giải thích các giai đoạn trong quá trình sản xuất sulfuric acid theo phương pháp tiếp xúc.

Đáp án:

Giai đoạn 1: Oxy hoá pyrite bằng oxygen không khí để tạo ra sulfur dioxide. Pyrite là quặng giàu nguyên tố sulfur nên có thể tạo ra sulfur dioxide với hiệu suất cao. Ngoài ra có thể sử dụng sulfur đơn chất.

$4FeS_2+11O_2\xrightarrow{{t^o}} 2Fe_2O_3+8SO_2$

$S+O_2\xrightarrow{{t^o}} SO_2$

Giai đoạn 2: Chuyển sulfur dioxide thành sulfur trioxide dưới điều kiện xúc tác, áp suất, nhiệt độ.

$2SO_2+O_2\buildrel{{V_2O_5, t^o, p}}\over\rightleftharpoons 2SO_3$ 

Sử dụng xúc tác là bột $V_2O_5$ để phản ứng nhanh đạt trạng thái cân bằng. Phản ứng thuận toả nhiệt nên khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là chiều tạo sulfur trioxide. Tuy nhiên, nhiệt độ thấp làm giảm tốc độ phản ứng nên phản ứng được duy trì ở nhiệt độ không quá thấp, không quá cao. Phản ứng được thực hiện ở áp suất cao vì khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất khí là chiều thuận.

Giai đoạn 3: Sulfur trioxide kết hợp với nước để tạo ra sulfuric acid. Thực tế, sulfur trioxide lỏng khó hợp nước do có xu hướng tạo thành màn sương nên người ta dẫn sulfur trioxide vào dung dịch sulfuric acid đặc để tạo oleum, từ đó pha loãng oleum tạo ra acid có nồng độ cần thiết.

$SO_3+H_2O\to H_2SO_4$