Ziel des Versuchs: In diesem Demonstrationsversuch soll der Claus-Prozess zur Schwefelgewinnung in der Technik als Modellversuch erarbeitet werden. Zuerst erfolgt die Gewinnung von Schwefeldioxid aus Schwefelsäure und Natriumdisulfit, danach wird Schwefel hergestellt..
| Thema: Katalyse | Tags: Katalyse, Claus-Prozess, Technik, Schwefelgewinnung | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: LV |
Materialien
U-Rohr, 2 Kolbenprober, 2 Stopfen, Stativmaterial, Gasentwicklungsapparatur, Schlauchmaterial, Schlauchklemmen, Schlifffett, HWS-Klemmen, Spatel.
Chemikalien
Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Spülmittel, dest. Wasser, Natriumdisulfit, Schwefelsäure
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Schwefeldioxid | H331-H314 | -- |    |
| Schwefelwasserstoff | Leider in der Datenbank nicht gefunden - bitte nachschlagen! | ||
| Natriumdisulfit | H302-H318-EUH031 | -- |  |
| Schwefelsäure 10% | H319-H315 | P280-P302+P352-P305+P351+P338 | |
Durchführung
Durchführung 1:
Es wird Schwefeldioxid in einer Gasentwicklungsapparatur hergestellt. Dazu wird vorsichtig Schwefelsäure auf festes Natriumdisulfit getropft.
Durchführung 2:
Ein trockener Kolbenprober wird zu einem Drittel mit Schwefeldioxid gefüllt. Ein weiterer trockener Kolbenprober wird zu zwei Dritteln mit Schwefelwasserstoff gefüllt. Ein U-Rohr wird mit Spülmittel und einem Wasserrest gespült. Die Versuchsapparatur wird gemäß der Skizze aufgebaut. Die Zuleitungen werden mit Schlauchklemmen gesichert, die Schliffe werden gefettet. Die Gase (es wird mit Schwefeldioxid begonnen) werden sehr langsam in das U-Rohr geschoben.
Beobachtung
Beobachtung 1:
Es entsteht ein Gas.
Beobachtung 2:
Es entsteht schnell ein weißer Nebel. An der Wand bildet sich ein gelber Feststoff.
Deutung
Deutung 1:
Es ist Schwefeldioxid gemäß folgender Reaktionsgleichung entstanden:
Na2S2O5(s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + SO2(g)
Deutung 2:
Bei dem im Experiment gebildeten gelben Niederschlag handelt es sich um Schwefel. Bei dem weißen Nebel handelt es sich um Kondenswasser. Der Claus-Prozess ist ein in der Industrie eingesetztes Verfahren zur Schwefelgewinnung. Dort wird Schwefelwasserstoff in einer Synproportionierung zu elementarem Schwefel oxidiert. In der Technik wird etwa ein Drittel des Schwefelwasserstoffs mit Luftsauerstoff zu Schwefeldioxid verbrannt. Danach wird Schwefeldioxid mit Schwefelwasserstoff zur Reaktion gebracht. In der Technik wird Bauxit als Katalysator eingesetzt. Im Modellversuch dient Wasser als Katalysator. Das Spülmittel wurde zur Oberflächenvergrößerung eingesetzt. Es läuft im Modellversuch folgende Reaktion ab:
SO2(g) + 2H2S(g) ⇌ 2H20(l) + 3S
Das chemische Gleichgewicht liegt auf Seiten der Produkte. Damit ist die Bildung des gelben Niederschlags erklärbar.
Entsorgung
Schwefel wird in den Feststoffabfall gegeben. Die Gase werden in den Abzug geleitet.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Im Anschluss bzw. als Alternative kann über das Thema ”Katalysator im Auto” gesprochen werden (evtl. ist auch ein Demonstrationsversuch zum Abgaskatalysator geeignet). Dabei kann vertiefend vermittelt werden, dass Katalysatoren vergiftet werden können.
Literatur
[1] R. Blume, http://www.chemieunterricht.de/dc2/abgas/abgas06.htm,11.09.2009 (zuletzt abgerufen am 02.08.2013 um 13:50 Uhr).
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