Acid sulfuric H2S04, masa molară 98,082; uleios incolor, inodor. Diacid foarte puternic, la 18°C ​​p K a 1 - 2,8, K2 1,2 10 -2, pK A 2 1,92; lungimi de legătură în S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, unghi HOSOH 104°, OSO 119°; fierbe cu descompunere, formând (98,3% H 2 SO 4 și 1,7% H 2 O cu un punct de fierbere de 338,8 ° C; vezi și tabelul. 1). Acid sulfuric, corespunzând unui conținut de 100% H2SO4, are o compoziție (%): H2SO4 99,5%, HSO4 - 0,18%, H3SO4 + 0,14%, H3O + 0,09%, H2S 207 0,04%, HS207 0,05%. Miscibil cu și SO 3 în toate proporțiile. În soluții apoase acid sulfuric aproape complet se disociază în H+, HSO4- şi SO42-. Formele H 2 SO 4 · n H2O, unde n=1, 2, 3, 4 și 6,5.

soluțiile de SO 3 în acid sulfuric se numesc oleum, formează doi compuși H 2 SO 4 SO 3 și H 2 SO 4 2SO 3. Oleum mai conţine acid pirosulfuric, obţinut prin reacţia: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Obținerea de acid sulfuric

Materia prima pentru primire acid sulfuric servesc ca: S, sulfuri metalice, H 2 S, deseuri din termocentrale, sulfati de Fe, Ca etc. Principalele etape de obtinere acid sulfuric: 1) materii prime pentru obţinerea SO 2 ; 2) SO2 la SO3 (conversie); 3) SO3. În industrie, se folosesc două metode pentru a obține acid sulfuric, diferită prin modul de oxidare a SO 2 - contact folosind catalizatori solizi (contacte) și azotos - cu oxizi de azot. A primi acid sulfuricÎn metoda contactului, plantele moderne folosesc catalizatori de vanadiu care au înlocuit oxizii de Pt și Fe. V 2 O 5 pur are o activitate catalitică slabă, care crește brusc în prezența metalelor alcaline, având cel mai mare efect sărurile K. 7 V 2 O 5 și K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 descompunându-se la 315-330 , 365-380 și respectiv 400-405 °C). Componenta activă sub cataliză este în stare topită.

Schema de oxidare a SO2 la SO3 poate fi reprezentată după cum urmează:

În prima etapă se atinge echilibrul, a doua etapă este lentă și determină viteza procesului.

Productie acid sulfuric din sulf prin metoda contactului dublu și absorbției duble (Fig. 1) se compune din următoarele etape. Aerul după curățarea de praf este furnizat de o suflantă cu gaz către turnul de uscare, unde este uscat 93-98% acid sulfuric până la un conținut de umiditate de 0,01% în volum. Aerul uscat intră în cuptorul cu sulf după preîncălzire într-unul dintre schimbătoarele de căldură ale unității de contact. Sulful este ars în cuptor, furnizat de duze: S + O 2 \u003d SO 2 + 297,028 kJ. Gazul care conține 10-14% în volum de SO 2 este răcit în cazan și după diluare cu aer la conținutul de SO 2 9-10% în volum la 420°C intră în aparatul de contact pentru prima etapă de conversie, care se derulează pe trei straturi de catalizator (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), după care gazul este răcit în schimbătoare de căldură. Apoi gazul care conține 8,5-9,5% SO 3 la 200°C intră în prima etapă de absorbție în absorbant, irigat și 98% acid sulfuric: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130,56 kJ. Gazul este apoi împroșcat. acid sulfuric, încălzit la 420°C și intră în a doua etapă a conversiei, curgând pe două straturi de catalizator. Înainte de a doua etapă de absorbție, gazul este răcit în economizor și alimentat în a doua etapă de absorbție, irigat cu 98% acid sulfuric, iar apoi, după curățarea de stropi, este eliberat în atmosferă.

1 - cuptor cu sulf; 2 - cazan de căldură reziduală; 3 - economizor; 4 - cuptor de pornire; 5, 6 - schimbătoare de căldură ale cuptorului de pornire; 7 - dispozitiv de contact; 8 - schimbatoare de caldura; 9 - absorbant de oleum; 10 - turn de uscare; 11 şi, respectiv, 12, primul şi al doilea absorbant monohidrat; 13 - colectoare de acid.

1 - alimentator farfurii; 2 - cuptor; 3 - cazan de căldură reziduală; 4 - cicloni; 5 - precipitatoare electrostatice; 6 - turnuri de spălat; 7 - precipitatoare electrostatice umede; 8 - turn de suflare; 9 - turn de uscare; 10 - sifon de pulverizare; 11 - primul absorbant monohidrat; 12 - schimbatoare de caldura; 13 - dispozitiv de contact; 14 - absorbant de oleum; 15 - al doilea absorbant monohidrat; 16 - frigidere; 17 - colecții.

1 - turn de denitrare; 2, 3 - primul și al doilea turn de producție; 4 - turn de oxidare; 5, 6, 7 - turnuri de absorbtie; 8 - precipitatoare electrostatice.

Productie acid sulfuric din sulfuri metalice (Fig. 2) este mult mai complicată și constă în următoarele operații. Prăjirea FeS 2 se realizează într-un cuptor cu pat fluidizat cu aer: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Gazul de prăjire conţinând SO 2 13-14%, având o temperatură de 900°C, intră în cazan, unde este răcit la 450°C. Îndepărtarea prafului se realizează într-un ciclon și un precipitator electrostatic. În continuare, gazul trece prin două turnuri de spălat, irigate cu 40% și 10% acid sulfuric. În același timp, gazul este în cele din urmă purificat din praf, fluor și arsenic. Pentru curățarea gazului din aerosoli acid sulfuric formate în turnurile de spălat, sunt prevăzute două trepte de precipitatoare electrostatice umede. După uscare într-un turn de uscare, înaintea căruia gazul este diluat la un conținut de 9% S02, acesta este alimentat la prima etapă de conversie (3 paturi de catalizator) printr-o suflantă. În schimbătoarele de căldură, gazul este încălzit la 420°C datorită căldurii gazului care provine din prima etapă de conversie. SO 2 , oxidat la 92-95% în SO 3 , trece la prima etapă de absorbție în absorbanții de oleum și monohidrat, unde este eliberat din SO 3 . Apoi, gazul care conține SO2 ~ 0,5% intră în a doua etapă de conversie, care are loc pe unul sau două straturi de catalizator. Gazul este încălzit preliminar într-un alt grup de schimbătoare de căldură până la 420 °C datorită căldurii gazelor provenite din a doua etapă de cataliză. După separarea SO3 în a doua etapă de absorbție, gazul este eliberat în atmosferă.

Gradul de conversie a SO2 în SO3 în metoda contactului este de 99,7%, gradul de absorbție a SO3 este de 99,97%. Productie acid sulfuric realizat într-o etapă de cataliză, în timp ce gradul de conversie a SO2 în SO3 nu depășește 98,5%. Înainte de a fi eliberat în atmosferă, gazul este purificat din SO2 rămas (vezi). Productivitatea uzinelor moderne este de 1500-3100 tone/zi.

Esența metodei azotate (Fig. 3) este că gazul de prăjire, după răcire și curățare de praf, este tratat cu așa-numita nitroză - acid sulfuricîn care se dizolvă oxizii de azot. SO 2 este absorbit de nitroză și apoi oxidat: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. NO2 rezultat este slab solubil în nitroză și este eliberat din acesta și apoi parțial oxidat de oxigen în faza gazoasă la NO2. Un amestec de NO și NO2 este reabsorbit acid sulfuric etc. Oxizii de azot nu sunt consumați în procesul de azot și sunt returnați în ciclul de producție din cauza absorbției incomplete a acestora. acid sulfuric sunt parțial duși de gazele de eșapament. Avantajele metodei azotate: simplitatea designului hardware, cost mai mic (cu 10-15% mai mic decât cel de contact), posibilitatea procesării 100% SO 2.

Instrumentarea procesului de azot în turn este simplă: SO 2 este prelucrat în 7-8 turnuri căptușite cu ambalaj ceramic, unul dintre turnuri (gol) este un volum de oxidare reglabil. Turnurile au colectoare de acid, frigidere, pompe care alimentează cu acid rezervoarele sub presiune de deasupra turnurilor. Un ventilator de coadă este instalat în fața ultimelor două turnuri. Pentru curățarea gazului din aerosoli acid sulfuric servește ca un precipitator electrostatic. Oxizii de azot necesari procesului se obtin din HNO3. Pentru a reduce emisia de oxizi de azot în atmosferă și procesarea 100% SO 2, între zonele de producție și absorbție este instalat un ciclu de procesare a SO 2 fără azot în combinație cu o metodă apă-acid pentru captarea profundă a oxizilor de azot. Dezavantajul metodei azotate este calitatea scăzută a produsului: concentrația acid sulfuric 75%, prezența oxizilor de azot, Fe și alte impurități.

Pentru a reduce posibilitatea de cristalizare acid sulfuricîn timpul transportului și depozitării se stabilesc standarde pentru calitățile comerciale acid sulfuric, a cărui concentrație corespunde cu cele mai scăzute temperaturi de cristalizare. Conţinut acid sulfuricîn grade tehnice (%): turn (azot) 75, contact 92,5-98,0, oleum 104,5, oleum procent mare 114,6, baterie 92-94. acid sulfuric depozitate în rezervoare de oțel cu un volum de până la 5000 m 3, capacitatea lor totală în depozit este proiectată pentru o producție de zece zile. Oleum și acid sulfuric transportate în cisterne feroviare de oțel. Concentrat și baterie acid sulfuric transportat în rezervoare din oțel rezistent la acizi. Rezervoarele pentru transportul oleum-ului sunt acoperite cu izolație termică, iar oleum-ul este încălzit înainte de umplere.

A determina acid sulfuric colorimetric si fotometric, sub forma unei suspensii de BaSO 4 - fototurbidimetric, precum si prin metoda coulometrica.

Utilizarea acidului sulfuric

Acidul sulfuric este utilizat la producerea îngrășămintelor minerale, ca electrolit în bateriile cu plumb, pentru producerea diverșilor acizi și săruri minerale, fibre chimice, coloranți, substanțe care formează fum și explozivi, în petrol, prelucrarea metalelor, textile, piele și alte industrii. Se foloseste in sinteza organica industriala in reactii de deshidratare (obtinerea eterului dietilic, esteri), hidratare (etanol din etilena), sulfonare (si produse intermediare in producerea colorantilor), alchilare (obtinere izooctan, polietilen glicol, caprolactama) etc. Cel mai mare consumator acid sulfuric- producerea de îngrășăminte minerale. Pentru 1 tonă de îngrășăminte fosfatice P 2 O 5 se consumă 2,2-3,4 tone acid sulfuricşi pentru 1 t (NH4)2S04 - 0,75 t acid sulfuric. Prin urmare, plantele cu acid sulfuric tind să fie construite împreună cu plante pentru producerea de îngrășăminte minerale. Producția mondială acid sulfuricîn 1987 a ajuns la 152 milioane de tone.

Acid sulfuricși oleum - substanțe extrem de agresive care afectează tractul respirator, pielea, mucoasele, provoacă dificultăți de respirație, tuse, adesea - laringită, traheită, bronșită etc. MPC de aerosol de acid sulfuric în aerul zonei de lucru este de 1,0 mg/m 3 , în atmosferă de 0,3 mg/m 3 (maximum o singură dată) și 0,1 mg/m 3 (medie zilnică). Concentrația izbitoare de vapori acid sulfuric 0,008 mg/l (60 min expunere), letal 0,18 mg/l (60 min). Clasa de pericol 2. Aerosoli acid sulfuric se poate forma în atmosferă ca urmare a emisiilor din industriile chimice și metalurgice care conțin oxizi de S și cad sub formă de ploaie acide.

Fiecare persoană din clasa de chimie a studiat acizii. Unul dintre ele se numește acid sulfuric și este denumit HSO4. Despre care sunt proprietățile acidului sulfuric, articolul nostru va spune.

Proprietățile fizice ale acidului sulfuric

Acidul sulfuric pur sau monohidratul este un lichid uleios incolor care se solidifică într-o masă cristalină la +10°C. Acidul sulfuric destinat reacţiilor conţine 95% H 2 SO 4 şi are o densitate de 1,84 g/cm 3 . 1 litru de astfel de acid cântărește 2 kg. Acidul se intareste la -20°C. Căldura de fuziune este de 10,5 kJ/mol la o temperatură de 10,37°C.

Proprietățile acidului sulfuric concentrat sunt variate. De exemplu, la dizolvarea acestui acid în apă, o cantitate mare de căldură (19 kcal/mol) va fi eliberată din cauza formării hidraților. Acești hidrați pot fi izolați din soluție la temperaturi scăzute sub formă solidă.

