Vorschlag C – Schwefelsäure und Schwefeloxide

Schwefelsäure ist ein zähflüssiger Stoff und in der ersten Protolysestufe eine starke anorganische Säure. Sie gehört zu den wichtigsten Produkten der chemischen Industrie und kann ausgehend von elementarem Schwefel in mehreren Reaktionsschritten hergestellt werden. Der elementare Schwefel lässt sich seinerseits aus Schwefelwasserstoff-Gas gewinnen, das in der Natur mit unterschiedlich hohem Anteil zum Beispiel in Erdgas, als vulkanisches Gas sowie in Quellwasser gelöst vorkommt.

Bei einem der Reaktionsschritte reagieren elementarer Schwefel und Sauerstoff zu Schwefeldioxid-Gas. Wenn Schwefeldioxid-Gas in die Atmosphäre gelangt, hat dies nachteilige Folgen für Lebewesen und Bauwerke. Da dieses Gas nicht nur bei der Herstellung von Schwefelsäure eine Rolle spielt, sondern auch bei verschiedenen anderen Prozessen in der chemischen Industrie, werden im Rahmen der sogenannten „Rauchgasentschwefelung“ Maßnahmen ergriffen, um den Ausstoß von Schwefeldioxid-Gas in die Atmosphäre zu verringern.

Formuliere mithilfe von Material 1 für die Schritte 1, 2 und 5 der Schwefelsäure-Herstellung die jeweilige Reaktionsgleichung.

Ermittle mithilfe von Material 1, ob es sich bei Schritt 4 der Schwefelsäure-Herstellung um eine Redoxreaktion handelt.

Benenne mithilfe von Material 1 die stärksten intermolekularen Wechselwirkungen, die in reiner wasserfreier Schwefelsäure zwischen den $Formula: \ce{H2SO4}\text{-}$ $Formula: \ce{H2SO4}\text{-}$ Molekülen wirken und beschreibe deren Zustandekommen.

11 BE

Berechne mithilfe von Material 1 und 2 die molare Standard-Reaktionsenthalpie für die Umsetzung von Schwefeldioxid-Gas mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid-Gas (Reaktionsgleichung siehe Schritt 3 zur Herstellung von Schwefelsäure).

Erkläre anhand von Material 2, wie sich die Reaktionsbedingungen „ $Formula: 400\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 400\ ^\circ\text{C}$ mit Katalysator“ und „ $Formula: 600\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 600\ ^\circ\text{C}$ ohne Katalysator“ im Vergleich auf die Gewinnung von Schwefeltrioxid-Gas in Schritt 3 der Schwefelsäure-Herstellung (siehe Material 1) auswirken.

9 BE

Berechne mithilfe von Material 3 für die Reaktion von Schwefeldioxid mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid den Reaktionsquotienten $Formula: Q\text{,}$ $Formula: Q\text{,}$ wenn sich die drei Gase bei $Formula: 827\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 827\ ^\circ\text{C}$ jeweils mit der in Material 3 genannten Konzentration im geschlossenen Reaktionsgefäß A befinden.

Begründe mithilfe von Material 3, ob im Reaktionsgefäß A zum Zeitpunkt der Bestimmung von Formula: Q verstärkt die Hin- oder die Rückreaktion abläuft.

6 BE

Formuliere mithilfe von Material 1 und 4 für die beiden Protolysestufen der Schwefelsäure in Wasser jeweils die Reaktionsgleichung in Strukturformeln mit allen bindenden und nicht bindenden Elektronenpaaren für alle beteiligten Moleküle und Ionen.

Erkläre mithilfe von Material 4 auch durch eine Reaktionsgleichung in Summenformeln, dass reine Schwefelsäure ohne den Einfluss von Wasser ebenfalls in geringem Maß den elektrischen Strom leitet.

8 BE

Berechne den $Formula: pH\text{-}$ $Formula: pH\text{-}$ Wert einer wässrigen Schwefelsäure-Lösung mit einer Konzentration von $Formula: 0{,}001\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}},$ $Formula: 0{,}001\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}},$ wobei du vereinfachend für beide Protonen von einer vollständigen Protolyse ausgehst.

Erkläre mithilfe von Material 5, dass der Ausstoß von Schwefeldioxid-Gas in die Umwelt eine schädigende Wirkung auf Lebewesen hat.

Beurteile, ob durch das in Material 5 dargestellte Verfahren zur Rauchgasentschwefelung der Schädigung der Umwelt durch Schwefeldioxid-Gas entgegengewirkt werden kann.

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Material 1

Reaktionen zur Herstellung von Schwefelsäure

Schritt 1:

Reaktion von Schwefelwasserstoff-Gas $Formula: (\ce{H2S})$ $Formula: (\ce{H2S})$ mit Sauerstoff zu elementarem Schwefel $Formula: (\text{S})$ $Formula: (\text{S})$ und Wasser.

Schritt 2:

Reaktion von elementarem Schwefel mit Sauerstoff zu Schwefeldioxid-Gas $Formula: (\ce{SO2}).$ $Formula: (\ce{SO2}).$

Schritt 3:

Reaktion des Schwefeldioxid-Gases mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid-Gas unter Verwendung eines Katalysators nach folgender Reaktionsgleichung: $Formula: \ce{2SO2\,_{(g)} + O2\,_{(g)} \rightleftharpoons 2SO3\,_{(g)}}$ $Formula: \ce{2SO2\,_{(g)} + O2\,_{(g)} \rightleftharpoons 2SO3\,_{(g)}}$

Schritt 4:

Aufgrund seiner geringen Wasserlöslichkeit wird das entstandene Schwefeltrioxid-Gas nicht direkt in Wasser eingeleitet, sondern in konzentrierte Schwefelsäure, wobei sich gemäß folgender Reaktionsgleichung die sogenannte Dischwefelsäure bildet: $Formula: \ce{SO3\,_{(g)} + H2SO4\,_{(l)} \longrightarrow H2S2O7\,_{(s)}}$ $Formula: \ce{SO3\,_{(g)} + H2SO4\,_{(l)} \longrightarrow H2S2O7\,_{(s)}}$

Schritt 5:

Reaktion der Dischwefelsäure $Formula: (\ce{H2S2O7})$ $Formula: (\ce{H2S2O7})$ mit Wasser zu Schwefelsäure.

Strukturformel des Schwefelsäure-Moleküls (H₂SO₄)

Material 2

Molare Standardbildungsenthalpien

Stoff	molare Standardbildungsenthalpie $Formula: \boldsymbol{\Delta_\textbf{f}H^0_\textbf{m}\;\bigl[\tfrac{\textbf{kJ}}{\textbf{mol}}\bigr]}$ $Formula: \boldsymbol{\Delta_\textbf{f}H^0_\textbf{m}\;\bigl[\tfrac{\textbf{kJ}}{\textbf{mol}}\bigr]}$
Schwefeldioxid (g)
Sauerstoff (g)
Schwefeltrioxid (g)

Lage und Einstellung des chemischen Gleichgewichts bei Schritt 3 der Schwefelsäureherstellung unter verschiedenen Reaktionsbedingungen

Diagramm: SO3-Gehalt des Reaktionsgemischs über Zeit, zwei Kurven – mit Katalysator (400 °C) schnell zu 98%, ohne (600 °C) langsamer zu 76%

Material 3

Reaktionsquotient Q

Der sogenannte Reaktionsquotient Formula: Q wird auf gleiche Weise mithilfe des Massenwirkungsgesetzes berechnet wie die Gleichgewichtskonstante Formula: K_c. Während zur Berechnung von jedoch die im Gleichgewicht vorliegenden Konzentrationen der an der jeweiligen Reaktion beteiligten Stoffe in das Massenwirkungsgesetz eingesetzt und miteinander verrechnet werden, finden bei der Berechnung von Formula: Q – unabhängig vom Vorliegen des Gleichgewichts – die aktuell in einem Reaktionsgemisch vorliegenden Konzentrationen der beteiligten Stoffe beim Einsetzen in das Massenwirkungsgesetz Verwendung. Demnach gilt Formula: Q=K_c ausschließlich für den Gleichgewichtszustand. Liegt kein Gleichgewicht vor, so lässt sich durch das Errechnen von über den Vergleich dieses Werts mit dem Wert von Formula: K_c voraussagen, ob in der Reaktionsmischung aktuell verstärkt die Hin- oder die Rückreaktion abläuft.

