Proses Sentuh (asid sulfurik)

Proses Sentuh ialah kaedah industri untuk mengeluarkan asid sulfurik, salah satu bahan kimia paling penting dalam industri. Sukatan pelajaran mengharapkan anda tahu peringkatnya, persamaan seimbang, mangkin dan keadaan operasi, serta sebab sulfur trioksida tidak dilarutkan terus dalam air. Ia soalan persembahan tetap dalam bab Bahan Buatan 4541.

Persamaan seimbang

Proses ini dijalankan dalam tiga peringkat utama, setiap satu dengan formula dan simbol keadaan yang betul.

Peringkat 1, sulfur (atau bijih sulfida) dibakar dalam udara untuk membentuk sulfur dioksida:

S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

Peringkat 2, sulfur dioksida dan lebih banyak oksigen dialirkan atas mangkin untuk membentuk sulfur trioksida. Langkah ini berbalik:

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)

Peringkat 3, sulfur trioksida diserap ke dalam asid sulfurik pekat untuk membentuk oleum, yang kemudian dicairkan dengan air untuk memberi lebih banyak asid sulfurik:

SO₃(g) + H₂SO₄(l) → H₂S₂O₇(l)

H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → 2H₂SO₄(l)

Keadaan yang diperlukan

Peringkat utama ialah penukaran berbalik sulfur dioksida kepada sulfur trioksida. Keadaannya ialah mangkin vanadium(V) oksida (V₂O₅), suhu kira-kira 450–500 °C, dan tekanan kira-kira 1 atmosfera. Tekanan yang sangat tinggi tidak diperlukan kerana penukaran yang tinggi sudah dicapai, jadi kos tambahan itu tidak berbaloi. Mangkin mempercepatkan tindak balas tanpa digunakan habis.

Apa yang anda perhatikan dan penaakulan utama

Dalam model makmal, sulfur terbakar dengan nyalaan biru untuk memberi gas tidak berwarna dan menyucuk, sulfur dioksida. Namun teras jawapan peperiksaan ialah penaakulan tentang peringkat 3: sulfur trioksida tidak ditambah terus ke dalam air kerana tindak balas itu terlalu cergas dan menghasilkan kabus tebal titisan asid sulfurik yang tidak akan terkondensasi serta membazir dan berbahaya. Sebaliknya sulfur trioksida dilarutkan dalam asid sulfurik pekat untuk membentuk oleum (H₂S₂O₇), dan oleum itu kemudian dicairkan dengan jumlah air yang terkawal. Hasil akhirnya ialah asid sulfurik pekat, cecair berminyak yang tumpat.

Di mana ia muncul dalam peperiksaan SPM

Dalam 4541/1 anda mengenal pasti mangkin atau persamaan yang betul bagi sesuatu peringkat. Dalam 4541/2 soalan piawai meminta anda menulis ketiga-tiga peringkat dengan simbol keadaan, menamakan mangkin dan memberi keadaan operasi, serta menerangkan mengapa sulfur trioksida dilarutkan dalam asid pekat dan bukan air. Anda juga mungkin diminta kegunaan asid sulfurik, membuat baja, detergen, cat dan bateri kereta, dan masalah alam sekitar sulfur dioksida yang terlepas dan menyebabkan hujan asid.

Cara kami mengajarnya

Guru kami memastikan anda menghafal tiga peringkat sebagai satu rantaian, mendapatkan nama mangkin dengan tepat sebagai vanadium(V) oksida, dan memberi penaakulan oleum sepenuhnya dan bukan jawapan satu baris. Pelajar paling kerap hilang markah dengan menulis SO₃ + H₂O terus, menamakan mangkin yang salah, atau terlupa bahawa peringkat 2 berbalik. Mempelajari proses ini sebagai satu cerita dari sulfur ke asid sulfurik memastikan setiap persamaan dan keadaan berada di tempat yang betul.

Ringkasan pantas

Proses Sentuh membuat asid sulfurik dengan membakar sulfur menjadi sulfur dioksida, mengoksidakannya secara bermangkin kepada sulfur trioksida atas vanadium(V) oksida pada kira-kira 450–500 °C dan 1 atmosfera, kemudian menyerap trioksida itu ke dalam asid pekat untuk membentuk oleum dan mencairkannya. Kuasai empat persamaan, keadaan dan penaakulan oleum, maka topik industri yang boleh dipercayai ini terangkum sepenuhnya. Berlatih menulis keseluruhan rantaian tanpa melihat nota, kerana soalan sering meminta anda menyusun semula peringkat itu mengikut urutan yang betul dan mengaitkan setiap satu dengan hasil dan mangkin yang sepadan.