硫酸制造！用五氧化二钒做催化剂

不是剧毒。但是有毒。

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。

工业催化剂常见分类:一、化肥催化剂（Catalysts for fertilizer manufacture)

一）脱毒剂（Purification agent）

　１．活性炭脱硫剂（Active carbon desulfurizer）

　２．加氢转化脱硫催化剂（Hydrodesulfurization Catalyst ）

　３．氧化锌脱硫剂（Zinc oxide sulfur absorbent ）

　４．脱氯剂（Dechlorinate agent ）

　５．转化吸收脱硫剂（Converted-absoubed desulfurizer ）

a．氧化铁脱硫剂（Iron ozide desulfurizer）

b．铁锰脱硫剂（Iron -Nanganese oxide desulfurizer）

c．羰基硫水解催化剂（Carbonyl Sulfide hydrolysis ）

　６．脱氧剂（Deoxidezer ）

　７．脱砷剂（Hydrodearsenic Catalyst）

二）转化催化剂（Reforming Catalyst）

　１．天然气一段转化催化剂（Nature gas primary reforming catalyst）

　２．二段转化催化剂（Secondary reforming catalyst）

　３．炼厂气转化催化剂（Refinery gas steam reforming catalyst）

　４．轻油转化催化剂（Naphtha steam reforming catalyst）

三）变换催化剂（CO shift catalyst）

１．中温变换催化剂（High temperature CO shift catalyst）

２．低温变换催化剂（Low temperature CO shift catalyst）

３．宽温耐硫变换催化剂（Sulfur tolerant shift catalyst ）

四）甲烷化催化剂（Methanation catalyst）

１．甲烷化催化剂（Methanation Catalyst）

２．城市煤气甲烷化催化剂（Town gas methanation Catalyst）

五）氨合成催化剂（Ammonia synthesis Catayst）

１．氨合成催化剂（Ammonia synthesis catalyst）

２．低温氨合成催化剂（Low temperatuer ammonia synthesis catalyst）

３．氨分解催化剂（Ammonia decomposition catalyst）

六）甲醇催化剂（Methanol Catalyst）

１．高压甲醇合成催化剂（High pressure methanol synthesiscatalyst）

２．联醇催化剂（Combined methanol synthesis catalyst）

３．低压甲醇合成催化剂（Low pressure methanol synthesis catalyst）

４．燃料甲醇合成催化剂（Fuel methanol synthesis catalyst）

５．低碳混合醇合成催化剂（mixture of lower alcohols synthesiscatalyst） 七）制酸催化剂（Acid manufacture catalyst）

１．硫酸生产用钒催化剂（Vanudium catalyst for manufacture of sulfuric acid ）

２．硝酸生产用铂网催化剂（Platinum ganze catalyst for manufacture

３．非铂氨氧化催化剂（Non-platinum catalyst for ammonia oxidation）

４．铂捕集网（platinum catch gamze ）

５．硝酸尾气处理催化剂（Treated catalyst for tail gas from nitric acid plant）

八） 制氮催化剂（Nitrogen manufacture catalyst）

１．一段制氮催化剂（Frist stage catalyst for ammonia combined ）

２．二段制氮催化剂（Second stage catalyst for nitrogen manufacture ）

九）氧化催化剂（Oxidation catalyst）

一氧化碳选择性氧化催化剂（CO selsctive oxidation catalyst ）二、炼油催化剂（Refining catalyst）

一）重整催化剂（Reforming catalyst）

１．铂重整催化剂（Platinum reforming catalyst ）

２．双金属重整催化剂（dual metal reforming catalyst ）

３．多金属重整催化剂（Multimetal reforming catalyst ）

４．芳构化催化剂（Aromatization catalyst ）

５．烯烃二聚催化剂（Dimerization catalyst ）

６．异构化催化剂（Isomerization catalyst ） 二）流化裂化催化剂（Fluid Catalytic Cracking Catalyst ,FCC Catalyst）

１．天然裂化催化剂（Natural cracking catalyst ）

２．半合成流化裂化催化剂（Semi-synthetic fluid cracking catalyst ）

３．合成流化裂化催化剂（Synthetic fluid cracking catalyst ）

a．分子筛催化剂（Molecular sieve catalyst ,Zeolite catalyst ）

b．硅镁锆催化剂（Zircomia-Magnesia-Silica catalyst ）

c．硅锆裂化催化剂（Zirconia-Silica-catalyst ）

４．FCC燃烧助剂（FCC combustion promoter）

５．降低SOX催化剂（FCC sulfur oxides reduction catalyst ）

三）加氢裂化催化剂（Hydrocracking catalyst）

１．镉镍催化剂（Tungsten-nickel Sulfide Catalyst ）

２．温和加氢裂化催化剂（Mild hydrocracking catalyst ）

四）加氢精制催化剂（Hyrorefining catalyst）

１．加氢脱硫催化剂（Hydrodesulfurization catalyst）

２．加氢脱氮催化剂（Hydrodenitrogenation catalyst）

３．加氢脱金属催化剂（Hydrodemetallization catalyst） 五）加氢处理催化剂（Hydrotreating catalyst）

１．加氢催化剂（Hydrogenation catalyst）

２．加氢饱和催化剂（Hydrostturation catalyst）

３．渣油加氢脱硫催化剂（Residue hydrodesulfurization catalyst) 六）烷基化催化剂（Alkylating catalyst）

１．硫酸催化剂（Sulfuric acid catalyst）

２．氢氟酸催化剂（Hydrofluoric acid catalyst）

３．固体酸催化剂（Solid acid catalyst）

七）其他催化剂

１．硫回收催化剂（Sulfur recovery catalyst）

２．克劳斯尾气处理催化剂（Claus Unit tail gas treatment catalyst）

３．脱硫醇催化剂（Sweetening catalyst）

　四、环保催化剂（Environment protection catalyst）

１．焚烧催化剂（Incineration catalyst for hydrocarbon produces echaust streams ）

２．电厂排气处理催化剂（Power station exhaust gas treating catalyst）

３．硝酸尾气处理催化剂（Tail gas from nitric acid plant treating catalyst）

４．汽车尾气催化剂（Automotive catalyst）

（1）根据题意和流程图中的转化，“酸浸”是将钒废催化剂中V2O5转变成可溶于水的VOSO4，发生了氧化还原反应；含VOSO4的酸浸液经分离净化后与水浸液（含VOSO4）合并，用氯酸钾氧化，使VOSO4氧化成完全电离可溶于水的（VO2）2SO4，氯元素被还原为Cl-，根据化合价的升降写出离子方．

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；

催化剂的五个基本特征如下：

(1)催化剂能够加快化学反应速率,但本身并不进入化学反应的计量

(2)催化剂对反应具有选择性,即催化剂对反应类型、反应方向和产物结构具有选择性

(3)催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应,而不能加速热力学上无法进行的反应

(4)催化剂只能改变化学反应的速率,而不能改变化学平衡的位置

(5)催化剂不改变化学平衡,意味着对正方向有效的催化剂对反方向也有效。

催化剂一般是指一种在不改变反应总标准吉布斯自由能变化的情况下提高反应速率的物质。 也可以表述为在化学反应里能提高化学反应速率而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质。据统计，约有90%以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。

催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。

飞秒检测发现钒化合物与硅藻土载体作成的能改变某些化学反应速率而本身又不参加反应的化学试剂称钒催化剂。早在1870年就有人用钒盐作氧化催化剂生产苯胺黑，1900年德国人埃恩首先报道钒催化剂代替铂用于生产硫酸，使SO2转化为SO3，目前钒催化剂仍主要用于硫酸工业。制备通常是将V205掺入硅藻土载体，再加入钠盐或钾盐调浆，造型、烘干、煅烧制成。

催化剂又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性（或专一性）。催化剂有三种类型，它们是：均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程里都采用催化剂。例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。据统计，约有80%~85%的化工生产过程使用催化剂（如氨、硫酸、硝酸的合成,乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，石油、天然气、煤的综合利用，等等），目的是加快反应速率，提高生产效率。