Konzentrationen von Schwefeldioxid, Sauerstoff und Schwefeltrioxid im geschlossenen Reaktionsgefäß A

Die drei Gase Schwefeldioxid, Sauerstoff und Schwefeltrioxid befinden sich bei $Formula: 827\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 827\ ^\circ\text{C}$ jeweils mit folgender Konzentration in einem geschlossenen Reaktionsgefäß mit der Bezeichnung „A“:

$Formula: c(\ce{SO2})=0{,}05\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}},\ c(\text{O}_2)=0{,}03\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}}$ $Formula: c(\ce{SO2})=0{,}05\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}},\ c(\text{O}_2)=0{,}03\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}}$ und $Formula: c(\ce{SO3})=0,125\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}}.$ $Formula: c(\ce{SO3})=0,125\ \tfrac{\text{mol}}{\text{L}}.$

Auf der Grundlage dieser Werte wird der Reaktionsquotient Formula: Q berechnet.

Hinweis: Für die Reaktion $Formula: \ce{2SO2\,_{(g)} + O2\,_{(g)} \rightleftharpoons 2SO3\,_{(g)}}$ $Formula: \ce{2SO2\,_{(g)} + O2\,_{(g)} \rightleftharpoons 2SO3\,_{(g)}}$ ist bei $Formula: 827\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 827\ ^\circ\text{C}$ $Formula: K_c=36{,}9\ \tfrac{\text{L}}{\text{mol}}.$ $Formula: K_c=36{,}9\ \tfrac{\text{L}}{\text{mol}}.$

Material 4

Protolyse von Schwefelsäure

Schwefelsäure-Moleküle können in wässriger Lösung mit Wassermolekülen reagieren, wobei zwei Protolysereaktionen nacheinander ablaufen. Da bei diesen Reaktionen Ionen gebildet werden, leiten wässrige Schwefelsäure-Lösungen gut den elektrischen Strom.

Reine Schwefelsäure leitet zwar deutlich schlechter den elektrischen Strom als es bei wässrigen Schwefelsäure-Lösungen der Fall ist, jedoch ist auch bei reiner Schwefelsäure in geringerem Maß eine elektrische Leitfähigkeit vorhanden, die nicht auf Verunreinigungen bzw. nicht auf den Einfluss von Wasser oder von anderen Stoffen zurückzuführen ist.

Material 5

Reaktion von Schwefeldioxid-Gas in der Atmosphäre

Wird zum Beispiel bei industriellen Prozessen Schwefeldioxid-Gas in die Umwelt bzw. in die Luft abgegeben, so findet in der Atmosphäre mit Wasser und Sauerstoff unter anderem folgende Reaktion statt: $Formula: \ce{2SO2\,_{(g)} + 2H2O\,_{(l)} + O2\,_{(g)} \longrightarrow 2H2SO4\,_{(l)}}$ $Formula: \ce{2SO2\,_{(g)} + 2H2O\,_{(l)} + O2\,_{(g)} \longrightarrow 2H2SO4\,_{(l)}}$

Rauchgasentschwefelung

Bei einem in der Industrie zur sogenannten Rauchgasentschwefelung angewendeten Verfahren läuft folgende Reaktion ab: $Formula: \ce{2Ca^2+\,_{(aq)} + 4OH^{-}\,_{(aq)} + 2SO2\,_{(g)} + O2\,_{(g)} \longrightarrow 2CaSO4 . 2H2O\,_{(s)}}$ $Formula: \ce{2Ca^2+\,_{(aq)} + 4OH^{-}\,_{(aq)} + 2SO2\,_{(g)} + O2\,_{(g)} \longrightarrow 2CaSO4 . 2H2O\,_{(s)}}$

Hinweis: Durch die Schreibweise „ $Formula: \ce{CaSO4 . 2H2O}$ “ $Formula: \ce{CaSO4 . 2H2O}$ wird lediglich verdeutlicht, dass Wasser-Moleküle als sogenanntes „Kristallwasser“ in die Struktur des Calciumsulfats eingelagert sind.

Quellen:

Aufgabe 1 und Material 1:

URL: https://www.chemie.de/lexikon/Schwefels%C3%A4ure.html (abgerufen am 12.10.2024).

URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Schwefels%C3%A4ure (abgerufen am 12.10.2024).

URL: https://www.seilnacht.com/Lexikon/Doppelko.htm (abgerufen am 12,10,2024).

URL: https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_h2s.htm (abgerufen am 12.10.2024). Manfred Jäckel, Karl T. Risch.: Chemie heute – Sekundarbereich I, Hannover 1993, S. 240.

URL: https://application.wiley-vch.de/books/sample/3527345825_c01.pdf (abgerufen am 12.10.2024).

URL: https://www.studysmarter.de/schule/chemie/anorganische-chemie/dipol-dipol-kraefte/ (abgerufen am 12.10.2024).

URL: https://www.cumschmidt.de/s_bindungen02.htm (abgerufen am 12.10.2024).

URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Schwefels%C3%A4ure (abgerufen am 12.10.2024).

Aufgabe 2 und Material 2:

Gordon H. Aylward, Tristan J. V. Findlay.: Datensammlung Chemie in SI-Einheiten, Weinheim 4. Aufl. 2014, S. 71.

URL: https://gestis-database.dguv.de/data?name=001030&lang=de (abgerufen am 07.06.2025).

Heinz Wambach.: Materialien-Handbuch Kursunterricht Chemie Band 3 Kinetik – Gleichgewichte Massenwirkungsgesetz, Köln 1993, S. 285–287.

Aufgabe 3 und Material 3:

Charles E. Mortimer.: Chemie, Stuttgart 5. Aufl. 1987, S. 257.

Aufgabe 4 und Material 4:

URL: https://online-edu.de/chemie/lexikon/saeuren/schwefelsaeure/ (abgerufen am 15.10.2024).

URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Schwefels%C3%A4ure (abgerufen am 15.10.2024).

URL: https://www.chemie.de/lexikon/Protolyse.html (abgerufen am 15.10.2024).

Aufgabe 5 und Material 5:

URL: https://www.aqion.de/site/ph-tabelle-saeuren (abgerufen am 15.10.2024).

Charles E. Mortimer.: Chemie, Stuttgart 5. Aufl. 1987, S. 380.

URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Rauchgasentschwefelung (abgerufen am 15.10.2024).

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Formulierung der Reaktionsgleichungen

Schritt 1: $Formula: \;\ce{2H2S + O2 \longrightarrow 2S + 2H2O}$ $Formula: \;\ce{2H2S + O2 \longrightarrow 2S + 2H2O}$

Schritt 2: $Formula: \;\ce{S + O2 \longrightarrow SO2}$ $Formula: \;\ce{S + O2 \longrightarrow SO2}$

Schritt 5: $Formula: \;\ce{H2S2O7 + H2O \longrightarrow 2H2SO4}$ $Formula: \;\ce{H2S2O7 + H2O \longrightarrow 2H2SO4}$

Überprüfen des vierten Schrittes auf eine Redoxreaktion

Oxidationszahlen der Edukte:

Sauerstoffatome: $Formula: -\text{II}$ $Formula: -\text{II}$
Wasserstoffatome: $Formula: +\text{I}$ $Formula: +\text{I}$
Schwefelatome: $Formula: +\text{VI}$ $Formula: +\text{VI}$

Oxidationszahlen des Produkts:

Sauerstoffatome: $Formula: -\text{II}$ $Formula: -\text{II}$
Wasserstoffatome: $Formula: +\text{I}$ $Formula: +\text{I}$
Schwefelatome: $Formula: +\text{VI}$

Es handelt sich nicht um eine Redoxreaktion, da sich im Verlauf der Reaktion die jeweilige Oxidationszahl aller beteiligten Atome nicht verändert.

Benennung und Beschreibung der stärksten intermolekularen Wechselwirkungen in reiner Schwefelsäure

Es handelt sich um Wasserstoffbrücken. Die beiden im Schwefelsäure-Molekül jeweils an ein O-Atom gebundenen H-Atome sind jeweils stark positiv polarisiert. Somit kommt es zu Anziehungskräften zwischen diesen H-Atomen eines Schwefelsäure-Moleküls und den freien Elektronenpaaren der O-Atome anderer Schwefelsäure-Moleküle.

Berechnung der molaren Standardreaktionsenthalpie

$Formula: \begin{array}[t]{rll} \Delta_\text{R}H^0_\text{m}&=&[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{SO3})]-[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{SO3})+1\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{O2})]\\[5pt] &=&\left[2\cdot\left(-396\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right)\right]-\left[2\cdot\left(-297\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right)+0\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right]\\[5pt] &=&-198\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}} \end{array}$ $Formula: \begin{array}[t]{rll} \Delta_\text{R}H^0_\text{m}&=&[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{SO3})]-[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{SO3})+1\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{O2})]\\[5pt] &=&\left[2\cdot\left(-396\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right)\right]-\left[2\cdot\left(-297\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right)+0\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right]\\[5pt] &=&-198\;\dfrac{\text{kJ}}{\text{mol}} \end{array}$

Erklärung der Auswirkung der Reaktionsbedingungen auf die Schwefeltrioxid-Gewinnung

Bei $Formula: 400\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 400\ ^\circ\text{C}$ stellt sich unter Verwendung eines Katalysators bereits nach relativ kurzer Zeit ein Gleichgewicht ein. Dabei liegen im Gleichgewicht $Formula: 98\ \%$ $Formula: 98\ \%$ Schwefeltrioxid vor, was zeigt, dass sich unter diesen Bedingungen relativ schnell und relativ viel Schwefeltrioxid gewinnen lässt. Dies lässt sich die Temperatur betreffend dadurch erklären, dass die Bildung von Schwefeltrioxid aus Schwefeldioxid und Sauerstoff eine exotherme Reaktion ist, sodass das Gleichgewicht gemäß des Prinzips vom kleinsten Zwang durch diese im Vergleich geringere Temperatur stärker auf der Seite des Reaktionsprodukts Schwefeltrioxid liegt. Das Gleichgewicht stellt sich bereits nach kurzer Zeit ein, da der Katalysator die Reaktion beschleunigt, dabei jedoch die Lage des Gleichgewichts nicht beeinflusst.

Bei $Formula: 600\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 600\ ^\circ\text{C}$ ohne Verwendung eines Katalysators stellt sich im Vergleich erst nach längerer Zeit ein Gleichgewicht ein, da die Reaktion ohne Katalysator langsamer verläuft. Außerdem fördert die höhere Temperatur die endotherme Rückreaktion, sodass im Gleichgewicht lediglich ein im Vergleich mit dem Ansatz bei $Formula: 400\ ^\circ\text{C}$ $Formula: 400\ ^\circ\text{C}$ geringerer Anteil von $Formula: 76\ \%$ $Formula: 76\ \%$ Schwefeltrioxid vorliegt.

Berechnung des Reaktionsquotienten $Formula: \boldsymbol{Q}$ $Formula: \boldsymbol{Q}$

$Formula: \begin{array}[t]{rll} Q&=&\dfrac{c^2(\ce{SO3})}{c^2(\ce{SO2})\cdot c(\ce{O2})}\\[5pt] &=&\dfrac{\bigl(0{,}125\;\frac{\text{mol}}{\text{L}}\bigr)^2}{\bigl(0{,}05\;\frac{\text{mol}}{\text{L}}\bigr)^2\cdot0{,}03\;\frac{\text{mol}}{\text{L}}}\\[5pt] &\approx&208{,}33\;\dfrac{\text{mol}}{\text{L}} \end{array}$ $Formula: \begin{array}[t]{rll} Q&=&\dfrac{c^2(\ce{SO3})}{c^2(\ce{SO2})\cdot c(\ce{O2})}\\[5pt] &=&\dfrac{\bigl(0{,}125\;\frac{\text{mol}}{\text{L}}\bigr)^2}{\bigl(0{,}05\;\frac{\text{mol}}{\text{L}}\bigr)^2\cdot0{,}03\;\frac{\text{mol}}{\text{L}}}\\[5pt] &\approx&208{,}33\;\dfrac{\text{mol}}{\text{L}} \end{array}$

Begründung der Reaktionsrichtung im Reaktionsgefäß A zum Zeitpunkt der Bestimmung von $Formula: \boldsymbol{Q}$ $Formula: \boldsymbol{Q}$

Der Wert von Formula: Q ist größer als der Wert von Formula: K_c. Zum Zeitpunkt der Bestimmung des Reaktionsquotienten wird im Sinne des Einstellens des Gleichgewichtszustands verstärkt die Rückreaktion ablaufen, da dadurch der für die Konzentration des Reaktionsprodukts Schwefeltrioxid stehende Wert im Zähler des Massenwirkungsgesetzes kleiner wird und umgekehrt die für die Edukte stehenden Werte im Nenner größer werden. Insgesamt nähern sich die Konzentrationen der Stoffe dadurch der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration an und der Wert für Formula: Q nähert sich damit dem Wert der Gleichgewichtskonstanten Formula: K_c an.

Formulieren der Reaktionsgleichungen in Strukturformeln für beide Protolysestufen der Schwefelsäure

Reaktionsgleichung Schwefelsäure erste Protolysestufe

Reaktionsgleichung Schwefelsäure zweite Protolysestufe

Erklären der elektrischen Leitfähigkeit reiner Schwefelsäure mithilfe einer Reaktionsgleichung

Da die elektrische Leitfähigkeit mit dem Vorliegen von Ionen erklärt werden kann, lässt sich die geringe Leitfähigkeit reiner Schwefelsäure mit dem Vorliegen von Ionen in geringer Konzentration erklären. Dies kommt durch Autoprotolyse der Schwefelsäure zustande, wobei das Gleichgewicht auf der Seite der Schwefelsäure-Moleküle liegt, sodass die Konzentration der Ionen gering ist.

Autoprotolyse von Schwefelsäure: $Formula: \ce{2 H2SO4 \rightleftharpoons HSO4^- + H3SO4^+}$ $Formula: \ce{2 H2SO4 \rightleftharpoons HSO4^- + H3SO4^+}$

Berechnung des pH-Werts einer wässrigen Schwefelsäure-Lösung

$Formula: c_0(\ce{H2SO4})=0{,}001\;\dfrac{\text{mol}}{\text{L}}$ $Formula: c_0(\ce{H2SO4})=0{,}001\;\dfrac{\text{mol}}{\text{L}}$

Somit gilt bei vollständiger Protolyse beider Protonen für die Oxonium-Ionen-Konzentration:

$Formula: c(\ce{H3O^+})=0{,}002\;\dfrac{\text{mol}}{\text{L}}$ $Formula: c(\ce{H3O^+})=0{,}002\;\dfrac{\text{mol}}{\text{L}}$

Damit ergibt sich für den pH-Wert:

$Formula: \begin{array}[t]{rll} pH&=&-\lg[c(\ce{H3O+})]\\[5pt] &=&-\lg0{,}002\\[5pt] &\approx&2{,}7 \end{array}$ $Formula: \begin{array}[t]{rll} pH&=&-\lg[c(\ce{H3O+})]\\[5pt] &=&-\lg0{,}002\\[5pt] &\approx&2{,}7 \end{array}$

Erklärung der schädigenden Wirkung des Ausstoßes von Schwefeldioxid-Gas auf Lebewesen

Die Reaktionsgleichung zeigt, dass durch die Reaktion von Schwefeldioxid mit Wasser und Sauerstoff in der Atmosphäre Schwefelsäure gebildet wird. Durch Umsetzung mit Wasser entsteht wässrige Schwefelsäure-Lösung. Diese trifft bei Regen auf Lebewesen, wodurch diese geschädigt werden können.

Beurteilung des Verfahrens zur Rauchgasentschwefelung als Gegenmaßnahme

Aus der Reaktionsgleichung geht hervor, dass das Schwefeldioxid bei dem Verfahren zur Rauchgasentschwefelung mit Calciumhydroxid-Lösung und Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird, wobei als Reaktionsprodukt ausschließlich der Feststoff Calciumsulfat entsteht. Somit wird das Schwefeldioxid-Gas nicht mehr in die Umwelt abgegeben, wodurch die Schädigung der Umwelt vermieden wird.

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Material 1

Reaktionen zur Herstellung von Schwefelsäure

Strukturformel des Schwefelsäure-Moleküls (H2SO4)

Material 2

Molare Standardbildungsenthalpien

Lage und Einstellung des chemischen Gleichgewichts bei Schritt 3 der Schwefelsäureherstellung unter verschiedenen Reaktionsbedingungen

Material 3

Reaktionsquotient Q

Konzentrationen von Schwefeldioxid, Sauerstoff und Schwefeltrioxid im geschlossenen Reaktionsgefäß A

Material 4

Protolyse von Schwefelsäure

Material 5

Reaktion von Schwefeldioxid-Gas in der Atmosphäre

Rauchgasentschwefelung

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Strukturformel des Schwefelsäure-Moleküls (H₂SO₄)