Sulfuric acid là một trong những hóa chất quan trọng nhất được sử dụng trong công nghiệp, được sản xuất hàng trăm triệu tấn mỗi năm, chiếm nhiều nhất trong ngành công nghiệp hóa chất. Phương pháp sản xuất sulfuric acid phổ biến nhất là phương pháp tiếp xúc, theo đó acid có thể được sản xuất từ quặng pyrite qua các giai đoạn theo sơ đồ sau:
(1) FeS2(s) + O2(g) → Fe2O3(s) + SO2(g)
(2) SO2(g) + O2(s) ⇋ SO3(g) = -196 kJ
(3) H2SO4(aq) + SO3(g) → H2SO4.nSO3(l)
(4) H2SO4.nSO3(l) + H2O(l) → H2SO4(aq)
Dùng sulfuric acid 98% hấp thụ SO3(g) trong giai đoạn (3), quá trình này được thực hiện trong tháp tiếp xúc.
1. Em hãy đề nghị 3 yếu tố để tăng hiệu suất điều chế SO3.
2. Giải thích tại sao trong quá trình sản xuất ở giai đoạn (3) H2SO4 (aq) được phun vào từ phía trên tháp, SO3(g) được bơm từ dưới lên.
3. Để xác định công thức của một loại oleum, người ta pha loãng 8,36 gam oleum vào nước thành 1,0 lít dung dịch Z, sau đó tiến hành chuẩn độ 10,0 mL dung dịch Z này bằng dung dịch NaOH 0,10 M. Thể tích NaOH trung bình cần sử dụng để chuẩn độ là 20,0 mL. Xác định công thức của oleum trên.
Câu trả lời tốt nhất
(1) Áp dụng nguyên lý chuyển dịch cân bằng:
+ Chiều thuận có số phân tử khí giảm nên cần thực hiện (2) ở áp suất cao.
+ Chiều thuận tỏa nhiệt nên cần thực hiện (2) ở nhiệt độ thấp. Nhiệt độ thấp quá phản ứng lại không xảy ra nên cần thực hiện ở mức vừa phải.
+ Tách lấy SO3 ra khỏi hệ phản ứng ngay.
(2) Hiệu quả tiếp xúc tốt nhất khi H2SO4 đặc (chất lỏng) phun từ trên xuống và SO3 (khí) đi từ dưới lên.
(3)
nNaOH = 2 mmol —> nNa2SO4 = 1 mmol
Bảo toàn S —> nH2SO4.nSO3 (ứng với 0,0836 gam hay 83,6 mg) = 1/(n + 1)
M oleum = 98 + 80n = 83,6(n + 1)
—> n = 4: Oleum là H2SO4.4SO3