【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第五单元 硫酸工业 第二节关于硫酸工业综合经济效益的讨论(备课

第一篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第五单元 硫酸工业 第二节关于硫酸工业综合经济效益的讨论(备课

●备课资料

一、2005年我国硫酸需求预测

据专家估计，2005年我国硫酸产品的需求量就达2776.03万吨。

我国是一个农业大国，随着我国农业的发展，特别是磷肥产量的不断增长，硫酸产品的需求量也在不断地增长，90年代以前，虽然表观消费量增长较快，但进口量很小。近年来我国硫酸产品的净进口量和表观消费量逐年增加。

目前我国硫酸产品消费构成为：化肥约占72%，化工产品约占10%，轻工产品约占7%，其他约占11%。化肥是硫酸消费的最大用户。我国是一个农业大国，化肥的用量在逐年增长，特别是高效复合型化肥将是今后化肥工业的发展方向，致使对硫酸产品需求量的增长将有较大的促进。

硫酸作为一种无机强酸产品在我国发展很快，1994年我国硫酸的产量为1530.4万吨，到了1998年我国硫酸产量已达1911.4万吨，平均每年增长95.25万吨，平均年增长率为5.8%。预计2005年我国硫酸产量可达2687.5万吨。

近年来，随着我国化肥工业的飞速发展，硫酸产品的消费量也在不断递增，1994年我国硫酸产品的表观消费量为1530.5万吨，到了1998年我国硫酸表观消费量已达到了1940.6万吨，平均每年表观消费量增长102.5万吨，平均年表观消费增长率为6.15%。

因此，按近年我国硫酸产量和消费量的平均增长率推算，到2005年我国硫酸产量将满足不了需求，约有89万吨的缺口。

目前，我国硫酸工业与国外比较，存在的主要问题是规模小、热利用率不高等。开发大规模、低能耗的硫酸生产装置，前景看好。

二、我国硫酸工业存在三方面问题

国家化工品质量抽查中发现，我国硫酸工业目前主要存在以下三方面问题： 一是产品出厂检验不规范仍然存在。一些小型企业产品出厂检验手段不完善，计量器具校验不定期，标准溶液标定不规范，有个别企业甚至连工业硫酸(GB534－89)国家标准文本也没有。

二是国内工业硫酸已供大于求，但一些企业仍盲目上马。国内的部分企业缺乏必要的市场预测和论证，依旧建设新的装置和扩大生产规模。同时受进口化肥、硫酸的冲击，硫酸需求量减少，导致供大于求的局面更趋严重。

三是企业竞相将硫铁矿制酸改为硫磺制酸。各企业为了降低成本，纷纷将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，但这势必直接影响硫铁矿制酸工业的健康发展，同时，还使我国硫磺制酸行业易受国际市场的控制。

三、硫酸工业面临两大挑战

业内专家认为，资源利用和技术改进仍是硫酸工业生存和发展面临的两大挑战。

硫磺资源有限影响硫酸工业发展。近年来，各企业为了降低成本，竞相将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，国际间硫磺需求量的短缺也促使国内硫磺制酸装置纷纷上马。按2010年远景规划，我国将在云南和贵州兴建两个大型磷肥基地，自然增大了国内市场对硫酸的需求量。据估计，届时我国对硫磺的年进口将达4万万吨，我国也将成为世界最大的硫磺进口国，同时面对的风险也相应增大。国内大部分硫磺制酸装置以进口硫磺为原料，影响硫磺市场价格的因素不仅是世界硫磺的供需平衡，还包括国内商家对硫磺资源的需求，据估计，随我国硫磺进口量的不断增长，至2000年底之前，全球硫磺供求关系将呈现新局面，甚至在年初硫磺价格就会开始上涨。大量进口硫磺制酸势必影响硫铁矿制酸工业的健康发展，同时也使我国硫磺制酸行业易受国际市场的控制。

业内专家认为，为防止国内行业过分依赖进口资源而再度出现此类现象，进口硫磺的数量必须适度控制，力求使世界过剩量维持足够水平，防止硫磺价格的上涨，我国已严格了硫

磺进口审批手续，并要求现有硫铁矿制酸装置要审慎，严禁轻易将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，力求每年必须进口的硫磺数量保持较低水平，便于应对国际市场的变化。我国硫铁矿制酸仍占硫酸产量的大部分，近年贵州省发现的储量逾百亿吨的特大型硫铁矿，该矿具有矿质好、易开采、成本低的特点，显然，这一新矿的发现与开发，不仅能为西南地区的硫酸工业提供大量质优价廉的原料，同时，随我国加工外油能力的增大，石油中可回收大量硫酸，也为我国硫资源供应开辟了令人乐观的前景。为使硫酸行业具备回避进口、减少国际市场冲击的能力，我国应合理调整资源利用结构，立足于本国资源，加速开发现有资源，如贵州新矿，同时保护现有矿山的生产能力，使国内在硫资源供应上保持足够的实力，当然，这需要政策的倾斜和各级主管部门给予经济上的扶持，而且，应利用有色冶炼工业迅速发展的有利形势，发展烟气制酸技术，而对于进口原料合理调节，价廉多进、价高少进，既可以充分利用，又不能过分依赖。

硫酸生产污染严重。相比而言，以硫磺为原料则可使净化污水中不含砷、氟重金属等杂质，易达到排放标准。但硫铁矿制酸毕竟是我国硫酸生产的重头戏，我国必须对硫铁矿制酸加大科技投入，依托科技创新改进生产工艺，降低成本，有效利用我国资源优势，尽量减少进口，降低对国际市场的依赖。

硫酸工业协会武希彦理事长介绍说，硫酸工业加强环境污染的治理，严格评价硫铁矿制酸工艺，控制污物排放量也是行业工作重点。硫铁矿制酸污染严重的原因不仅仅在于工艺，我国现有的硫酸生产厂家近600个，多数规模小、布点广泛，不仅不利于管理，还给周围环境造成极大的危害，部分小硫酸厂废气、废水排放超标。据报道，国内工业硫酸已供大于求，但一些企业对市场缺乏必要的预测和论证，只顾及眼前利益，依旧建设新装置和扩大生产规模，同时受进口化肥、硫酸的冲击，供大于求的局面日趋严重。各自为政、混乱生产致使有些企业产品出厂检验手段不规范。一方面是企业面临严峻的治污任务，一方面是有些企业盲目上马，如此恶性循环的原因就是行业缺乏有序的宏观调控，大量的资金搁置在生产过剩产品的工艺上，与其如此，莫不如增加技术改造的投入，通过大型化、集约化和科技创新改进现有工艺，有效利用资源；消灭污染，加强环境治理。

四、硫磺制酸应在几方面加大研究和开发力度

专家认为，虽然我国硫磺制酸近几年得到较大发展，但与国外比还有较大差距，为了加快我国硫磺制酸的发展，应在以下几方面加大研究和开发力度：

1.装置大型化。据资料介绍，硫磺制酸装置能力在1200 t/d以上时，国外硫磺制酸装置最大规模已达3000 t/d，大部分装置在1000 t/d以上，因此我们应着手开发1000 t/d以上的大型硫磺制酸装置。

2.采用先进的技术工艺。两转两吸流程在工艺、设备上已日趋成熟，新建装置应尽量采用两转两吸流程，同时应选用高活性、低燃点的新型钒催化剂，从而提高转化率，降低能耗和减少二氧化硫排放。

3.综合利用余热资源。应充分利用硫磺制酸过程中产生的大量高、中、低温余热。高、中温余热可用于产生中压或次高压蒸气，低温余热可利用HRS装置回收低压蒸气。

4.消化吸收引进的国外先进设备。我国新建或改建硫酸装置中从国外引进了许多先进装置，如上海硫酸厂15万吨/年硫磺制酸装置引进了美国TECHNOTHERM公司制造的火管锅、日本的硫磺泵和硫磺喷枪等。这些设备使用寿命长，性能好，国内厂家应积极消化吸收其制造技术，提高我国硫磺制酸装置总体水平。

5.提高装置自动化水平。硫磺制酸流程简单，操作简便，工艺稳定，容易实现微机自动控制。目前国内现有硫磺制酸装置与国际先进水平相比有很大差距，在新建或改建硫磺制酸装置时，应采用微机集散控制系统，提高装置的自动化水平。

五、研究性课题示例

工业设计：化工厂的选址以及工艺流程的设计。

研究建议：诸如硫酸厂、硝酸厂等化工厂的选址直接关系到人们的生活、工厂的持续性发展。选址需选择在远离市民生活区，需选择在交通发达、水源丰富的地方，需考虑到环境保护措施，如尾气的排放等等因素。

参考答案：

按现代的设计标准，需要建立生态工业园区。所谓生态工业园区，就是依据循环经济理论和工业生态学原理而设计成的一种新型工业组织形态，是生态工业的聚集场所。生态工业园区遵从循环经济的减量化(Reduce)、再使用(Reuse)、再循环(Recycle)的3R原则，其目标是尽量减少区域废物，将园区内一个工厂或企业产生的副产品用作另一个工厂的投入或原材料，通过废物交换循环利用、清洁生产等手段，最终实现园区的污染物“零排放”。工业生态学将工业园区这样一个人工生态系统设想为自然生态系统，也存在着物质、能量和信息的流动与储存，并通过工业代谢研究，利用生态系统整体性原理，将各种原料、产品、副产物乃至所排放的废物，利用其物理、化学成分间的相互联系、相互作用，互为因果的组成一个结构与功能协调的共生网络系统。从环境保护角度来看，生态工业园区才是最具环保意义和生态绿色概念的工业园区。

生态工业园区与一般的工业园区是有本质区别的，其园区内企业之间的关系更为复杂，并且生态工业园区的建立要比一般的工业园区困难得多。在生态工业园区中，由于一个企业产生的“废物”或副产品是另一个企业的“营养物”，园区内彼此靠近的工业企业或公司就形成一个相互依存、类似于自然生态食物链过程的“工业生态系统”。我们通常用“工业共生”“要素耦合”和“工业生态链”等概念来表征这种工业企业之间的关系。

生态工业园区大致可分为3种类型，即改造型、全新型和虚拟型。改造型园区是对现已存在的工业企业通过适当的技术改造，在区域内成员间建立起废物和能量的交换关系；全新型园区是在园区良好规划和设计的基础上，从无到有地进行开发建设，使得企业间可以进行废物、废热等的交换；虚拟型园区不严格要求其成员在同一地区，它是利用现代信息技术，通过园区信息系统，首先在计算机上建立成员间的物、能交换联系，然后再在现实中加以实施，这样园区内企业可以和园区外企业发生联系。虚拟型园区可以省去一般建园所需的昂贵的购地费用，避免建立复杂的园区系统和进行艰难的工厂迁址工作，具有很大的灵活性，其缺点是可能要承担较昂贵的运输费用。

比如，浙江省衢州沈家工业园区位于钱塘江上游，紧临无机化工原料基地和氟化工基地，易获得充足的化工原料，具备发展精细化工的有利条件。该园区现已有几十家化工企业入驻发展，并已成为当地经济发展支柱，但由于化工企业易造成环境污染，使得园区保持水体清洁的任务十分艰巨。该园区在建设规划过程中，着重从以下几个方面入手：

①产品规划和物质集成：通过对园区的产品和企业现状的充分分析，综合考虑集聚性、市场风险性、技术可行性等因素，辨析出适合沈家园区发展的优势产品集合；在以上工作的基础上，提出了物质替代和源头削减、废物的利用和交换、废物再循环3个不同层次上的物质集成方案；最后对园区企业区划进行了探讨。

②废水集成：在对园区企业用水、排水整体情况进行科学分析的基础上，详细讨论了在企业内部、企业间及园区整体3个不同的空间范围内拟采用的技术性对策，以有效改善园区的废水系统和园区整体水环境；提出了包括加强对企业的用水、排污、治污信息进行采集和加工，合理的水资源收费和废水处理设施使用收费等在内的一系列管理方案，对企业的用水、排水行为进行调节。

③信息系统建设：该系统包括入园企业评价系统和生态工业园区管理信息系统。前者能够科学评价企业发展前景、经济效益、环境效益以及入园后对园区贡献等多方面因素，为园区的招商管理和决策提供依据；后者将推动园区的高效管理，并为企业和园区的互动提供重

要途径。

*研究性课题推荐 课题一

社会调查：酸雨对我国名胜古迹的影响。

研究建议：可选择一些旅游景点，如敦煌莫高窟、张家界、九寨沟等名胜，走访当地老人，查阅当地的地方志，看我国近年来随着工业的发展，酸雨程度的强弱以及采取的措施。

课题二

调查受大气污染严重的地区和大气污染影响较小的地区，居民医疗费用在总支出中所占的比例，哪些疾病所占的费用比例最大？与当地哪些工厂的废气排放有关？

第二篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第五单元 硫酸工业 第一节接触法制硫酸(备课资料)

