Sulfuric acid H 2 SO 4 , molar mass 98.082; walang kulay na mamantika, walang amoy. Napakalakas ng diacid, sa 18°C ​​​​p K a 1 - 2.8, K 2 1.2 10 -2, pK a 2 1.92; mga haba ng bono sa S=O 0.143 nm, S-OH 0.154 nm, anggulo HOSOH 104°, OSO 119°; mga pigsa na may agnas, na bumubuo (98.3% H 2 SO 4 at 1.7% H 2 O na may kumukulong punto na 338.8 ° C; tingnan din ang talahanayan. 1). Sulfuric acid, naaayon sa 100% H 2 SO 4 na nilalaman, ay may komposisyon (%): H 2 SO 4 99.5%, HSO 4 - 0.18%, H 3 SO 4 + 0.14%, H 3 O + 0 09%, H 2 S 2 O 7 0.04%, HS 2 O 7 0.05%. Miscible sa at SO 3 sa lahat ng sukat. Sa may tubig na mga solusyon sulpuriko acid halos ganap na naghihiwalay sa H + , HSO 4 - at SO 4 2- . Mga Form H 2 SO 4 · n H 2 O, saan n=1, 2, 3, 4 at 6.5.

Ang mga solusyon ng SO 3 sa sulfuric acid ay tinatawag na oleum, bumubuo sila ng dalawang compound H 2 SO 4 SO 3 at H 2 SO 4 2SO 3. Ang Oleum ay naglalaman din ng pyrosulfuric acid, na nakukuha sa pamamagitan ng reaksyon: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Pagkuha ng sulfuric acid

Hilaw na materyal para sa pagtanggap sulpuriko acid nagsisilbing: S, metal sulfide, H 2 S, basura mula sa mga thermal power plant, sulfates ng Fe, Ca, atbp. Ang mga pangunahing yugto ng pagkuha sulpuriko acid: 1) hilaw na materyales upang makakuha ng SO 2 ; 2) SO 2 hanggang SO 3 (conversion); 3) SO3. Sa industriya, dalawang paraan ang ginagamit upang makakuha sulpuriko acid, naiiba sa paraan ng oksihenasyon ng SO 2 - contact gamit ang solid catalysts (contacts) at nitrous - na may nitrogen oxides. Upang makatanggap sulpuriko acid Sa paraan ng pakikipag-ugnay, ang mga modernong halaman ay gumagamit ng vanadium catalysts na nag-displace ng Pt at Fe oxides. Ang purong V 2 O 5 ay may mahinang aktibidad ng catalytic, na tumataas nang husto sa pagkakaroon ng mga alkali na metal, na may pinakamalaking epekto ang mga K salt. 7 V 2 O 5 at K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 na nabubulok sa 315-330 , 365-380 at 400-405 °C, ayon sa pagkakabanggit). Ang aktibong sangkap sa ilalim ng catalysis ay nasa isang molten state.

Ang pamamaraan para sa oksihenasyon ng SO 2 hanggang SO 3 ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

Sa unang yugto, naabot ang ekwilibriyo, ang pangalawang yugto ay mabagal at tinutukoy ang bilis ng proseso.

Produksyon sulpuriko acid mula sa asupre sa pamamagitan ng paraan ng double contact at double absorption (Fig. 1) ay binubuo ng mga sumusunod na yugto. Ang hangin pagkatapos ng paglilinis mula sa alikabok ay ibinibigay ng isang gas blower sa drying tower, kung saan ito ay pinatuyong 93-98% sulpuriko acid sa isang moisture content na 0.01% sa dami. Ang pinatuyong hangin ay pumapasok sa sulfur furnace pagkatapos ng preheating sa isa sa mga heat exchanger ng contact unit. Ang asupre ay sinusunog sa pugon, na ibinibigay ng mga nozzle: S + O 2 \u003d SO 2 + 297.028 kJ. Ang gas na naglalaman ng 10-14% sa dami ng SO 2 ay pinalamig sa boiler at pagkatapos ng pagbabanto ng hangin sa nilalaman ng SO 2 9-10% sa dami sa 420°C ay pumapasok sa contact apparatus para sa unang yugto ng conversion, na kung saan nagpapatuloy sa tatlong layer ng catalyst (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96.296 kJ), pagkatapos nito ang gas ay pinalamig sa mga heat exchanger. Pagkatapos ang gas na naglalaman ng 8.5-9.5% SO 3 sa 200°C ay pumapasok sa unang yugto ng pagsipsip sa absorber, irigado at 98% sulpuriko acid: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130.56 kJ. Ang gas ay pagkatapos ay spattered. sulpuriko acid, pinainit hanggang 420°C at pumapasok sa ikalawang yugto ng conversion, na dumadaloy sa dalawang layer ng catalyst. Bago ang ikalawang yugto ng pagsipsip, ang gas ay pinalamig sa economizer at pinapakain sa ikalawang yugto ng absorber, na pinatubigan ng 98% sulpuriko acid, at pagkatapos, pagkatapos ng paglilinis mula sa mga splashes, ito ay inilabas sa kapaligiran.

1 - sulfur furnace; 2 - basura init boiler; 3 - economizer; 4 - panimulang pugon; 5, 6 - mga exchanger ng init ng panimulang pugon; 7 - contact device; 8 - mga exchanger ng init; 9 - oleum absorber; 10 - pagpapatayo ng tore; 11 at 12, ayon sa pagkakabanggit, ang una at pangalawang monohydrate absorbers; 13 - mga kolektor ng acid.

