Опишите применение важнейших солей серной кислоты кратко

Обновлено: 05.07.2024

Тяжелая маслянистая жидкость ("купоросное масло"); r = 1,84 г/см 3 ; нелетучая, хорошо растворима в воде – с сильным нагревом; t°пл. = 10,3°C, t°кип. = 296°С, очень гигроскопична, обладает водоотнимающими свойствами (обугливание бумаги, дерева, сахара).

Техника безопасности при обращении с концентрированной серной кислотой

Помните! Кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот!

Производство серной кислоты

1-я стадия. Печь для обжига колчедана

1) измельчение железного колчедана (пирита)

2) метод "кипящего слоя"

3) 800°С; отвод лишнего тепла

4) увеличение концентрации кислорода в воздухе

2-я стадия. Контактный аппарат

После очистки, осушки и теплообмена сернистый газ поступает в контактный аппарат, где окисляется в серный ангидрид (450°С – 500°С; катализатор V₂O₅):

3-я стадия . Поглотительная башня

Воду использовать нельзя из-за образования тумана. Применяют керамические насадки и принцип противотока.

Химические свойства разбавленной серной кислоты

H₂SO₄ - сильная двухосновная кислота, водный раствор изменяет окраску индикаторов (лакмус и универсальный индикатор краснеют)

1) Диссоциация:

H ₂ SO ₄ → H + + HSO ₄ - (первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

HSO ₄ - → H + + SO ₄ 2- (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

H₂SO₄ образует два ряда солей - средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

2) Взаимодействие с металлами:

Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода:

Zn 0 + H ₂ +1 SO ₄ (разб) → Zn +2 SO ₄ + H ₂ 0 ↑

Zn 0 + 2H + → Zn 2+ + H ₂ 0 ↑

3) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами:

CuO + H ₂ SO ₄ → CuSO ₄ + H ₂ O

CuO + 2H + → Cu 2+ + H ₂ O

4) Взаимодействие с основаниями:

H ₂ SO ₄ + 2NaOH → Na ₂ SO ₄ + 2H ₂ O (реакция нейтрализации)

H + + OH - → H ₂ O

Если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H ₂ SO ₄ + NaOH → NaНSO ₄ + H ₂ O

H ₂ SO ₄ + Cu(OH) ₂ → CuSO ₄ + 2H ₂ O

2H + + Cu(OH) ₂ → Cu 2+ + 2H ₂ O

5) Взаимодействие с солями, если в результате реакции образуется осадок или выделяется газообразная летучая кислота:

BaCl ₂ + H ₂ SO ₄ → BaSO ₄ ↓ + 2HCl

Ba 2+ + SO ₄ 2- → BaSO ₄ ↓

Качественная реакция на сульфат-ион:

Образование белого осадка BaSO ₄ (нерастворимого в кислотах) используется для определения серной кислоты и растворимых сульфатов.

образование газа - как сильная нелетучая кислота серная вытесняет из солей другие менее сильные кислоты, например, угольную

MgCO ₃ + H ₂ SO ₄ → MgSO ₄ + H ₂ O + CO ₂ ↑

MgCO ₃ + 2H + → Mg 2+ + H ₂ O + CO ₂ ↑

Особые свойства концентрированной серной кислоты

1. Очень гигроскопична, поглощает воду из окружающей среды; органические вещества обугливаются! Опыт "Гигроскопичность серной кислоты"

H ₂ SO ₄ + nH ₂ O = H ₂ SO ₄ · nH ₂ O + Q

H ₂ SO ₄ (конц.)

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ (сахароза) → 12С (уголь) + 11 Н ₂ О

2. Концентрированная H ₂ SO ₄ – сильный окислитель за счет атома S +6 ; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) может восстанавливаться доS +4 O ₂ , S 0 или H ₂ S -2 (Fe, Al, Cr - пассивируются)

Взаимодействие серной кислоты с металлами разной активности с образованием соли, воды и продукта восстановления серы (S, H ₂ S, SO ₂ ): ОПЫТ

H ₂ SO ₄ (конц.) + Cu = CuSO ₄ + H ₂ O + SO ₂

3. Серная кислота окисляет неметаллы :

Применение серной кислоты

в производстве минеральных удобрений;

как электролит в свинцовых аккумуляторах;

для получения различных минеральных кислот и солей;

в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;

в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;

в промышленном органическом синтезе в реакциях:

дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);

гидратации (получение этанола);

сульфирования (получение моющих средств и промежуточные продукты в производстве красителей).

Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Применение солей серной кислоты

Железный купорос FеSО₄•7Н₂O применяли раньше для лечения чесотки, гельминтоза и опухолей желез, в настоящее время используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Это бесцветная маслянистая жидкость H₂SO₄ (Безводная), застывающая в кристаллическую, массу при + 10,5 °C которая жадно поглощает из воздуха влагу . Она называется моногидратом , так как в ней на 1 моль SO₃ приходиться 1 моль H₂O . В моногидрате хорошо растворяется серный ангидрит , образуя олеум — дымящую серную кислоту , из которой выделяется серный ангидрит.

В водных растворах серная кислота является сильной двухосновной . Добавление её к воде связано с выделением значительных количеств теплоты . Поэтому для приготовлении разбавленных растворов H₂SO₄ из концентрированных , нужно не воду приливать к концентрированной серной кислоте , а более тяжёлую кислоту тонкой струей приливать к воде.

Серная кислота является одним из важнейших продуктов химической промышленности . Её в огромных количествах используют для производства минеральных удобрений ( суперфосфат , сульфат аммония ) , используют для получения других кислот из их солей , для производства взрывчатых веществ , в больших количествах ее употребляют в нефтяной промышленности, для очистки нефтепродуктов . Концентрированная серная кислота является катализатором в производстве синтетических волокон , пластмасс и так далее.

Этапы получения

Современное промышленное производство серной кислоты состоит из следующих основных процессов :

Получение сернистого ангидрида.
Окисление сернистого ангидрида в серный.
Поглощение серного ангидрида серной кислотой.

Сернистый ангидрид выделяют из отходящих газов обжига природных сульфидов ( например 2PbS + 3O₂ =2PbO +2SO₂ ) , а также получают в специальных печах при обжиге пирита :

На некоторых сернокислотных заводах сернистый ангидрид получают непосредственно сжиганием серы ( S + O₂ = SO₂ ).

Превращение SO₂ в SO₃ осуществляют двумя методами : нитрозным и контактным . Последний имеет ряд преимуществ перед нитрозным методом.

Особенностью оксида серы(\(VI\)) является его способность растворяться в концентрированной серной кислоте с образованием олеума .

Оксид серы(\(VI\)) — типичный кислотный оксид . Он реагирует с основаниями и основными оксидами c образованием солей:

Степень окисления серы в этом оксиде — \(+6\). Это максимальное значение для серы, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он может быть только окислителем .

Серная кислота H 2 S O 4 — важнейшее соединение серы. Чистая серная кислота представляет собой бесцветную вязкую маслянистую жидкость, котoрая почти в два раза тяжелее воды.

Серная кислота неограниченно смешивается с водой. Растворение серной кислоты сопровождается сильным разогреванием раствора, и может происходить его разбрызгивание. Поэтому серную кислоту растворяют осторожно: тонкой струйкой кислоту вливают в воду при постоянном перемешивании.

Обладает сильными свойствами и считается мощным окислителем. Поскольку на один моль SO3 приходится один моль Н2О, её принято относить к моногидратам. Она образовывает кислые (бисульфаты) и средние (сульфаты) соли. Для усиления действия и преобразования кислоты в двухосновную, в результате чего она получит два атома водорода, потребуется взаимодействие с водным раствором. А при реакции с простой водой в больших объёмах начнёт выделяться тепло.

Основное свойство H2SO4 – гигроскопичность, поэтому её часто используют для поглощения влаги из воздуха. В течение этого процесса также происходит выделение тепла. Температура кипения зависит от степени насыщенности. При 98%-ой концентрации, достигается максимум, который составляет 330 °C, при этом возникает распад на H2O и SO3. Температура плавления – 10,38 °C, плотность – 1,84 г/см3.

Состояние жидкости влияет на то, как она изменяет другие элементы при взаимодействии с ними. Все металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности, включая серебро, поддаются окислению при 100%-ой концентрации. Разбавленная H2SO4 окисляет все металлы, находящиеся в электрохимическом ряду активности левее водорода, однако платина и золото не состоят в этом списке.

Наблюдаются изменения при взаимодействии с органическими соединениями и неметаллами, итогом которого становится преобразование некоторых из них в уголь. H2SO4 способна растворять SO3, образуя олеум.

Классификация

H2SO4 выше 40% называется концентрированной. Она известна как сильный окислитель и при контакте с серебром или палладием растворяет их. Во время нагревания демонстрирует окислительно-восстановительные качества. Концентрация разбавленных растворов не превышает 40%. Они отличаются меньшей активностью и способны взаимодействовать с медью и латунью.

Чтобы преобразовать концентрированную смесь в разбавленную, более тяжёлую жидкость нужно смешать с H2O. Важно добавлять именно кислоту в воду, соблюдая осторожность. Если сделать наоборот, образуется кипение и токсикологические брызги.

Технологии получения

Когда люди только начали самостоятельно обрабатывать купоросное масло, масштаб его потребления не превышал десятки литров. В настоящее время промышленные предприятия каждый год выпускают и потребляют несколько миллионов тонн этого продукта. Мировыми лидерами в современном мире являются Китай (60 млн т) и США (30 млн т).

Традиционными методами, используемыми в промышленности, выступают контактный и нитрозный.

Контактный метод

Соответствие всем заявленным характеристикам, за счёт чего удовлетворяются требования потребителей.
Почти не наносит ущерба окружающей среде.

Пирит (колчедан).
Сера.
Оксид ванадия (катализатор).
Сероводород.
Сульфиды различных металлов.

Колчедан отправляется в печь и обжигается при 800 °C не более. В этот момент сырьё пребывает в подвешенном состоянии, поэтому снизу в камеру поступает воздух. На этом этапе выделяются водяные пары, О2 и SO2, лишние отходы уничтожаются.
Ванадиевый катализатор способствует выделению тепла. Процесс сопровождается давлением на компоненты. На этом шаге температура равняется 420°C - 550°C. Происходит каталитическое окисление, и диоксид серы преобразуется в ангидрид серной кислоты.
В поглотительной башне ангидрит поглощается, затем появляется олеум H2SO4, которую разливают в особые ёмкости.

Нитрозный метод

Нитрозная технология бывает двух видов: камерная и башенная. Преимущества данного подхода состоят в том, что он не требует больших денежных затрат или сложного технологичного оборудования, а также гарантирует переработку диоксида серы.

Но имеются и минусы. В конечном итоге производитель получает 75%-ую концентрацию, которая заметно уступает по качеству тому, что выходит при контактном способе. В составе наблюдается содержание оксида азота, железа и иных примесей. Возврат оксидов азота осуществляется не полностью. Нитрозный способ вреден для экологии, поскольку допускает значительные выбросы токсинов в атмосферу. Тем не менее, этот подход всё равно остаётся довольно-таки популярным.

Исходный материал – сернистый газ. Его преобразование в H2SО4 осуществляется в процессе окислительной реакции с двуокисью серы и присоединения воды. Нитрозная техника не обходится без добавления окислов азота, поскольку двуокись серы не вступает в прямой контакт с кислородом. В течение данного процесса высшие окислы азота превращаются в окись азота NO. Позднее окись азота NO снов окисляется кислородом, преобразуясь в высшие окислы.

В каких отраслях находит применение

Минеральных удобрений, для этого она берётся в чистом 100%-ом виде.
Дымообразующих и взрывчатых веществ.
Медикаментозных средств.
Органических и неорганических соединений.
Красок.
Ненатуральных изделий.

Это далеко не все области применения. Вещество выполняет функции эмульгатора при приготовлении пищевой продукции, помогает эффективно устранять отходы в воде. Считается действительно необходимым компонентом в индустрии, замену которой трудно найти. Говоря об этом продукте, Дмитрий Менделеев отмечал, как часто к его помощи прибегают в техническом производстве, и что без него невозможно и невыгодно заниматься приготовлением других веществ.

Соли серной кислоты и область их применения

История изучения

На территории Руси масло появилось в 1600-х годах, чаще всего его ввозили торговцы из-за рубежа. В тот же временной период Иоганном Глаубером был изобретён совершенно иной подход к работе с материалами. Добиться желаемого Глауберу удалось в результате горения нитрата калия и самородной серы в присутствии водных паров. Аналогичный метод был также использован в первой половине 1700-х годов лондонским аптекарем Уордом Джошуа, который решил производить масло в больших масштабах. В то время в H2SО4 нуждались алхимики, фармацевты и специалисты по отделке редких металлов. В небольших объёмах её использовали для изготовления специальных спичек с содержанием хлората калия. .

Следом за Джошуа к производству приступил Джон Робак из Англии, несколько адаптировав технику. Вместо стеклянных резервуаров он взял освинцованные камеры крупного размера, поскольку они были дешевле. Нововведения Робака позволяли получить 65%-ный раствор. Приёмы англичанина сохраняли популярность в течение двухсот лет. 78%-ая концентрация появилась благодаря химикам из Англии и Франции Гловеру и Гей-Люссаку. В отличие от прошлого варианта этот оказался неподходящим для создания красителей.

К концу 1800-х годов европейские страны наладили выпуск продукции в количестве до одного миллиона тонн, а лидирующие позиции в поставке заняли Англия и Германия. На их долю приходился 71% от общего объёма. В России корпорации подобного рода открылись после 1805 года в Москве.

Производство в России

аккумуляторная;
отработанная;
техническая;
продукт особой чистоты;
олеум.

Особенности транспортировки

При транзите следует соблюдать осторожность из-за резких ядовитых свойств продукта. Он взрывоопасен и относится к восьмому классу опасности, который включает ядовитые и коррозионные грузы. Допущение перевозчиком грубых ошибок при транспортировке, ставит под угрозу не только людей, но и экологию.

