三氧化硫怎么形成

三氧化硫的制取

目的：认识三氧化硫的制法。

用品：曲颈甑、试管、烧杯、安瓿、石棉铁丝网、酒精喷灯、量筒。

发烟硫酸、五氧化二磷、食盐、冰。

原理：发烟硫酸和五氧化二磷反应能生成磷酸和三氧化硫。磷酸是非挥发性酸，三氧化硫的沸点较低，它们很容易分离开来。

3H2SO4+P2O5=2H3PO4+3SO3↑

为了制取液态和固态三氧化硫，需用冰和食盐混和物使三氧化硫冷却。三氧化硫的沸点为45℃，熔点为16.8℃。

准备：

1.控制安瓿和细颈漏斗将一支15×150毫米的普通试管离管口约1/3处在酒精喷灯上拉成细颈，直径约8毫米，以能插入拉细的漏斗颈为度，作为安瓿用。细颈要长一些，便于熔封。

另取一支破底试管在酒精喷灯上拉成长而颈细的漏斗，漏斗颈的外径约6毫米，使插入安瓿后在细颈处能露出一条隙缝。

2.装配三氧化硫发生器三氧化硫的腐蚀性很强，制取和贮存三氧化硫的仪器不能用橡皮塞和橡皮管装配。最好用带有导管和磨口塞的梨形瓶，也可用小号曲颈甑。整个装置如图7-72所示。

操作：

1.制取三氧化硫在100毫升曲颈甑内盛五氧化二磷10克，加发烟硫酸8毫升润湿后，用小火微微加热，即有白色的三氧化硫浓烟生成。三氧化硫从曲颈甑的颈部逸出，经细颈漏斗进入浸在食盐冰水里安瓿瓶的底部，被冷凝成液体。反应剧热时即移开灯火，以防三氧化硫不能及时凝聚而扩散入空气里。

2.熔封安瓿当安瓶中积有液态三氧化硫2～3毫升时，实验可停止。把曲颈甑移入通风橱内，从冰水中取出安瓿，擦干水渍，迅即将安瓿的细颈处在酒精喷灯上熔封。

3.制取固体三氧化硫这时安瓿中已有一部分液态三氧化硫凝成固态。把熔封好的安瓿浸在温水里，使其中的三氧化硫完全熔化，然后取出，浸入冷水里静置冷却。第二天可以看到安瓿里已结成白色纤维状的固态三氧化硫。

注意事项：

1.五氧化二磷极易吸收空气中的水分，取用时操作要迅速。

2.发烟硫酸中含过量三氧化硫约20％，在常温下呈固态，使用时可把发烟硫酸的瓶浸在30～40℃温水内使它熔化后再量取。

3H2SO4 P2O5==3SO3 2H3PO4

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20%发烟硫酸可在接触法的硫酸厂中生产，就是在98.3%硫酸吸收塔前设置发烟硫酸吸收塔，以20%发烟硫酸吸收转化后含三氧化硫7%～10%的气体，同时向循环酸中补加98.3%硫酸，使其浓度保持不变。65%发烟硫酸可由20%发烟 硫酸和液体三氧化硫混合而得，或仿照20%发烟硫酸的制造方法，建立以65%发烟硫酸循环喷淋的吸收塔，吸收100%三氧化硫气体，并补加20%发烟硫酸，以调节循环酸浓度。

化学品中文名称：发烟硫酸

化学品英文名称：sulphuric acid fuming

英文名称：Oleum

技术说明书编码：934

CAS No.：8014-95-7

分子式：H2SO4·xSO3

分子量：98+x(80.06)

检法用途

将安瓿球称量(精确至0.001 g )，然后在微火上烤热球部，迅速将该球之毛细管插人试样中，吸入约0.4g -0.7g 试样，立即用火焰将毛细管顶端烧结封闭，并用小火将毛细管外壁所沾上的酸液烤干，重新称量。

将已称量的安瓿球放入盛有100m 工水的具磨日塞的500m l锥形瓶中，塞紧瓶塞，用力振摇以粉碎安瓿球，继续振摇直至雾状三氧化硫气体消失，打开瓶塞，用水冲洗瓶塞，再用玻璃棒轻轻压碎安瓶球的毛细管，用水冲洗瓶颈及玻璃棒，备用。

