接触法(Contact process)是目前工业上制造硫酸的主要方法,整个方法主要包括四步:通过硫化矿或硫黄的高温焙烧产生二氧化硫气体;二氧化硫与氧气在高温催化下通过可逆反应化合生成三氧化硫;用浓硫酸吸收三氧化硫,产生发烟硫酸;以及最终发烟硫酸的用水稀释,得到硫酸成品。
此法由英国商人Peregrine Phillips于1831年首先申请为专利。
制备二氧化硫的原料包括:硫和硫矿石,例如硫磺。在空气中燃烧硫磺可以产生二氧化硫气体。
;![{\displaystyle \ \Delta H=-298\ kJ/mol}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8263bfa5012ae98e1cf1c7b5b88be10d54824de6)
二氧化硫和空气会先经过净化,除去杂质,以免对下一过程采用的催化剂造成影响。
在常压和摄氏450度下,把二氧化硫和空气通过五氧化二钒(V2O5)催化剂,制得三氧化硫。铂也可用作催化剂,但是其价格较昂贵,且较易和杂质反应而损失。
; ![{\displaystyle \ \Delta H=-196\ kJ/mol}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/21aeabdc7517db72c68bab531d245c29d3163e28)
在反应过程中,五氧化二钒发生了以下中间反应:
![{\displaystyle \ V_{2}O_{5(s)}+SO_{2(g)}\rightarrow 2VO_{2(s)}+SO_{3(g)}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/30e434752edf44fe194e4a3470f0a4437456b975)
![{\displaystyle \ 4VO_{2(s)}+O_{2(g)}\rightarrow 2V_{2}O_{5(s)}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c84fcc11a92cdd9a814234cb26b564b6a232a773)
![{\displaystyle \ 2SO_{2(g)}+O_{2(g)}\rightleftharpoons 2SO_{3(g)}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0c4f358603cdca7370633bcd96aefe63ac0628d8)
二氧化硫和氧的反应是一个可逆反应。
在吸收塔内,三氧化硫会溶于98%的硫酸中,形成发烟硫酸。
![{\displaystyle \ SO_{3(g)}+H_{2}SO_{4(l)}\rightarrow H_{2}S_{2}O_{7(l)}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d050b169b38ed10bc956c8f68ac54cf27229a0c5)
发烟硫酸经适量的水稀释后,便形成98%的硫酸,所制得的硫酸会被冷却及储存。
![{\displaystyle \ H_{2}S_{2}O_{7(l)}+H_{2}O_{(l)}\rightarrow 2H_{2}SO_{4(l)}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/912b7d15eb49b63b692896e7048ba9710b5afb1e)
三氧化硫与水的反应非常剧烈,如果直接溶于水中,就会释出大量热能,并形成硫酸雾,阻碍溶解过程,而且难以收集。此外,三氧化硫在硫酸中的溶解度比水高,因此硫酸制造厂不会把三氧化硫直接溶于水。通常是用98.3%的硫酸吸收SO3,再用水稀释。
; ![{\displaystyle \ \Delta H=-132\ kJ/mol}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9c55911b2dd0d2ef376453e1f48ef64698e1d833)