科学实验中为了探索某个反应或实现某个化学反应，将不惜巨资；它与工业生产属于两个不同的问题——工业生产主要考虑经济利益。

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1 科学实验中为了探索某个反应或实现某个化学反应，将不惜巨资；它与工业生产属于两个不同的问题——工业生产主要考虑经济利益。
让我们作为一个制硫酸的工程师，来进行硫酸工业综合经济效益的 的讨论。

2 【思考题】 1、化工生产除了遵循科学原理、来实现 某个反应，还应考虑的问题是哪些？ 2、什么工业“三废”？任意排放会产生哪 些影响？ 3、一个现代工业企业努力的方向是什么？ 4、硫酸工业排放的尾气的成分是什么？ 处理的方法和反应方程式？ 5、硫酸工业中排放的废水的成分是什么？ 你将用什么方法处理？写出有关的方程式？

3 6、硫酸工业的排出的废渣的成分是什么？可以有哪些用途？
7、硫酸工业中有哪些地方将需要动力？需要消耗能量？生产1t硫酸消耗的能量理论上是多少？生产1t硫酸理论上能产生的能量是多少？你设计工厂时将如何充分利用余热？ 8、硫酸工厂的规模和生产成本的关系是什么？

4 9、考虑硫酸工厂的规模与哪些因素有关？那个是主要因素？
10、硫酸工厂的选址是一个复杂的问题，应考虑 哪些因素？起决定的因素是什么？哪些因素不能考虑建设硫酸工厂？

5 2、“三废”的任意排放一方面污染环境，影响人民的健康，另一方面浪费原料，提高成本。
§2 关于硫酸工业综合经济效益的讨论 1、工业“三废”——废气、废液、废渣 2、“三废”的任意排放一方面污染环境，影响人民的健康，另一方面浪费原料，提高成本。 3、现代工业企业应向着无废物排放的“封闭式”的生产工具方向努力。 4、硫酸工业的尾气吸收； SO2 + 2NH3·H2O == （NH4）2SO3 （NH4）2SO3 + H2SO4 =（NH4）2SO4 +SO2↑+H2O SO2可循环利用，制硫酸；硫酸銨作化肥，提高工作效率。

6 黄铁矿的矿渣用于制造水泥的原料、制砖的原料、含铁量高的矿渣可以作为炼铁的原料。
5、污水处理； Ca（OH）2 + H2SO4 == CaSO4 + 2H2O 6、废渣的利用； 黄铁矿的矿渣用于制造水泥的原料、制砖的原料、含铁量高的矿渣可以作为炼铁的原料。 7、能源的合理运用 8、生产规模；年生产4万吨以上

7 9、厂址的选择是有下列因素决定的 （1）    附近地区是否有大量的市场需求 （2）    附近地区是否有原料供应 （3）    土地供应是否充足 （4）    水资源是否充足 （5）    能源是否充足廉价 （6）    交通是否方便 （7）    是否达到环境保护 （1）    附近地区是否有市场需求 （2）    附近地区是否有原料供应 （3）    是否达到环境保护，不能靠近人口稠密区，不能靠近旅游景点。 主 要 因 素

8 居民区 铁路 公路 河流 防护林 耕地 果园 ⑾ ② ⑧ ①煤炭基地 ②大型硫酸厂 ③自来水厂 ④疗养院 ⑤大型商场 ⑥食品厂 ⑦化工厂
⑨ ① ② ③ ④ ⑩ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 夏季风向 冬季风向 ⑾ ①煤炭基地 ②大型硫酸厂 ③自来水厂 ④疗养院 ⑤大型商场 ⑥食品厂 ⑦化工厂 ⑧造纸厂 ⑨污水处理厂 ⑩高等院校 ⑾黄铁矿

9 2.图中②处分布大型硫铁矿（主要成分是FeS2）。写出制取二氧化硫、三氧化硫的化学方程式。 1．该城市布局是否合理？请分析原因。
铁路离高校太近！ 3.接触法制硫酸的尾气中，还含有少量的二氧化硫，如果排入大气，就会造成环境污染。你认为该企业应该采用什么方法回收、利用尾气中的二氧化硫？ 2.图中②处分布大型硫铁矿（主要成分是FeS2）。写出制取二氧化硫、三氧化硫的化学方程式。 1．该城市布局是否合理？请分析原因。

10 接触法制硫酸的有关计算 产品的实际产量 产品的理论产量 原料的转化量 原料的起始量 原料的转化率（原料的利用率） ×100% 产率

11 例1:体积分数SO2占7%、O2占11%、N2占82%混合气体100体积，进入接触室后，混合气体的体积变成97体积，求SO2的转化率（气体的体积均在同温同压下测得） 。
解：用差量法计算。设原混和气体为100 mL 2SO2 + O2 = 2SO3 △V 6 100 –97 6 SO2的转化率： ×100%=85.7% 7

12 例2：燃烧2吨含FeS280%的黄铁矿，理论上能生产98%的硫酸多少吨？
解：利用关系式法解决硫酸工业中多步反应的计算。设可制得98%的硫酸W t FeS2———————— 2H2SO4 ×98 2×80% 98%×W 求得：W=2.67t

13 例3：⑵燃烧2吨含硫48%的黄铁矿，理论上能 生产98%的硫酸多少吨？（若还有2%的硫留在 炉渣里） S———————— H2SO4
2×48% ×(1－5%) 98%×W 求得：W=2.94t

14 规律A：化合物中某一元素的损失率就是该化 合物的损失率。
例4：用接触法制硫酸，日产80％的硫酸163.2t，问每日需含FeS248%的硫铁矿多少吨？（燃烧时有1.5％的硫损失而混入炉渣中） 分析：设S 原有100mol，则损失1.5 mol FeS2———————— 2S nt no FeS2损失率： wt wo ×80%= 1.5％ 规律A：化合物中某一元素的损失率就是该化 合物的损失率。

15 解:设需硫铁矿W t FeS2———————— 2H2SO4 W×48%×(1－1.5%) 80%×163.2 求得：W=169.1 t
×98 W×48%×(1－1.5%) 80%×163.2 求得：W=169.1 t

16 规律B：各步反应的转化率(损失率)可看作原 料的转化率(损失率)。
例5：含FeS2 80%的黄铁矿煅烧时损失硫2%，用SO2氧化成SO3损失20%，求制得1t 98% 浓H2SO4需要黄铁矿多少 吨？ 分析：设SO2 原有100mol，则损失20mol 2SO2 ———— 2S————FeS2 no nt 规律B：各步反应的转化率(损失率)可看作原 料的转化率(损失率)。

17 FeS2———————— 2H2SO4 ×98 W×80 % ×(1－2%) ×(1－20%) 98%×1 W=0.96t

18 练习 1、有硫铁矿1.0g，灼烧后，设生成的SO2氧化完全生成硫酸再用氯化钡溶液使之转化成沉淀3.5 g，求该矿石样品中所含硫化亚铁的百分率即样品纯度。 2BaSO4 ———— 2S————FeS2 2× w （答案：90.13%）

19 2、用含FeS2 a%的黄铁矿生产H2SO4，已知该矿石燃烧损失硫为 b%，SO2的转化率c%，SO3的吸收率d%，若生产e%H2SO4500t需要多少吨原料？
FeS2———————— 2H2SO4 ×98 W×a % ×(1－b%) ×(1－c%) ×(1－d%) e%×500

20 用“两点三区法”解有关连续反应的范围讨论题
一、连续反应的特点 原料相同、条件相同、 产物因某原料用量不同而不同的一类反应叫连续反应。 例如： 原料均为H2S和O2，条件均为点燃，但因为O2 的用量不同，产物可能是S 或SO2或S和SO2的 混和物。

21 高中阶段常见的连续反应有： ⑴多元弱酸及其酸酐（SO2、CO2、H2S、H3PO4 等）与碱反应； ⑵C与O2、CuO、FeO、SiO2等反应； ⑶Cl2与P、NH3、FeBr2等反应； ⑷Fe、H2S、NH3等与O2的应； ⑸铝盐(Al3+)与强碱反应； ⑹偏铝酸盐(AlO2-)与强酸反应；

