Реферат серная кислота хлеб химической промышленности

Обновлено: 05.07.2024

Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита.

4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Нитрозный метод получения серной кислоты

SO2 + NO2 → SO3 + NO↑.

Получение серной кислоты (т.н. купоросное масло) из железного купороса — термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси

Упаковка, транспортирование, хранение

Техническую серную кислоту транспортируют в железнодорожных сернокислотных цистернах в соответствии с правилами перевозок грузов. Олеум транспортируют в специальных олеумных цистернах отправителя с утеплением или устройством для подогрева. Техническая серная кислота и олеум должны храниться в емкостях из стали или спецстали, как нефутерованных, так и футерованных кислотоупорным кирпичом или кислотоустойчивым материалом.

Внешний вид и некоторые технические характеристики

В зависимости от способа производства, концентрации кислоты, содержания примесей и назначения выпускается серная кислота следующих видов:

контактная (улучшенная и техническая);
олеум (улучшенный и технический);
башенная;
аккумуляторная;
регенерированная.

Кислота серная отпускается в тару потребителя — полиэтиленовый канистры или стеклянные бутыли. Допускается хранение продукта в емкостях с эмалированным покрытием внутренней поверхности. При работе с серной кислотой избегать прямого контакта с веществом, защищать глаза, кожу и дыхательные пути, использовать защитную одежду. Хранить отдельно от всех веществ. Срок хранения продукта не ограничен.

Концентрированная H2SO4 частично восстанавливается H2. Из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H2SO4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, с выделением H2. Окислительные свойства для разбавленной H2SO4 нехарактерны. Серная кислота дает два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H2SO4;
и пероксодисерная H2SO4 кислоты.

. целей в текстильной пищевой и других отраслях промышленности. На рисунке 1 показаны области применения серной кислоты и олеума в различных отраслях промышленности. Еще в XIII веке серную кислоту получали в . производства серной кислоты достаточно многообразны, хотя до сих пор в качестве сырья используют преимущественно элементарную серу и железный колчедан. Ограниченное использование таких .

Кислота серная находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Ее используют как относительно сильную и дешевую кислоту в качестве дегидратационного, окисляющего и сульфирующего агента.

Серную кислоту применяют:

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.

в промышленном органическом синтезе в реакциях:

дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);
гидратации (этанол из этилена);
сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей);
алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) и др.

Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т PO4 фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH2)2SO4 — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Контактная кислота и олеум применяется:

в производстве различных органических полупродуктов, красителей для взрывчатых веществ;
в производстве жирных и сульфоновых кислот, красок, искусственного шелка, нитроэфиров;
- для очистки бензина, керосина, минеральных масел;
- для рафинации золота и серебра;
- для отделения серебра от меди и др.
Аккумуляторная серная кислота служит для наполнения свинцовых аккумуляторов после разбавления ее дистиллированной водой, а также употребляется при гальванизации, никелировании и хромировании.

Серная кислота и олеум — чрезвычайно агрессивные вещества, поражают дыхательные пути, кожу, слизистые оболочки, вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко — ларингит, трахеит, бронхит и т. д. ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м³ (максимальная разовая) и 0,1 мг/м³ (среднесуточная).

Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин).

Класс опасности 2. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать в виде кислотных дождей.

Экспериментальная часть работы

На практическом этапе мы осуществили реакции, подтверждающие химические свойства H2SO4.

Цель: изучение свойств разбавленной и концентрированной серной кислоты.

Древесина состоит из множества органических веществ, среди которых – целлюлоза (C6H7O2(OH)3)n . Концентрированная серная кислота разрушает органические молекулы, отнимая водород и кислород – составляющие воды.

Синтез и анализ ХТС в производстве ацетона

. ацетона. В данной работе приводится анализ различных способов получения ацетона, выбор оптимальной технологической схемы, обеспечивающей экономически эффективный, технологически целесообразный и экологически безопасный метод производства. 4. Синтез ХТС Производство ацетона . мела, на которой уксусная кислота и ацетальдегид почти количественно превращаются в ацетон. Оптимальной для этой реакции .

Разрушение органических молекул сопровождается выделением свободного углерода.

Поэтому лучинка чернеет, обугливается.

Кислота ведет себя как обезвоживающий агент.

Если поставить открытую емкость с концентрированной серной кислотой в помещении, через некоторое время объем жидкости заметно увеличится: кислота будет притягивать влагу из воздуха.

Фейерверк в жидкости.

В мерный цилиндр наливаем 50 мл этилового спирта. Через пипетку, которая опущена до дна цилиндра, вводим 40 мл концентрированной серной кислоты. Таким образом, в цилиндре образуется два слоя жидкости с хорошо заметной границей : верхний слой — спирт, нижний – серная кислота В цилиндр бросаем немного мелких кристалликов перманганата калия. Дойдя до границы раздела, кристаллики начинают вспыхивать – вот нам и фейерверк. Появление вспышек связано с тем, что при соприкосновении с серной кислотой на поверхности кристалликов соли образуется марганцевый ангидрид Mn2O7 – сильнейший окислитель, который поджигает небольшое количество спирта:

2KMnO4 + H2SO4 ® Mn2O7 + K2SO4 + H2O.

Mn2O7 – зеленовато-бурая жидкость, неустойчива и при соприкосновении с горючими веществами поджигает их.

C12H22O11 = 12C + 11H2O

Кроме этого происходит восстановление серной кислоты углём:

2H2SO4 + C = CO2 + 2SO2 + 2H2O

Действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на ткань.

В две стеклянные чашки поместили по кусочку хлопчатобумажной ткани. В одну налили разбавленной кислоты, в другую концентрированной. В результате в чашке с разбавленной кислотой видимых изменений не произошло, там, где была концентрированная кислота ткань начала разрушаться уже через 5 минут. А через час превратилась в однородную массу.

Вывод: концентрированная серная кислота – сильнейший окислитель.

Мы стремились соблюдать единый стиль на протяжении всей презентации. Выбирали спокойные тона, использовав для фона и текста контрастные цвета.

Заголовки привлекают внимание, поэтому мы выделили их цветом, шрифтом и выполнили в едином стиле.