●备课资料

一、接触法制硫酸的五个“三”

1.三阶段：利用的原料为黄铁矿(FeS2)和空气，反应中其分三个阶段，二氧化硫的制取、二氧化硫氧化成三氧化硫、三氧化硫的吸收和硫酸的生成。

2.三原理：(三方程)：

高温①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2

③SO3＋H2O===H2SO4

3.三设备：

结合三个阶段，有三种设备：沸腾炉(为使硫铁矿充分和迅速地燃烧，把硫铁矿粉碎成细小的矿粒后，放在特制的炉子里燃烧。当燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，把矿粒吹得在炉内一定空间里剧烈沸腾，好像“沸腾的液体”一样，因此，此种炉子称沸腾炉)；接触室(把生成的SO2和O2混合气体加热到一定温度400～500℃，通入装有催化剂的接触室，因为催化剂又称触媒，所以该设备称接触室)；吸收塔(通过接触室出来的SO3直接送入吸收塔，以便形成硫酸。SO3和H2O直接化合制得硫酸，但在吸收塔里不是直接用水来吸收SO3，因为用水作吸收剂时，容易形成酸雾并放出大量的热，吸收速度慢，不利于吸收SO3。在吸收塔中，是用98.3%的浓硫酸来吸收SO3的)。

4.三原理

热交换原理(把在反应中放出的热量传递给原料，使之预热，主要在接触室中体现)；逆流生产原理(反应物固体从上往下运动、气体从下往上运动，逆向进料，充分反应)；连续生产原理(自开工之日起到炉子报废止不得停工，连续生产)。

5.三净化

除去炉气中含有的水及砷、硒的化合物、矿尘等。净化时通过三种装置：除尘室、洗涤塔、干燥塔。

二、生产硫酸的原料

生产硫酸所用原料主要有：硫、硫铁矿、硫酸盐和含硫工业废物。

硫

硫是生产硫酸所用的主要原料之一。用硫作原料时由于杂质少，所以生产比较简单，基建费、操作费比用其他原料要低得多。在资本主义国家以硫为原料的硫酸产量已超过60%(美国占82%)。以日本为例，从1971年才开始用硫作原料，至1977年，以硫为原料的硫酸产量已达16%以上。我国过去很少用硫作原料，1957年仅1.8%，1982年达到16%。近年来，由于硫铁矿的大量开采和采用冶金废气，从国外进口的硫已逐年减少，1986年仅占4%。

硫铁矿

硫铁矿也是生产硫酸所用的主要原料。我国、西德、苏联都用它作主要原料。在我国用硫铁矿生产的硫酸约占总产量的70%。硫铁矿有三种：普通硫铁矿、浮选硫铁矿和含煤硫铁矿。普通硫铁矿呈金黄色，有金属光泽，含硫25～52%，铁35～44%。其余是杂质如铜、锌、铅、砷、镍、钴、碲等的硫化物，钙、镁的硫酸盐、碳酸盐以及石英等。生产硫酸用的硫铁矿含硫一般不少于30%。广东云浮硫铁矿是我国最大的矿山，硫铁矿含硫约37%。浮选硫铁矿是浮选铜或锌的硫化物矿所选出的废物，所以又称尾砂，其含硫量一般为30～40%。含煤硫铁矿是采煤或选煤时得到的废物，一般含硫35～40%，含碳10～20%。

为了提高使用硫铁矿的经济效益，许多国家都在矿山进行选矿，使矿石含硫量达到50%。

这样不仅可以节省运输费用，而且还可以节省操作费用，便于对矿渣和能量进行综合利用。硫酸盐

自然界的石膏(CaSO4)、芒硝(Na2SO4)可以作为生产硫酸的原料。如以石膏为原料可以与水泥联合生产。生产时向石膏中掺粘土以及其他水泥所需的成分，混合后在炉中灼烧，这时发生下列反应：

2CaSO4＋C2CaO＋SO2↑＋CO2↑

由此产生的SO2可以用来生产H2SO4,CaO则与其他成分如Al2O3、Fe2O3、SiO2等结合成水泥。

含硫工业废物

有色冶金厂副产大量含SO2的废气，低品位燃料燃烧后废气中也含有SO2。某些工厂的废液、污泥如金属加工厂的酸洗液、石油炼厂的废酸、污泥等都可以用来生产硫酸。利用工业废物制造硫酸具有非常重大的意义，它不仅处理了有害废物，而且使制酸成本大为降低。目前使用较多的废气主要是治金厂废气，用冶金废气生产的硫酸占总产量的比例：全世界为15%，日本和加拿大为60%和59%。我国近年来使用冶金废气生产硫酸发展很快。例如江西贵溪冶炼厂，利用炼铜废气生产硫酸，已成为我国单系列产量最大的硫酸厂。我国利用冶炼废气生产硫酸的比重已从1983年的11%上升到1986年的20%。

对于一个硫酸厂来讲，究竟应该采用哪种原料进行生产，主要决定于该原料是否可以经济地大量获得。在我国，主要原料仍然是硫铁矿，但随着工业的发展，其他原料如工业废物及硫由于生产成本较低，所占的比重将越来越大。

三、生产硫酸工艺条件的优化 反应的物理化学基础说明，二氧化硫的氧化是一个可逆、放热、体积变小、活化能较大的反应。在催化剂的作用下，可以有实际意义的反应速率。催化剂的活性温度为430～600℃，在430℃时，可以获得96%以上的实际转化率。既然转化率已相当高就应该采用一次通过流程，未转化的尾气如不进行综合利用，势必排放，这样既浪费了资源，又污染了环境。因此从提高经济效益和社会效益这一目标考虑，工艺条件应当适当提高实际转化率。但实际转化率又不能太高，因为还需兼顾反应速率以免投资和操作费用过大。

1.反应温度

优化的反应温度必须在催化剂活性范围以内。根据可逆、放热反应的特点，反应开始时，反应温度应该高些例如580℃,以争取获得较大的反应速率，反应后期反应温度应该低一些，例如430～440℃，以获得较高的转化率。图1为不同转化率时的最优反应温度线和平衡温度线。