Acidul sulfuric este unul dintre cele mai de bază produse din industria chimică. Este destinat producerii de ingrasaminte minerale (sulfat de amoniu, superfosfat), diverse saruri si acizi, detergenti si medicamente, fibre artificiale, coloranti, explozivi. Acidul sulfuric este folosit și în metalurgie (de exemplu, descompunerea minereurilor de uraniu), pentru purificarea produselor petroliere, pentru uscarea gazelor etc.

Proprietățile chimice ale acidului sulfuric

Proprietățile chimice ale acidului sulfuric sunt:

1. Interacțiunea cu metalele:
   • acidul diluat dizolvă numai acele metale care se află la stânga hidrogenului într-o serie de tensiuni, de exemplu H 2 +1 SO 4 + Zn 0 \u003d H 2 O + Zn + 2 SO 4;
   • proprietatile oxidante ale acidului sulfuric sunt mari. Când interacționează cu diferite metale (cu excepția Pt, Au), acesta poate fi redus la H 2 S -2, S +4 O 2 sau S 0, de exemplu:
   • 2H2+6S04 + 2Ag0 = S +4O2 + Ag2+1S04 + 2H20;
   • 5H2 +6 SO4 + 8Na0 \u003d H2S -2 + 4Na2 +1 SO4 + 4H2O;
2. Acidul concentrat H 2 S + 6 O 4 reacționează de asemenea (când este încălzit) cu unele nemetale, transformându-se în compuși ai sulfului cu o stare de oxidare mai scăzută, de exemplu:
   • 2H2S +6O4 + C0 = 2S +4O2 + C +4O2 + 2H2O;
   • 2H2S +6O4 + S0 = 3S +4O2 + 2H2O;
   • 5H2S +6O4 + 2P0 = 2H3P +5O4 + 5S +4O2 + 2H2O;
3. Cu oxizi bazici:
   • H2S04 + CuO = CuS04 + H20;
4. Cu hidroxizi:
   • Cu(OH)2 + H2S04 = CuS04 + 2H20;
   • 2NaOH + H2S04 = Na2S04 + 2H20;
5. Interacțiunea cu sărurile în reacții de schimb:
   • H2S04 + BaCI2 \u003d 2HCI + BaS04;

Formarea BaSO 4 (precipitat alb, insolubil în acizi) este folosită pentru a determina acest acid și sulfații solubili.

Un monohidrat este un solvent ionizant cu caracter acid. Este foarte bine să dizolvați sulfații multor metale în ea, de exemplu:

• 2H 2 SO 4 + HNO 3 \u003d NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -;
• HClO 4 + H 2 SO 4 \u003d ClO 4 - + H 3 SO 4 +.

Un acid concentrat este un agent oxidant destul de puternic, mai ales atunci când este încălzit, de exemplu 2H2SO4 + Cu = SO2 + CuSO4 + H2O.

Acționând ca un agent de oxidare, acidul sulfuric este de obicei redus la SO2. Dar poate fi redus la S și chiar la H 2 S, de exemplu H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S.

Monohidratul aproape nu poate conduce electricitatea. În schimb, soluțiile apoase de acid sunt buni conductori. Acidul sulfuric absoarbe puternic umezeala, de aceea este folosit pentru a usca diferite gaze. Ca desicant, acidul sulfuric acționează atâta timp cât presiunea vaporilor de apă deasupra soluției sale este mai mică decât presiunea sa în gazul care este uscat.

Dacă se fierbe o soluție diluată de acid sulfuric, apa va fi îndepărtată din ea, în timp ce punctul de fierbere va crește la 337 ° C, de exemplu, atunci când acidul sulfuric la o concentrație de 98,3% începe să fie distilat. Dimpotrivă, din soluții mai concentrate, excesul de anhidridă sulfurică se evaporă. Aburul care fierbe la o temperatură de 337 ° C acidul este parțial descompus în SO 3 și H 2 O, care, la răcire, vor fi din nou combinați. Punctul de fierbere ridicat al acestui acid este potrivit pentru utilizare la separarea acizilor volatili de sărurile lor atunci când este încălzit.

Măsuri de precauție pentru manipularea acidului

Când manipulați acidul sulfuric, trebuie să aveți grijă extremă. Când acest acid intră în contact cu pielea, pielea devine albă, apoi apare maroniu și roșeață. Țesutul din jur se umflă. Dacă acest acid intră în contact cu orice parte a corpului, trebuie spălat rapid cu apă, iar zona arsă trebuie lubrifiată cu o soluție de sifon.

Acum știți că acidul sulfuric, ale cărui proprietăți sunt bine studiate, este pur și simplu indispensabil pentru o varietate de producție și exploatare.

DEFINIȚIE

anhidru acid sulfuric este un lichid greu, vâscos, care este ușor miscibil cu apa în orice proporție: interacțiunea se caracterizează printr-un efect exotermic excepțional de mare (~880 kJ/mol la diluție infinită) și poate duce la fierbere explozivă și stropire a amestecului dacă apa este adăugat la acid; prin urmare, este atât de important să folosiți întotdeauna ordinea inversă la prepararea soluțiilor și să adăugați acidul în apă, încet și cu amestecare.

Unele proprietăți fizice ale acidului sulfuric sunt prezentate în tabel.

H 2 SO 4 anhidru este un compus remarcabil cu o constantă dielectrică neobișnuit de mare și o conductivitate electrică foarte mare, care se datorează autodisocierii ionice (autoprotoliza) a compusului, precum și mecanismului de conducere a releului de transfer de protoni, care asigură fluxul de curent electric printr-un lichid vâscos cu un număr mare de legături de hidrogen.

Tabelul 1. Proprietățile fizice ale acidului sulfuric.

Obținerea de acid sulfuric

Acidul sulfuric este cel mai important produs chimic industrial și cel mai puțin costisitor acid produs în vrac oriunde în lume.

Acidul sulfuric concentrat („ulei de vitriol”) a fost obținut mai întâi prin încălzirea „vitriolului verde” FeSO 4 × nH 2 O și consumat în cantități mari pentru a obține Na 2 SO 4 și NaCl.

Procesul modern de producere a acidului sulfuric folosește un catalizator constând din oxid de vanadiu (V) cu adăugare de sulfat de potasiu pe un purtător de dioxid de siliciu sau pământ de diatomee. Dioxidul de sulf SO 2 se obține prin arderea sulfului pur sau prin prăjirea minereului sulfurat (în primul rând pirită sau minereuri de Cu, Ni și Zn) în procesul de extracție a acestor metale, apoi SO 2 se oxidează la trioxid și apoi se obține acid sulfuric prin dizolvare in apa:

S + O2 → S02 (AH 0 - 297 kJ/mol);

S02 + ½ O2 → S03 (AH0 - 9,8 kJ/mol);

S03 + H20 → H2S04 (AH0 - 130 kJ/mol).

Proprietățile chimice ale acidului sulfuric

Acidul sulfuric este un acid dibazic puternic. În prima etapă, în soluții de concentrație scăzută, se disociază aproape complet:

H2S04↔H++ + HSO4-.

Disocierea în a doua etapă

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

procedează într-o măsură mai mică. Constanta de disociere a acidului sulfuric în a doua etapă, exprimată în termeni de activitate ionică, K 2 = 10 -2.

Ca acid dibazic, acidul sulfuric formează două serii de săruri: medii și acide. Sărurile medii ale acidului sulfuric se numesc sulfați, iar sărurile acide se numesc hidrosulfați.

Acidul sulfuric absoarbe cu lăcomie vaporii de apă și, prin urmare, este adesea folosit pentru a usca gazele. Capacitatea de absorbție a apei explică și carbonizarea multor substanțe organice, în special a celor aparținând clasei de carbohidrați (fibre, zahăr etc.), atunci când sunt expuse la acid sulfuric concentrat. Acidul sulfuric elimină hidrogenul și oxigenul din carbohidrați, care formează apă, iar carbonul este eliberat sub formă de cărbune.

Acidul sulfuric concentrat, mai ales fierbinte, este un agent oxidant puternic. Acesta oxidează HI și HBr (dar nu HCl) pentru a elibera halogeni, cărbunele la CO 2 , sulful la SO 2 . Aceste reacții sunt exprimate prin ecuațiile:

8HI + H2SO4 \u003d 4I2 + H2S + 4H2O;

2HBr + H2SO4 \u003d Br2 + SO2 + 2H2O;

C + 2H2SO4 \u003d CO2 + 2SO2 + 2H2O;

S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O.

Interacțiunea acidului sulfuric cu metalele se desfășoară diferit în funcție de concentrația acestuia. Acidul sulfuric diluat se oxidează cu ionul său de hidrogen. Prin urmare, interacționează numai cu acele metale care se află în seria tensiunilor doar până la hidrogen, de exemplu:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Cu toate acestea, plumbul nu se dizolvă în acid diluat deoarece sarea de PbSO4 rezultată este insolubilă.

Acidul sulfuric concentrat este un agent oxidant datorat sulfului (VI). Oxidează metalele din seria de tensiune până la argint inclusiv. Produsele reducerii sale pot fi diferite in functie de activitatea metalului si de conditii (concentratia acidului, temperatura). Când interacționează cu metale inactive, cum ar fi cuprul, acidul este redus la SO2:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

Atunci când interacționează cu metale mai active, produsele de reducere pot fi atât dioxid, cât și sulf liber și hidrogen sulfurat. De exemplu, atunci când interacționați cu zincul, pot apărea reacții:

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Utilizarea acidului sulfuric

Utilizarea acidului sulfuric variază de la o țară la alta și de la un deceniu la altul. Deci, de exemplu, în SUA, principala zonă de consum de H 2 SO 4 este producția de îngrășăminte (70%), urmată de producția chimică, metalurgie, rafinarea petrolului (~5% în fiecare zonă). În Marea Britanie, distribuția consumului pe industrie este diferită: doar 30% din H 2 SO 4 produs este folosit în producția de îngrășăminte, dar 18% merge la vopsele, pigmenți și intermediari de colorare, 16% la producția chimică, 12% la săpun și detergenți, 10% pentru producția de fibre naturale și artificiale și 2,5% este utilizat în metalurgie.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Determinați masa de acid sulfuric care poate fi obținută dintr-o tonă de pirit dacă randamentul de oxid de sulf (IV) în reacția de prăjire este de 90%, iar oxidul de sulf (VI) în oxidarea catalitică a sulfului (IV) este de 95% a teoreticului.
Decizie	Să scriem ecuația reacției pentru arderea piritei: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2. Calculați cantitatea de substanță pirita: n(FeS2) = m(FeS2) / M(FeS2); M (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol; n (FeS 2) \u003d 1000 kg / 120 \u003d 8,33 kmol. Deoarece în ecuația de reacție coeficientul pentru dioxidul de sulf este de două ori mai mare decât coeficientul pentru FeS 2, cantitatea teoretic posibilă de substanță oxid de sulf (IV) este: n (SO 2) teoretic \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8,33 \u003d 16,66 kmol. Și practic, cantitatea de mol de oxid de sulf (IV) obținută este: n (SO 2) se practică \u003d η × n (SO 2) teor \u003d 0,9 × 16,66 \u003d 15 kmol. Să scriem ecuația de reacție pentru oxidarea oxidului de sulf (IV) la oxid de sulf (VI): 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3. Cantitatea teoretic posibilă de substanță oxid de sulf (VI) este: n(SO 3) teoretic \u003d n (SO 2) se practică \u003d 15 kmol. Și practic cantitatea de mol de oxid de sulf (VI) obținută este: n(SO 3) se practică \u003d η × n (SO 3) teoretic \u003d 0,5 × 15 \u003d 14,25 kmol. Scriem ecuația reacției pentru producerea acidului sulfuric: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4. Aflați cantitatea de substanță acid sulfuric: n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) se practică \u003d 14,25 kmoli. Randamentul de reacție este de 100%. Masa acidului sulfuric este: m (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4); M(H2S04) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; m (H 2 SO 4) \u003d 14,25 × 98 \u003d 1397 kg.
Răspuns	Masa acidului sulfuric este de 1397 kg

Autor Enciclopedia chimică b.b. N.S.Zefirov

ACID SULFURIC H2S04, greutate moleculară 98,082; incolor lichid uleios inodor. Acid dibazic foarte puternic, la 18°C ​​pK a 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK a 2 l.92; lungimi de legătură în moleculă S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, unghi HOSOH 104°, OSO 119°; fierbe cu diverse, formând un amestec azeotrop (98,3% H2SO4 și 1,7% H2O cu un punct de fierbere de 338,8 °C; vezi și Tabelul 1). ACIDUL SULFURIC, corespunzător unui conţinut de 100% H2S04, are compoziţia (%): H2S04 99,5, 0,18, 0,14, H3O + 0,09, H2S2O7 0,04, HS2O7 0,05. Miscibil cu apa si SO 3 in toate proportiile. În soluții apoase, ACIDUL SULFURIC este aproape complet disociat în H + și . Formează hidrați H2SO4nH2O, unde n = 1, 2, 3, 4 și 6,5.

Soluțiile de SO 3 în ACID SULFURIC se numesc oleum, formează doi compuși H 2 SO 4 SO 3 și H 2 SO 4 2SO 3. Oleum mai conține acid pirosulfuric, care se obține prin reacția: H 2 SO 4 + + SO 3: H 2 S 2 O 7.

Punctul de fierbere al soluţiilor apoase de ACID SULFURIC la.creşte odată cu creşterea concentraţiei acestuia şi atinge un maxim la un conţinut de 98,3% H 2 SO 4 (Tabelul 2). Punctul de fierbere al oleumului scade odată cu creșterea conținutului de SO3. Odată cu creșterea concentrației soluțiilor apoase de ACID SULFURIC, presiunea totală a vaporilor peste soluții scade și, la un conținut de 98,3% H 2 SO 4 , atinge un minim. Odată cu creșterea concentrației de SO 3 în oleum, presiunea totală a vaporilor deasupra acesteia crește. Presiunea vaporilor peste soluțiile apoase de ACID SULFURIC c. și oleum poate fi calculată prin ecuația: lgp (Pa) \u003d A - B / T + 2.126, valorile coeficienților A și B depind de concentrație de ACID SULFURIC c. Aburul peste soluții apoase de ACID SULFURIC c. constă dintr-un amestec de vapori de apă, H 2 SO 4 și SO 3, în timp ce compoziția vaporilor diferă de compoziția lichidului la toate concentrațiile de ACID SULFURIC c., cu excepția amestecului azeotrop corespunzător.

Odată cu creșterea temperaturii, disocierea H 2 SO 4 H 2 O + SO 3 - Q crește, ecuația pentru dependența de temperatură a constantei de echilibru lnК p = 14,74965 - 6,71464ln (298 / T) - 8, 10161 10 4 T 2 -9643,04 /T-9,4577 10 -3 T+2,19062 x 10 -6 T 2 . La presiune normală, gradul de disociere: 10 -5 (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K). Densitatea ACIDULUI SULFURIC 100% poate fi determinată prin ecuația: d = 1,8517 - - 1,1 10 -3 t + 2 10 -6 t 2 g / cm 3. Odată cu creșterea concentrației soluțiilor de ACID SULFURIC, capacitatea lor termică scade și atinge un minim pentru ACID SULFURIC 100%, în timp ce capacitatea termică a oleumului crește odată cu creșterea conținutului de SO3.

Cu o creștere a concentrației și o scădere a temperaturii, conductivitatea termică l scade: l \u003d 0,518 + 0,0016t - (0,25 + + t / 1293) C / 100, unde C este concentrația de ACID SULFURIC c., în% . Max. vâscozitatea are oleum H 2 SO 4 SO 3, cu creșterea temperaturii h scade. Electric rezistenţa ACIDULUI SULFURIC la.este minimă la o concentraţie de 30 şi 92% H 2 SO 4 şi maximă la o concentraţie de 84 şi 99,8% H 2 SO 4 . Pentru oleum min. r la o concentraţie de 10% SO3. Odată cu creșterea temperaturii, r ACIDUL SULFURIC crește. Dielectric permeabilitate 100% ACID SULFURIC camera 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); crioscopic constantă 6,12, ebulioscopică. constanta 5,33; coeficientul de difuzie a vaporilor ACID SULFURIC în aer se modifică cu temperatura; D \u003d 1,67 10 -5 T 3/2 cm 2 / s.

ACIDUL SULFURIC este un agent oxidant destul de puternic, mai ales atunci când este încălzit; oxidează HI și parțial HBr la halogeni liberi, carbonul la CO 2 , S la SO 2, oxidează multe metale (Cu, Hg etc.). În acest caz, ACIDUL SULFURIC se reduce la SO 2, iar cei mai puternici agenţi reducători se reduc la S şi H 2 S. Conc. H2SO4 este parțial redus cu H2, motiv pentru care nu poate fi folosit pentru uscare. Diff. Interacțiunea H 2 SO 4 cu toate metalele care se află în seria electrochimică de tensiuni la stânga hidrogenului, cu eliberarea de H 2. Oxida proprietăţile pentru H 2 SO 4 diluat sunt necaracteristice. ACIDUL SULFURIC dă două serii de săruri: sulfați medii și hidrosulfați acizi (vezi sulfați anorganici), precum și eteri (vezi sulfați organici). Sunt cunoscuți acizii peroxomonosulfuric (acidul lui Caro) H2SO5 și peroxodisulfuric H2S2O8 (vezi Sulful).

chitanta. Materiile prime pentru obtinerea ACIDULUI SULFURIC sunt: ​​S, sulfuri metalice, H 2 S, gaze de esapament din termocentrale, sulfati de Fe, Ca, etc. Principal. etape de obţinere a ACIDULUI SULFURIC k.: 1) prăjirea materiilor prime pentru obţinerea SO 2 ; 2) oxidarea S02 la S03 (conversie); 3) Absorbția SO3. In industrie se folosesc doua metode pentru obtinerea ACIDULUI SULFURIC, care se deosebesc prin modul de oxidare a SO 2, contact folosind catalizatori solizi (contact) si azotos, cu oxizi de azot. Pentru a obține ACID SULFURIC prin metoda contactului, plantele moderne folosesc catalizatori de vanadiu care au înlocuit oxizii de Pt și Fe. V 2 O 5 pur are o activitate catalitică slabă, care crește brusc în prezența sărurilor de metale alcaline, sărurile K având cea mai mare influență 7 V 2 O 5 și K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 , descompunându-se la 315 -330, 365-380 și respectiv 400-405 °C). Componenta activă sub cataliză este în stare topită.

Schema de oxidare a SO2 la SO3 poate fi reprezentată după cum urmează:

În prima etapă se atinge echilibrul, a doua etapă este lentă și determină viteza procesului.

Producerea ACIDULUI SULFURIC din sulf prin metoda contactului dublu și absorbției duble (Fig. 1) constă în următoarele etape. Aerul după curățarea de praf este furnizat de o suflantă cu gaz către turnul de uscare, unde este uscat cu 93-98% ACID SULFURIC până la un conținut de umiditate de 0,01% în volum. Aerul uscat intră în cuptorul cu sulf după preîncălzire. încălzire într-unul dintre schimbătoarele de căldură ale unității de contact. Cuptorul arde sulful furnizat prin duze: S + O 2 : SO 2 + + 297,028 kJ. Gazul care conține 10-14% în volum de SO 2 este răcit în cazan și, după diluarea cu aer la un conținut de SO 2 de 9-10% în volum la 420 ° C, intră în aparatul de contact pentru prima etapă de conversie. , care se desfăşoară pe trei straturi de catalizator (SO 2 + V 2 O 2 : : SO 3 + 96,296 kJ), după care gazul este răcit în schimbătoare de căldură. Apoi gazul care conține 8,5-9,5% SO 3 la 200 ° C intră în prima etapă de absorbție în absorbant, irigat cu oleum și ACID SULFURIC 98% la .: SO 3 + H 2 O: H 2 SO 4 + + 130,56 kJ . Apoi, gazul este curățat de stropi de ACID SULFURIC, încălzit la 420 ° C și intră în a doua etapă de conversie, care are loc pe două straturi de catalizator. Înainte de a doua etapă de absorbție, gazul este răcit în economizor și introdus în absorbantul de a doua etapă, irigat cu ACID SULFURIC 98%, iar apoi, după curățarea de stropire, este eliberat în atmosferă.

Orez. 1. Schema de producere a acidului sulfuric din sulf: 1-cuptor sulfuric; 2-cazan recuperator de caldura; 3 - economizor; focar cu 4 porniri; 5, 6-schimbătoare de căldură ale cuptorului de pornire; dispozitiv cu 7 pini; 8-schimbatoare de caldura; 9-absorbant de oleum; 10 turn de uscare; 11 şi, respectiv, 12, primul şi al doilea absorbant monohidrat; 13-colectori de acid.

Fig.2. Schema de producere a acidului sulfuric din pirita: alimentator cu 1 farfurie; 2-cuptor; 3-cazan recuperator de caldura; 4-cicloni; 5-precipitatoare electrostatice; 6 turnuri de spalat; 7-precipitatoare electrostatice umede; 8 turn de suflare; 9-turn de uscare; 10-capcană pentru stropi; 11-primul absorbant monohidrat; 12-schimb de căldură-wiki; 13 - dispozitiv de contact; absorbant 14-oleum; absorbant monohidrat de 15 secunde; 16 frigidere; 17 colecții.

Orez. 3. Schema de producere a acidului sulfuric prin metoda azotată: 1 - denitrat. turn; 2, 3-primul și al doilea produs. turnuri; 4-oxidează. turn; 5, 6, 7-absorbit. turnuri; 8 - precipitatoare electrostatice.

Producerea ACIDULUI SULFURIC din sulfuri metalice (Fig. 2) este mult mai complicată și constă în următoarele operații. Prăjirea FeS 2 se realizează într-un cuptor cu pat fluidizat cu aer: 4FeS 2 + 11O 2: 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Gazul de prăjire cu un conținut de SO 2 de 13-14%, având o temperatură de 900 °C, intră în cazan, unde este răcit la 450 °C. Îndepărtarea prafului se realizează într-un ciclon și un precipitator electrostatic. Mai departe, gazul trece prin două turnuri de spălat, irigate cu ACID SULFURIC 40% și 10%.Totodată, gazul este în final purificat din praf, fluor și arsen. Două trepte de precipitatoare electrostatice umede sunt prevăzute pentru purificarea gazelor din aerosoli de ACID SULFURIC formați în turnurile de spălare. După uscare într-un turn de uscare, înaintea căruia gazul este diluat la un conținut de 9% S02, acesta este alimentat la prima etapă de conversie (3 paturi de catalizator) printr-o suflantă. În schimbătoarele de căldură, gazul este încălzit până la 420 °C datorită căldurii gazului care provine din prima etapă a conversiei. SO 2 , oxidat la 92-95% în SO 3 , trece la prima etapă de absorbție în absorbanții de oleum și monohidrat, unde este eliberat din SO 3 . Apoi, gazul care conține SO2 ~ 0,5% intră în a doua etapă de conversie, care are loc pe unul sau două straturi de catalizator. Gazul este încălzit preliminar într-un alt grup de schimbătoare de căldură până la 420 °C datorită căldurii gazelor provenite din a doua etapă de cataliză. După separarea SO3 în a doua etapă de absorbție, gazul este eliberat în atmosferă.

Gradul de conversie a SO2 în SO3 în metoda contactului este de 99,7%, gradul de absorbție a SO3 este de 99,97%. Producerea ACIDULUI SULFURIC se realizează, de asemenea, într-o etapă de cataliză, în timp ce gradul de conversie a SO2 în SO3 nu depășește 98,5%. Înainte de a fi eliberat în atmosferă, gazul este purificat din SO2 rămas (vezi Purificarea gazului). Productivitatea instalatiilor moderne este de 1500-3100 tone/zi.

Esența metodei azotate (Fig. 3) este că gazul de prăjire, după răcire și curățare de praf, este tratat cu așa-numita nitroză-C. to., în care sol. oxizi de azot. SO 2 este absorbit de nitroză, iar apoi oxidat: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O: H 2 SO 4 + NO. NO2 rezultat este slab solubil în nitroză și este eliberat din acesta și apoi parțial oxidat de oxigen în faza gazoasă la NO2. Amestecul de NO și NO2 este reabsorbit de ACID SULFURIC. etc. Oxizii de azot nu sunt consumați în procesul de azot și sunt returnați în producție. ciclului, din cauza absorbției incomplete a ACIDULUI SULFURIC, acestea sunt parțial transportate de gazele de eșapament. Avantajele metodei azotate: simplitatea designului hardware, cost mai mic (cu 10-15% mai mic decât cel de contact), posibilitatea procesării 100% SO 2.

Instrumentarea procesului de azot turn este simplă: SO 2 este prelucrat în 7-8 turnuri căptușite cu ceramică. duză, unul dintre turnuri (gol) este un oxidant reglabil. volum. Turnurile au colectoare de acid, frigidere, pompe care alimentează cu acid rezervoarele sub presiune de deasupra turnurilor. Un ventilator de coadă este instalat în fața ultimelor două turnuri. Un precipitator electrostatic servește la purificarea gazului din aerosolul de ACID SULFURIC. Oxizii de azot necesari procesului se obtin din HNO3. Pentru a reduce emisia de oxizi de azot în atmosferă și procesarea 100% SO 2, între zonele de producție și absorbție este instalat un ciclu de procesare a SO 2 fără azot în combinație cu o metodă apă-acid pentru captarea profundă a oxizilor de azot. Dezavantajul metodei azotate este calitatea scăzută a produselor: concentrația de ACID SULFURIC este de 75%, prezența oxizilor de azot, Fe și alte impurități.

Pentru a reduce posibilitatea de cristalizare a ACIDULUI SULFURIC, în timpul transportului și depozitării, au fost stabilite standarde pentru clasele comerciale de ACID SULFURIC, a căror concentrație corespunde cu cele mai scăzute temperaturi de cristalizare. Conținut ACID SULFURIC c. în tech. grade (%): turn (nitros) 75, contact 92,5-98,0, oleum 104,5, oleum procent mare 114,6, baterie 92-94. ACIDUL SULFURIC este depozitat în rezervoare de oțel de până la 5000 m 3 în volum, capacitatea totală a acestora în depozit este proiectată pentru zece zile de producție. Oleum și ACID SULFURIC sunt transportate în rezervoare de oțel. Conc. iar ACID SULFURIC din baterie to. sunt transportate in rezervoare din otel rezistent la acid. Rezervoarele pentru transportul oleum-ului sunt acoperite cu izolație termică, iar oleum-ul este încălzit înainte de umplere.

ACIDUL SULFURIC se determină colorimetric și fotometric, sub formă de suspensie de BaSO 4 - fototurbidimetric, precum și coulometric. metodă.

Aplicație. ACIDUL SULFURIC este utilizat la producerea îngrășămintelor minerale, ca electrolit în bateriile cu plumb, pentru producerea diverșilor acizi și săruri minerale, fibre chimice, coloranți, substanțe fumigene și explozivi, în petrol, prelucrarea metalelor, textile, piele, și alte industrii. Este folosit la bal. sinteza organica in reactii de deshidratare (obtinere dietil eter, esteri), hidratare (etanol din etilena), sulfonare (detergenti sintetici si produse intermediare in producerea colorantilor), alchilare (obtinere izooctan, polietilen glicol, capro-lactama) etc. cel mai mare consumator de ACID SULFURIC este producția de îngrășăminte minerale. Pentru 1 tonă de îngrășăminte cu fosfor P 2 O 5 se consumă 2,2-3,4 tone de ACID SULFURIC, iar pentru 1 tonă de (NH 4) 2 SO 4 -0,75 tone de ACID SULFURIC Prin urmare, plantele de acid sulfuric tind să se construiască într-un complex cu fabrici pentru producerea îngrăşămintelor minerale. Producția mondială de ACID SULFURIC în 1987 a ajuns la 152 milioane de tone.

Acidul ACID SULFURIC și oleum sunt substanțe extrem de agresive care afectează căile respiratorii, pielea, mucoasele, provoacă dificultăți de respirație, tuse, adesea laringită, traheită, bronșită etc. MAC aerosol acid ACID SULFURIC în aerul zonei de lucru 1, 0 mg/m 3, în atm. aer 0,3 mg/m 3 (max. single) și 0,1 mg/m 3 (medie zilnică). Concentrația dăunătoare a vaporilor de ACID SULFURIC este de 0,008 mg/l (expunere 60 minute), letală 0,18 mg/l (60 minute). Clasa de pericol 2. Aerosol ACIDUL SULFURIC se poate forma în atmosferă ca urmare a emisiilor chimice și metalurgice. industriile care conțin oxizi de S și cad sub formă de ploaie acide.

Literatură: Manual de acid sulfuric, ed. K. M. Malina, ed. a II-a, M., 1971; Amelin A.G., Technology of sulfuric acid, ed. a 2-a, M., 1983; Vasiliev B.T., Otvagina M.I., Tehnologia acidului sulfuric, M., 1985. Yu.V. Filatov.

Enciclopedie chimică. Volumul 4 >>

Proprietăți fizice

Acidul sulfuric pur 100% (monohidrat) este un lichid uleios incolor care se solidifică într-o masă cristalină la +10 °C. Acidul sulfuric reactiv are de obicei o densitate de 1,84 g/cm3 şi conţine aproximativ 95% H2S04. Se întărește doar sub -20 °C.

Punctul de topire al monohidratului este de 10,37 °C cu o căldură de fuziune de 10,5 kJ/mol. În condiții normale, este un lichid foarte vâscos cu o constantă dielectrică foarte mare (e = 100 la 25 °C). Disocierea electrolitică proprie nesemnificativă a monohidratului are loc în paralel în două direcții: [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2 10 -4 și [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 10 - 5 . Compoziția sa moleculară-ionică poate fi aproximativ caracterizată prin următoarele date (în %):

H 2 SO 4 HSO 4 - H 3 SO 4 + H 3 O + HS 2 O 7 - H 2 S 2 O 7

99,50,180,140,090,050,04

Când se adaugă chiar și cantități mici de apă, disocierea devine predominantă conform schemei: H 2 O + H 2 SO 4<==>H3O++ + HSO4-

Proprietăți chimice

H2SO4 este un acid dibazic puternic.

H2SO4<-->H + + HSO 4 -<-->2H + + SO 4 2-

Prima etapă (pentru concentrații medii) duce la o disociere de 100%:

K2 = ( ) / = 1,2 10-2

1) Interacțiunea cu metalele:

a) acidul sulfuric diluat dizolvă numai metalele care se află în seria de tensiune la stânga hidrogenului:

Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (razb) --> Zn + 2 SO 4 + H 2 O

b) H2+6SO4 concentrat - un oxidant puternic; atunci când interacționează cu metale (cu excepția Au, Pt), acesta poate fi redus la S +4 O 2, S 0 sau H 2 S -2 (Fe, Al, Cr, de asemenea, nu reacționează fără încălzire - sunt pasivați):

• 2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 --> Ag 2 + 1 SO 4 + S + 4 O 2 + 2H 2 O
• 8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 --> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
• 2) H 2 S + 6 O 4 concentrat reacționează atunci când este încălzit cu unele nemetale datorită proprietăților sale puternice de oxidare, transformându-se în compuși ai sulfului cu o stare de oxidare inferioară (de exemplu, S + 4 O 2):

С 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) --> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O

S 0 + 2H 2 S + 6 O 4 (conc) --> 3S +4 O 2 + 2H 2 O

• 2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
• 3) cu oxizi bazici:

CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O

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

4) cu hidroxizi:

H2S04 + 2NaOH --> Na2S04 + 2H2O

H + + OH - --> H2O

H2S04 + Cu(OH)2 --> CuS04 + 2H2O

• 2H + + Cu(OH)2 --> Cu2+ + 2H2O
• 5) reacții de schimb cu săruri:

BaCI2 + H2S04 --> BaS04 + 2HCI

Ba2+ + SO42- --> BaSO4

Formarea unui precipitat alb de BaSO 4 (insolubil în acizi) este utilizată pentru identificarea acidului sulfuric și a sulfaților solubili.

MgC03 + H2SO4 --> MgS04 + H2O + CO2H2CO3

Monohidratul (acid sulfuric pur, 100%) este un solvent ionizant cu caracter acid. Sulfații multor metale sunt bine dizolvați în ea (transformându-se în bisulfați), în timp ce sărurile altor acizi sunt dizolvate, de regulă, numai dacă solvoliza lor este posibilă (cu conversie în bisulfați). Acidul azotic se comportă în monohidrat ca o bază slabă HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - percloric - ca acid foarte slab Cl > HClO 4). Monohidratul dizolvă bine multe substanțe organice care conțin atomi cu perechi de electroni neîmpărțiți (capabile să atașeze un proton). Unele dintre acestea pot fi apoi izolate înapoi neschimbate prin simpla diluare a soluției cu apă. Monohidratul are o constantă crioscopică ridicată (6,12°) și este uneori folosit ca mediu pentru determinarea greutăților moleculare.

H2SO4 concentrat este un agent oxidant destul de puternic, mai ales atunci când este încălzit (de obicei este redus la SO2). De exemplu, oxidează HI și parțial HBr (dar nu HCl) pentru a elibera halogeni. De asemenea, oxidează multe metale - Cu, Hg etc. (în timp ce aurul și platina sunt stabile în raport cu H 2 SO 4). Deci interacțiunea cu cuprul merge conform ecuației:

Cu + 2 H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Acționând ca un agent de oxidare, acidul sulfuric este de obicei redus la SO2. Cu toate acestea, poate fi redus la S și chiar H 2 S cu cei mai puternici agenți reducători.Acidul sulfuric concentrat reacționează cu hidrogenul sulfurat conform ecuației:

H 2 SO 4 + H 2 S \u003d 2H 2 O + SO 2 + S

Trebuie remarcat faptul că este, de asemenea, parțial redus de hidrogenul gazos și, prin urmare, nu poate fi folosit pentru uscare.

Orez. treisprezece.

Dizolvarea acidului sulfuric concentrat în apă este însoțită de o eliberare semnificativă de căldură (și o oarecare scădere a volumului total al sistemului). Monohidratul aproape nu conduce electricitatea. În schimb, soluțiile apoase de acid sulfuric sunt buni conductori. După cum se vede în fig. 13, aproximativ 30% acid are conductivitatea electrică maximă. Minimul curbei corespunde unui hidrat cu compoziţia H 2 SO 4 · H 2 O.

Eliberarea de căldură la dizolvarea monohidratului în apă este (în funcție de concentrația finală a soluției) de până la 84 kJ/mol H2SO4. Dimpotrivă, amestecând acid sulfuric 66%, prerăcit la 0 °C, cu zăpadă (1:1 în greutate), se poate realiza o scădere a temperaturii, până la -37 °C.

Modificarea densității soluțiilor apoase de H2SO4 cu concentrația sa (% în greutate) este prezentată mai jos:

După cum se poate observa din aceste date, determinarea densității concentrației de acid sulfuric peste 90 wt. % devine destul de inexact. Presiunea vaporilor de apă peste soluții de H 2 SO 4 de diferite concentrații la diferite temperaturi este prezentată în fig. 15. Acidul sulfuric poate acționa ca agent de uscare numai atâta timp cât presiunea vaporilor de apă deasupra soluției sale este mai mică decât presiunea sa parțială în gazul care se usucă.

Orez. cincisprezece.

Orez. şaisprezece. Puncte de fierbere peste soluţii de H 2 SO 4. soluţii de H2SO4.

Când se fierbe o soluție de acid sulfuric diluat, apa este distilată din ea, iar punctul de fierbere crește până la 337 ° C, când 98,3% H 2 SO 4 începe să se distileze (Fig. 16). Dimpotrivă, excesul de anhidridă sulfurică se volatilizează din soluții mai concentrate. Aburul acidului sulfuric care fierbe la 337 °C este parțial disociat în H2O și SO3, care se recombină la răcire. Punctul de fierbere ridicat al acidului sulfuric îi permite să fie utilizat pentru a izola acizii volatili din sărurile lor (de exemplu, HCl din NaCl) atunci când este încălzit.

chitanta

Monohidratul poate fi obţinut prin cristalizarea acidului sulfuric concentrat la -10°C.

Producția de acid sulfuric.

• etapa 1. Cuptor de pirita.
• 4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Procesul este eterogen:

• 1) pirita de fier de măcinat (pirită)
• 2) metoda „pat fluidizat”.
• 3) 800°С; îndepărtarea excesului de căldură
• 4) creșterea concentrației de oxigen din aer
• a 2-a etapă. După curățare, uscare și schimb de căldură, dioxidul de sulf intră în aparatul de contact, unde este oxidat la anhidridă sulfurică (450 ° C - 500 ° C; catalizator V 2 O 5):
• 2SO2 + O2
• a 3-a etapă. Turn de absorbție:

nSO 3 + H 2 SO 4 (conc) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (oleum)

Apa nu poate fi folosită din cauza formării de ceață. Aplicați duze ceramice și principiul contracurentului.

Aplicație.

Tine minte! Acidul sulfuric trebuie turnat în apă în porții mici, și nu invers. În caz contrar, poate apărea o reacție chimică violentă, în urma căreia o persoană poate suferi arsuri grave.

Acidul sulfuric este unul dintre produsele principale ale industriei chimice. Se duce la producerea de îngrășăminte minerale (superfosfat, sulfat de amoniu), diverși acizi și săruri, medicamente și detergenți, coloranți, fibre artificiale, explozivi. Este folosit în metalurgie (descompunerea minereurilor, de exemplu, uraniu), pentru purificarea produselor petroliere, ca desicant etc.

Practic este important faptul că acidul sulfuric foarte puternic (peste 75%) nu acționează asupra fierului. Acest lucru vă permite să îl depozitați și să îl transportați în rezervoare de oțel. Dimpotrivă, H 2 SO 4 diluat dizolvă ușor fierul cu eliberarea de hidrogen. Proprietățile oxidante nu sunt deloc tipice pentru acesta.

Acidul sulfuric puternic absoarbe umiditatea energic și, prin urmare, este adesea folosit pentru a usca gazele. Din multe substanțe organice care conțin hidrogen și oxigen, ia apa, care este adesea folosită în tehnologie. Cu același lucru (precum și cu proprietățile oxidante ale H 2 SO 4 puternic) este asociat efectul său distructiv asupra țesuturilor vegetale și animale. Acidul sulfuric care ajunge accidental pe piele sau pe rochie în timpul lucrului trebuie spălat imediat cu multă apă, apoi umeziți zona afectată cu o soluție diluată de amoniac și clătiți din nou cu apă.