22 （7）二烯烃、炔烃(CnH2n-2)与H2反应； （8）铁与稀HNO3反应； （9） AgNO3、CuSO4溶液与氨水反应等；
（10）Mg、Zn与FeCl3 溶液反应； （11）强酸与多元弱酸盐反应： 如HCl与Na2CO3、H2SO4与Ca3(PO4)3反应等； （12）两种离子同时反应： 如NaHCO3与Ca(OH)2、KAl(SO4)2与Ba(OH)2等。

23 二、连续反应的重要题型 连续反应的重要题型是范围讨论题， 即当某原料用量为不同的取值范围时，讨论产物的组成或产物产量与该原料用量的函数关系。 该题型的特点是思维容量大，能力要求高， 在高考或竞赛化学试题中屡见不鲜。因此归纳得出连续反应范围计论题的解题规律， 形成清晰有效的解题思路，显得非常必要和重要。

24 三、例题分析 例题：1升H2S气体与a升O2混和点燃，若反应前后的温度和压强相同（20℃、1.01×105Pa），试讨论当a的取值范围不同时， 燃烧后气体的总体积Ｖ（用含a的表达式表示）。 ⑴填写下表 ⑵在坐标图上画出Ｖ＝f(a)的关系曲线

25 解：⑴ H2S和O2恰好完全反应，生成S和H2O
a a＝1/2时，V＝0 ⑵ H2S和O2恰好完全反应，生成SO2和H2O 2H2S ＋ 3O2＝2SO2＋2H2O a a＝3/2时，V＝1

26 ⑶ a<1/2时 (H2S剩余) 2H2S ＋ O2＝2S＋2H2O 2a ← a V＝1-2a 注意：当a＝1/2 时V＝0，故第⑴种结果V＝0是第⑶种结果V ＝1-2a的特殊值。 ⑷ a>3/2时 (O2剩余) 2H2S ＋ 3O2 ＝ 2SO2＋2H2O 1 → 3/ V＝1+(a-3/2)＝a-1/ 注意：当a＝3/2时V＝1，第⑵种结果V＝１也是第⑷种结果V ＝a-1/2的特殊值。

27 ⑸ 1/2<a<3/2时 (H2S和O2均无剩余)
2H2S ＋ O2＝ 2S ＋ 2H2O /2 S + O2 = SO2 a-1/ a-1/2 V＝a-1/ 填表时，上述五种讨论结果可以合并成三种： ①0<X≤ 1/2时 V= 1-2a(计算依据均为2H2S＋O2＝2S＋2H2O)； ②X≥ 3/2时V=a-1/2( 计算依据均为2H2S＋3O2＝2SO2＋2H2O)； ③1/2 <a <3/2时V=a-1/2。 也可以进一步合并成两种情况：① 0<a ≤ 1/2时V=1-2a； ②a>1/2时V=a-1/2。 当然，要不要合并以及合并成几种情况，须看题目要求

28 作图时，先找特殊点 : ①a=0，V=1；②a=1/2，V=0；③a＝3/2，V ＝1
再连点成线即可 :因为V＝f(a)是线性方程。

29 解题中，氧气的用量被定量地分成五种情况：a＝1/2，a＝3/2，
表示在数轴上就是两个点三个区：

30 四、连续反应范围讨论题的解法 ⒈写出连续反应的两个总反应方程式：“原料→中问产物”为第一总式，“原料→最终产物”为第二总式。 例如：Cl2与NH3反应：⑴3Cl2+2NH3（不足）＝N+6HCl；⑵3Cl2+8NH3（过量）＝N2+6NH4Cl。 ⒉根据总式找出两个界点（界点就是恰好完全反应时求出的特殊值，在曲线上界点即为拐点）。 如例题中，求出的两个界点为a＝1/2 和a＝3/2。 再如Cl2与NH3反应，设NH3的体积分数为X，则X＝2/5和X＝8/11就是两个界点。

31 ⒊在数轴上标出两个界点，得到三个区间（以Cl2与NH3的反应为例）：
①0<X ≤ 2/5时，3Cl2+2NH3 ＝N+6HCl ； ②8/11/ ≥ X<1时，3Cl2+8NH3 ＝N2+6NH4Cl； ③2/3<X<8/11时，3Cl2+2NH3 ＝N+6HCl NH3+HCl＝NH4Cl （注意：这里使用的是第一总式和中间产物转化为最终产物的方程式）。

