Номер 2, страница 110 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Последовательность аппаратуры в технологической схеме производства серной кислоты [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] способом:

1)

2)

3) Кратко опишите работу ректификационной колонны.

4)

5)

6)

7) $H_2 + SO_2$

Аппараты протекания первой [ ], второй [ ], третьей [ ] стадий.

Решение:

В пропущенное поле вписывается слово контактным. Производство серной кислоты контактным способом — это сложный многостадийный химико-технологический процесс. Он включает в себя три основные стадии, для осуществления которых используется ряд аппаратов в строгой последовательности.

Ниже представлено развернутое описание каждого аппарата в технологической цепи производства серной кислоты.

1) Печь для обжига

Это аппарат для осуществления первой стадии – получения сернистого газа (диоксида серы, $SO_2$). В качестве сырья чаще всего используют серный колчедан (пирит $FeS_2$) или элементарную серу ($S$). В печах (например, в печах кипящего слоя) сырье подвергается обжигу в потоке воздуха. В результате образуется так называемый обжиговый газ, содержащий $SO_2$, а также кислород, азот и различные примеси.
Уравнения реакций:
$4FeS_{2(тв)} + 11O_{2(г)} \rightarrow 2Fe_2O_{3(тв)} + 8SO_{2(г)}$
$S_{(тв)} + O_{2(г)} \rightarrow SO_{2(г)}$

2) Циклон

Обжиговый газ содержит большое количество твердых частиц (пыли), которые необходимо удалить. Циклон предназначен для грубой очистки газа от крупных частиц. За счет вихревого движения газа внутри аппарата частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам и оседают.

3) Электрофильтр

Для тонкой очистки газа от мелкой пыли и аэрозольных примесей (например, соединений мышьяка, которые являются ядом для катализатора) используется электрофильтр. В нем частицы примесей ионизируются в электрическом поле и осаждаются на электродах.

4) Сушильная башня

После очистки от пыли газ необходимо осушить, так как пары воды могут привести к коррозии аппаратуры и снижению активности катализатора. Осушение производят в сушильной башне, орошая газ концентрированной серной кислотой, которая жадно поглощает воду.

5) Теплообменник

Очищенный и осушенный газ перед поступлением в контактный аппарат необходимо нагреть до оптимальной температуры реакции (450–500 °C). Это делается в теплообменнике, где холодный газ нагревается за счет тепла горячего газа, выходящего из контактного аппарата. Это позволяет эффективно использовать тепло реакции и экономить энергию.

6) Контактный аппарат

Это ключевой аппарат второй стадии производства. Здесь происходит каталитическое окисление диоксида серы ($SO_2$) в триоксид серы ($SO_3$). Процесс является обратимым и экзотермическим. Внутри аппарата на нескольких полках размещен катализатор (обычно оксид ванадия(V), $V_2O_5$).
Уравнение реакции:
$2SO_{2(г)} + O_{2(г)} \rightleftharpoons 2SO_{3(г)} + Q$

7) Поглотительная башня (абсорбер)

Это аппарат для третьей, заключительной стадии. В нем триоксид серы ($SO_3$) поглощается 98%-ной серной кислотой с образованием олеума ($H_2S_2O_7$). Поглощение ведут не водой, чтобы избежать образования тумана серной кислоты, который трудно сконденсировать.
Уравнение реакции:
$SO_{3(г)} + H_2SO_{4(конц)} \rightarrow H_2S_2O_{7(ж)}$
Далее олеум разбавляют водой для получения товарной серной кислоты необходимой концентрации.

Таким образом, аппаратами, в которых протекают три основные стадии производства, являются:

Аппараты протекания первой стадии (получение $SO_2$) — [1] Печь для обжига, второй (окисление $SO_2$ в $SO_3$) — [6] Контактный аппарат, третьей (получение $H_2SO_4$ из $SO_3$) — [7] Поглотительная башня.

Ответ:
Последовательность аппаратуры в технологической схеме производства серной кислоты контактным способом:

1) Печь для обжига
2) Циклон
3) Электрофильтр
4) Сушильная башня
5) Теплообменник
6) Контактный аппарат
7) Поглотительная башня

Аппараты протекания первой [1], второй [6], третьей [7] стадий.