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Schwefelsäure H2SO4
7.3.2021
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Schwefelsäure (H₂SO4) Allgemeine Informationen Schwefelsäure: • ist eine der Wichtigsten und am meist produziertesten Chemikalien weltweit ist die preiswerteste Säure und Chemikalie • wird in nahezu allen chemischen Prozessen direkt oder indirekt eingesetzt, z. B. zur Herstellung von sämtlichen Mineralwassern • wird zum größten Teil zu Kunstdünger weiterverarbeitet ● Stellte lange Zeit in ihrer Jahresproduktion nach dem Chlor einen Indikator für den Leistungsstand eines Landes dar • Ca. 3100 Tonnen im Jahr 2019 in Deutschland produziert • Sehr ätzend Anwendungen Herstellung von Düngemitteln (ca. 50-60%) Aufschluss von Erzen für weiße Farbe (ca. 20%) Herstellung von Sulfaten und anderen Säuren Als Katalysator und Reaktionsmittel für organische Synthese • In der Elektroindustrie und in Autobatterien (ca. 25%) ● ● Wirtschaftskraft Deutschland (in 1.000 Tonnen) Chlor Schwefelsäure (inkl. Oleum/ ber, auf 502) Natriumhydroxid (nur Natronlauge/ ber. auf NAOH) Salzsäure/Chlorwasserstoff (ber. auf 100 % HCL) Sauerstoff (Mio. m³)¹ Wasserstoff (Mio. m³)¹ Ihre Daten visualisiert 0 +ableau 1.000 1.833,5 2.000 3.710,4 3.145,2 3.154,7 4.000 4.531 3.000 Produktion in Tausend Tonnen 5.000 6.024 6.000 A Statista 2020 d 99 9 • Aurubis ist einer der größten ● Produzenten von Schwefelsäure mit über 2 Mio. Tonnen jährlich • 3145 Tonnen produziert im Jahr 2019 ● Herstellung von Schwefelsäure • 1. Gewinnung von Schwefeldioxid S+O₂ SO₂ ● 2. Oxidation zu Schwefeltrioxid SO₂ +0,5 0₂ → SO3 2 • Zuerst wird Schwefel mithilfe einer stark exothermen Reaktion zu ● Schwefeldioxid ● Im zweiten Schritt wird Schwefeldioxid im Kontaktofen zu Schwefeltrioxid weiteroxidiert Anlage zur Produktion von Schwefelsäure Verbrennung Reaktion Abhitze- kessel Dampf Wasser → Schwefel → Luft → SO2, 02 Wärme- tauscher Absorption Verbrennungs- 1. Kontaktofen SO3, SO2, 02 kessel mit Böden Technische Herstellung von Schwefelsäure SO2, 02 -Absorber Oleum (SO3 in H₂SO4) Reaktion 2. Kontaktofen mit Böden Wärme- tauscher SO3 Absorption Restgas Absorber Schwefel- säure (99%) Schwierigkeiten bei der Produktionsanlage • Damit Schwefeldioxid und Sauerstoff...
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Alternativer Bildtext:
reagieren können werden sie im Kontaktofen mit dem Katalysator „Vanadiumoxid“ zusammengebracht • Das Vanadiumoxid wird auf mehreren porösen Böden ausgebreitet, damit sich die zwei Stoffe gut verbinden können ● Aber weil die Reaktion sehr stark exotherm ist wird dabei viel Wärme freigesetzt und sie müssen nach jedem Boden durch einen Wärmetauscher, welcher die Stoffe wieder abkühlt. Dadurch geht viel Energie verloren und es kann außerdem sehr gefährlich werden falls etwas schief geht Düngemittelherstellung 1. Ammoniumsulfat (Stickstoffdünger) 2NH3(g) + H₂SO4 (I) → (NH4)2SO4 (S) 2. Superphosphat (Calcium-Phosphor-Dünger) Ca3(PO4)2 + 2H₂SO4 Ca(H₂PO4)₂ + 2CaSO4 Ca(H₂PO4)₂ + 2CaSO4 + 4 H₂O → Ca(H₂PO4)2 + 2 CaSO4 × 2H₂O Superphosphat Aufschluss von Erzen ● Knapp 20% der Schwefelsäure dienen zur Herstellung von Titandioxiden, eins der wichtigsten Weißpigmente Herstellung: Ilmenit wird bei 170-200°C in konzentrierter Schwefelsäure gelöst • In mehreren Schritten wird dann Titandioxid-Hydrat gewonnen, welches die weiße Farbe in den meisten Gegendständen des Alltags ist ● Einsatz in der nichtchemischen Industrie • Weitere 25% werden in der nichtchemischen Industrie eingesetzt • Die Batteriesäure in Autobatterien ist zum Beispiel Schwefelsäure • In der Elektronikindustrie verwendet man große Mengen für das Ätzen von Halbleitern ● • Ohne die Vielseitigkeit von Schwefelsäure würde kein Auto starten, und die meisten Geräte würden ein halbes Vermögen kosten wenn keine Schwefelsäure eingesetzt werden würde Quellen ● www.Chemie-Schule.de Schulbuch ab S.100 Lernhelfer.de De.statista.com