Серная кислота
Полный доступ

Новости

13.06.2019 39

Серная кислота

Серная кислота (H2SO4) — одна из сильнейших неорганических кислот. В чистом виде (со 100% концентрацией) вещество представляет собой прозрачную жидкость без запаха. Её тривиальное название — купоросное масло, что полностью характеризует плотную маслянистую консистенцию кислоты.  Имеет высокий диэлектрический показатель (100), а также отлично проводит электрический ток. Одна из интересных способностей серной кислоты — это гигроскопичность: способность поглощать воду.

Химические свойства

Серная кислота является сильным электролитом, в водной среде распадается на ионы. Также она обладает сильными окислительными свойствами.

Способна смешиваться с водой в любых соотношениях, но процесс разбавления серной кислоты нужно проводить очень аккуратно. Главное правило: приливать кислоту в воду, но никак не наоборот! В противном случае в процессе нагревания может произойти быстрое вскипание раствора и выброс кислоты, которая оставит на коже химические ожоги.

При действии разбавленной серной кислотой на металлы, стоящие в ряду напряжения левее водорода, происходит их окисление. В процессе этой реакции образуются сульфат металла и водород. Металлы, стоящие в ряду активности после водорода не вступают в реакцию с разбавленной кислотой. Если же кислота концентрированная, то продукты реакции (точнее, выделившийся газ) будут зависеть от активности реагирующего с ней металла.

С активными (от Li до Mg в ряду напряжений): MeSO4 + H2S + H2O.

С металлами средней активности (от Al до Pb) : MeSO4 + S + H2O.

С малоактивными (после H2): MeSO4 + SO2 + H2O

В холодном виде концентрированная H2SO4 приводит к пассивации следующих металлов: Al, Cr, Fe, Be, Co. Но при действии высоких температур оксидные плёнки металлов растворяются и происходит бурная реакция.

Благородные металлы (Au, Pt, Pd) никогда не взаимодействуют с серной кислотой, какой бы концентрацией она ни обладала.

При взаимодействии с неметаллами окисляет их до высшей СО, что приводит к образованию кислоты, воды  и диоксида серы.

                                                  С + 2H2SO4 = 2SO2 + CO2 + 2H2O

В процессе реакций со щелочами и основными оксидами продуктами взаимодействия будут сульфат или гидросульфат соответствующего металла и вода.

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O

KOH + H2SO4 (изб.) = KHSO4 + H2O

Реакции с солями. Происходит обменная реакция, продуктами которой являются соль и кислота, причём необходимо опираться на условия протекания реакции, ведь она возможна, если происходит выпадение осадка либо выделение газа.

CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O

Серная кислота способна образовывать два вида солей: средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты).

Качественной реакций на серную кислоту является выпадение белого осадка  BaSO4 при её взаимодействии с растворимыми солями бария.

Получение

Существуют два основных метода получения серной кислоты в промышленности: нитрозный и контактный.

Нитрозный метод основан на процессе окисления сернистого ангидрида оксидом азота (II) в присутствии воды.

SO2 + N2O3+H2O = H2SO4 + NO

Окисление происходит в специализированных башнях.  Этот метод применяется довольно редко, потому что концентрация кислоты, полученной таким методом, очень низка — 75%.

Контактный метод используется большинством предприятий по получению серной кислоты. Он проходит в несколько стадий:

1) Получение SO2 методом обжига сернокислого сырья. Сырьём могут служить: сера, пирит, сероводород и сульфиды цветных металлов.

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Необходимо избавиться от примесей, присутствующих в полученном газе: твёрдые частицы удаляются с помощью электрофильтров и циклонов, а водяные пары в сушильной башне.

2) Окисление SO2  до SO3 в контактном аппарате. Реакция становится возможной только при использовании ванадиевого катализатора (V2O5).

2SO2 + O2 = 2SO3

3) Сорбирование SO3 концентрированной серной кислотой в поглотительной башне.

Для поглощения газа не применяется вода, т.к. в результате этой реакции из-за большого количества выделившегося тепла, получается парообразная серная кислота (“сернокислый туман”).

Преимущества метода состоят в том, что в итоге получают высококонцентрированный продукт без примесей , при этом выбросы вредных веществ сводятся к минимуму.

Применение

Из-за сравнительно небольшой себестоимости и высокой активности серная кислота имеет широкую область применения. Первая и основная: производство минеральных удобрений, она входит в состав “суперфосфата”, “нитрофоса”, сернокислого аммония.

Серная кислота участвует в процессах производства различных спиртов, включая этанол, моющих средств, инсектицидов и гербицидов. Используется для получения различных кислот и солей. Принимает непосредственное участие при производстве органических нитросоединений. Благодаря своей гигроскопичности используется в роли осушителя как для газов, так и для некоторых органических веществ. Наглядный тому пример это высушивание сахара при контакте с серной кислотой. Возможно трудно поверить, но даже в области пищевой промышленности серная кислота нашла свою нишу, например, производство патоки, крахмала и т.д.

Еще по этой теме:

Спасибо!

Ваше обращение успешно отправлено.
ok