ХимЛаб - сайт о химии

СhemistLab.ru

Главная | Химический справочник | Регистрация | Вход
Вторник
06.12.2016
05:49
Гостевая книга
Информация о сайте
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная » Статьи » С

Серная кислота

СЕРНАЯ КИСЛОТА, H2SO4, сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях - тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике С. к. называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом. Если мол. отношение SO3 : Н2О меньше 1, то это водный раствор С. к., если больше 1,- раствор SО3 в С. к.

Физические и химические свойства. 100%-ная H2SO4 (моногидрат, SО3 х Н2О) кристаллизуется при 10,45 °С; (tкип 296,2 0С; плотность 1,9203 г/см3; теплоёмкость 1,62 Дж/(гК). Н24 смешивается с Н2О и SО3 в любых соотношениях, образуя соединения: H2SO44H2O (tпл-28,36 °С), H2SO43H2O (tпл -36,31 °С), H2SO42H2O (tпл -39,60 °С), H2SO4H2O (tпл 8,48 °С), H2SO4SO3 (H2S2O; - двусерная или пиросерная кислота, tпл35,15 °С), H2SO2SO32S3О10-трисерная к-та, tпл 1,20 °С). При нагревании и кипении водных растворов С. к., содержащих до 70% H2SO4, в паровую фазу выделяются только пары воды. Над более концентрированными растворами появляются и пары С. к. Раствор 98,3%-ной H2SO4 (азеотропная смесь) при кипении (336,5 °С) перегоняется полностью. С. к., содержащая свыше 98,3% Н24, при нагревании выделяет пары SO3.

Концентрированная С. к.- сильный окислитель. Она окисляет HI и НВг до свободных галогенов; при нагревании окисляет все металлы, кроме Аи и платиновых металлов (за исключением Pd). На холоде концентрированная С. к. пассивирует мн. металлы, в том числе Рb, Сг, Ni, сталь, чугун. Разбавленная С. к. реагирует со всеми металлами (кроме Рb), предшествующими водороду в ряду напряжений, напр.:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2. Как сильная к-та С. к. вытесняет более слабые к-ты из их солей, напр. борную к-ту из буры:

Na2B4O7 + H2SO4+ 5H2O = Na2SO4 + 4H3ВО3, а при нагревании вытесняет более летучие к-ты, напр.:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3. С. к. отнимает химически связанную воду от органич. соединений, содержащих гидроксильные группы - ОН. Дегидратация этилового спирта в присутствии концентрированной С. к. приводит к получению этилена или диэтилового эфира. Обугливание сахара, целлюлозы, крахмала и др. углеводов при контакте с С. к. объясняется также их обезвоживанием. Как двухосновная, С. к. образует два типа солей: сульфаты и гидросульфаты. Получение. Первые описания получения ''купоросного масла" (т. е. концентрированной С. к.) дали итал. учёный В. Бирингуччо в 1540 и нем. алхимик, чьи труды были опубликованы под именем Василия Валентина в кон. 16 - нач. 17 вв. В 1690 франц. химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому пром. способу получения С. к., реализованному в Англии в 1740. По этому методу смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне, содержавшем нек-рое количество воды. Выделявшийся SОз реагировал с водой, образуя С. к. В 1746 Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны камерами из листового свинца и положил начало камерному произ-ву С. к. Непрерывное совершенствование процесса получения С. к. в Великобритании и Франции привело к появлению (1908) первой башенной системы. В СССР первая башенная установка была пущена в 1926 на Полевском металлургическом заводе (Урал).

Сырьём для получения С. к. могут служить: сера, серный колчедан FeS2, отходящие газы печей окислительного обжига сульфидных руд Си, Pb, Zn и др. металлов, содержащие SO2. В СССР основное количество С. к. получают из серного колчедана. Сжигают FeS2 в печах, где он находится в состоянии кипящего слоя. Это достигается быстрым продуванием воздуха через слой тонко измельчённого колчедана. Получаемая газовая смесь содержит SO2, O2, N2 , примеси SO3, паров Н2О, As2O3, SiO2 и др. и несёт много огарковой пыли, от к-рой газы очищаются в электрофильтрах.

С. к. получают из SO2 двумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка SO2 в С. к. по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях - цилиндрич. резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических колец. Сверху, навстречу газовому потоку разбрызгивается "нитроза" - разбавленная С. к., содержащая нитрозилсерную кислоту NOOSO3H, получаемую по реакции:

N2O3 + 2H2SO4 = 2 NOOSO3H + Н2О. Окисление SO2 окислами азота происходит в растворе после его абсорбции нитрозой. Водою нитроза гидролизуется: NOOSO3H + Н2O = H2SO4 + HNO2. Сернистый газ, поступивший в башни, с водой образует сернистую к-ту:

SO2 + Н2О = Н23.

Взаимодействие HNO2 и H2SO3 приводит к получению С. к.:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2NO + Н2О.

Выделяющаяся NO превращается в окислительной башне в N2O3 (точнее в смесь NO + NO2). Оттуда газы поступают в поглотительные башни, где навстречу им сверху подаётся С. к. Образуется нитроза, к-рую перекачивают в продукционные башни. Т. о. осуществляется непрерывность произ-ва и круговорот окислов азота. Неизбежные потери их с выхлопными газами восполняются добавлением HNO3.

С. к., получаемая нитрозным способом, имеет недостаточно высокую концентрацию и содержит вредные примеси (напр., As). Её произ-во сопровождается выбросом в атмосферу окислов азота ("лисий хвост", названный так по цвету NO2).

Принцип контактного способа производства С. к. был открыт в 1831 П. Филипсом (Великобритания). Первым катализатором была платина. В кон. 19 - нач. 20 вв. было открыто ускорение окисления SO2 в SO3 ванадиевым ангидридом V2OS. Особенно большую роль в изучении действия ванадиевых катализаторов и их подборе сыграли исследования сов. учёных А. Е. Ададурова, Г. К. Борескова, Ф. Н. Юшкевича и др. Совр. сернокислотные з-ды строят для работы по контактному методу. В качестве основы катализатора применяются окислы ванадия с добавками SiO2, Al2O3, К2О, СаО, ВаО в различных соотношениях. Все ванадиевые контактные массы проявляют свою активность только при темп-ре не ниже ~420 0С. В контактном аппарате газ проходит обычно 4 или 5 слоев контактной массы. В произ-ве С. к. контактным способом обжиговый газ предварительно очищают от примесей, отравляющих катализатор. As, Se и остатки пыли удаляют в промывных башнях, орошаемых С. к. От тумана Н24 (образующейся из присутствующих в газовой смеси SО3 и Н2О) освобождают в мокрых электрофильтрах. Пары Н2О поглощаются концентрированной С. к. в сушильных башнях. Затем смесь SO2 с воздухом проходит через катализатор (контактную массу) и окисляется до SO3:

SO2 + 1/2O2= SO3.

Серный ангидрид далее поглощается водой, содержащейся в разбавленной H2SO4:

SO3 + Н2О = H2SO4.

В зависимости от количества воды, поступившей в процесс, получается раствор С. к. в воде или олеум.

Применение. С. к.- один из важнейших продуктов основной хим. пром-сти. Для технич. целей выпускаются след, сорта С. к.: башенная (не менее 75% H2SO4 купоросное масло (не менее 92,5%) и олеум, или дымящая С. к. (раствор 18,5-20% SO3 в H2SO4), а также особо чистая аккумуляторная С. к. (92-94%; разбавленная водой до 26-31% служит электролитом в свинцовых аккумуляторах). Кроме того, производится реактивная С. к. (92-94%), получаемая контактным способом в аппаратуре из кварца или Pt. Крепость С. к. определяют по её плотности, измеряемой ареометром. Большая часть вырабатываемой башенной С. к. расходуется на изготовление минеральных удобрений. На свойстве вытеснять к-ты из их солей основано применение С. к. в произ-ве фосфорной, соляной, борной, плавиковой и др. к-т. Концентрированная С. к. служит для очистки нефтепродуктов от сернистых я непредельных органич. соединений. Разбавленная С. к. применяетря для удаления окалины с проволоки и листов перед лужением и оцинкованием, для травления металлич. поверхностей перед покрытием хромом, никелем, медью и др. Она используется в металлургии - с её помощью разлагают комплексные руды (в частности, урановые). В органич. синтезе концентрированная С. к.- необходимый компонент нитрующих смесей и сульфирующее средство при получении мн. красителей и лекарственных веществ. Благодаря высокой гигроскопичности С. к. применяется для осушки газов, для концентрирования азотной к-ты.

Техника безопасности. В произ-ве С. к. опасность представляют ядовитые газы (SO2 и NO2 а также пары SO3 и H2SO4. Поэтому обязательны хорошая вентиляция, полная герметизация аппаратуры. С. к. вызывает на коже тяжёлые ожоги, вследствие чего обращение с ней требует крайней осторожности и защитных приспособлений (очки, резиновые перчатки, фартуки, сапоги). При разбавлении надо лить С. к. в воду тонкой струёй при перемешивании. Приливание же воды к С. к. вызывает разбрызгивание (вследствие большого выделения тепла).

Лит. Справочник сернокислотчика, под ред. Малина К. М., 2 изд., М.. 1971; Малин К. М., Аркин Н. Л., Боресков Г. К., Слинько М. Г., Технология серной кислоты, М., 1950; Боресков Г. К., Катализ в производстве серной кислоты, М.- Л., 1954; Амелин А. Г., Яшке Е. В., Производство серной кислоты, М., 1974; Лукьянов П. М., Краткая история химической промышленности СССР, М., 1959.

И. К. Малина.

По материалам БСЭ.

Категория: С | Добавил: lascheggia (10.10.2015)
Просмотров: 109
Таблица Менделеева
Форма входа

Категории раздела
А [58]Б [51]
В [40]Г [48]
Д [40]Е [2]
Ж [11]З [24]
И [23]К [70]
Л [39]М [56]
Н [55]О [26]
П [66]Р [56]
С [97]Т [50]
У [14]Ф [32]
Х [19]Ц [59]
Ч [8]Ш [20]
Щ [7]Э [33]
Ю [1]Я [11]
Поиск
Типовые задачи

Типовые задачи и решения по общей и неорганической химии

Типовые задачи и решения по физико-химическим методам анализа

Типовые задачи и решения по электрохимии

Типовые задачи и решения по комплексным соединениям

Типовые задачи и решения по физической химии

Облако тегов
Посетители

Онлайн всего: 4
Гостей: 4
Пользователей: 0
Поделиться
lascheggia © 2012-2016
Бесплатный хостинг uCoz