　　 壓強

二氧化硫接觸氧化是一個氣體總體積縮小的可逆反應，根據(jù)化學平衡理論判斷，加壓對反應有利。但是，在常壓、400-500℃時，二氧化硫的轉化率已經(jīng)很高，加壓必須增加設備，增大投資和能量消耗，故在實際生產(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：化學平衡原理、熱交換原理、逆流原理。

(1)增大反應物濃度、增大反應物間接觸面積，能提高反應速率并使化學平衡向正反應方向移動，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，傳遞給進入接觸室的需要預熱的混合氣體，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。

接觸法制硫酸的原理、過程及典型設備

接觸法制硫酸示意圖：

3．三設備：(1)沸騰爐(2)接觸室(3)合成塔

2．三步驟、三反應：

(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