На одном слайде содержится умеренное количество информации, так как люди могут одновременно воспринимать не более трех объектов. Все предложения сформулированы четко, каждое из них выражает определенную главную мысль.

Получение, свойства и применение кислот на основе хлора

. в настоящее время невелико. Растворы хлорноватой кислоты получают действием разбавленной серной кислоты на растворы солей например: В промышленности . и отбелки тканей. Хлорную воду готовят из концентрированного (исходного) 10%-ного осветленного раствора хлорной извести. . ния, дегидрохлорирования и фторирования. Для использования абгазной соляной кислоты взамен синтетической или абгазного хлористого .

Для заголовков выбрали более крупный шрифт, чем в основном тексте. Старались не использовать много разных шрифтов в одной презентации. Для показа выбрали четкие изображения с хорошим качеством.

В нашей презентации используются эффекты анимации, но мы не злоупотребляли ими, так как они не должны отвлекать внимание от содержания информации на слайде. В презентацию мы вставили видео фрагмент, это наш первый самостоятельный опыт монтирования фильма.

На контрольно-оценочном этапе мы представим свою работу экзаменационной комиссии.

Мельчайшие капельки серной кислоты могут образовываться в средних и верхних слоях атмосферы в результате реакции водяного пара и вулканического пепла, содержащего большие количества серы. Получившаяся взвесь, из-за высокого альбедо облаков серной кислоты, затрудняет доступ солнечных лучей к поверхности планеты. Поэтому (а также в результате большого количества мельчайших частиц вулканического пепла в верхних слоях атмосферы, также затрудняющих доступ солнечному свету к планете) после особо сильных вулканических извержений могут произойти значительные изменения климата. Например, в результате извержения вулкана Ксудач (п-ов Камчатка, 1907 г.) повышенная концентрация пыли в атмосфере держалась около 2 лет, а характерные серебристые облака серной кислоты наблюдались даже в Париже. Взрыв вулкана Пинатубо в 1991 году, отправивший в атмосферу 3·107 тонн серы, привёл к тому, что 1992 и 1993 года были значительно холоднее, чем 1991 и 1994 .

Облака серной кислоты, предположительно, составляют значительную часть облачного покрова Венеры.

Приложение №2

Нет кислоты, которая была бы нужнее и применялась бы чаще, чем серная. Главным образом ее применяют в качестве полуфабриката; многочисленные предприятия по производству серной кислоты перерабатывают ее далее в различных процессах.

Почти половину всей производимой в ГДР серной кислоты (это составляет около полумиллиона тонн в год) потребляют две отрасли хозяйства: производство синтетических волокон и суперфосфата. Серная кислота также необходима для получения красителей, взрывчатых веществ, средств для консервирования, ядохимикатов, медикаментов и моющих средств.

Почти всем предприятиям металлургической и горнодобывающей промышленности серная кислота необходима для обогащения руд. В промышленности концентрированную серную кислоту используют для сушки газов (нам это также известно из лабораторных опытов), а из нефти с помощью серной кислоты можно удалить примеси. Наконец, серная кислота служит электролитом в свинцовых аккумуляторах.

Кислоты и основания с точки зрения различных теорий

Не случайно перспективные планы развития химической промышленности каждой страны предусматривают увеличение производства серной кислоты и числа требующихся для этого многочисленных установок.

В настоящее время серную кислоту получают на 13 предприятиях ГДР. Самыми известными среди них являются химический комбинат в Биттерфельде, предприятия по производству серной кислоты и суперфосфата в Косвиге, завод а Магдебурге, свннцовоплавильный завод во Фрайберге комбинат им. Вильгельма. Пика в Малсфельде и, наконец, предприятия по производству искусственных волокон и искусственного шелка в Шварце и Премнине. В республике работают три установки, построенные польскими специалистами. Производство серной кислоты на душу населения составляет в ГДР более 60 кг в год.

Примеры похожих учебных работ

. технологических целей в текстильной пищевой и других отраслях промышленности. На рисунке 1 показаны области применения серной кислоты и олеума в различных отраслях промышленности. Еще в XIII веке серную кислоту получали в незначительных количествах .

Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов

. различных шлаков в производстве строительных материалов. 1. Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов Шлаки – продукты высокотемпературного взаимодействия компонентов исходных материалов – топлива, руды, .

Аналитическая химия в пищевой промышленности

. глубоко ознакомиться с методами аналитической химии, приобрести необходимые навыки работы в лаборатории, научиться вычислять и . вкусной, здоровой и разнообразной пищей, приготовленной в соответствии с установленными рецептурами и технологией. .

Энергия в химическом производстве и массообменные процессы в аппаратах

. США, Япония. 2.2 Использование энергии в химической промышленности Химическое производство принадлежит к числу наиболее энергоемких. Так, если в продукции всей промышленности доля затрат на энергию составляет 2,5%, то в продукции нефтехимической и .

Получение, свойства и применение кислот на основе хлора

. в настоящее время невелико. Растворы хлорноватой кислоты получают действием разбавленной серной кислоты на растворы солей например: В промышленности . и фторирования. Для использования абгазной соляной кислоты взамен синтетической или .

Серная кислота известна с древности. Первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или железного купороса "зеленого камня", встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику Джабир ибн Хайяну .

Позже, в 9 веке персидский алхимик Ар-Рази , прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO 4 •7H 2 O и CuSO 4 •5H 2 O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик Альберт Магнус , живший в 13 веке.

В 15 веке алхимики обнаружили, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры , или из пирита - серного колчедана, более дешевого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах . И только в середине 18 столетия, когда было установлено, что свинец не растворяется в серной кислоте, от стеклянных лабораторий перешли к большим свинцовым камерам.

- изучить и исследовать свойства серной кислоты;

- узнать её значение в химической промышленности и жизни человека.

- собрать информацию о её применении в химической промышленности.

Химия сопровождает нас каждый день, невозможно прожить без использования законов и расчетов великой науки.

Серная кислота́ H 2 SO 4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом.

Кислота серная - прозрачная, тяжелая, маслянистая жидкость с резким запахом. На воздухе медленно испаряется. Чистая серная кислота бесцветна, наличие примесей придает технической серной кислоте желтовато-бурый оттенок. Концентрацию серной кислоты определяют по содержанию в кислоте моногидрата или по плотности. С водой смешивается во всех отношениях, очень гигроскопична. Смешение серной кислоты с водой сопровождается высоким тепловым эффектом, выделением паров и газов .

Растворение серной кислоты в воде – физико-химическое явление, которое сопровождается выделением большого количества энергии (экзотермическая реакция. Каждому нужно знать правило:

Кислоту льём в воду, а не наоборот.

Иначе не избежать ожогов.

Правила обращения с кислотами

- Наливать кислоту осторожно, держа пробирку над ящиком.

- В случае попадания кислоты на кожу или слизистые оболочки, тщательно промыть под краном пораженное место.

- Нейтрализовать раствором соды.

Разрушающе действует на органические вещества, вызывает сильное раздражение глаз, вплоть до слепоты, разъедает кожу, вызывает ее изъязвление, ожоги, оказывает коррозионное действие на многие металлы. Серная кислота - негорючая пожароопасная жидкость. Разбавленная серная кислота растворяет металлы с выделением водорода, концентрированная вызывает самовоспламенение горючих веществ.

Серная кислота — довольно сильный окислитель.

I. Серная кислота в растворе обладает общими для класса кислот химическими свойствами.

1. Серная кислота ступенчато диссоциирует в растворе с образованием иона водорода.

H 2 SO 4 = H + +HSO 4 -

HSO 4 - = H + +SO 4 2-

серная кислота изменяет окраску индикаторов:

Метиловый оранжевый - розовеет

2.Окислительно-востановительные реакции характерны для взаимодействия растворов серной кислоты с металлами.

Zn+H 2 SO 4 =ZnSO 4 +H 2 O

3.Реакции обмена разбавленной серной кислоты с основными и амфотерными оксидами:

MgO+H 2 SO 4 =MgSO 4 +H 2 OMgO+2H + =Mg 2+ +H 2 O

4.Реакции с основаниями

H 2 SO 4 +2KOH=K 2 SO 4 +2H 2 O

5.Реакции с растворами солей:

H 2 SO 4 +Na 2 CO 3 =Na 2 SO 4 +CO 2 + H 2 O

2H + + CO 3 -2 = CO 2 + H 2 O

Качественная реакция на серную кислоту и ее соли, с помощью которой можно распознать их среди других веществ, реакция с растворимыми солями бария:

H 2 SO 4 +BaCl 2 =BaSO 4 +2H 2 Cl

K 2 SO 4 +Ba(NO 3 ) 2 = BaSO 4 +2KNO 3

Суть процесса: выпадает белый осадок сульфата бария, не растворимый ни в воде, ни в кислотах:

Ba 2+ +SO 4 2+ = BaSO 4

Катион бария является реагентом на сульфат-ион.

II. Химические свойства концентрированной серной кислоты.
1. концентрированная серная кислота активно взаимодействует с водой, образуя гидраты.
H 2 SO 4 +n H 2 O= H 2 SO 4 * n H 2 O+Q

C+2H 2 SO 4 =CO 2 + 3SO 2 +2H 2 O

S+2H 2 SO 4 =3SO 2 +2H 2 O

H 2 SO 4 +2H 2 Br= Br 2 +SO 2 +2H 2 O
1. взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами.
8 Na+5 H 2 SO 4 = 4Na 2 SO 4 + H 2 S+4H 2 O

Концентрированная серная кислота реагирует и с металлами, стоящими в ряду активности после водорода, с такими, как медь, серебро, ртуть. Реакции идут при нагревании. Cu+2H 2 SO 4 = Cu SO 4 +SO 2 +2H 2 O

Производство серной кислоты

Традиционно основными источниками сырья являются сера и железный (серный) колчедан. Около половины серной кислоты в СССР получали из серы, треть – из колчедана. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.

В целях защиты окружающей среды во всем мире принимаются меры по использованию отходов промышленности, содержащих серу. В атмосферу с отходящими газами тепловых электростанций и металлургических заводов выбрасывается диоксида серы значительно больше, чем употребляется для производства серной кислоты. Из-за низкой концентрации SO 2 в таких отходящих газах их переработка пока еще не всегда осуществима.

В то же время отходящие газы – наиболее дешевое сырье, низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем является сера. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимость ее переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана или отходящих газов.

В кратере вулкана Иджен на острове Ява, расположено большое горячее озеро серной кислоты, по берегам которого местные жители в нечеловеческих условиях добывают серу. В чаше из базальтовых серых стен расположено яблочно-зеленое озеро, над поверхностью которого тянутся сернистые шлейфы. Озеро находится на высоте 2 386 метров над уровнем моря. Глубина его не велика - 212 метров.
По берегам вокруг черных отверстий, напоминающих раскрытые зевы чудовищ, отливают золотом валики серы. Такие же отверстия существуют в дне озера, поэтому его температура на поверхности составляет 60 градусов, а в глубине - свыше 200 градусов по Цельсию. Озеро хранит в своей чаше 40 миллионов тонн смеси концентрированных соляной и серной кислот.
Но, самое удивительное, - в каждом литре этой смеси содержится ещё и 5 граммов растворенного алюминия. Ученые подсчитали, что всего в озере растворено свыше 200 тысяч тонн этого металла.
"Дуновение" газов с высоким содержанием сероводорода, сернистого ангидрида и соляной кислоты не позволяет подолгу находиться в этом месте. Пары вызывают острые приступы кашля, если не одевать на лицо маску.
Тем не менее, в кратере вулкана вручную добывается сера для промышленных нужд. Носильщики серы набивают по 70 - 80 кг сырья в специальные корзины, неся их в одну ходку. Дневная зарплата работника - около 5 долларов. Средняя продолжительность жизни индонезийского добытчика серы составляет 30 лет.

Еще в XIII веке серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO 4 , поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.

В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце ХIХ и начале ХХ века. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья. После очистки диоксида серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до триоксида серы, который соединяют с водой с получением серной кислоты. Окисление SO 2 в SO 3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.

В настоящее время контактным методом получают концентрированную серную кислоту, олеум и 100% серный ангидрид.

Одновременно с увеличением объема производства серной кислоты расширяется ассортимент продукции сернокислотных заводов, организуется выпуск особо чистой кислоты, 100% SO 2 , высококачественного олеума и кислоты, а также увеличивается производство новых продуктов на основе SO 2 . Кроме олеума, концентрированной серной кислоты и аккумуляторной кислоты, отечественные заводы выпускают также более чистую контактную кислоту улучшенного качества (для производства искусственного волокна, титановых белил и др.), чистый олеум, химически чистую и реактивную серную кислоту.

Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита.

4FeS 2 +11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

Нитрозный метод получения серной кислоты

SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO↑.

При реакции SO 3 с водой выделяется огромное количество теплоты и серная кислота начинает закипать с образованием "туманов" SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + Q Поэтому SO 3 смешивается с H 2 SO 4 , образуя раствор SO 3 в 91% H 2 SO 4 - олеум

Получение серной кислоты (т.н. купоросное масло) из железного купороса - термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси

2FeSO 4 *7H 2 O→Fe 2 O 3 +SO 2 +H 2 O+O 2

SO 2 +H 2 O+O 2 ⇆ H 2 SO 4

Упаковка, транспортирование, хранение

Техническую серную кислоту транспортируют в железнодорожных сернокислотных цистернах в соответствии с правилами перевозок грузов. Олеум транспортируют в специальных олеумных цистернах отправителя с утеплением или устройством для подогрева. Техническая серная кислота и олеум должны храниться в емкостях из стали или спецстали, как нефутерованных, так и футерованных кислотоупорным кирпичом или кислотоустойчивым материалом.

Внешний вид и некоторые технические характеристики

В зависимости от способа производства, концентрации кислоты, содержания примесей и назначения выпускается серная кислота следующих видов:

контактная (улучшенная и техническая);

олеум (улучшенный и технический);

Кислота серная отпускается в тару потребителя - полиэтиленовый канистры или стеклянные бутыли. Допускается хранение продукта в емкостях с эмалированным покрытием внутренней поверхности. При работе с серной кислотой избегать прямого контакта с веществом, защищать глаза, кожу и дыхательные пути, использовать защитную одежду. Хранить отдельно от всех веществ. Срок хранения продукта не ограничен.

. Концентрированная H 2 SO 4 частично восстанавливается H 2 . Из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H 2 SO 4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, с выделением H 2 . Окислительные свойства для разбавленной H 2 SO 4 нехарактерны. Серная кислота дает два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H 2 SO 4 ; и пероксодисерная H 2 SO 4 кислоты.

Кислота серная находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Ее используют как относительно сильную и дешевую кислоту в качестве дегидратационного, окисляющего и сульфирующего агента.

Серную кислоту применяют:

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 (этанол из этилена);

сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей);

алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) и др.

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

Контактная кислота и олеум применяется:

в производстве различных органических полупродуктов, красителей для взрывчатых веществ;

в производстве жирных и сульфоновых кислот, красок, искусственного шелка, нитроэфиров;

для очистки бензина, керосина, минеральных масел;

для рафинации золота и серебра;

для отделения серебра от меди и др.

Аккумуляторная серная кислота служит для наполнения свинцовых аккумуляторов после разбавления ее дистиллированной водой, а также употребляется при гальванизации, никелировании и хромировании.

Серная кислота и олеум — чрезвычайно агрессивные вещества, поражают дыхательные пути, кожу, слизистые оболочки, вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко — ларингит, трахеит, бронхит и т. д. ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м³ (максимальная разовая) и 0,1 мг/м³ (среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин). Класс опасности 2. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать в виде кислотных дождей.

Экспериментальная часть работы

На практическом этапе мы осуществили реакции, подтверждающие химические свойства H 2 SO 4.

Цель: изучение свойств разбавленной и концентрированной серной кислоты.

Опыт №1. Обугливание древесины.

Древесина состоит из множества органических веществ, среди которых – целлюлоза (C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ) n . Концентрированная серная кислота разрушает органические молекулы, отнимая водород и кислород – составляющие воды.

Разрушение органических молекул сопровождается выделением свободного углерода.

Поэтому лучинка чернеет, обугливается.

Кислота ведет себя как обезвоживающий агент.

Если поставить открытую емкость с концентрированной серной кислотой в помещении, через некоторое время объем жидкости заметно увеличится: кислота будет притягивать влагу из воздуха.

Опыт №2. Фейерверк в жидкости.

В мерный цилиндр наливаем 50 мл этилового спирта. Через пипетку, которая опущена до дна цилиндра, вводим 40 мл концентрированной серной кислоты. Таким образом, в цилиндре образуется два слоя жидкости с хорошо заметной границей : верхний слой - спирт, нижний – серная кислота В цилиндр бросаем немного мелких кристалликов перманганата калия. Дойдя до границы раздела, кристаллики начинают вспыхивать – вот нам и фейерверк. Появление вспышек связано с тем, что при соприкосновении с серной кислотой на поверхности кристалликов соли образуется марганцевый ангидрид Mn 2 O 7 – сильнейший окислитель, который поджигает небольшое количество спирта:

2KMnO 4 + H 2 SO 4 → Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O.

Mn 2 O 7 – зеленовато-бурая жидкость, неустойчива и при соприкосновении с горючими веществами поджигает их.

Опыт №3. Обугливание сахара

В химический стакан ёмкостью 150мл насыпьте 40г растёртого в порошок сахара и слегка смочите его 3-4мл воды. Теперь в полученную массу добавьте 20-25мл концентрированной серной кислоты и размешайте смесь стеклянной палочкой. Палочку не вынимайте. Через несколько минут смесь потемнеет, температура повысится, и из стакана начнёт "вырастать" чёрная пенообразная масса. Это пористый уголь, появление которого объясняется дегитратацией сахара серной кислотой:

C 12 H 22 O 11 = 12C + 11H 2 O

Кроме этого происходит восстановление серной кислоты углём:

2H 2 SO 4 + C = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

Вывод: концентрированная серная кислота – сильнейший окислитель.