Перевозка происходит при соблюдении правил, гарантирующих безопасность населения. Требуется подобрать устойчивую ёмкость для транзита. Цистерны должны быть изготовлены из сплавов, которые не разрушатся под воздействием ядов. Для перевозки опасных токсинов подойдут сернокислотные химические резервуары. При необходимости поддерживать температуру, как с дымящейся жидкостью, подбираются цистерны-термосы. Для обычного груза подойдёт сернокислотная канистра.

Транспортировка допускается лишь на автомобилях со специальной маркировкой, предупреждающей об опасном грузе. Перевозить цистерны имеют право водители, получившие свидетельство АДР, подтверждающее их компетентность. Они не ограничены во времени при перевозке, поскольку обязаны соблюдать скоростной режим для исключения возможности попадания в аварию. Чтобы избежать ситуаций, создающих угрозу жизни населения, водитель должен ехать по специально-разработанному маршруту, исключающему места большого скопления людей и производственные объекты.

Вред для человеческого здоровья

Токсичная жидкость угрожает здоровью человека не только из-за риска попадания капель на кожные ткани, она может нанести вред внутренним органам поскольку в её состав входит не менее едкий сернистый газ. Ей характерна чрезвычайная агрессивность, а входящий в состав мышьяк усиливает признаки отравления. Безвредной дозой содержания H2SО4 в воздухе считается 0,3 мг на 1 кв. м.

При неосторожном обращении могут пострадать кожа, дыхательная система и слизистые оболочки. Нередко появляются бронхит, ларингит и трахеит. Полученные ожоги имеют ярко-выраженную симптоматику и долго заживают. Если своевременно не обратиться к врачу, поражение тканей может привести к смерти пострадавшего. Опасная доза, угрожающая жизни – 0,18 см на 1 лит, при попадании внутрь - 5 миллиграммов.

Признаки отравления

тошнота и рвота;
болезненные ощущения в органах пищеварения;
расстройства кишечника;
проблемы со стулом;
изменение цвета мочи на красный;
появление бурых пятен на дёснах;
чрезмерное слюноотделение;
ожог слизистой глаз;
повреждение дыхательных путей;
кровотечение из носа;
отёк горла и гортани, охриплость;
посинение кожных покровов.

Первая помощь и лечение

При контакте с серной кислотой важно в первую очередь вызвать скорую помощь. До того как приедут врачи, пострадавший может самостоятельно облегчить своё состояние. Если химический продукт попал внутрь, нужно промыть желудок тёплой водой, а затем выпить 100 г оливкового или подсолнечного масла маленькими глотками. Для большей пользы можно проглотить немного льда или выпить молока. Это поможет снизить содержание H2SО4.

Если жидкость попала на слизистую оболочку глаз, необходимо промыть их проточной водой. До прибытия скорой помощи в глаза следует закапать раствор новокаина и дикаина. При отравлении парами постращавшему требуется срочно выйти на свежий воздух и промыть слизистые оболочки водой. Чтобы уменьшить площадь повреждения тканей, обожжённый участок кожи нужно промыть проточной водой и приложить повязку с содой.

Желательно проходить лечение в стационарных условиях, оставаясь под наблюдением врачей. Время на восстановление организма зависит от того, насколько сильно поражены кожные кожные покровы или органы. Как правило, лечение осуществляется с помощью антибиотиков, а в качестве обезболивающего назначается новокаин. .

Если у больного наблюдается желудочное кровотечение, ему необходимо переливание крови и также введение плазмы. В ряде случаев при кровотечении может понадобиться хирургическое вмешательство.

Интересные факты о серной кислоте

Хотя сегодня принято изготавливать серную кислоту на специальных предприятиях, она всё же встречается в природе, причём в 100%-ом виде. Например, в Италии на острове Сицилия можно увидеть, как со дна Мёртвого моря просачивается H2SО4. Это место принято называть Озером смерти, живые существа стараются не подходить слишком близко к нему. Выделение серной кислоты со дна происходит из-за содержания в земной коре пирита.

Серная кислота может выделяться и при сильных извержениях вулкана. Такие явления достаточно опасны для людей и окружающей среды. Одними из последствий попадания H2SО4 в атмосферу могут стать климатические изменения. Серная кислота считается главной причиной, по которой выпадают кислотные дожди, а выделяется она из-за попадания в воздух диоксида серы.

Как уже было ранее замечено, серная кислота эффективно поглощает воду из воздуха. Это качество позволяет использовать её для осушения газов. Раньше было принято наливать жидкость в небольшие ёмкости и оставлять между стёклами. Это помогало предотвратить запотевание окон в комнате.

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

Читайте также: