Herstellung von Schwefelsäure

Schwefelsäureherstellung | <abbr class='c2c-text-hover' title='Naturwissenschaft, die die Eigenschaften, die Zusammensetzung und die Umwandlung der Stoffe und ihrer Verbindungen erforscht'>Chemie</abbr> Klasse 9
Chemie · Klasse 9 · Stoffsteckbrief & Verfahren

Vom Schwefel zur Schwefelsäure

Wie wird aus gelbem Schwefel eine der wichtigsten Grundchemikalien der Industrie? Wir verfolgen den Weg durch das Kontaktverfahren – mit einer entscheidenden katalytischen Oxidation.

Schwefel SSchwefeldioxid SO₂Schwefeltrioxid SO₃Schwefelsäure H₂SO₄

🔍 Auf einen Blick

AusgangsstoffElementarer Schwefel (S), ein gelber Feststoff.
SchlüsselreaktionSchwefeldioxid wird mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid oxidiert.
KatalysatorVanadium(V)-oxid (V₂O₅) beschleunigt die Reaktion.

🏭 Prozessfließbild: Das Kontaktverfahren

Folge den Stoffströmen von links nach rechts. Die Zeichnungen zeigen die wichtigsten Anlagen vereinfacht.

1

Schwefel verbrennen

Eingang: Schwefel + trockene Luft

S + O₂ → SO₂

Ausgang: Schwefeldioxid

➜
2

Katalytisch oxidieren

Eingang: SO₂ + O₂

2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃

Bedingungen: ca. 450 °C, V₂O₅-Katalysator

➜
3

Schwefeltrioxid aufnehmen

Eingang: SO₃ + konzentrierte H₂SO₄

SO₃ + H₂SO₄ → H₂S₂O₇

Ausgang: Oleum (vereinfachtes Reaktionsmodell)

➜
4

Kontrolliert verdünnen

Eingang: Oleum + Wasser

H₂S₂O₇ + H₂O → 2 H₂SO₄

Produkt: Schwefelsäure

Wichtig: In der Industrie wird SO₃ nicht einfach direkt in Wasser geleitet. Dabei würde schwer auffangbarer Schwefelsäurenebel entstehen. Stattdessen wird SO₃ in konzentrierter Schwefelsäure absorbiert; anschließend stellt man die gewünschte Säurekonzentration kontrolliert ein.

⚗️ Die Reaktionen verstehen

1 · Verbrennung
S + O₂ → SO₂
Schwefel reagiert mit Sauerstoff. Es entsteht das giftige Gas Schwefeldioxid.
2 · Katalytische Oxidation
2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃
Schwefeldioxid nimmt weiteren Sauerstoff auf. Die Reaktion ist umkehrbar und setzt Wärme frei.
3 · Absorption
SO₃ + H₂SO₄ → H₂S₂O₇
Schwefeltrioxid wird in konzentrierter Schwefelsäure aufgenommen. Vereinfacht entsteht Oleum.
4 · Verdünnung
H₂S₂O₇ + H₂O → 2 H₂SO₄
Durch kontrollierte Zugabe von Wasser entsteht weitere Schwefelsäure.

💡 Was macht der Katalysator?

Im Kontaktreaktor strömen Schwefeldioxid und Sauerstoff über einen festen Katalysator, der Vanadiumverbindungen enthält. Er beschleunigt die Reaktion, ohne dabei dauerhaft verbraucht zu werden.

Die Temperatur von ungefähr 450 °C ist ein Kompromiss: Die Reaktion soll schnell genug ablaufen und gleichzeitig viel SO₃ entstehen.

MerksatzEin Katalysator erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit. Er verändert nicht die Lage des chemischen Gleichgewichts.

Oxidation bedeutet hier: Aufnahme von Sauerstoff.

🌍 Wozu braucht man Schwefelsäure?

🌱 DüngemittelWichtiger Ausgangsstoff für die Herstellung vieler Phosphatdünger.
🏭 Chemische IndustrieZur Herstellung und Verarbeitung zahlreicher Chemikalien.
🔋 BleiakkumulatorenVerdünnte Schwefelsäure dient als Elektrolyt in klassischen Autobatterien.
⚠️ Sicherheit: Konzentrierte Schwefelsäure ist stark ätzend; Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid sind gefährliche Gase. Das Kontaktverfahren gehört in geschlossene Industrieanlagen, nicht in einen Schülerversuch. Beim Verdünnen von Säuren gilt unter fachgerechter Aufsicht: Säure langsam in Wasser geben – niemals umgekehrt.

🖼️ Externe Medien zum Weiterforschen

Die folgenden Bildsammlungen und Informationsseiten öffnen sich online. Die Prozesszeichnung oben ist dagegen direkt in dieser HTML-Datei enthalten und funktioniert auch offline.

🟡 Fotos von SchwefelWikimedia Commons · Natur und Element🏭 Bilder rund um SchwefelsäureWikimedia Commons · Chemikalie und Industrie📖 Kontaktverfahren vertiefenChemistry LibreTexts · englischsprachiger Fachtext🌿 Umwelt und IndustrieUmweltbundesamt · Hintergrundinformationen

🧠 Mini-Wissenstest

1. Welches Gas entsteht bei der Verbrennung von Schwefel?
2. Welcher Stoff wirkt als Katalysator?
3. Warum wird SO₃ nicht direkt in Wasser geleitet?

Fachliche Quellen: Chemistry LibreTexts – The Contact Process; Umweltbundesamt – Herstellung anorganischer Grundchemikalien. Das Fließbild ist eine didaktische Vereinfachung; moderne industrielle Anlagen verwenden häufig Doppelkontakt-/Doppelabsorptionsverfahren.
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