Мельчайшие капельки серной кислоты могут образовываться в средних и верхних слоях атмосферы в результате реакции водяного пара и вулканического пепла, содержащего большие количества серы. Получившаяся взвесь, из-за высокого альбедо облаков серной кислоты, затрудняет доступ солнечных лучей к поверхности планеты. Поэтому (а также в результате большого количества мельчайших частиц вулканического пепла в верхних слоях атмосферы, также затрудняющих доступ солнечному свету к планете) после особо сильных вулканических извержений могут произойти значительные изменения климата. Например, в результате извержения вулкана Ксудач (п-ов Камчатка, 1907 г.) повышенная концентрация пыли в атмосфере держалась около 2 лет, а характерные серебристые облака серной кислоты наблюдались даже в Париже. Взрыв вулкана Пинатубо в 1991 году, отправивший в атмосферу 3·107 тонн серы, привёл к тому, что 1992 и 1993 года были значительно холоднее, чем 1991 и 1994 .

Облака серной кислоты, предположительно, составляют значительную часть облачного покрова Венеры.

Так почему же её называют "хлебом химической промышленностью"?

Во-первых, в плане применения серная кислота, практически, занимает первое место среди других кислот.

Во-вторых, серную используют в производстве красителей, пластмасс, взрывчатых веществ, искусственных волокон, обязательно используют!, для синтеза фосфорных и азотных удобрений, для очистки нефтепродуктов от вредных примесей.

В-третьих, её применяют для очистки поверхности металлов от оксидов перед никелированием и, вроде бы, перед хромированием, также для заливки аккумуляторов и производства других кислот!

В-четвёртых, я назвал только малую часть того, где применяют серную кислоту!

Применение её очень велико, без неё никак!

1. Мельников Е.Я, Салтанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений. Учебник для техникумов. М.: Химия, 1983. -- 432 с.

2. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. 3-е изд. Учеб. для вузов. -- 3-е изд., перераб. -- М.: Академкнига, 2004. -- 528 с.: ил.

3. О.А. Федяева Промышленная экология. Конспект лекций. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.

Содержание

1
Цель проекта.
3
2
Задачи проекта.
3
3
Срок реализации проекта.
3
4
Этапы реализации проекта.
3
5
Обоснование актуальности.
4
6
Подготовительный этап.
5
7
Информационные ресурсы.
20
8
Приложение №1
21
9
Приложение №2.
22

Прикрепленные файлы: 1 файл

khleb_khim_prom (1).doc

Администрация Кировской области

Оричевское районное управление образование

Оричевская средняя общеобразовательная школа №2

и Сандаков Александр

ученики 9 класса

Срок реализации проекта.

Этапы реализации проекта.

Цель проекта: изучить и исследовать свойства серной кислоты, узнать её значение в химической промышленности и жизни человека.

-изучить строение, свойства и способы получение серной кислоты

-собрать информацию о её применении в химической промышленности

Этапы реализации проекта

Сроки

Результат

Подготовительный

Сентябрь-декабрь

2008года

Анализ информационных

ресурсов

Практический

Январь-апрель

2009года

Исследование по теме,

Написание проекта

Создание презентации.

Контрольно-оценочный

Апрель-июнь

2009года

Оценка проекта.

Обоснование актуальности проекта.

Серная кислота известна с древности. Первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или железного купороса "зеленого камня", встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику Джабир ибн Хайяну.

Позже, в 9 веке персидский алхимик Ар-Рази, прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO4•7H2O и CuSO4•5H2O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик Альберт Магнус, живший в 13 веке.

В 15 веке алхимики обнаружили, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры, или из пирита - серного колчедана, более дешевого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах. И только в середине 18 столетия, когда было установлено, что свинец не растворяется в серной кислоте, от стеклянных лабораторий перешли к большим свинцовым камерам.

Продуктом нашего проекта является компьютерная презентация созданная с учётом требований к презентациям, которые мы изучили в ходе работе над проектом.

Серная кислота́ H2SO4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом.

Кислота серная - прозрачная, тяжелая, маслянистая жидкость с резким запахом. На воздухе медленно испаряется. Чистая серная кислота бесцветна, наличие примесей придает технической серной кислоте желтовато-бурый оттенок. Концентрацию серной кислоты определяют по содержанию в кислоте моногидрата или по плотности. С водой смешивается во всех отношениях, очень гигроскопична. Смешение серной кислоты с водой сопровождается высоким тепловым эффектом, выделением паров и газов.

Растворение серной кислоты в воде – физико-химическое явление, которое сопровождается выделением большого количества энергии (экзотермическая реакция. Каждому нужно знать правило:

Кислоту льём в воду, а не наоборот.

Иначе не избежать ожогов.

Правила обращения с кислотами

- Наливать кислоту осторожно, держа пробирку над ящиком.

- В случае попадания кислоты на кожу или слизистые оболочки, тщательно промыть под краном пораженное место.

- Нейтрализовать раствором соды.

Разрушающе действует на органические вещества, вызывает сильное раздражение глаз, вплоть до слепоты, разъедает кожу, вызывает ее изъязвление, ожоги, оказывает коррозионное действие на многие металлы. Серная кислота - негорючая пожароопасная жидкость. Разбавленная серная кислота растворяет металлы с выделением водорода, концентрированная вызывает самовоспламенение горючих веществ.

Серная кислота — довольно сильный окислитель.

I. Серная кислота в растворе обладает общими для класса кислот химическими свойствами.

1. Серная кислота ступенчато диссоциирует в растворе с образованием иона водорода.

серная кислота изменяет окраску индикаторов:

Метиловый оранжевый - розовеет

2.Окислительно- востановительные реакции характерны для взаимодействия растворов серной кислоты с металлами.

3.Реакции обмена разбавленной серной кислоты с основными и амфотерными оксидами:

4.Реакции с основаниями

5.Реакции с растворами солей:

2H++ CO3-2= CO2+ H2O

Качественная реакция на серную кислоту и ее соли, с помощью которой можно распознать их среди других веществ, реакция с растворимыми солями бария:

Суть процесса: выпадает белый осадок сульфата бария, не растворимый ни в воде, ни в кислотах:

Катион бария является реагентом на сульфат-ион.

