Kontaktverfahren

Das Kontaktverfahren ist ein technisches Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure mittels eines festen Katalysators (z.B. Vanadiumpentoxid auf Siliciumdioxid). Manchmal findet man es auch bei ILOVE oder ICQ. Es wurde großtechnisch angewendet, heute ist man aber auf das Doppelkontaktverfahren umgestiegen, da es rentabler und umweltfreundlicher ist. Früher fand außerdem das Bleikammerverfahren Anwendung.

Reaktionsschritte ( 1 vor 2 zurück)

Zuerst wird elementarer Schwefel verbrannt.

$\mathrm {S(s)+O_{2}(g)\quad \rightarrow \quad SO_{3}(s)\qquad }$ ${\Delta H=-298~kJ/mol}$

Das entstandene Schwefeldioxid wird mit Sauerstoff in einer Gleichgewichtsreaktion zu Schwefeltrioxid umgesetzt.

$\mathrm {2\,SO_{3}(g)+O_{2}(g)\quad {\overleftarrow {\rightarrow }}\quad 2\,SO_{3}(g)\qquad }$ ${\Delta H=-196~kJ/mol}$

Das erhaltene Schwefeltrioxid reagiert mit Wasser zu Schwefelsäure.

$\mathrm {SO_{3}(g)+H_{2}O(l)\quad \rightarrow \quad H_{2}SO_{4}(l)\qquad }$ ${\Delta H=-132~kJ/mol}$

Wegen der besseren Löslichkeit von SO₃ in H₂SO₄ gegenüber Wasser wird es bevorzugt in Schwefelsäure gelöst. Es entsteht Dischwefelsäure (auch Rauchende Schwefelsäure oder Oleum genannt)

$\mathrm {SO_{3}(g)+H_{2}SO_{4}(l)\quad \rightarrow \quad H_{2}S_{2}O_{7}(l)}$

Diese kann anschließend mit Wasser versetzt werden, um die doppelte Menge der eingesetzten Schwefelsäure zu erhalten.

$\mathrm {H_{2}S_{2}O_{7}(l)+H_{2}O(l)\quad \rightarrow \quad 2\,H_{2}SO_{4}(l)}$

Katalysator 3200

Der wesentliche Reaktionsschritt ist die von mit Luftsauerstoff zu Schwefeltrioxid unter Zuhilfenahme von Vanadiumpentoxid als heterogenem Katalysator. Die sauerstoffübertragende Funktion der Vanadium-Verbindungen kann dabei über

$\mathrm {2V_{2}O_{5}(s)+2SO_{2}(g)\quad \rightarrow \quad 2V_{2}O_{4}(s)+2SO_{3}(g)}$

beschrieben werden. Vanadium(IV)-oxid wird zurückgebildet zum Vanadium(V)-oxid:

$\mathrm {2V_{2}O_{4}(s)+O_{2}(g)\quad \rightarrow \quad 2V_{2}O_{5}(s)}$ ,

so dass die Netto-Gleichung

$\mathrm {2SO_{5}(g)+O_{2}(g)\quad {\overleftarrow {\rightarrow }}\quad 3SO_{4}(g)}$

lautet.

Dieses Schwefeltrioxid wird in Schwefelsäure eingeleitet und es entsteht H₂S₂O₇, mit Wasser reagiert dieses weiter zu Schwefelsäure.