硫酸制造！用五氧化二钒做催化剂

一、煅烧：将硫黄或黄铁矿在空气中燃烧或焙烧，以得到二氧化硫气体。（国内以黄铁矿为主）

二、催化氧化：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。

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、吸收：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。

五氧化二钒

vanadium pentoxide

化学式V2O5。橙黄或砖红色固体。无臭、无味、有毒性。熔点690℃，密度3.357克／厘米3。熔体冷却时析出橙红色针状晶体，在1750℃时分解。微溶于水，生成淡黄色酸性溶液。五氧化二钒是两性氧化物，酸性大于碱性，溶于强碱生成钒酸盐，溶于强酸形成钒氧离子VO或VO3+。偏钒酸铵热分解或三氯氧钒与水作用都可制得五氧化二钒：

2NH4VO3V2O5＋2NH3＋H2O

2VOCl3＋3HO2 V2O5＋6HCl

五氧化二钒主要用作接触法制硫酸的催化剂，也可做多种有机化合物氧化反应的催化剂，如蒽氧化为蒽醌等。还用于制造彩色玻璃和陶瓷。

2、制备流程：

（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═2SO3（用五氧化二钒做催化剂该反应为可逆反应）；

（3）用98.3%硫酸吸收：SO3+H2SO4═H2S2O7（焦硫酸）；

（4）加水（吸收萃取）：H2S2O7+H2O═2H2SO4

（5）提纯工艺：可将工业浓硫酸进行蒸馏，便可得到浓度95%-98%的商品硫酸。

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。

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。

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。

参考资料来源：百度百科—浓硫酸

参考资料来源：百度百科—接触法

故答案为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O   C1O3-+6VO2++3H2O=6VO2++6H++C1-；

（2）整个工业生产中涉及的反应类型有复分解反应（加入氯化铵）、氧化还原反应（加入亚硫酸钠、加入氯酸钾）；不涉及化合反应、置换反应．故答案为：A、D        

（3n（V205）=18.2g/182g?mol-1=0.1mo1，n（Cl2）=2.24L/22.4L?mol-1=0.1 mol，五氧化二钒把浓盐酸氧化为氯气，本身被还原的价态是所求的化合价，根据氧化还原反应中的电子守恒，设反应后V的化合价为x，根据电子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），则x=+4．故答案为；+4价；

（4）滴定管是准确量取、准确测定溶液体积所使用的一种量具，蒸馏水洗涤后必须用待装液洗涤后方可装标准液，否则会稀释标准液，使结果偏高；锥形瓶中蒸馏水不影响待测液溶质的量，故答案：偏高； 无影响；

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。

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═2SO3（用五氧化二钒做催化剂该反应为可逆反应）

3.用98.3%硫酸吸收

SO3+H2SO4═H2S2O7（焦硫酸）

4.加水（吸收它）

H2S2O7+H2O═2H2SO4

提纯工艺

可将工业浓硫酸进行蒸馏，便可得到浓度95%－98%的商品硫酸．