II. Химические свойства концентрированной серной кислоты.
1. концентрированная серная кислота активно взаимодействует с водой, образуя гидраты.
H2SO4+n H2O= H2SO4* n H2O+Q
1. взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами.
8 Na+5 H2SO4= 4Na2 SO4+ H2S+4H2O

Концентрированная серная кислота реагирует и с металлами, стоящими в ряду активности после водорода, с такими, как медь, серебро, ртуть. Реакции идут при нагревании.

Cu+2H2SO4= Cu SO4+SO2+2H2O

Производство серной кислоты

Традиционно основными источниками сырья являются сера и железный (серный) колчедан. Около половины серной кислоты в СССР получали из серы, треть – из колчедана. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.

В целях защиты окружающей среды во всем мире принимаются меры по использованию отходов промышленности, содержащих серу. В атмосферу с отходящими газами тепловых электростанций и металлургических заводов выбрасывается диоксида серы значительно больше, чем употребляется для производства серной кислоты. Из-за низкой концентрации SO2 в таких отходящих газах их переработка пока еще не всегда осуществима.

В то же время отходящие газы – наиболее дешевое сырье, низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем является сера. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимость ее переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана или отходящих газов.

В кратере вулкана Иджен на острове Ява, расположено большое горячее озеро серной кислоты, по берегам которого местные жители в нечеловеческих условиях добывают серу. В чаше из базальтовых серых стен расположено яблочно-зеленое озеро, над поверхностью которого тянутся сернистые шлейфы. Озеро находится на высоте 2 386 метров над уровнем моря. Глубина его не велика - 212 метров.
По берегам вокруг черных отверстий, напоминающих раскрытые зевы чудовищ, отливают золотом валики серы. Такие же отверстия существуют в дне озера, поэтому его температура на поверхности составляет 60 градусов, а в глубине - свыше 200 градусов по Цельсию. Озеро хранит в своей чаше 40 миллионов тонн смеси концентрированных соляной и серной кислот.
Но, самое удивительное, - в каждом литре этой смеси содержится ещё и 5 граммов растворенного алюминия. Ученые подсчитали, что всего в озере растворено свыше 200 тысяч тонн этого металла.
"Дуновение" газов с высоким содержанием сероводорода, сернистого ангидрида и соляной кислоты не позволяет подолгу находиться в этом месте. Пары вызывают острые приступы кашля, если не одевать на лицо маску.
Тем не менее, в кратере вулкана вручную добывается сера для промышленных нужд. Носильщики серы набивают по 70 - 80 кг сырья в специальные корзины, неся их в одну ходку. Дневная зарплата работника - около 5 долларов. Средняя продолжительность жизни индонезийского добытчика серы составляет 30 лет

Способы производства

Еще в XIII веке серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO4 , поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.

В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце ХIХ и начале ХХ века. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья. После очистки диоксида серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до триоксида серы, который соединяют с водой с получением серной кислоты. Окисление SO2 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.

В настоящее время контактным методом получают концентрированную серную кислоту, олеум и 100% серный ангидрид.

Одновременно с увеличением объема производства серной кислоты расширяется ассортимент продукции сернокислотных заводов, организуется выпуск особо чистой кислоты, 100% SO2, высококачественного олеума и кислоты, а также увеличивается производство новых продуктов на основе SO2. Кроме олеума, концентрированной серной кислоты и аккумуляторной кислоты, отечественные заводы выпускают также более чистую контактную кислоту улучшенного качества (для производства искусственного волокна, титановых белил и др.), чистый олеум, химически чистую и реактивную серную кислоту.

№ слайда 1

Серная кислота – хлеб химии H2SO4Серная кислота широко используется в промышленном производстве. Она оказывает вредное воздействие на глаза и вызывает ожоги кожи.

№ слайда 2

Царская водка: Царская водка-это не алкогольный напиток, а весьма сильный растворитель. Он состоит из смеси концентрированных кислот: азотной HNO3 (1 объём) и соляной HCl (3 объёма).Царская водка представляет из себя жидкость жёлтого цвета, пахнущую хлором и оксидами азота. Является сильнейшим окислителем благодаря выделению хлора и хлористого нитрозила в результате реакций: 3HCl + HNO3 = Cl2 + NOCl + 2H2O 2NOCl = 2NO + Cl2

№ слайда 3

1270 году итальянский алхимик кардинал Джованни Фаданци, подбирая жидкие смеси для получения универсального растворителя, слил вместе концентрированные соляную и азотную кислоты и попробовал действие этой смеси на порошок золота. Золото на его глазах исчезло. Взволнованный Бонавентура не мог устоять на ногах. "Неужели универсальный растворитель получен?" - подумал он. Смесь была названа "царской водкой" за ее способность растворять "царя металлов" - золото.

№ слайда 4

№ слайда 5

№ слайда 6

Соляная кислота Соляная кислота — важнейший продукт химической промышленности. Она идёт на получение хлоридов различных металлов и синтез хлорсодержащих органических продуктов.Соляную кислоту применяют для травления металлов, для очистки различных сосудов, обсадных труб буровых скважин от карбонатов, оксидов, осадков и загрязнений. В металлургии ею обрабатывают руды, в кожевенной промышленности — кожу перед дублением. Соляная кислота — важный реактив в лабораторной практике. Газообразный HCl токсичен. Длительная работа в атмосфере HCl вызывает катары дыхательных путей, разрушение зубов, изъязвление слизистой оболочки носа, желудочно-кишечные расстройства.

№ слайда 7

Азотная кислота Сфера применения азотной кислоты и её производных в настоящее время весьма обширна. Но прежде чем заняться рассмотрением этого вопроса, заглянем в историю. Ещё в древнем мире громкую славу приобрела селитра- калиевая соль азотной кислоты. При нагревании все нитраты разлагаются, выделяя атомный кислород, а он резко стимулирует горение. Например, сера и уголь горят медленно, но в смеси с селитрой сгорают за доли секунды. Если же эту смесь поместить в закрытый сосуд и поджечь, то произойдёт взрыв.Видимо, люди заметили это давно, так как подобную смесь, называемую сейчас порохом, применяли ещё в древности. Достоверно известно, что китайцы в 1237 г. при защите Пекина от монголов использовали пороховые бомбы, сбрасывая их на головы завоевателей. С появлением огнестрельного оружия применение пороха резко возросло, потребление селитры заметно увеличилось. Несколько веков азотную кислоту и её соли использовали в войнах и для разрушений, так как они были основой для изготовления пороха. Но постепенно появились у них и мирные сферы применения. К настоящему времени основным потребителем азотной кислоты стала не военная промышленность, а производство удобрений.

№ слайда 8

Угольная кислота. Открывая бутылку лимонада, “Пепси-колы” или любого другого газированного напитка, мы также сталкиваемся с кислотой. Это угольная кислота. Как часто предательски вырывается она из бутылки, разбрызгиваясь вокруг. Это происходит потому, что молекулы её крайне неустойчивы, а в бутылке она находится под большим давлением, когда мы открываем крышку, она сразу разлагается H2CO3 = H2O + CO2 Угольная кислота – это тот редкий случай вещества, формулу которого принято считать условной, то есть такой молекулы не существует.

№ слайда 9

Органические кислотыУксусная кислота Уксусная кислота содержится в уксусе Ее можно получить при брожении яблочного сидра.

№ слайда 10

Немало кислот в нашей пище. Фрукты, овощи,содержат яблочную, лимонную, винную кислоты.

№ слайда 11

Молочная кислота: друг или враг? При образовании сахара в молоке образуется молочная кислота. Она окисляет молоко, но также используется в производстве сыра

№ слайда 12

Кислоты в организме человека Общее количество кислот, вырабатываемое ежедневно нашим организмом, велико и соответствует по кислотности двум-трём литрам концентрированной соляной кислоты. От количества кислот в организме зависит состояние здоровья, работоспособность и даже настроение.

№ слайда 13

№ слайда 14

Нуклеиновые кислоты: ДНК на службе человекаДНК является носителем генетической информации. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов – наследственность и изменчивость.Фридрих Иоганн Мишер (1844—1895) — швейцарский физиолог, гистолог и биолог, открыл нуклеиновые кислоты

№ слайда 15

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Чистая 100 %-ная серная кислота (моногидрат) представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, застывающую в кристаллическую массу при +10 °С. Реактивная серная кислота имеет обычно плотность 1,84 г/см3 и содержит около 95 % H2SO4. Затвердевает она лишь ниже -20 °С.

Температура плавления моногидрата равна 10,37 °С при теплоте плавления 10,5 кДж/моль. В обычных условиях он представляет собой очень вязкую жидкость с весьма высоким значением диэлектрической проницаемости (e = 100 при 25 °С). Незначительная собственная электролитическая диссоциация моногидрата протекает параллельно по двум направлениям: [Н3SO4+]·[НSO4-] = 2·10-4 и [Н3О+]·[НS2О7-] = 4·10-5. Его молекулярно-ионный состав может быть приближенно охарактеризован следующими данными (в %):

H2SO4 HSO4- H3SO4+ H3O+ HS2O7- H2S2O7

99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

При добавлении даже малых количеств воды преобладающей становится диссоциация по схеме:Н2О + Н2SО4 Н3О+ + НSO4-

Химические свойства.

H2SO4 - сильная двухосновная кислота.

H2SO4 H+ + HSO4- 2H+ + SO42-

Первая ступень (для средних концентраций) приводит к 100%-ой диссоциации:

K2 = ([H+] · [SO42-]) / [HSO4-] = 1,2 · 10-2

1) Взаимодействие с металлами:

a) разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:

Zn0 + H2+1SO4(разб) --> Zn+2SO4 + H2O

b) концентрированная H2+6SO4 - сильный окислитель; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) может восстанавливаться до S+4O2, S0 или H2S-2 (без нагревания не реагируют также Fe, Al, Cr - пассивируются):

2Ag0 + 2H2+6SO4 --> Ag2+1SO4 + S+4O2 + 2H2O

8Na0 + 5H2+6SO4 --> 4Na2+1SO4 + H2S-2 + 4H2O

2) концентрированная H2S+6O4 реагирует при нагревании с некоторыми неметаллами за счет своих сильных окислительных свойств, превращаясь в соединения серы более низкой степени окисления, (например, S+4O2):

С0 + 2H2S+6O4(конц) --> C+4O2 + 2S+4O2 + 2H2O

S0 + 2H2S+6O4(конц) --> 3S+4O2 + 2H2O

2P0 + 5H2S+6O4(конц) --> 5S+4O2 + 2H3P+5O4 + 2H2O

3) с основными оксидами:

CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O

CuO + 2H+ --> Cu2+ + H2O

4) с гидроксидами:

H2SO4 + 2NaOH --> Na2SO4 + 2H2O

H2SO4 + Cu(OH)2 --> CuSO4 + 2H2O

2H+ + Cu(OH)2 --> Cu2+ + 2H2O

5) обменные реакции с солями:

BaCl2 + H2SO4 --> BaSO4 + 2HCl

Ba2+ + SO42- --> BaSO4

Образование белого осадка BaSO4 (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.

MgCO3 + H2SO4 --> MgSO4 + H2O + CO2 H2CO3

Моногидрат (чистая, 100%-ая серная кислота) является ионизирующим растворителем, имеющим кислотный характер. В нём хорошо растворяются сульфаты многих металлов (переходя при этом в бисульфаты), тогда как соли других кислот растворяются, как правило, лишь при возможности их сольволиза (с переводом в бисульфаты). Азотная кислота ведет себя в моногидрате как слабое основаниеHNO3 + 2 H2SO4 H3O+ + NO2+ + 2 HSO4-хлорная - как очень слабая кислотаH2SO4 + HClO4 = H3SO4+ + ClO4- Фторсульфоновая и хлорсульфоновая оказываются кислотами несколько более сильными (HSO3F > HSO3Cl > HClO4). Моногидрат хорошо растворяет многие органические вещества, имеющие в своём составе атомы с неподелёнными электронными парами (способными к присоединению протона). Некоторые из них могут быть затем выделены обратно в неизменённом состоянии путем простого разбавления раствора водой. Моногидрат обладает высоким значением криоскопической константы (6,12°) и им иногда пользуются как средой для определения молекулярных весов.

Концентрированная H2SO4 является довольно сильным окислителем, особенно при нагревании (восстанавливается обычно до SO2). Например, она окисляет HI и частично HВr (но не HСl) до свободных галогенов. Окисляются ею и многие металлы - Cu, Hg и др. (тогда как золото и платина по отношению к H2SO4 устойчивы). Так взаимодействие с медью идёт по уравнению:

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O

Действуя в качестве окислителя, серная кислота обычно восстанавливается до SO2. Однако наиболее сильными восстановителями она может быть восстановлена до S и даже H2S. С сероводородом концентрированная серная кислота реагирует по уравнению:

H2SO4 + H2S = 2H2O + SO2 + S

Следует отметить, что она частично восстанавливается также газообразным водородом и поэтому не может применяться для его осушки.

Рис. 13. Электропроводность растворов серной кислоты.

Растворение концентрированной серной кислоты в воде сопровождается значительным выделением тепла (и некоторым уменьшением общего объёма системы). Моногидрат почти не проводит электрического тока. Напротив, водные растворы серной кислоты являются хорошими проводниками. Как видно на рис. 13, максимальной электропроводностью обладает приблизительно 30 %-ная кислота. Минимум кривой соответствует гидрату состава H2SO4·H2O.

Выделение тепла при растворении моногидрата в воде составляет (в зависимости от конечной концентрации раствора) до 84 кДж/моль H2SO4. Напротив, смешиванием 66 %-ной серной кислоты, предварительно охлажденной до 0 °С, со снегом (1:1 по массе) может быть достигнуто понижение температуры, до -37 °С.

Изменение плотности водных растворов H2SO4 с её концентрацией (вес. %) дано ниже:

Как видно из этих данных, определение по плотности концентрации серной кислоты выше 90 вес. % становится весьма неточным. Давление водяного пара над растворами H2SO4 различной концентрации при разных температурах показано на рис. 15. В качестве осушителя серная кислота может действовать лишь до тех пор, пока давление водяного пара над её раствором меньше, чем его парциальное давление в осушаемом газе.

Рис. 15. Давление водяного пара.

Рис. 16. Температуры кипения над растворами H2SO4. растворов H2SO4.

При кипячении разбавленного раствора серной кислоты из него отгоняется вода, причём температура кипения повышается вплоть до 337 °С, когда начинает перегоняться 98,3 % H2SO4(рис. 16). Напротив, из более концентрированных растворов улетучивается избыток серного ангидрида. Пар кипящей при 337 °С серной кислоты частично диссоциирован на H2O и SO3, которые вновь соединяются при охлаждении. Высокая температура кипения серной кислоты позволяет использовать её для выделения при нагревании легколетучих кислот из их солей (например, HCl из NaCl).

Получение.

Моногидрат может быть получен кристаллизацией концентрированной серной кислоты при -10 °С.

Производство серной кислоты.

1-я стадия. Печь для обжига колчедана.

4FeS2 + 11O2 --> 2Fe2O3 + 8SO2 + Q

1) измельчение железного колчедана (пирита)

2) метод "кипящего слоя"

3) 800°С; отвод лишнего тепла

4) увеличение концентрации кислорода в воздухе

2-я стадия. 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:

nSO3 + H2SO4(конц) --> (H2SO4 · nSO3)(олеум)

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

Помните! Серную кислоту нужно вливать малыми порциями в воду, а не на оборот. Иначе может произойти бурная химическая реакция, в результате которой человек может получить сильные ожоги.

Серная кислота — один из основных продуктов химической промышленности. Идет на производство минеральных удобрений (суперфосфат, сульфат аммония), различных кислот и солей, лекарственных и моющих средств, красителей, искусственных волокон, взрывчатых веществ. Применяется в металлургии (разложение руд, напр. урановых), для очистки нефтепродуктов, как осушитель и др.

Практически важно то обстоятельство, что очень крепкая (выше 75 %) серная кислота не действует на железо. Это позволяет хранить и перевозить её в стальных цистернах. Напротив, разбавленная H2SO4 легко растворяет железо с выделением водорода. Окислительные свойства для неё вовсе не характерны.

Крепкая серная кислота энергично поглощает влагу и поэтому часто применяется для осушки газов. От многих органических веществ, содержащих в своём составе водород и кислород, она отнимает воду, что нередко используется в технике. С этим же (а также с окислительными свойствами крепкой H2SO4) связано её разрушающее действие на растительные и животные ткани. Случайно попавшую при работе на кожу или платье серную кислоту следует тотчас же смыть большим количеством воды, затем смочить пострадавшее место разбавленным раствором аммиака и вновь промыть водой.

Молекулы чистой серной кислоты.

Рис.1. Схема водородных связей в кристалле H2SO4.

Молекулы, образующие кристалл моногидрата, (НО)2SO2 соединены друг с другом довольно сильными (25 кДж/моль) водородными связями, как это схематически показано на рис. 1. Сама молекула (НО)2SO2 имеет структуру искаженного тетраэдра с атомом серы около центра и характеризуется следующими параметрами: (d(S-ОН) = 154 пм, РНО-S-ОН = 104°, d(S=O) = 143 пм, РOSO = 119°. В ионе HOSO3-, d(S-ОН) = 161 и d(SO) = 145 пм, а при переходе к иону SO42- тетраэдр приобретает правильную форму и параметры выравниваются [d(SO) = 148 пм].Кристаллогидраты серной кислоты.

Для серной кислоты известно несколько кристаллогидратов, состав которых показан на рис. 14. Из них наиболее бедный водой представляет собой соль оксония: H3O+HSO4-. Так как рассматриваемая система очень склонна к переохлаждению, фактически наблюдаемые в ней температуры замерзания лежат гораздо ниже температур плавления.

Читайте также: