硫酸是怎么生成的?
工业上制造硫酸有两种方法:一种叫做接触法,一种叫做铅室法。铅室法的硫酸浓度低而且往往含有很多杂质,用途受到限制,已逐步被淘汰,目前应用最多的为接触法。
接触法原理是由于二氧化硫和氧气是在催化剂的表面接触时起反应转化成三氧化硫,进而制得硫酸,一般的主要原料是硫铁矿。接触法制造硫酸的主要过程有:
1、造气阶段(二氧化硫的制造),反应装置为沸腾炉,硫铁矿在沸腾炉里燃烧时,就有二氧化硫气体生,反应的化学方程式是:
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
2、接触氧化阶段,反应装置为接触室,二氧化硫催化氧化成三氧化硫,反应的化学方程式是:
2S02+O2=(钒催化剂)500度=2S03
3、三氧化硫的吸收阶段,反应装置为吸收塔,化学式为:
SO3+H2O=H2SO4
扩展资料:
浓硫酸是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。在常压下,沸腾的浓硫酸可以腐蚀除铱和钌之外所有金属(甚至包括金和铂),其可以腐蚀的金属单质种类的数量甚至超过了王水。硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与稀硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性,难挥发性,酸性,吸水性等。
浓硫酸使用储存注意事项:
1、浓硫酸一般不要大量储存,必要的少量储存由专人保管,储存环境温度不超过35℃,相对湿度不超过85%
2、浓硫酸存在密闭容器中,置于凉爽、干燥、通风处,避免接触氯酸盐、铬酸盐、碳化物、雷酸盐、硝酸盐,金属粉未。
3、防水,避免光照;储存区地面应为耐酸、耐腐蚀的坚固水泥地面,严禁烟火。
4、储存处应使用防爆类电器设备。
5、禁用金属容器储存
6、稀释或制备溶液时,必须在不断搅拌下将硫酸顺着容器内壁缓慢加入水中,禁止将水加入浓硫酸中,以免沸腾和飞溅。
硫酸最重要的工业制法是接触法。
接触法主要的原料为燃硫或硫化铁尔来的二氧化硫,及空气中的氧,使二氧化硫氧化而为三氧化硫,吸收于水中,即可得任何浓度的硫酸。惟此氧化,须有某种接触剂存在时始有作用;最常用者为铂及钒之氧化物。二氧化硫自燃硫而得者可直接使其氧化,若自燃硫化铁的燃烧,而得者须先降冷,洗之以酸或由滤过法或由沉淀法使之清洁;灰尘,硫蒸汽,砷,磷及其它物质存于气流中者,必须除去免其害及接触剂,为不纯物质对于氧化矾危害较铂轻。
(4)接触法制硫酸的反应原理:燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫,在使三氧化硫跟水化合生成硫酸。二氧化硫跟氧气在催化剂的表面上接生产过程:以硫铁矿为原料时步骤如下
(a)二氧化硫的制取和净化:硫铁
矿粉碎成细小矿粒在沸腾炉充分燃烧4fes2+11o2
=====
2fe2o3+8so2
从沸腾炉里出来的气体叫炉气,其中含二氧化硫、氧气、氮气、水以及一些杂质,如砷、硒等化合物矿尘等,杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用。这种现象叫催化剂幅。水蒸气对设备和生产也有不良影响。为此在进行氧化反应前,炉气必须通过除尘洗涤(除去硒、砷等化合物)干燥等净化设备应除去有害杂质,净化后的混合气体主要含二氧化硫,氧气和氮气。
(b)二氧化硫氧化成三氧化硫,二层催化剂中装有一个热交换器,用来把硫酸的工业制法
(c)三氧化硫的吸收和硫酸的生成:为了更可能把三氧化硫吸收干净并在吸收过程中不形成酸雾,工业上是用98.3%的硫酸来吸收三氧化硫,在吸收塔里一氧化硫从塔下部通入98.3%的硫酸从塔顶喷下,成品硫酸从塔底放出98.3%的硫酸。吸收三氧化硫后浓度增大,然后把它用水稀释成稀硫酸,配制成各浓度的硫酸。
(d)尾气中的二氧化硫回收:从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量二氧化硫以及不起反应的氮气等气体工业上称尾气,用尾气中含少量二氧化硫放空气中会造成大气污染,尾气中二氧化硫回收常采用氨吸收法
so2+2nh3+h2o
=====(nh4)2so3
(nh4)2so3+so2+h2o
=====
2nh4hso3
当吸收液中亚硫酸氢铵达一定浓度后再跟93%的硫酸反应放出二氧化硫气体。放出的二氧化硫可用于制液体二氧化硫,硫酸铵可制成肥料。
盐酸的工业制法之一
工业上制取盐酸时,首先在反应器中将氢气点燃,然后通入氯气进行反应,制得氯化氢气体。氯化氢气体冷却后被水吸收成为盐酸。在氯气和氢气的反应过程中,有毒的氯气被过量的氢气所包围,使氯气得到充分反应,防止了对空气的污染。在生产上,往往采取使另一种原料过量的方法使有害的、价格较昂贵的原料充分反应。
盐酸的工业制法之二
盐酸是氯比氢的水溶液。在制革、印染、食品、医药、化工、冶金等工业部门大量使用盐酸。工业上生产盐酸的主要方法是使氯气跟氢气直接化合,然后用水吸收生成的氯化氢气体。氯化氢是在合成塔里合成的。
近年来,工业上还发展了由生产含氯有机物的副产品氯化氢制盐酸。例如,氯气跟乙烯反应,生成二氯乙烷(c2h4cl2)。它再经过反应生成氯乙烯,后者是制聚氯乙烯的原料。
c2h4cl2=c2h3cl(氯乙烯)+hcl
氯化氢是制氯乙烯的副产品。参考资料:
http://www.jshlzx.net/klh/2/2008/text/zk08_157.htm
硫铁矿与氧气反应生成二氧化硫,二氧化硫催化氧化生成三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸民。
将二氧化硫氧化为三氧化硫是生产硫酸的关键,其反应为:2so2+o2→2so3
这个反应在室温和没有催化剂存在时,实际上不能进行。
根据二氧化硫转化成三氧化硫途径的不同,制造硫酸的方法可分为接触法和硝化法。
接触法是用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾(助催剂)的五氧化二钒v2o5作催化剂,将二氧化硫转化成三氧化硫。
硝化法是用氮的氧化物作递氧剂,把二氧化硫氧化成三氧化硫:so2+n2o3+h2o→h2so4+2no
根据所采用设备的不同,硝化法又分为铅室法和塔式法,现在铅室法已被淘汰;塔式法生产的硫酸浓度只有76%;而接触法可以生产浓度98%以上的硫酸;采用最多。
主要方程式:
4fes2+11o2=2fe2o3+8so2
2so2+o2=2so3
so3+h2o=h2so4
接触法主要的原料为燃硫或硫化铁尔来的二氧化硫,及空气中的氧,使二氧化硫氧化而为三氧化硫,吸收于水中,即可得任何浓度的硫酸。惟此氧化,须有某种接触剂存在时始有作用;最常用者为铂及钒之氧化物。二氧化硫自燃硫而得者可直接使其氧化,若自燃硫化铁的燃烧,而得者须先降冷,洗之以酸或由滤过法或由沉淀法使之清洁;灰尘,硫蒸汽,砷,磷及其它物质存于气流中者,必须除去免其害及接触剂,为不纯物质对于氧化矾危害较铂轻。
(4)接触法制硫酸的反应原理:燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫,在使三氧化硫跟水化合生成硫酸。
生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
制取二氧化硫(沸腾炉)
燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫S+O2==点燃==SO2
4FeS2+11O2==高温=8SO2+2Fe2O3
接触氧化为三氧化硫(接触室)
2SO2+O2==五氧化二钒催化并加热==2SO3(可逆反应)
用98.3%硫酸吸收(吸收塔)
SO3+H2SO4==H2S2O7(焦硫酸)
加水
H2S2O7+H2O==2H2SO4
提纯
可将工业浓硫酸进行蒸馏,便可得到浓度95%~98%的商品硫酸。
二水法磷酸反应后,利用磷石膏,工业循环利用,使用二水法制硫酸。
方法二
制取二氧化硫(沸腾炉)
2
4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3
将二氧化硫溶于水变成亚硫酸。
亚硫酸氧化得硫酸。