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。
第一步:矿石氧化反应场所:沸腾炉反应方程式:4FeS2+11O2=高温=2FeO3+8SO2 第二步:气体氧化反应场所:接触室反应方程式:2SO2+O2=催化剂加热=2SO3 第三步:吸收液体反应场所:吸收塔放映方程式:H2O+SO3==H2SO4【实际用98%的浓硫酸吸收】
主要方程式:
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
2SO2+O2=2SO3
SO3+H2O=H2SO4
硫酸(化学式:H 2SO 4), 硫的最重要的 含氧酸。无水硫酸为无色油状液体,10.36℃时 结晶,通常使用的是它的各种不同浓度的水溶液,用 塔式法和 接触法制取。前者所得为粗制稀硫酸,质量分数一般在75%左右;后者可得质量分数98.3%的纯浓硫酸,沸点338℃,相对密度1.84。
硫酸是一种最活泼的二元无机强酸,能和许多金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性,可用作 脱水剂,碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时,亦会放出大量热能。其具有强烈的 腐蚀性和 氧化性,故需谨慎使用。是一种重要的工业 原料,可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、 洗涤剂、 蓄电池等,也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作 化学试剂,在有机合成中可用作 脱水剂和 磺化剂。
将二氧化硫气体通入过氧化氢即可制得。
方程式:SO₂+H₂O₂=H₂SO₄
当二氧化硫溶于水中,会形成亚硫酸。若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化,便会迅速高效生成硫酸(酸雨的主要成分)。
液态二氧化硫比较稳定,不活泼。气态二氧化硫加热到2000℃不分解。不燃烧,与空气也不组成爆炸性混合物。
扩展资料:
二氧化硫还能够抑制霉菌和细菌的滋生,可以用作食物和干果的防腐剂。
SO₂+H₂O=(可逆)=H₂SO₃(亚硫酸)
SO₂可以自偶电离:2SO₂===(可逆)===SO₂⁺+SO₃²⁻
2SO₂+O₂ === 2SO₃(加热,五氧化二钒做催化剂,可逆;在自然中,也可由空气中尘埃催化)
纯硫酸是一种极性非常大的液体,其介电系数大约为100。因为它分子与分子之间能够互相质子化对方,造成它极高的导电性,这个过程被称为质子自迁移。发生的过程是:
2H₂SO₄⇌H₃SO4++ HSO₄⁻(主要)
2H₂SO₄⇌H₃O++ HS₂O₇⁻
H₃O⁺+H₂SO₄⇌H₃SO₄⁺+ H₂O
HS₂O7⁻+H₂SO₄⇌HSO₄⁻+ H₂S₂O₇
参考资料来源:百度百科——二氧化硫
参考资料来源:百度百科——硫酸
硫酸最重要的工业制法是接触法。
接触法是目前工业上制造硫酸的方法,整个方法主要包括四步:通过硫化矿或硫黄的高温焙烧产生二氧化硫气体;二氧化硫与氧气在高温催化下通过可逆反应化合生成三氧化硫;用浓硫酸吸收三氧化硫,产生发烟硫酸;以及最终发烟硫酸的用水稀释,得到硫酸成品。
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。
工业制硫酸有两种方法:
1.制取二氧化硫(沸腾炉),然后在接触室接触氧化为三氧化硫,再用浓度为98.3%的硫酸吸收三氧化硫得到焦硫酸,焦硫酸加水得到硫酸。最后提纯。
2. 先制取二氧化硫(沸腾炉),再将二氧化硫溶于水变成亚硫酸,最终将亚硫酸氧化获得硫酸。
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。
方法一:
1.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
2.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)
3.用98.3%硫酸吸收
SO3+H2SO4=H2S2O7(焦硫酸)
4.加水
H2S2O7+H2O=2H2SO4
5.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:
1、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
2、将二氧化硫溶于水变成亚硫酸。
3、亚硫酸氧化得硫酸。
参考资料
百度:https://baike.so.com/doc/5834415-6047243.html
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。
接触法生产工艺:接触法的基本原理是应用固体催化剂,以空气中的氧直接氧化二氧化硫。其生产过程通常分为二氧化硫的制备、二氧化硫的转化和三氧化硫的吸收三部分。
二氧化硫的制备和净化:
以硫铁矿等其他原料制成的原料气,含有矿尘、氧化砷、二氧化硒、氟化氢、氯化氢等杂质,需经过净化,使原料气质量符合转化的要求。为此,经回收余热的原料气,先通过干式净化设备(旋风除尘器、静电除尘器)除去绝大部分矿尘,然后再由湿法净化系统进行净化。
经过净化的原料气,被水蒸气所饱和,通过喷淋93%硫酸的填料干燥塔,将其中水分含量降至0.1g/m3以下。
二氧化硫的转化:二氧化硫于转化器中,在钒催化剂存在下进行催化氧化:
SO2+(1/2)O2 SO3 ΔH=-99.0kJ
钒催化剂是典型的液相负载型催化剂,它以五氧化二钒为主要活性组分,碱金属氧化物为助催化剂,硅藻土为催化剂载体,有时还加入某些金属或非金属氧化物,以满足强度和活性的特殊需要。通常制成直径4~6mm、长5~15mm柱状颗粒。近年来,丹麦、美国和中国相继开发了球状、环状催化剂,以降低催化床阻力,减少能耗。
钒催化剂须在某一温度以上才能有效地发挥催化作用,此温度称为起燃温度,通常略高于400℃。近年来,研制成功的低温活性型钒催化剂,其起燃温度降低到370℃左右,因而提高了二氧化硫转化率。转化器进口的原料气温度保持在钒催化剂的起燃温度之上,通常为410~440℃。
由于原料气经过湿法净化系统后降温至40℃左右,所以必须通过换热器,以转化反应后的热气体间接加热至反应所需温度,再进入转化器。二氧化硫经氧化反应放出的热量,使催化剂层温度升高,二氧化硫平衡转化率随之降低,如温度超过650℃,将使催化剂损坏。为此,将转化器分成3~5层,层间进行间接或直接冷却,使每一催化剂层保持适宜反应温度,以同时获得较高的转化率和较快的反应速度。
现代硫酸生产用的两次转化工艺,是使经过两层或三层催化剂的气体,先进入中间吸收塔,吸收掉生成的三氧化硫,余气再次加热后,通过后面的催化剂层,进行第二次转化,然后进入最终吸收塔再次吸收。由于中间吸收移除了反应生成物,提高了第二次转化的转化率,故其总转化率可达99.5%以上,部分老厂仍采用传统的一次转化工艺,即气体一次通过全部催化剂层,其总转化率最高仅为98%左右。
三氧化硫的吸收:转化工序生成的三氧化硫经冷却后在填料吸收塔中被吸收。吸收反应虽然是三氧化硫与水的结合,即:
SO3+H2O→H2SO4 ΔH=-132.5kJ
但不能用水进行吸收,否则将形成大量酸雾。工业上采用98.3%硫酸作吸收剂,因其液面上水、三氧化硫和硫酸的总蒸气压最低,故吸收效率最高。出吸收塔的硫酸浓度因吸收三氧化硫而升高,须向98.3%硫酸吸收塔循环槽中加水并在干燥塔与吸收塔间相互串酸,以保持各塔酸浓度恒定。成品酸由各塔循环系统引出。
吸收塔和干燥塔顶设有金属丝网除沫器或玻璃纤维除雾器,以除去气流中夹带的硫酸雾沫,保护设备,防止环境污染。两次转化工艺的最终吸收塔出口尾气中的二氧化硫浓度小于500×10-6,尾气可直接排入大气;而一次转化工艺的吸收塔尾气中的二氧化硫浓度高达2000×10-6~3000×10-6,故须设置尾气处理工序,以使排气符合环境保护法规。氨水吸收法是应用最广的尾气处理方法。
亚硫酸制作硫酸的化学方程式:
2H2SO3+O2= 2H2SO4
分析:亚硫酸通过氧化变为硫酸,只需要将亚硫酸置于空气中,令它和氧气充分反映,这样就可以得到硫酸了。
扩展资料:
亚硫酸合成方法:
1、将工业二氧化硫气体或钢瓶二氧化硫洗瓶后,通入纯水,即得亚硫酸。
2、亚硫酸仅存在于水溶液中,习惯上将二氧化硫的水溶液作为亚硫酸的水溶液看待。将钢瓶装二氧化硫或用其他方法产生的二氧化硫通入蒸馏水即可制得亚硫酸水溶液。
醋酸是一种弱酸,我们加入三氧化硫是可以变成硫酸的但反应要在一定的条件才可以完成的,三氧化硫也是不好提区的。
三氧化硫是由二氧化硫加入氧气才获得的但三氧化硫是容易挥发的所以我们的提取是比较困难的,三氧化硫加入醋酸是可以产生硫酸的我们要加多一点三氧化硫才可以保证反应的进行。