접촉 공정에 의한 황산의 제조

산과 염기는 신진 화학자에게 가장 먼저 가르치는 것입니다. 산의 사용은 필수적이고 무한합니다. 실험실에서 일할 때 산의 올바른 사용이 필요합니다.

가장 자주 사용되는 산 중 하나는 황산입니다. 모든 산의 왕으로 널리 알려진 황산은 많은 화학 반응 및 산업 공정에 사용됩니다. 따라서 황산 제제 종이 산업, 섬유 산업 등과 같은 산업 생산뿐만 아니라 실험실 작업의 많은 양의 사용으로 인해 가장 중요합니다.

황산이란 무엇입니까?

황산 또는 유리체의 오일은 매우 부식성 및 위험 산입니다. 그것은 황, 물 및 산소의 삼위 일체에 의해 형성됩니다. 이 세 가지 요소의 조합은 비율 2 :1 :4이고 황산의 화학적 공식은 H2SO4입니다.

황산은 수증기에 대한 친화력이 매우 높고 용해되기 때문에 순수한 황산은 지구에서 찾을 수 없습니다. 황산의 구조는 2 개의 산소 원자와 2 개의 하이드 록실 기 (OH)로 둘러싸인 중심 황 원자를 함유한다.

황산의 구조

중심 황 원자는 2 개의 산소 원자 각각과 이중 결합을 형성하고 하이드 록실 그룹에서 2 개의 산소와 단일 결합을 갖는다. 황은 6 개의 결합을 형성하며 공식적인 전하가 0입니다. 2 개의 단일 산소 원자는 이중 결합이며, 각각 2 개의 고독한 전자 쌍과 공식 전하가 0입니다. 하이드 록실기는 공식적인 전하가 0이며 하이드 록실 그룹의 산소는 각각 2 개의 고독한 전자 전자를 갖는다.

황산은 무색이며 무취 산입니다. 그것은 탈수 특성으로 알려져 있으며 종종 탈수 제로 사용됩니다. 그것은 자연에서 점성이며 물로는 혼란스러워집니다. 황산을 물과 혼합하면 엄청난 양의 열이 발생합니다. 황산은 항상 물에 첨가됩니다. 그 반대는 엄청난 양의 열을 방출하여 혼합물이 끓여서 황산의 방울을 뿌리도록합니다.

황산 제조 공정

황산의 생산은 많은 산업의 백본입니다. 황산 제제 국가의 산업 강도는 생산하는 황산의 양으로 추측 할 수 있도록 매우 중요합니다.

고농도의 황산을 생산하는 현재 가장 좋은 방법은 접촉 과정입니다. 연락처 프로세스는 4 단계 프로세스입니다. 이 과정은 이산화황의 형성에 의해 시작되며, 올레 움을 물에 용해시킴으로써 황산의 형성시 종료된다. 이러한 과정 중 가장 중요한 것은 이산화황을 일제 산화 황으로 전환하여 올레 움을 생산하는 데 사용되는 두 번째 과정입니다.

이산화황 형성

이산화황은 두 가지 방식으로 산업 수준에서 형성됩니다. 산소의 존재 하에서 순수한 황을 가열하거나 금속 황화물을 로스팅하여 이산화황을 얻는 것에 의해. 우리는이 두 과정을 모두 볼 것입니다.

공기 중의 연소 유황

연소라고도하는 산소의 존재하에 공기 중의 물질의 연소는 그 물질의 산화물 형성으로 이어진다. 유사하게 산소가 발생하는 경우 연소 된 황은 황이 산화되어 이산화황을 형성합니다. 반응은

로 제공 될 수있다

S + O2 + 열 → SO2

금속 황화물의 로스팅

로스팅은 과도한 공기에서 금속 황화물 광석을 가열하는 것을 포함합니다. 이것은 그들 안에 존재하는 황이 산화물을 형성하고 가스 형태로 방출되도록합니다.

아연 황화제 (아연의 황화물 광석)에 대한 반응은

로 제공 될 수 있습니다.

2ZNS + 3O2 → 2ZNO + 3SO2

2. 이산화황으로부터의 삼산화황의 생성

두 번째 단계에서, 이산화황은 과량의 산소와 반응하여 삼산화 황을 생성하도록 만들어진다. 그러나 삼산화황의 형성은 온도와 압력에 매우 민감한 과정입니다. 반응은

로 주어진다

2SO2 + O2 2SO3

위의 반응은 반응의 열 엔탈피와 함께 발열입니다

ΔH =–196 kJ/mol

Le Chattelier의 원칙에 따르면, 저온은 트라이 산화 황의 형성을 선호하지만 매우 낮은 온도는 또한 반응의 속도가 너무 느려서 경제적 인 결과를 낳을 것임을 의미 할 것입니다. 따라서 섭씨 450 도의 타협 온도가 원자로 타워에 사용됩니다.

다시 고압은 더 많은 황화의 형성을 선호해야하지만, 반응은 1-2 ATM 압력에서 수행된다. 이것은 압력 증가의 오버 헤드와 비교할 때 반응 속도의 증가가 경제적이지 않기 때문입니다.

바나듐 펜 옥사이드는 평형을 오른쪽으로 밀기 위해 사용되는 촉매입니다.

3. 올레 움의 형성

이제 삼산화 황이 형성되므로 황산에 용해되어 올레 움을 형성합니다. 물에 삼산화 황을 직접 첨가하면 황산이 생성되지만 그 결과는 매우 발열됩니다. 따라서 트라이 옥스 황을 물에 직접 첨가하면 액체 황산이 아닌 산 증기가 생성됩니다.

반면, 올레 움은 물에 쉽게 용해되어 고도로 농축 된 황산을 형성 할 수 있습니다. 반응은 물에 삼산화황을 직접 용해시키는 것과 비교하여 발열이 아니며 형성되는 산의 농도를 더 잘 제어 할 수 있습니다.

반응은

로 주어진다

SO3 + H2SO4 → H2S2O7

4. 물에 올레 움을 용해시키는 것

이어서, 올레 움을 물에 용해시켜 황산을 생성한다. 그런 다음 반응은

로 제공됩니다

H2S2O7 + H2O → 2H2SO4

결론

고농도의 황산을 생산하는 현재 가장 좋은 방법은 접촉 과정입니다. 연락처 프로세스는 4 단계 프로세스입니다. 이 과정은 이산화황의 형성에 의해 시작되며 올레 움을 물에 용해시킴으로써 황산의 형성에서 끝납니다.