Для осуществления последовательного превращения ( \text{H}_2\text{S} ) в ( \text{K}_2\text{SO}_4 ) через стадии ( \text{SO}_2 ) и ( \text{SO}_3 ) необходимо провести несколько химических реакций, используя определённые реагенты и условия.
Преобразование ( \text{H}_2\text{S} ) в ( \text{SO}_2 ):
Окисление ( \text{H}_2\text{S} ): Для этого можно использовать кислород (( \text{O}_2 )) из воздуха. При высокой температуре ( \text{H}_2\text{S} ) окисляется до сернистого ангидрида (( \text{SO}_2 )).
[
2\text{H}_2\text{S} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}
]
Преобразование ( \text{SO}_2 ) в ( \text{SO}_3 ):
Каталитическое окисление ( \text{SO}_2 ): Для превращения сернистого ангидрида в серный ангидрид (( \text{SO}_3 )) используется контактный метод с применением катализатора, например, оксида ванадия(V) (( \text{V}_2\text{O}_5 )). Процесс проводится при температуре около 400-600°C.
[
2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{SO}_3
]
Преобразование ( \text{SO}_3 ) в ( \text{K}_2\text{SO}_4 ):
Реакция с ( \text{KOH} ): Серный ангидрид (( \text{SO}_3 )) реагирует с гидроксидом калия (( \text{KOH} )) для образования сульфата калия (( \text{K}_2\text{SO}_4 )).
Сначала образуется серная кислота, которая затем реагирует с ( \text{KOH} ):
[
\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4
]
[
2\text{KOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}
]
Таким образом, для осуществления полного превращения ( \text{H}_2\text{S} \rightarrow \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_3 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 ) необходимо использовать следующие вещества и условия: кислород (( \text{O}_2 )) для окисления ( \text{H}_2\text{S} ) и ( \text{SO}_2 ), катализатор (например, ( \text{V}_2\text{O}_5 )) для ускорения окисления, вода (( \text{H}_2\text{O} )) для образования серной кислоты, и гидроксид калия (( \text{KOH} )) для получения конечного продукта — сульфата калия (( \text{K}_2\text{SO}_4 )).