SO3的工业制法是接触法。二氧化硫通常通过硫的燃烧或黄铁矿矿石（一种含硫铁矿石，主要成分二硫化亚铁FeS2）的煅烧得到的, 先通过静电沉淀进行提纯。提纯后的SO2在400至600°C的温度下，用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾（助催剂）的五氧化二钒作为催化剂，将二氧化硫用氧气氧化为三氧化硫。铂同样可以充当这个反应的催化剂但是价格昂贵，比混合物更容易发生催化剂中毒（导致失效）。 以这种方式制得的三氧化硫大部分都被转化为了硫酸，但不能用水进行吸收，否则将形成大量酸雾，但如果采用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。

英文名:OleumSulfuric acid, fuming

俗名:105酸

分子式:H2SO4·xSO3

无色或棕色油状稠厚的发烟液体。有强刺激性臭味。吸水性很强，与水可以任何比例混合，并放出大量稀释热，操作时应注酸入水。结晶温度：20%发烟硫酸为2.5℃,65%发烟硫酸为-0.35℃。腐蚀性和氧化性比普通硫酸强。其蒸气对人体有害。

http://www.ep.net.cn/msds/wuzhi8/81006.htm

浅 谈 硫 酸

一、硫酸工业概况

硫酸的生产已有一千多年的历史了。最原始的生产方法是将绿矾（硫酸亚铁）高温煅烧，分解成二氧化硫和三氧化硫，三氧化硫与水蒸汽结合冷凝，便得到硫酸。这种生产方法极为简单，得到 产品粘度很高，外观非常象油，所以当时人们称之为“矾油”。

二、硫酸的制造

1.硫酸的原料

硫酸是由三氧化硫与水化合而成。三氧化硫是二氧化硫在催化剂表面与空气中的氧气化合而成的。由此看出，生产硫酸的主要原料是二氧化硫、空气和水。空气和水在自然界中极为丰富。二氧化硫从何而来呢？在工业生产中，通常以单体硫、各种金属硫化物，还有硫酸盐以及含有硫化氢的工业废气为原料，制造二氧化硫。将含硫的各种矿物原料在空气中焚烧，也可得到二氧化硫。目前世界上生产硫酸 的主要原料有：单体硫、硫铁矿和冶炼有色金属过程中副产的二氧化硫烟气。

硫磺是硫酸生产中最理想的原料。

冶炼烟气。

2.硫酸的生产方法

生产硫酸的方法很多，目前采用的主要有以下两种，即接触法与硝化法。

硝化法分铅室法与塔式法两种。由于铅室法设备庞大，耗铅量多，且成品酸浓度低，所以这种生产方法已被淘汰。塔式法的生产原理，是借助于氮氧化物的氧化传递作用，将二氧化硫氧化成三氧化硫。反应过程是在液相中进行。其流程比较简单，多者9个塔，少者5个塔，一般采用的是7个塔，有吸收塔、氧化塔和脱硝塔三个部分。塔式法的优点是系统不排污水污酸，对原料要求不高，硫的利用率比较高，投资较接触法节约三分之一以上。缺点是成品酸的浓度低（28—76%），用途受到限制，也不便于运输，大部分就地生产普钙；在生产过程中，含硝硫酸对设备腐蚀严重。因此，塔式法生产发展受到了一定限制。目前我国仅有两个塔硫企业在继续生产。

成品酸中含有部分氮氧化物，为补充氮氧化物的损耗，生产过程中要不断补充浓硝酸。

接触法生产硫酸。视原料的不同其工艺也有所不同，主要区别是工艺的前半部分枣原料气体的制务和原料气的净化。目前用接触法生产硫酸采用的原料主要有三种：硫铁矿、硫磺、冶炼烟气。我国生产硫酸所用的原料主要是硫铁矿。下面着重介绍以硫铁矿为原料，采用接触法制酸的主要生产过程：

（1）原料的焙烧。硫铁矿在高温的情况下燃烧氧化生成二氧化硫。

（2）炉气的净化。净化的方法分为干法净化和湿法净化两大类。湿法又分为酸洗和水洗两种流程。

（3）二氧化硫的转化。将净化干燥后的二氧化硫气体加热至400℃，在矾触媒催化剂的作用下，氧化生成三氧化硫。

（4）吸收。吸收工段是把三氧化硫加工制成硫酸。在工业生产中不是采用水来吸收三氧化硫气体，而是使用浓度为98%的浓硫酸作吸收剂，它吸收三氧化硫的效果最好。三氧化硫经浓硫酸吸收后成为高浓度硫酸，用净化工段干燥塔出来的稀酸稀释之，得到浓度为98%或者92.5%的硫酸，也就是工业上所用的成品硫酸。98%的浓硫酸一部分再送至吸收塔作吸收剂循环使用。

如果需要生产发烟硫酸，须在吸收塔前增加一套发烟硫酸吸收塔及酸循环系统装置。

硫磺制酸。由于硫磺纯度很高，不含氟、砷等有害物质，且制得的原料气体基本不夹带粉尘，不需要净化就可直接送去转化，所以硫磺制酸的生产工艺比较简单。硫磺在熔硫池内被蒸汽间接加热熔融，空气经干燥后与液态硫磺一起送进焚硫炉，燃烧生成二氧化硫。二氧化硫的转化 、吸收部分与前面说的相同。

硫酸的品种、规格

当前我国生产的工业硫酸按浓度区分主要有三种，一是塔式硝化法生产的稀硫酸，浓度在75%左右；二是接触法生产的浓硫酸，有98%和92.5%两种规格；三是发烟硫酸，其浓度超过100%，并含有游离的三氧化硫。工业上使用发烟硫酸的规格主要有20%、40%、65%（游离三氧化硫含量）三种。此外，还有一种工业用蓄电池硫酸。这种硫酸，其浓度为92—94%，无色透明，对锰、铁、铝、氯离子以及氧化氮和残渣等含量要求严格。

三、硫酸的基本性质

硫酸是无色透明的油状液体，不易挥发。发烟硫酸为无色或棕色油状稠厚液体，易挥发，放出三氧化硫，有强烈的刺激臭味。

1.比重

硫酸的比重随着硫酸含量的增加而增大，至98.3%时达到最大值。如果硫酸浓度继续增高（至于100%时为止），那么比重反而下降。98.3%硫酸比重为1.834。对于一定浓度的硫酸，比重随着温度的升高而下降。如：20℃时的硫酸比重为1.6105，升高到60℃时比重降为1.5785。

2.沸点和结晶温度

硫酸的沸点。硫酸的沸点随着硫酸浓度的升高而升高，浓度升高到98.3%时达到最大值（为336.5℃）。如果硫酸的浓度再升高，则沸点反而下降，浓度至100%时，只有296.2℃。发烟硫酸的沸点，随着游离三氧化硫的百分含量的增大而下降。浓度在70%以下的硫酸，受热蒸发沸腾时，只有水蒸汽放出；浓度在70—98。3%之间的硫酸，气相中含有部分硫酸，但浓度比液相中的低得多，浓度至98.3%时，气、液相的硫酸浓度一致；浓度再上升时，气相中开始有三氧化硫气体逸出。

硫酸的结晶温度。硫酸的结晶温度随硫酸浓度的变化而有较复杂的变化 。浓度在26—76%之间的硫酸，其结晶温度在-30℃以下；浓度为38%的硫酸，其结晶温度最低，为-74.5℃；100%硫酸的结晶温度是10. 45℃。

几种常用硫酸的结晶温度

硫酸浓度% 75 92 93 98 104.5

结晶温度℃ -41 -25.6 -35.05 +0.1 -11

3.溶解热、稀释热和混合热

在100%或无水硫酸中加入水分，就会有热量发生，加水愈多，放出的热量也愈大。在一克分子的硫酸中陆续加水，直至不放热量为止，放出的热量称为溶解热。一克分子硫酸的溶解热为22千卡。

溶解一克分子硫酸一几克分子水中时，所放出的热量称为释稀热。

当两种不同浓度的硫酸混合时，也会有热量放出，这种热量称为混合热。

当水中加入硫酸时，常有飞溅现象发生。在混酸时，应将硫酸慢慢地加入水中，切勿将水倒入酸中以免发生事故。

4.腐蚀性

硫酸是一种腐蚀性很强的酸，它与很多物质可以发生化学作用，产生硫酸盐。因此，在选择硫酸贮运设备和输酸管道材料时，必须根据硫酸的浓度和温度来确定。浓硫酸在热的情况下，还是一种相当强的氧剂。

5.吸水性

硫酸具有强烈的吸水作用，它可使有机物质，特别是碳水化合物（纤维、糖类等）严重失水，甚至碳化；还可灼伤人体。因此，使用硫酸时要严加小心。