Phần lớn sulfuric acid (H2SO4) được sản xuất từ lưu huỳnh, oxygen và nước theo công nghệ tiếp xúc. Giai đoạn đầu, đốt lưu huỳnh để tạo ra sulfur dioxide (SO2). Tiếp theo, sulfur dioxide bị oxi hoá thành sulfur trioxide (SO3) bởi oxygen với sự có mặt của chất xúc tác vanadium(V) oxide. Cuối cùng, dùng H2SO4 98% hấp thụ sulfur trioxide được oleum H2SO4.nSO3 để sản xuất sulfuric acid 98 – 99%.
a) Viết PTHH các phản ứng của mỗi giai đoạn trong quy trình trên
b) Tính khối lượng H2SO4 tối đa có thể thu được từ 32 tấn lưu huỳnh.
c) Trong giai đoạn đầu tiên, nếu khối lượng lưu huỳnh bị đốt là 64 kg thì thể tích khí oxygen (ở 25°C, 1 bar) phản ứng và khối lượng sulfur dioxide tạo thành là bao nhiêu, biết hiệu suất phản ứng là 96%?
d) Tính khối lượng nước cần dùng để pha với 100 g dung dịch H2SO4 98% thu được dung dịch H2SO4 10%. Nêu cách thực hành pha dung dịch.
(a) Giai đoạn 1: S + O2 (t°) —> SO2
Giai đoạn 2: 2SO2 + O2 (V2O5, t°) —> 2SO3
Giai đoạn 3: nSO3 + H2SO4 —> H2SO4.nSO3
H2SO4.nSO3 + nH2O —> (n + 1)H2SO4
(b) 1 mol S tạo ra tối đa 1 mol H2SO4
—> 32 tấn S tạo ra tối đa 32.98/32 = 98 tấn H2SO4
(c) nO2 = nS = 2 kmol —> V O2 = 2.24,79 = 49,58 m³
mSO2 = 2.96%.64 = 122,88 kg
(d) mH2SO4 = 100.98% = 98 gam
—> mddH2SO4 10% = 98/10% = 980 gam
—> mH2O cần dùng = 980 – 100 = 880 gam
Cách pha chế: Cho từ từ đến hết 100 gam H2SO4 98% vào 880 gam nước và quấy đều, không được làm ngược lại.