图1 平衡温度线与最优反应温度线

2.最终转化率

提高转化率是优化的主要目标，转化率应该越大越好。转化率越大，原料利用率越高，许多设备的生产能力越大，环保费用越少，生产成本越低。但是转化率越大，反应速率越小，所需催化剂和反应器的设备费也越大(见图2)。既然转化率对生产成本有双重的、相反的影响，当生产成本对转化率作图时，必将会有一个最低点(图3)。这个最低点就是最优转化率。在二氧化硫的初始浓度为8%以及其他生产条件下，最优转化率是97.7%。

如果二氧化硫的初始浓度为8%，转化率为97.7%。这时尾气所含的二氧化硫的浓度将超过排放标准，必然另外采取废气治理措施。新建工厂常采用两次转化的办法。它采用的初始浓度为10%，第一次转化率为95%左右，反应生成的三氧化硫被吸收为硫酸，然后再进行第二次转化。如果第二次的转化率也是95%，则总转化率将达到99.75%。转化率为99.75%的尾气含二氧化硫的浓度是低于排放标准的。

综上所述，两次转化法的优点是十分突出的：初始浓度大，反应速率快(转化率为95%时的反应速率比97.7%差不多快一倍)，生产能力大(差大多要增产30%)，不需治理废气。当然两次转化法也有缺点，例如需要增加一套吸收装置，需要较大的换热器，由于流程加长，动力费也必须有所增加等，但与优点相比，这毕竟是次要的，因此新建硫酸厂一般都采用两次转化法。

图2 转化率与催化剂用量

图3 转化率与成本

不过当原料气的二氧化硫的浓度很低时，两次转化法并不适用，因为反应放出的热量太少，吸收时由于冷却损失的热量较多，不足以使气体再次升温进行第二次转化。两次转化法是提高可逆反应转化率的一种非常有效的方法。两次转化法可以应用于类似的生产中(例如油脂的水解)。不过，它必须以第一次转化与第二次转化之间的未反应物与产物的分离比较彻底且容易进行为前提。

3.反应压强

加压虽然可以提高平衡转化率，但实际转化率已很高，加压需要增加动力，经济上并不合算，一般工厂都是常压法生产。但是加压可以提高转化率，使尾气达到排放标准，而且还可以提高产量，使投资费降低，目前仅法国，加拿大，日本有少数工厂采用加压法，压强为0.5～3 MPa。

4.原料气组成

常压两次转化法所用的原料气含SO2一般为10～12%。与此相对应O2的浓度为8～6%,这是用硫铁矿和空气为原料，采用沸腾炉所能够得到的浓度。为了提高SO2转化率和加快反应速率，原料气掺入少量空气，使SO2降为8～10%，氧上升为10～8%。近年来，有色冶炼厂采用富氧、纯氧冶金法。烟气含二氧化硫的浓度可达到20%，甚至40%。采用这种烟气制酸，可以大幅度地提高反应速率和设备的生产能力，这是硫酸生产的新动向。

5.空速

为了提高转化率，空速不宜太大，一般的采用不循环流程的气固催化反应的空速为

200～1000 h。具体的选择取决于催化剂的活性，对于二氧化硫的催化氧化，空速约600～ 700 h。

四、硫酸的用途

硫酸是化学工业中重要产品之一，是许多工业生产所用的重要原料。硫酸常列为国家主要重工业产品之一。

硫酸的用途十分广泛，主要有下列几方面：

化肥工业：硫酸与氨反应生成硫酸铵(肥田粉)，与磷矿粉反应生成过磷酸钙，每生产一吨硫酸铵要消耗750 kg硫酸；一吨过磷酸钙要消耗360 kg硫酸。近年来，已逐渐用其他氮肥如尿素、碳酸氢铵、氨水、硝酸铵等代替硫酸铵，使硫酸用于生产氮肥的用量有所减少，但硫酸用于磷肥仍在增长。目前化肥工业(主要是磷肥)仍然是硫酸的最大用户，国外化肥用酸约占硫酸总消费量的40%，我国化肥用酸约占60%。

有机合成工业：在有机合成工业中要用硫酸生产各种磺化产品、硝化产品，如每生产一吨锦纶需发烟硫酸1.7吨；一吨TNT消耗360 kg硫酸。

石油工业：石油产品精炼时要用硫酸除去产品中的不饱和烃等，例如每吨柴油要消耗 31 kg硫酸。

金属工业：金属铜、锌、镉、镍的精炼，其电解液需用硫酸配制；电镀、搪瓷工业需用酸洗去其表面的铁锈和氧化铁。

无机盐工业：在无机盐工业中，硫酸作为一种最易大量获得、价格低廉的酸，用以生产各种硫酸盐、磷酸盐、铬酸盐等。

原子能工业：大量硫酸用于离子交换法提取铀。

五、工业上制备硫酸，为什么要用98.3%的硫酸来吸收SO3，而不是用水或其他浓度的硫酸？

因为工业上对三氧化硫的吸收，既要速度快，又要使SO3吸收完全，还希望得到浓硫酸或发烟硫酸。

当用水或稀硫酸来吸收SO3时，由于在水(或稀硫酸)表面上有大量水蒸气，它立即与SO3分子化合成气态硫酸分子。它们来不及被水吸收就互相凝聚成雾滴——酸雾。它比三氧化硫的颗粒大，扩散速度慢，不易被水吸收，使吸收不完全。

为了不使三氧化硫在吸收过程中形成酸雾应该采用液面上不含水蒸气或少含水蒸气的硫酸；又为了使三氧化硫尽可能吸收完全，还应该采用不含三氧化硫蒸气或三氧化硫蒸气最少的硫酸。通过实验测得98.3%的浓硫酸兼有以上二个特点。浓度大于98.3%的硫酸，虽然液面上基本没有水蒸气，但有三氧化硫；浓度小于98.3%的硫酸，液面上虽然基本没有三氧化硫但有水蒸气；硫酸浓度越大，三氧化硫就越多；硫酸浓度越小，水蒸气就越多，只有98.3%的硫酸液面上水蒸气和三氧化硫都很少。所以用98.3%的硫酸吸收三氧化硫。

六、发烟硫酸、纯硫酸、浓硫酸、稀硫酸有何区别和联系？ 将SO3气体溶解在浓硫酸中所成的溶液称为发烟硫酸。发烟硫酸暴露在空气中时，挥发出的SO3气体和空气中的水蒸气形成硫酸的小液滴而发烟。发烟硫酸的脱水性、吸水性和氧化性都比浓硫酸更强。在硫酸工业上常用98.3%的硫酸来吸收SO3，得到发烟硫酸，再用92.3%硫酸来稀释发烟硫酸，得到市售的98.3%浓硫酸。

纯硫酸是无色油状液体，100%的纯硫酸几乎不导电。加热纯硫酸放出SO3直至酸的浓度降低至98.3%，此时沸点为338℃，再继续加热，硫酸的浓度不变，所以不能用蒸发的方法得到无水硫酸。

市售的浓硫酸一般含有H2SO4为96～98%,比重1.84克/毫升，相当于18摩/升。具有强烈的吸水性、氧化性、脱水性，能把铁、铝钝化。

通常用来制取氢气的稀硫酸其浓度约为3～4摩/升，具有酸的通性，无吸水性、脱水性，－1－能和铁、铝剧烈反应放出H2。

七、怎样用关系式法解有关接触法生产硫酸的问题？

例如：以硫铁矿为原料，用接触法制硫酸，若燃烧硫铁矿中硫的损失率为10%,SO2氧化时的转化率为90%,SO3的吸收率为95%。生产20吨98%的浓硫酸，需含FeS2 75%的硫铁矿多少吨？

解由FeS2制H2SO4的三个反应方程式得出下列关系式：

燃烧硫铁矿硫的损失率10%可视为FeS2的利用率为90%,SO2的转化率、SO3的吸收率都可视为FeS2的利用率。

设：需含FeS2 75%的硫铁矿为x吨。则：

FeS2

～

2H2SO4

120

2×98 x·75%·90%·90%·95%

20×98% 所以120×20×98%=x·75%·90%·90%·95%×2×98 所以x=20.8吨

答：需75%的FeS2的硫铁矿20.8吨。

第三篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第五单元 硫酸工业 第一节接触法制硫酸(第一课时)

第五单元

硫酸工业 第一节

接触法制硫酸

●教学目标

1.使学生了解接触法制硫酸的化学原理、原料、生产流程和典型设备。

2.通过二氧化硫接触氧化条件的讨论，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识，训练学生应用理论知识分析和解决问题的能力。

●教学重点

二氧化硫的接触氧化。●教学难点

SO2的接触氧化和SO3的吸收。●教学方法

讨论、分析、设疑、讲解。●课时安排 共两课时。

第一课时：工业上制硫酸的反应原理，原料及主要生产过程。

第二课时：SO2接触氧化的最佳反应条件的讨论及化工生产的工艺条件。●教学用具

投影仪、胶片、大屏幕 接触室模型 ●教学过程

第一课时

［引言］我们知道，硫酸是中学化学实验中一种常用的试剂，同时，硫酸工业在国民经济中也占有重要的地位，是许多工业生产所用的重要原料，如化肥工业、有机合成工业、石油工业、金属工业、无机盐工业、原子能工业等都要消耗大量的硫酸，因而硫酸的消费量常视为一个国家工业发达水平的标志。硫酸如此重要，工业上是如何生产硫酸的呢？这就是本章我们将要学习的内容。

［板书］第五单元

硫酸工业

［引言］硫酸是最早的工业产品之一。硫酸的生产始于10世纪，发展至今，接触法制硫酸已成为一个成熟的工艺，被世界各国广泛采用。下面，我们就来学习接触法制硫酸。

［板书］第一节

接触法制硫酸 ［师］首先，请大家根据已学知识，来推测制取硫酸的反应原理。并用化学方程式表示出来。

［教师板书］

一、反应原理

［学生思考，请一位同学上黑板书写］ ［学生板书］1.S＋O2===SO2

3.SO3＋H2O===H2SO4

［注，基本上所有同学都是写的以上反应］

［教师评讲］大家所写反应，实际上就是以硫为原料制取硫酸的反应原理。从以上化学反应方程式可以看出，以硫为原料制取硫酸要经历三个反应历程：即首先是硫氧化为二氧化硫，然后再将二氧化硫进一步氧化为三氧化硫，最后，把得到的三氧化硫用水吸收即得硫酸。

［讲述］世界上硫酸的生产主要以硫为原料，用硫作原料时杂质少，生产比较简单，成本要比其他原料低得多。但我国由于硫资源缺乏，而且开采条件比较复杂，现阶段我国硫酸的生产原料以黄铁矿(主要成分为FeS2)为主，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得硫黄作原料。

已知硫铁矿的主要成分是二硫化亚铁。

［草板书］FeS2 ［继续讲解］它在高温下和空气反应可生成氧化铁和二氧化硫，请大家写出该反应的化学方程式。

［学生活动，教师巡视］

［请一位同学上黑板写出，并板书于黑板上S＋O2===SO2反应方程式的下面］

高温［学生板书］4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2

［注：学生在书写上述化学方程式时，一般在配平上有一定的困难，常需教师指导或讲解］

［过渡］下面，是世界硫酸生产的原料构成和我国硫酸生产原料构成的部分统计数字，请大家参阅：

［投影］1.世界硫酸生产的原料构成：

2.我国硫酸生产原料的构成

1988～1992年中国硫酸生产的原料构成/%

［讲解］以硫铁矿为原料生产硫酸或以其他物质为原料生产硫酸，其反应的第一步都是为了制得SO2，如以石膏为原料的第一步反应就是：

［草板书］2CaSO4＋C2CaO＋2SO2↑＋CO2

［讲解］生产硫酸采用哪种原料生产，主要取决于该原料是否可以经济地大量获得。世界上生产硫酸主要以硫作原料，我国目前生产硫酸的原料仍主要是黄铁矿。

［过渡］刚刚我们学习了制取硫酸的反应原理，那么，工业上是如何将这一原理付诸于实践的呢？

下面，我们就来认识一下工业生产硫酸的工艺流程。［板书］

二、工业制硫酸的生产流程。



［承接］工业上制硫酸主要经过以下几个途径： ［板书］

［讲解］由以上制取硫酸的反应原理可知，硫酸生产的第一阶段是制SO2气体。将硫磺或经过粉碎的黄铁矿放在专门的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，制得二氧化硫。工业上被之为“造气”。

［过渡］以黄铁矿为原料制取SO2的设备叫沸腾炉。

［投影］沸腾炉示意图

［设问］沸腾炉的名称是怎么得来的呢？ 请大家从课本上找出答案。

［学生阅读课文］

［学生回答］当黄铁矿在燃烧炉内燃烧时，从炉底通入强大的空气流，在炉内一定空间内，把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”。因此，人们把这种燃烧炉叫做“沸腾炉”。

［讨论］黄铁矿燃烧时为什么要粉碎成细小的矿粒，并且在燃烧炉中通入强大的空气流使之“沸腾”呢？ ［学生回答］

［教师小结］矿石粉碎成细小的矿粒，是为了增大与空气的接触面积，通入强大的空气流为使矿粒燃烧得更充分，从而提高原料的利用率。

［设问］黄铁矿经过充分燃烧，以燃烧炉里出来的气体叫做“炉气”。但这种炉气往往不能直接用于制取SO3，这是为什么呢？请大家阅读课本回答。

［学生阅读课本后回答］这是因为炉气中常含有很多杂质，如N2，水蒸气，还有砷、硒的化合物及矿尘等。这些杂质有些是对生产不利的，如砷硒的化合物、矿尘能够使下一步氧化时的催化剂中毒，水蒸气对设备也有不良影响，因此炉气必须经过净化、干燥处理。

［思考］若用燃烧硫黄制得的炉气的成分有哪些？需净化和干燥处理吗？

［答案］用硫黄为原料制得的炉气成分主要有SO2、O2、N2等，杂质较少，不需处理。［讲述］经净化、干燥的炉气其成分及组成为：SO

27%;O2

11%;N2

82%。［投影］经净化、干燥的炉气成分：

(注：为体积分数)

［议一议］1.N2对硫酸生产没有用处，为什么不除去？

2.工业生产上为什么要控制条件使SO2、O2处于上述比例呢？ ［学生分组讨论：并互相交流讨论结果］

［答案］1.N2对硫酸的生产没有用处，但也没有不利之处，若要除去，势必会增加生产成本，从综合经济效益分析没有除去的必要。

2.这样的比例是增大反应物中廉价的氧气的浓度，而提高另一种反应物二氧化硫的转化率，从而有利于SO2的进一步氧化。

［小结］这节课我们主要介绍了接触法制硫酸的反应原理、生产过程、硫酸生产原料的选择及硫酸生产第一阶段即造气阶段的生产要求。在原料的选择及造气阶段，我们要体会工业生产同化学实验的区别。

［布置作业］复习化学反应速率及化学平衡的知识。●板书设计

第五章

硫酸工业

第一节

接触法制硫酸(第一课时)

一、反应原理

点燃1.S＋O2SO2

高温4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2

3.SO3＋H2O===H2SO4

二、工业制硫酸的生产流程

第四篇：关于硫酸工业综合经济效益的讨论

第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论

●教学目标

1.使学生常识性地了解化学科学实验与化工生产的区别。

2.使学生对于如何提高化工生产的综合经济效益有一个常识性的认识。3.通过课堂讨论培养学生分析问题和解决问题的能力。●教学重点

以硫酸工业为例对化工生产中如何提高经济效益的讨论。●教学难点

关于选择硫酸厂厂址的课堂讨论。●教学方法

讨论、自学、讲解等。●课时安排 共一课时 教具准备 投影仪、胶片 ●教学过程

［引言］前一节我们学习了硫酸生产的原料、流程和典型设备，并着重讨论了二氧化硫接触氧化反应的最佳工艺条件。确切地说，这仅仅是模拟化工生产。要想真正将化学实验结果应用到实际生产，必须在遵循科学原理的基础上着重考虑综合效益，即要求最大限度地提高劳动生产率、降低成本、保护生态环境，为国民经济部门提供质优价廉的化工产品。这同科学实验是不同的，在科学实验中，为了探索某个重要的原理或实现某个重要反应，有时可以不惜花费大量的时间和资金。下面，我们就以硫酸工业为例讨论在化工生产中的综合经济效益问题。

［板书］第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论

［讲解］根据绿色化学和可持续发展的要求，一个现代化的化工企业，应该朝着无废物排出的“封闭式生产”的方向努力。那么工业生产上如何实现上述要求呢？这是工业生产需要考虑的第一个问题。

［板书］

一、环境保护与综合利用原料

［讲解］在化工生产中某一生产部门产生的三废，即废气、废液、废渣，往往可能是其他生产部门有用的原料。

［提问］硫酸工业生产中产生哪些废物？这些废物又如何处理呢？ ［学生回答］

［教师小结］硫酸生产的第三阶段，即三氧化硫的吸收阶段从吸收塔中排出含少量二氧化硫的废气。黄铁矿矿粉在沸腾炉中燃烧后产生大量废渣。炉气的净化、干燥过程中产生废液。

［讲解］这些废物若随意排放，不仅会造成严重的环境污染，影响人民身体健康，破坏生态平衡，不符合绿色化学和可持续发展的要求，而且还会造成某些原料的浪费，不利于降低生产成本，也不利于节约资源的要求。因此，在建设硫酸生产车间时，必须同步建设处理“三废”的设施，尽可能地将三废变成有用的副产品，实行综合利用。同时使“三废”的排放符合国家标准。

［引导］我们首先来看一下硫酸生产中“废气”的处理。［投影］硫酸生产中尾气的处理

［讲解］硫酸生产中尾气的处理有多种方法，具体采用哪种处理方法，取决于副产品的市场需求、成本核算等实际情况。

［过渡］请同学们完成上述化学方程式。［教师巡视］

［学生口述化学反应，教师板书］ ［板书］1.废气处理

①氨水吸收，再用硫酸处理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加热吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2处理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4

［讲解］沸腾炉中产生的废渣一般可作为制造水泥的辅料或用于制砖。若矿渣中含铁品位高，经处理后作为铁矿炼铁，则可获得更大的经济效益。

［板书］ 

［讲解］生产中产生的含有硫酸的废液，经处理后可作为劣质硫酸出售，也可用石灰乳中和制得副产品石膏。

［板书］

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O ［转引］许多化学反应是放热反应，化工生产中若能充分利用反应热，这对降低生产成本具有重要的意义。

［板书］

二、能量的充分利用

［过渡］硫酸工业生产中如何充分利用能量呢？

［师］下面是硫酸生产过程中所涉及的三步反应的热化学方程式。［投影］

1.S(s)＋O2(g)===SO2(g);ΔH=－297 kJ/mol 高温111FeS2(s)＋O2(g)Fe2O3(s)＋2SO2(g);ΔH=－853 kJ/mol 423.SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3 kJ/mol ［师］很明显，上述反应均为典型的放热反应，假如我们能把这些热量充分利用，有什么重要的意义呢？

请大家看以下投影资料。

［投影并讲解］硫酸生产过程中要消耗大量的能量。例如，开动机器设备(矿石粉碎机、运输装置、鼓风机、泵等)需要电能，维持接触氧化适宜的温度(400℃～500℃)需要热能。由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能以降低生产成本。例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸气来发电；在接触室中设热交换装置，利用SO2氧化为SO3时放出的热来预热即将参加反应的SO2和O2，使其达到适宜的反应温度。据测算，生产1 t硫酸约需消耗100 kW·h的电能，而相应量反应物在 生产过程中放出的反应热相当于200 kW·h的电能。

［讲解］以上资料显示：硫酸生产中如能充分利用“废热”，则不仅不需要由外界向硫酸厂供应能量，而且还可以由硫酸厂向外界输送大量的能量。

［板书］若充分利用“废热”，则不仅不需要由外界向工厂供能，而且还可以由工厂向外界供能。

［过渡］以上我们实际上是从物质和能量的充分利用讨论了工业生产的综合经济效益问题。下面我们讨论硫酸生产规模和厂址的选择问题。

［板书］

三、生产规模和厂址选择

［讲解］现代化工生产一般要求有较大的规模。因为大型化生产可以降低单位产量投资，便于热能的综合利用和提高劳动生产率，因而总的经济效益较大。

［投影］据报道，国外一套年产40万吨的硫磺制硫酸装置比年产20万吨的装置成本降低14%；我国一套年产10万吨的黄铁矿制酸装置比年产3万吨的装置成本降低23%。

［小结］考虑我国的实际情况，有关部门主张，在一般情况下，应发展年产4万吨以上的制硫酸装置。

［板书］1.生产规模——年产4万吨以上。

［过渡］化工厂厂址选择是一个复杂的问题，它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素。

［投影］影响化工厂选址的部分因素：

［过渡］为什么要考虑上述那么多的因素呢？请大家以硫酸厂厂址选择为例予以说明。

［提示大家阅读课本最后两个自然段进行回答］

［学生阅读完有关内容后回答］硫酸是一种腐蚀性液体，不能像普通固体化工产品那样可以较多地贮存，需要随产随销。硫酸的运输费用比较高。据估算1 t H2SO4的运价约为同质量黄铁矿矿石的三倍。这样就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利。因此，考虑到综合经济效益，硫酸厂厂址离硫酸消费中心不能太远。在决定建厂规模时，可以考虑在消费中心建厂规模大些，在边远或硫酸用量不多的地区，建厂规模小些。

环保问题是硫酸厂选址的另一个重要因素。硫酸厂对环境的污染是比较严重的。限于当前的技术水平，即使十分注意“三废”处理，也难以达到较高的环保要求。因此，硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区。

［教师总结板书］2.厂址选择——原料、水源、能源、交通、土地供应、市场需求等。

［过渡］运用我们刚才学过的知识讨论两个问题。［投影］

1.在以下条件下，你认为A城市该不该建硫酸厂？

(1)A城市郊区有丰富的黄铁矿资源，水源、能源充足，交通方便。

(2)A城市需使用硫酸的工业不多，而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。(3)A城市是一个风光秀丽的旅游城市，对环境保护的要求甚高，而且土地价格较贵，土地供应紧张。

［学生讨论回答］

［讲解］我们对三个条件要全面分析：第一个条件有利于在A城市建硫酸厂；第二个条件从市场需求和运输成本考虑，在A城市建厂不如在B城市建厂；第三个条件从根本上否定了在A城市建厂的设想。因为一个风光秀丽的旅游城市，对环保的要求一定很高。而且该地的土地价格也较贵。如果在该地建污染比较严重的硫酸厂，必然破坏旅游资源，得不偿失。所以应该在B城市建硫酸厂，再运输少量硫酸到A城市供应生产的需要，这样的资源配置比较合理。

［投影］

2.有人建议在C地建一个大型磷肥厂，并配套建一个大型硫酸厂。分析以下情况，判断此建议是否合理。

(1)C地是重要的农业区，需消耗大量的肥料。

(2)C地有丰富的磷灰石矿藏，水源、能源充足，土地价格较低，土地供应充足，交通方便。

(3)磷肥是由磷灰石［有效成分是Ca3(PO4)2］与H2SO4作用制得的，制造磷肥需消耗大量的硫酸。

(4)C地无磷肥厂和硫酸厂，在相邻的D地有丰富的黄铁矿资源。［学生讨论回答］

［讲解］题设有四个条件。第一个条件说明C地对于肥料有很大的市场需求。第二个条件指出C地有丰富的磷矿资源，而且其他条件也很优越，适于建大型磷肥厂。第三个条件指出制造磷肥需消耗大量硫酸，暗示建磷肥厂必须配套建硫酸厂。第四个条件指出该地无硫酸厂，而邻近的D地有丰富的黄铁矿资源，通过运输黄铁矿的方式在C地建硫酸厂是可行的。所以在C地建一个大型磷肥厂，并配套建一个大型硫酸厂的建议是正确的。

［布置作业］习题

一、2、3

二、1 ●板书设计

第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论

一、环境保护与综合利用原料 1.废气处理

①氨水吸收，再用硫酸处理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加热吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2处理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4 

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O

二、能量的充分利用

若能充分利用“废热”，则不仅不需要由外界向工厂供能，而且还可以由工厂向外界供能。

三、生产规模和厂址选择 1.生产规模——年产4万吨以上

2.厂址选择——原料、水源、能源、交通、土地供应、市场需求等。●教学说明

过去课本中关于化工生产的知识，只研究它的化学原理和简单生产流程，不研究经济效益问题，学生对化工生产的认识也就是片面的，本节内容对化工生产中的一些经济问题，作了常识性介绍。目的使学生对这些问题有一个初步的，概括的认识。

教学中以硫酸工业为例，从环境保护和综合利用原料，合理利用能量以及化工生产的规模和厂址选择三个方面展开讨论，将化工生产知识与工业经济观念密切结合起来，培养学生分析问题和解决问题的能力，这对于他们今后参加社会主义建设极为有用。

在教学策略上本课尽可能采用资料、投影多媒体等教学手段，以激发学生学习兴趣。通过阅读、讨论、讲解等教学方法，训练学生思维和阅读能力，同时增进师生之间，学生之间的交流与合作。

第五篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第四单元 电解原理及其应用 第二节氯碱工业(备课资料)

●备课资料

1.用培养皿做电解质溶液导电性的实验 ［操作］

(1)在直径为12厘米的培养皿里加入30毫升蒸馏水，用碳棒作电极制成电解槽。电路里串联2.5伏的小电珠，接通20～30伏直流电源，如右图所示。

(2)向培养皿里的水中滴加饱和硝酸钾溶液，边滴边搅拌，到电珠灯丝刚好出现极微弱的红光，停止滴加，并关掉电源。

(3)在培养皿中央放入一粒高锰酸钾晶体，并接通电源。可以看到随着高锰酸钾的溶解、分散，离子的增多和定向移动，电珠由暗到明的同步变化。

2.趣味电解实验

药品：0.001 mol·L－1 AgNO3溶液，浓氨水

仪器：培养皿，滴管，铂电极两个，稳定电源一个

过程(1)在培养皿中加入足量的AgNO3溶液，滴入浓氨水至沉淀溶解为止。

(2)将阳极伸入溶液，浸没在容器一侧；阴极在容器另一侧，仅与溶液表面接触，如下图。

(3)通6 V电源。现象：可以清晰地看到通电以后，在与阴极接触的溶液部位刚开始产生一点银白色的金属，接着便迅速地开始向着阳极生长，类似于古生橛子类植物叶子的形状。

注意点：(1)电解液中，［Ag＋］不能大。

(2)为使现象明显，便于全班学生观察，最好使用实物投影仪器。

3.课题研究示例

提高实验室电解水制备氢气效率方法的探索 背景资料：

在实验室制备氢气过程中，经常会发现电解水效率不高的问题。如何有效提高水的转化率呢？

实验要求：

1.设计实验装置，并阐述影响电解水转化率的因素及其改进措施； 2.能对实验数据进行较为详细地分析。

参考答案：

实验原理和成败关键：电解是在外电源作用下被迫发生的氧化还原过程。水在通直流电时，在两极发生氧化还原反应，在阳极上氢氧根离子失去电子，放出氧气。在阴极上，氢离

子获得电子，产生氢气。从理论上讲，所产生的氢气和氧气的体积比恰好为2∶1。实验过程中，时常会出现两种气体的体积比与理论上存在偏差的现象(氧气的体积偏小，氢气的体积偏大)。造成这种结果的原因是多方面的，但其中最主要的是氢和氧在电极上析出时的超电势(相当于物理中的反电动势)。影响电极析出气体的超电势的因素可以有以下几个方面：

1.电流密度：同一种电极，作用在它上面的电流密度小，则超电势也较小。下面是几种常用电极从浓度为1 mol/L H2SO4溶液中析出氢时的超电势(见下表)：

不同金属电极上从1 mol/L H2SO4溶液中析出氢的超电势

2.电极的活性：由上表可以看出，较活泼的金属比活泼性稍差的金属作电极时，它的析出超电势要高；

3.析氧的超电势一般比析氢高，如以Pt为电极稀硫酸为电解液，析出氧的超电势均为 0.5 V。

由以上几点分析可知，以稀H2SO4作电解液时，为了确保电解过程中产生的氢气和氧气的体积比为2∶1，应该尽可能选用不活泼的金属(或石墨)作为电极；适当增大电流密度(升高电压)使析出氢、氧的超电势的差距缩小，两种气体基本上同时析出。

在碱性条件下(以NaOH或KOH为电解质)电解水时，因多数电极不易与溶液发生反应，而且气体析出的超电势差距不大，只要电流密度稍大(电压略高)，对电极要求不高。

操作要点：

1.自制霍夫曼式电解器。

(1)自制装置

①取一段长10 cm内径约4 cm的粗玻璃管(如废日光灯管)。上下口各配一适当大小的橡胶塞。在上口的胶塞上安装两支碱式滴定管，下面的胶塞上安装上一个直角(或U形)玻璃管，再插上两个曲别针(作电极)。将装置固定在铁架台上。用一根长玻璃管将一个漏斗和直角玻璃管连接起来，使漏斗的上口超过碱式滴定管的滴液口。

②调整滴定管的位置，使它们离下面胶塞的距离约1 cm，曲别针正好在滴定管的中间。(2)电解操作：

①挤压滴定管上的乳胶管，将浓度为10%的NaOH溶液从漏斗中注入，使溶液充满两支滴定管。

②将直流电源的正、负极分别与电解器上的两个电极(曲别针)相连。接通电源，可以立即看到在两极上几乎同时有气泡产生。调整电流在100～200 mA(曲别针电解时的有效面积约1 cm)一段时间后，关闭电源，观察滴定管中两种气体的体积情况。发现电极与直流电源负极相连的滴定管，所产生气体的体积与另一支滴定管中气体的体积比恰好是2∶1。

③轻轻挤压气体较多滴定管上的乳胶管，用火柴点燃排出的气体，气体可以安静地燃烧说明是氢气。再挤压另一支滴定管上的乳胶管气体缓缓排出，用带有余烬的火柴接近该气体，火柴立即复燃，说明气体是氧气。

2.使用简易实验装置。(1)装置的制作：

①将大口试剂瓶去掉底部，在口上安装一个大号胶塞，胶塞上插入两支用作电极的曲别针，距离约2 cm左右，制成电解槽。

②将浓度为20%的H2SO4溶液倒入电解槽中(体积不超过电解槽容积的)，另取两只带

322刻度的试管，装满电解液，在口上盖一块小纸片，倒提着放入电解槽中，使电极伸入到试管内部。

③将电解槽上的两极与直流电源上的正负极连接好，打开电源开关，两电极上同时有气体产生并收集在刻度试管中。当与电源正极相连的电极上试管中的气体收集到5 mL刻度线时立即切断电源，观察另一只试管中收集的气体体积，可以发现正好在10 mL刻度线处。④将两个和刻度试管匹配的胶塞放入电解槽内，移动试管，在液面下用胶塞将试管口盖好，取出试管后用清水洗净。打开储有10 mL气体的试管，用燃着的火柴放在试管口上，可以听到“噗”的一声，说明是气体氢气。取另一储有5 mL气体的试管，打开胶塞，将带火星

的木条伸到试管中，木条立刻复燃，说明该气体是氧气。而且直观地看到：水在电解时产生的氢气和氧气的体积比是2∶1。