12.7 Préparation de l’acide sulfurique
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
3) SO 3 ϩ H 2 O ϭ H 2 SO 4
Quelle masse d’acide sulfurique peut-on fabriquer à partir d’une tonne d’un
minerai contenant 78 % de pyrite, sachant que par ailleurs les gaz SO 2 et SO 3
produits par les réactions 1) et 2) ne sont récupérés qu’à 97 % ?
Solution
Une première méthode consiste(rait) à calculer successivement, en partant d’une tonne de pyrite,
les masses de SO 2 , puis de SO 3 et enfin de H 2 SO 4 formées. Vous pouvez essayer de le faire, ne
serait-ce que pour mieux apprécier ensuite la simplicité d’une autre démarche consistant à ne
considérer que le départ et l’arrivée, en établissant une correspondance directe entre la quantité
du pyrite utilisée et la quantité d’acide sulfurique formé.
Le calcul des quantités transformées peut se faire en définissant les avancements 1 , 2 et 3 pour
les trois réactions.
On peut alors faire le bilan pour toutes les espèces chimiques concernées.
Calculons la quantité de pyrite (dont la masse molaire est 120 g.mol –1 ) contenue dans une tonne
de minerai brut :
n I ϭ 1 000 kg ϫ 0,78 / 0,120 kg.mol –1 ϭ 6 500 mol.
Du fait des pertes, les réactions, ne sont pas totales : il reste 0,03 % du SO 2 produit dans la réaction 1, et 0,03 % du SO 3 produit dans la réaction 2.
On peut donc écrire :
n(H 2 SO 4 ) ϭ 3
2 2 – 3 ϭ 0,03 ϫ 2 2
8 1 – 2 2 ϭ 0,03 ϫ 8 1
n I – 4 1 ϭ 0
On en déduit :
1 ϭ n I /4
2 2 ϭ 0,97 ϫ 8 1 ϭ 0,97 ϫ 2n I
Percevez-vous bien la situation ? Le passage de la matière première au produit
s’effectue en trois réactions successives, dont chacune (sauf la première) consomme
le produit de la précédente. Deux facteurs vont réduire le rendement par rapport au
minerai utilisé : la masse réelle de pyrite engagée dans la fabrication est inférieure
à la masse pesée du minerai, et il se perd une partie des intermédiaires que sont SO 2
et SO 3 .
FeS 2
O 2
Fe 2 O 3
SO 2
SO 3
H 2 O
H 2 SO 4
Quantités initiales
n I
n’ I
0
0
0
n’’ I
0
Quantités transformées
– 4 1
– 11 1
– 2
2 1
8 1 – 2 2
2 2 – 3
– 3
3
Quantités présentes à la
fin des réactions
0
0,03 ϫ 8 1 0,03 ϫ 2 2
3
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3) SO 3 ϩ H 2 O ϭ H 2 SO 4
Quelle masse d’acide sulfurique peut-on fabriquer à partir d’une tonne d’un
minerai contenant 78 % de pyrite, sachant que par ailleurs les gaz SO 2 et SO 3
produits par les réactions 1) et 2) ne sont récupérés qu’à 97 % ?
Solution
Une première méthode consiste(rait) à calculer successivement, en partant d’une tonne de pyrite,
les masses de SO 2 , puis de SO 3 et enfin de H 2 SO 4 formées. Vous pouvez essayer de le faire, ne
serait-ce que pour mieux apprécier ensuite la simplicité d’une autre démarche consistant à ne
considérer que le départ et l’arrivée, en établissant une correspondance directe entre la quantité
du pyrite utilisée et la quantité d’acide sulfurique formé.
Le calcul des quantités transformées peut se faire en définissant les avancements 1 , 2 et 3 pour
les trois réactions.
On peut alors faire le bilan pour toutes les espèces chimiques concernées.
Calculons la quantité de pyrite (dont la masse molaire est 120 g.mol –1 ) contenue dans une tonne
de minerai brut :
n I ϭ 1 000 kg ϫ 0,78 / 0,120 kg.mol –1 ϭ 6 500 mol.
Du fait des pertes, les réactions, ne sont pas totales : il reste 0,03 % du SO 2 produit dans la réaction 1, et 0,03 % du SO 3 produit dans la réaction 2.
On peut donc écrire :
n(H 2 SO 4 ) ϭ 3
2 2 – 3 ϭ 0,03 ϫ 2 2
8 1 – 2 2 ϭ 0,03 ϫ 8 1
n I – 4 1 ϭ 0
On en déduit :
1 ϭ n I /4
2 2 ϭ 0,97 ϫ 8 1 ϭ 0,97 ϫ 2n I
Percevez-vous bien la situation ? Le passage de la matière première au produit
s’effectue en trois réactions successives, dont chacune (sauf la première) consomme
le produit de la précédente. Deux facteurs vont réduire le rendement par rapport au
minerai utilisé : la masse réelle de pyrite engagée dans la fabrication est inférieure
à la masse pesée du minerai, et il se perd une partie des intermédiaires que sont SO 2
et SO 3 .
FeS 2
O 2
Fe 2 O 3
SO 2
SO 3
H 2 O
H 2 SO 4
Quantités initiales
n I
n’ I
0
0
0
n’’ I
0
Quantités transformées
– 4 1
– 11 1
– 2
2 1
8 1 – 2 2
2 2 – 3
– 3
3
Quantités présentes à la
fin des réactions
0
0,03 ϫ 8 1 0,03 ϫ 2 2
3