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Kontaktverfahren

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

Reaktionsschritte

Zuerst wird elementarer Schwefel verbrannt.

$\mathrm {S(s) + O_2(g) \quad \rightarrow \quad SO_2(g) \qquad }$ ${\Delta H=-298~\rm kJ/mol}$

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

$\mathrm {2 \, SO_2(g) + O_2(g) \quad \overleftarrow {\rightarrow} \quad 2 \, SO_3(g) \qquad }$ ${\Delta H=-196~\rm kJ/mol}$

Das erhaltene Schwefeltrioxid reagiert mit Wasser zu Schwefelsäure.

$\mathrm {SO_3(g) + H_2O(l) \quad \rightarrow \quad H_2SO_4(l) \qquad }$ ${\Delta H=-132~\rm kJ/mol}$

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)

$\mathrm {SO_3(g) + H_2SO_4(l) \quad \rightarrow \quad H_2S_2O_7(l)}$

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

$\mathrm {H_2S_2O_7(l) + H_2O(l) \quad \rightarrow \quad 2 \, H_2SO_4(l) }$

Katalyse

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

$\mathrm {2 V_2O_5(s) + 2 SO_2(g) \quad \rightarrow \quad 2 V_2O_4(s) + 2 SO_3(g)}$