32 ⒌合并整理后填表（一般使用同一个方程式计算出来的结果合并在一起）。
⒍根据产物产量与某原料用量的函数关系在坐标图上画图（找出特殊点连接成线） 由于引用了数轴上的知识，上述解法，可称之为“两点三区法”。 这一称呼，形象、妥贴，易被师生接受；这一解法，能 极大地提高了学生解连续反应范围讨论题的自信心和正确率。事实证明， 充分注重学科渗透，让学生形成科学的思维方式，可以化难为易，培养兴趣， 提高其解决综合问题的能力。 五、几点说明 ⒈两点三区法：一般适用于连续发生两个反应的范围讨论题。 这句话有三层意思：

33 ⑴ 连续反应讨论题还有其它特殊解法。上述例题中， 由于S+ O2 ＝SO2 反应前后气体体积不变， 所以用量差法解时只须用一个方程式：2H2S+O2＝2S+2H2O。
H2S不足，即a>1/2时， 2H2S+O2＝2S+2H2O △V 1升 升 V＝(1+a) - 1.5＝a-0.5 O2不足，即a ≤ 1/2时， 2H2S+O2＝2S+2H2O △V a升 a升 V＝(1+a) - 3a＝1-2a

34 ⑵ 两点三区法还可以解其它题型。 例题：今有浓度均为3mol／l的盐酸和硫酸溶液100ml， 分别加入等质量的铁粉，反应完毕后生成的气体质量比是3:4，则盐酸中加入铁粉的质量为 ( ) A. 5.6克 B. 8.4克 C.11.2克 D. 16.8克 分析：Fe HCl ＝ FeCl H2↑ 8.4g mol g Fe H2SO4 ＝ FeSO H2↑ 16.8g mol g 显然，可以把铁的质量分成两点三区五种情况进行讨论： ⑶两点三区法适用的题型是连续发生两个反应的范围讨论题。

35 例题：称取金属钠、铝、铁各m克，在室温下分别与Ｖ升4 摩／升的盐酸充分反应。试推断下列三种情况下，Ｖ的取值范围（用含m的表达式表示）：①铝与盐酸反应，放出H2最多；②钠与盐酸反应放出H2最多； ③铝铁分别与Ｖ升盐酸反应，产生H2一样多。 分析： Na ── HCl（钠过量时可再与水反应） 23g mol 92Vg Vmol Al ── 3Cl Fe ── 2HCl 27g mol g mol 36Vg 4Vmol Vg Vmol

36 显然，可以把m分成三点四区七种情况进行讨论
依次类推，连续发生多步反应的范围讨论题，可用“n点n+1区”法。 ⒉两点三区法，思路清晰缜密，容易操作， 是解连续反应范围计论题的常规方法。 ⒊点区法思想是数学在化学解题中的运用， 它可以帮助理解有关连续反应的图象意义，产物组成等。

37 例１．往400ml 0. 5mol／l NaOH溶液中通入一定量的H2S气体，然后在低温下蒸发溶液，得白色固体Ａ7
分析：若NaOH不反应，则NaOH为8克； 若NaOH 全部生成Na2S ， 则Na2S为7.8克；若NaOH全部生成NaHS，则NaHS为11.2克。 显然,Ａ的组成是两个区间: ⑴ 8 > 7.92 > 7.8，是NaOH和Na2S的混和物； ⑵7.8 < 7.92 < 11.2，是Na2S和NaHS的混和物。

38 例２．Cl2与NH3反应，设原混和气体中Cl2的体积分数为X， 生成物中气体的总体积为V，有下列图象：

39 分析： Ａ点和ＡＣ线段：Cl2少， 则NH3 多， 发生反应3Cl2+ 8NH3 ＝N2 + 6NH4Cl Ｂ点和ＢＤ线段：Cl2多， 则NH3 少， 发生反应3Cl2+ 2NH3 ＝N2 + 6HCl AB线段：首先发生反应3Cl2 + 2NH3 ＝ N2 + 6HCl，然后HCl部分与NH3反应生成NH4Cl