Elemente und Moleküle, Maturatraining

70 Bücher: „Elemente“ – Seiten 100–103, 110–111 „ELMO“ – Seiten 82–85, 92–93 Wichtige Begriffe: technische Gase, Neutralisation, Haber-Bosch-Verfahren, Ostwald-Verfahren, Mineraldünger Lösungen der Fragen und Aufgaben: el: Elemente, mo: Moleküle, elmo: 1. Calciumnitrat [Ca(NO 3 ) 2 ] Kaliumnitrat [KNO 3 ] Natriumnitrat [NaNO 3 ] 2. Ca(NO 3 ) 2 + K 2 CO 3 2 KNO 3 + CaCO 3 3. individuelle Aussagen 4. el–S–31; elmo–S–29 5. individuelle Antworten 6. N 2 + 3 H 2 2 NH 3 7. el–S–102 und 103; elmo–S–84 zB: KOH + HNO 3 KNO 3 + H 2 O Aufgabe 41 Ganz schön ätzend – diese Schwefelsäure Fragestellung: Schwefelsäure gehört zu den wichtigsten Großchemikalien unserer Welt. Die Herstellung von Düngemitteln, Weißpigmen - ten und vielen anderen Produkten hängt von der Schwefelsäure ab. Um die Wichtigkeit der Schwefelsäure ausreichend darlegen zu können, sollen die anschließenden Fragen sowie das Sche- ma des Kontakt-Verfahrens dienen. Die chemische Industrie gibt es seit rund 150 Jahren. Die ersten großtechnischen Ver- fahren waren die Herstellung von Soda und die Synthese von Farbstoffen. Schwefelsäure ist eine der technisch wichtigsten Chemikalien überhaupt und zählt zu den meistproduzierten chemischen Grundstoffen. 1993 wurden etwa 135 Millionen Tonnen Schwefelsäure produziert. Sie wird vor allem in der Düngemittelproduktion und zur Darstellung anderer Mineralsäuren, etwa der Salz- oder Phosphorsäure ver- wendet. Darüber hinaus ist sie Bestandteil des Elektrolyten im Bleiakku. Grundstoff für die Schwefelsäureherstellung ist häufig elementarer Schwefel, der in großen Mengen (2007: 66 Millionen Tonnen) bei der Entschwefelung von Erdgas und Rohöl anfällt und nach dem Claus-Prozess aufgearbeitet wird oder nach dem Frasch-Verfahren aus der Erdkruste elementar abgebaut wird. Dieser wird an der Luft verbrannt, um Schwefeldioxid als Ausgangsstoff für die eigentliche Schwefelsäure- Darstellung zu gewinnen. Eine weitere Quelle, bei der in großen Mengen Schwefeldioxid anfällt, ist die Verhüt- tung schwefelhaltiger Erze. Beispiele hierfür sind die Kupfer-, Zink- oder Bleigewin- nung aus den entsprechenden Sulfiden. Das Schwefeldioxid bildet sich beim Rösten mit Luftsauerstoff, wobei auch die entsprechenden Metalloxide gebildet werden. Der nächste Schritt ist der entscheidende: Schwefeldioxid muss zu Schwefeltrioxid oxidiert werden. Bei Raumtemperatur liegt das Gleichgewicht des exothermen Vor- ganges rechts. Bei dieser Temperatur ist allerdings die Reaktionsgeschwindigkeit zu klein. Beim heutzutage ausschließlich angewendeten Kontaktverfahren wird Vanadi- umpentoxid als entsprechender Katalysator verwendet. Danach wird SO 3 mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt. Da die direkte Reaktion von Schwefeltrioxid mit Wasser zu langsam ist, wird das Gas in konzentrierte Schwefel- säure geleitet. Dabei bildet sich schnell Dischwefelsäure H 2 S 2 O 7 . Wird diese mit Wasser verdünnt, bildet sie Schwefelsäure. Grundlegende Informationen: WT WT WT SO 2 /Luft 95 % H 2 SO 4 H 2 SO 4 / SO 3 Luft Schwefel WT SO 3 SO 2 Luft SO 2 Luft SO 3 Verbrennung Elektro- filter Katalytische Oxidation End- absorption Zwischen- absorption Rest- Luft Info-Box Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv