接触法とは？反応式・濃硫酸の工業的製法と頻出の計算問題について解説！

この記事では、濃硫酸の工業的製法である接触法について詳しく説明します。
接触法は計算問題としても出題されますので、反応の流れはもちろんのこと、具体的な計算問題の解き方まで見ていきますので、しっかり習得してください。

		
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接触法とは、濃硫酸を大量に作る製法です。作成の流れは以下のようになります。

1. 硫黄または黄鉄鉱を燃焼させる。
2. 1で得たSO₂を酸素によって酸化させる。
3. 2で得たSO₃を濃硫酸に溶かして発煙硫酸とし、希硫酸に溶かす。

それぞれの工程について詳しく説明します。

まずは硫黄、または黄鉄鉱を燃焼させてSO2を取り出します。

それぞれの反応式は以下のようになります。

・S+O₂→SO₂

・4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂

昔は、黄鉄鉱からSO₂を取り出していました。

しかし、現在は工業廃棄物から脱硫装置を使って硫黄を取り出すことができるので、硫黄の燃焼で、SO2を生成しています。

次に1で得たSO₂を、空気中の酸素によって酸化させることでSO3を得ます。
反応式は以下のようになります。

・2SO₂+O₂→2SO₃

この反応は活性化エネルギーが非常に高く、反応がとても進みにくいので、触媒として酸化バナジウム（V₂O₅）を入れ、活性化エネルギーを下げることで、反応を進みやすくします。

また、この反応は可逆反応で、正反応（SO₃が生成する反応）が発熱反応なので、逆反応（SO2に戻る反応）が起こりにくく、かつ正反応が進みやすい温度（200～600C°）に調整する必要があります。

最後に、2, で得たSO₃を濃硫酸に溶かして発煙硫酸とし、これを希硫酸で薄めて濃硫酸にします。

発煙硫酸とは、濃硫酸に過剰にSO₃を吸収させたもので、常にSO₃の蒸気を出しているのでこの名前が付けられています。

ここで、SO₃を水に溶かせばいいのでは？と思う人もいるでしょう。
SO₃を直接水に吸収させると、多量の発熱が起こって水が沸騰してしまいます。すると、生じた水蒸気にSO₃が溶け、空気中に分散してしまいます。

そこで、発熱をできるだけ抑えるために、濃硫酸にSO₃を溶かし、濃硫酸中の水にSO₃をゆっくり吸収させます。その後、希硫酸で薄めることで所定の濃度の濃硫酸を作ります。

つまり、ここでの反応式はSO₃と水との反応となるので、以下のようになります。

・SO₃+H₂O→H₂SO₄

この記事の執筆者

ニックネーム：受験のミカタ編集部

「受験のミカタ」は、難関大学在学中の大学生ライターが中心となり運営している「受験応援メディア」です。