Номер 5, страница 74 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II. Неорганические и органические кислоты. Глава III. Вещества и их свойства - номер 5, страница 74.

Условие.

5. Сделайте подрисуночные подписи к схеме.

Производство серной кислоты

Серный колчедан

1

2

3

4

5

6

7

Воздух

Серная кислота

Решение.

Решение 2.

1. На этой стадии происходит обжиг сырья — серного колчедана (пирита, $FeS_2$) — в потоке воздуха (в так называемом «кипящем слое»). Цель этого этапа — получение сернистого газа ($SO_2$). Побочным продуктом является огарок, состоящий в основном из оксида железа(III) ($Fe_2O_3$). Процесс описывается уравнением: $4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2$. Ответ: Печь для обжига (в кипящем слое).

2. Это первая ступень очистки полученного «обжигового» газа от твердых частиц огарка. В циклоне используется центробежная сила: газовый поток закручивается, и более тяжелые частицы пыли отбрасываются к стенкам, по которым оседают вниз. Ответ: Циклон.

3. Аппарат для тонкой очистки газа от мельчайших частиц пыли и примесей (например, соединений мышьяка), которые могут «отравить» катализатор на последующих стадиях. В электрофильтре частицы получают электрический заряд и притягиваются к противоположно заряженным электродам, осаждаясь на них. Ответ: Электрофильтр.

4. В сушильной башне очищенный газ осушается от паров воды. Для этого его пропускают через насадку, орошаемую концентрированной серной кислотой, которая является сильным водоотнимающим средством. Осушение необходимо для предотвращения коррозии аппаратуры и дезактивации катализатора. Ответ: Сушильная башня.

5. В этом аппарате происходит нагрев осушенной газовой смеси ($SO_2$ и $O_2$) перед ее поступлением в контактный аппарат. Нагрев осуществляется за счет тепла горячего газа, выходящего после реакции из контактного аппарата (блок 6), что позволяет значительно экономить энергию и поддерживать оптимальный температурный режим. Ответ: Теплообменник.

6. Это центральный аппарат всей технологической схемы. Здесь на нескольких слоях катализатора (как правило, на основе оксида ванадия(V), $V_2O_5$) происходит ключевая реакция — каталитическое окисление сернистого газа кислородом до серного ангидрида ($SO_3$). Реакция является обратимой и экзотермической: $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3 + Q$. Ответ: Контактный аппарат.

7. В поглотительной башне (абсорбере) серный ангидрид ($SO_3$) поглощается концентрированной (98%) серной кислотой. Прямое поглощение водой не используется из-за сильного разогрева и образования трудноулавливаемого тумана серной кислоты. В результате поглощения образуется олеум — раствор $SO_3$ в безводной $H_2SO_4$. Уравнение реакции: $SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2S_2O_7$. Полученный олеум затем разбавляют водой до необходимой концентрации, получая товарную серную кислоту. Ответ: Поглотительная башня (абсорбер).