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Anorganische Chemie - Kontaktverfahren, Gewinnung von Schwefelsäure

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Anorganische Chemie

Kontaktverfahren, Gewinnung von Schwefelsäure

Als letztes Verfahren der Chemie in Industriemaßstäben stellen wir Ihnen nun das Kontaktverfahren vor, welches zur Gewinnung von Schwefelsäure eingesetzt wird.

Schwefelsäure
Schwefelsäure

Es wurde 1831 von dem britischen Chemiker Peregrine Phillips patentiert und im Jahr 1875 erstmals in der Bergbaustadt Freiberg in einer industriellen Anlage genutzt. Dieses technische Herstellungsverfahren verwendet einen Vanadium-Katalysator auf Kieselgel $ SiO_2 $.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Auch Schwefelsäure zählt zu den wichtigsten chemischen Erzeugnissen weltweit und kommt vornehmlich als Grundstoff in der Düngemittelherstellung zum Einsatz. Jährlich werden bis zu 150 Millionen t Schwefelsäure erzeugt. 

Ähnlich dem Ostwaldverfahren, erfolgt die Gewinnung in drei Verfahrensschritten. 

1. Verfahrensschritt:

Mit der Verbrennung von Schwefel $ S_8 $ wird im ersten Schritt Schwefeldioxid $ SO_2 $ erzeugt. Dabei ist zu beachten, dass der eingesetzte Sauerstoff zuvor getrocknet wird, damit eine Anlagenkorrosion ausbleibt. Die zugehörige Reaktionsgleichung und Reaktionsenthalpie sehen Sie nachfolgend:

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Reaktionsgleichung Schwefeldioxid: $ S_8 (l) + 8 O_2 (g) \longrightarrow 8 SO_2 (g)   \Delta H = - 297 \frac{kJ}{mol} $

2. Verfahrensschritt:

Das vorliegende Schwefeldioxid $ SO_2 $ wird anschließend mit Sauerstoff $ O_2 $ in einer Gleichgewichtsreaktion mit einem Vanadium-Katalysator auf Kieselgel $ SiO_2 $ weiter zu Schwefeltrioxid $ SO_3 $ umgesetzt. 

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Reaktionsgleichung Schwefeltrioxid: $ 2 SO_2 (g) + O_2 (g) \rightleftharpoons 2 SO_3 (g)   \Delta H = -197 \frac{kJ}{mol} $

3. Verfahrensschritt:

Abschließend wird das gewonnene Schwefeltrioxid $ SO_3 $ mit Wasser $ H_2O $ in Reaktion gebracht und dabei entsteht Schwefelsäure $ H_2SO_4 $.

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Reaktionsgleichung Schwefelsäure: $ SO_3 (g) + H_2O (l) \longrightarrow H_2SO_4 (l)   \Delta H = - 177 \frac{kJ}{mol} $

Weiterentwicklung des Kontaktverfahrens

Das ursprüngliche Kontaktverfahren hat heute deutlich an Bedeutung verloren und wurde mittlerweile fast vollständig durch das umweltfreundlichere und kostengünstigere Doppelkontaktverfahren abgelöst.