同比放大，观察效果，再做调整。

决定了工艺流程设备型号以后按照上面开始试运行，根据收率再做渐进式调整。

人们利用催化剂，可以提高化学反应的速度，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。 使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。 目前，对催化剂的作用还没有完全弄清楚。在大多数情况下，人们认为催化剂本身和反应物一起参加了化学反应，降低了反应所需要的活化能。有些催化反应是由于形成了很容易分解的“中间产物”，分解时催化剂恢复了原来的化学组成，原反应物就变成了生成物。有些催化反应是由于吸附作用，吸附作用仅能在催化剂表面最活泼的区域(叫做活性中心)进行。活性中心的区域越大或越多，催化剂的活性就越强。反应物里如有杂质，可能使催化剂的活性减弱或失去，这种现象叫做催化剂的中毒。 催化剂对化学反应速率的影响非常大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。催化剂一般具有选择性，它仅能使某一反应或某一类型的反应加速进行。例如，加热时，甲酸发生分解反应，一半进行脱水，一半进行脱氢： HCOOH=H2O+CO HCOOH=H2+CO2 如果用固体Al2O3作催化剂，则只有脱水反应发生；如果用固体ZnO作催化剂，则脱氢反应单独进行。这种现象说明，不同性质的催化剂只能各自加速特定类型的化学反应过程。因此，我们利用催化剂的选择性，可使化学反应主要向某一方向进行。 在催化反应里，人们往往加入催化剂以外的另一物质，以增强催化剂的催化作用，这种物质叫做助催化剂。助催化剂在化学工业上极为重要。例如，在合成氨的铁催化剂里加入少量的铝和钾的氧化物作为助催化剂，可以大大提高催化剂的催化作用。 钯催化剂被广泛应用于工业

催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程里都采用催化剂。例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。据统计，约有80%~85%的化工生产过程使用催化剂（如氨、硫酸、硝酸的合成,乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，石油、天然气、煤的综合利用，等等），目的是加快反应速率，提高生产效率。在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域，催化剂也大有作为，科学家正在这些领域探索适宜的催化剂以期在某些方面有新的突破。催化剂显然是参加了反应，只是作为一个反应中介，在反应前后总量不变（注意，不是在反应中总量不变），而使得加快或减缓反应速度的一种物质。 比如有反应 A+B=C 而A+R=X ，X+B=C+R 这样反应的话，速度会和上式不一样， 则R在反应前后问题没有变化，则可说R是反应A+B=C的催化剂。

（1）SO2先与V2O5反应生成V2O4，V2O5参与反应作氧化剂，本身被还原为V2O4则二氧化硫被氧化为三氧化硫，

故答案为：SO2+V2O5?V2O4+SO3；

（2）根据公式n=c×v，I2的物质的量为n=0.0500mol/L×0.01L=5×10-4mol，根据反应：

                 SO2 +I2 +2H2O=H2SO4+2HI

             5×10-4mol     5×10-4mol

标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol=1.12×10-2L．V（采集烟气）=100.0mL（已折算为标准状况），则烟气中SO2的体积分数为

0.0112L

0.1L

=0.112．故答案为：0.112；

（3）当压强为0.1KPa时，SO2的转化率为0.90，SO2的转化率已很高，当压强为1.0KPa时，SO2的转化率为0.95；

此时，对设备、能源都有很高的要求，压强的增加引起SO2转化率的变化并不明显，经济上不划算，

故答案为：在常压时，SO2的转化率已很高，若加压，则对设备、能源等有较高的要求，经济上不划算；

（4）在温度相同、体积均为1L的三个密闭容器中，SO3的物质的量均为1mol．化学平衡状态的达到与化学反应途径无关．在相同的条件下，可逆反应，无论从正反应开始还是从逆反应开始，还是从既有反应物又有生成物开始，达到的化学平衡状态是相同的，平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变，就是等效平衡．三个密闭容器，保持恒温、恒容，最终c（SO3）=1.4 mol?L-1．三个容器中的反应为等效平衡．体积均为1L，最终n（SO3）=1.4 mol．

甲                  2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．

起始量（mol）      2              1                         0

变化量 （mol）    1.4           0.7                     1.4-98.3kJ×

1.4

2

=68.81KJ     

平衡量 （mol）    0.6           0.3                     

故a=68.81，α1=

1.4

2

=0.7，

乙容器保持恒温、恒容，和甲容器中反应为等效平衡．故b=98.3kJ×（2-1.4）/2=29.49kJ．该反应从三氧化硫开始，α2=

2?1.4

2

=0.3，α1+α2=0.7+0.3=1．

丙                2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-98.3kJ?mol-1．吸收ckJ说明反应从逆反应方向开始．

起始量（mol）      m          n             p

变化量 （mol）    0.2         0.1       1.4÷（1-12.5%）-1.4          

平衡量 （mol）   m+0.2     n+0.1               1.4       

P=1.4÷（1-12.5%）=1.6，c=98.3kJ×（1.6-1.4）/2=9.83

b+c=29.49+9.83=39.32kJ，

故答案为：1；1.6；39.32．