Производство серной кислоты

11 заданий

Серная кислота — самый крупнотоннажный продукт химической промышленности. Её производство (контактный способ) соединяет темы ОВР, равновесия и катализа: сера окисляется от −1 в пирите до +4, затем до +6; вторая стадия обратима и экзотермична, поэтому её ведут на катализаторе при умеренной температуре.

Контактный способ, три стадии.

Контактный способ: обжиг пирита \(\rightarrow\) окисление SO₂ на V₂O₅ \(\rightarrow\) поглощение SO₃ серной кислотой

Стадия	Реакция и условия
1. Получение \(\ce{SO2}\)	обжиг пирита \(\ce{4FeS2 + 11O2 -> 2Fe2O3 + 8SO2}\) (печь кипящего слоя); также \(\ce{S + O2 -> SO2}\), сжигание сероводорода, отходящие газы металлургии. Газ очищают от пыли (циклон, электрофильтр), от \(\ce{As}\) и \(\ce{Se}\) (промывка) и осушают концентрированной \(\ce{H2SO4}\)
2. Окисление	\(\ce{2SO2 + O2 <=>[V2O5] 2SO3}\) + Q; 450 °C, давление обычное (повышенное не применяют: выход и так высокий), контактный аппарат с полками и теплообменником, избыток воздуха
3. Поглощение	\(\ce{SO3}\) поглощают 98 % серной кислотой (не водой — образуется устойчивый туман): \(\ce{H2SO4 + nSO3 -> H2SO4.nSO3}\) (олеум); олеум затем разбавляют до нужной концентрации

Научные принципы: кипящий слой (увеличение поверхности), противоток, теплообмен, циркуляция, непрерывность, использование теплоты реакции, оптимальная температура (равновесие против скорости), утилизация огарка \(\ce{Fe2O3}\) (на чугун) и отходящих газов. Применение: удобрения (суперфосфат, сульфат аммония), электролит аккумуляторов, нефтепереработка, красители, взрывчатые вещества, получение других кислот, осушка газов.

Лайфхак. Схема производства — три вещества: \(\ce{FeS2}\) (или сера) \(\rightarrow\) \(\ce{SO2}\) \(\rightarrow\) \(\ce{SO3}\) \(\rightarrow\) \(\ce{H2SO4}\). Оксид серы(VI) поглощают не водой, а концентрированной серной кислотой: с водой образуется туман, который плохо улавливается.

Закрепите теорию: 11 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward