СОР № 1 Химия 10ОГН класс Производство неорганических соединений и сплавов/ Производство серной кислоты контактным способом

Производство неорганических соединений и сплавов/ Производство серной кислоты контактным способом

Задание:

На следующем рисунке показан процесс промышленного получения серной кислоты контактным методом.

a) Составьте уравнение реакции, происходящей на ІІ стадии производства серной кислоты.

b) Перечислите условия, при которых протекает данный процесс.

c) Назовите катализатор и объясните, почему его используют именно на этой стадии.

d) Почему называют серную кислоту – хлебом химического производства ?

Решение:

a) 2SO2+O2= 2SO3

b) При производстве серной кислоты из серного колчедана оптимальными условиями его обжига являются: применение флотационного (обогащенного) колчедана, содержащего в среднем 45% серы в пересчете на сухое вещество; проведение реакции при оптимальной температуре (800 °С), полезное использование теплоты, выделяющейся в реакции; интенсификация процесса благодаря применению кислорода (промышленные опыты показали, что повышение содержания кислорода в газе до 60% настолько увеличивает количество водяного пара, получаемого за счет теплообмена, что этот пар может полностью удовлетворить потребность в энергии всего сернокислотного цеха); повышение производительности реакционного аппарата (реактора).

c) Проблема смещения равновесия в этой реакции в сторону образования оксида серы(VI) имеет очень большое значение. Во-первых, из данного количества сырья нужно получить как можно больше серной кислоты; во-вторых, не окислившийся на катализаторе сернистый газ трудно уловить, он выделяется в атмосферу и загрязняет ее. Самая низкая температура, при которой катализатор сохраняет свою активность, а равновесие смещено в сторону образования SO₃, – 400 °С. Отсюда можно было бы сделать вывод, что это и есть оптимальная температура процесса. Однако скорость реакции при такой температуре мала. При повышении температуры скорость реакции, а следовательно, и производительность катализатора, растут, но при этом равновесие смещается влево, в газовой смеси остается неокисленный оксид серы(IV).

d)Серную кислоту называют «хлебом» химической промышленности благодаря необъятному диапазону ее использования. Она применяется при производстве кислот, взрывчатых веществ, минеральных удобрений, эмали, солей, искусственного шелка, лекарств. Также серную кислоту используют при очистке нефти, очистке металлов, в качестве электролита в аккумуляторах, при изготовлении пластмасс, волокон, моющих средств, красок и многого другого.