接触法（五氧化二钒催化）

硫酸有时被称为「化学品之王」，一个国家的硫酸产量曾被用作衡量其工业实力的粗略指标，因为制造化肥、洗涤剂、染料、电池以及无数其他东西都需要这种酸。接触法是制造全世界几乎所有硫酸的工业方法，其核心是一种多相催化剂——五氧化二钒（V2O5）——它完成其中一个顽固而关键的步骤。

这个过程有三部分。第一，硫（或硫化物矿）在空气中燃烧生成二氧化硫：S 加 O2 生成 SO2。第二，是那个困难的步骤，二氧化硫被进一步氧化成三氧化硫：2 SO2 加 O2 生成 2 SO3。这个反应在热力学上是有利的，但没有帮助时慢得绝望，而这正是五氧化二钒催化剂名副其实之处——气体与固体催化剂相接触（「接触法」由此得名）。催化剂靠一个氧化还原往返来工作：V2O5 把一个氧交给 SO2（生成 SO3），自己被还原成 V2O4（钒从 +5 变为 +4），然后空气中的氧又把钒重新氧化回 V2O5，循环往复。条件是一个精心拿捏的折中：氧化是放热的，所以按勒夏特列原理，低温有利于生成更多 SO3，但温度太低速率又无望，于是在约 450 摄氏度、不高的压力下配上催化剂，既给出快速的反应，又仍保持高产率。第三，SO3 被吸收（不是直接吸进水里——那会产生危险的酸雾——而是吸进浓硫酸生成发烟硫酸，再稀释）以得到最终的酸。

接触法作为工业多相催化的教科书案例而重要，在这里催化剂、热力学和工程必须一起平衡。它展示了许多氧化物催化剂赖以工作的氧化还原机理——金属在两个氧化态之间循环，搬运氧。它也展示了平衡在现实世界中的编排：温度的选择，既不是单为最大化产率，也不是单为最快速度，而是为了赚钱——接受略低的平衡产率，换取一个可行的速率，并常常让气体分级通过催化剂、级间冷却。一个诚实的提醒：工业转化器里的 V2O5 在运行条件下其实是以钒盐熔融薄膜的形式存在于固体载体上的，所以这个深受喜爱的教科书例子，比那个简单的固体图像要复杂、凌乱得多。