1 - tagapagpakain ng plato; 2 - pugon; 3 - basura init boiler; 4 - mga bagyo; 5 - electrostatic precipitators; 6 - washing tower; 7 - wet electrostatic precipitators; 8 - pamumulaklak ng tore; 9 - pagpapatayo ng tore; 10 - spray bitag; 11 - ang unang monohydrate absorber; 12 - mga exchanger ng init; 13 - contact device; 14 - oleum absorber; 15 - pangalawang monohydrate absorber; 16 - mga refrigerator; 17 - mga koleksyon.

1 - denitration tower; 2, 3 - ang una at pangalawang production tower; 4 - tore ng oksihenasyon; 5, 6, 7 - mga tore ng pagsipsip; 8 - mga electrostatic precipitator.

Produksyon sulpuriko acid mula sa metal sulfide (Larawan 2) ay mas kumplikado at binubuo ng mga sumusunod na operasyon. Ang pag-ihaw ng FeS 2 ay isinasagawa sa isang air-blast fluidized bed furnace: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Ang litson na gas na naglalaman ng SO 2 13-14%, na may temperatura na 900°C, ay pumapasok sa boiler, kung saan ito ay pinalamig sa 450°C. Ang pag-alis ng alikabok ay isinasagawa sa isang cyclone at isang electrostatic precipitator. Susunod, ang gas ay dumadaan sa dalawang washing tower, na pinatubigan ng 40% at 10% sulpuriko acid. Kasabay nito, ang gas ay sa wakas ay nalinis mula sa alikabok, fluorine at arsenic. Para sa paglilinis ng gas mula sa aerosol sulpuriko acid nabuo sa mga washing tower, ang dalawang yugto ng wet electrostatic precipitator ay ibinigay. Pagkatapos ng pagpapatuyo sa isang drying tower, bago kung saan ang gas ay diluted sa isang nilalaman ng 9% SO 2 , ito ay fed sa unang yugto ng conversion (3 catalyst bed) sa pamamagitan ng isang blower. Sa mga heat exchanger, ang gas ay pinainit hanggang 420°C dahil sa init ng gas na nagmumula sa unang yugto ng conversion. Ang SO 2, na na-oxidize sa 92-95% sa SO 3, ay napupunta sa unang yugto ng pagsipsip sa oleum at monohydrate absorbers, kung saan ito ay inilabas mula sa SO 3. Susunod, ang gas na naglalaman ng SO 2 ~ 0.5% ay pumapasok sa ikalawang yugto ng conversion, na nagaganap sa isa o dalawang layer ng katalista. Ang gas ay preliminarily na pinainit sa isa pang pangkat ng mga heat exchanger hanggang 420 °C dahil sa init ng mga gas na nagmumula sa ikalawang yugto ng catalysis. Pagkatapos ng paghihiwalay ng SO 3 sa ikalawang yugto ng pagsipsip, ang gas ay inilabas sa atmospera.

Ang antas ng conversion ng SO 2 hanggang SO 3 sa paraan ng pakikipag-ugnay ay 99.7%, ang antas ng pagsipsip ng SO 3 ay 99.97%. Produksyon sulpuriko acid isinasagawa sa isang yugto ng catalysis, habang ang antas ng conversion ng SO 2 hanggang SO 3 ay hindi lalampas sa 98.5%. Bago ilabas sa atmospera, ang gas ay dinadalisay mula sa natitirang SO 2 (tingnan). Ang produktibidad ng mga modernong halaman ay 1500-3100 tonelada/araw.

Ang kakanyahan ng paraan ng nitrous (Larawan 3) ay ang litson na gas, pagkatapos ng paglamig at pag-alis ng alikabok, ay ginagamot sa tinatawag na nitrose - sulpuriko acid kung saan ang mga nitrogen oxide ay natunaw. Ang SO 2 ay nasisipsip ng nitrose, at pagkatapos ay na-oxidized: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. Ang resultang NO ay hindi gaanong natutunaw sa nitrose at inilabas mula dito, at pagkatapos ay bahagyang na-oxidize ng oxygen sa gas phase hanggang NO 2 . Ang pinaghalong NO at NO 2 ay muling sinisipsip sulpuriko acid atbp. Ang mga nitrogen oxide ay hindi natupok sa proseso ng nitrous at ibinabalik sa ikot ng produksyon dahil sa hindi kumpletong pagsipsip ng mga ito. sulpuriko acid sila ay bahagyang dinadala ng mga maubos na gas. Mga kalamangan ng paraan ng nitrous: pagiging simple ng instrumentation, mas mababang gastos (10-15% na mas mababa kaysa sa contact one), ang posibilidad ng 100% SO 2 processing.

Ang instrumentasyon ng proseso ng tower nitrous ay simple: Ang SO 2 ay pinoproseso sa 7-8 lined tower na may ceramic packing, ang isa sa mga tower (hollow) ay isang adjustable oxidizing volume. Ang mga tore ay may acid collectors, refrigerators, pumps na nagbibigay ng acid sa mga pressure tank sa itaas ng mga tore. Ang isang tail fan ay naka-install sa harap ng huling dalawang tower. Para sa paglilinis ng gas mula sa aerosol sulpuriko acid nagsisilbing electrostatic precipitator. Ang mga nitrogen oxide na kinakailangan para sa proseso ay nakuha mula sa HNO 3 . Upang bawasan ang paglabas ng mga nitrogen oxide sa atmospera at 100% SO 2 na pagpoproseso, isang nitrous-free SO 2 processing cycle ay naka-install sa pagitan ng mga production at absorption zone kasabay ng isang water-acid na paraan para sa malalim na pag-trap ng mga nitrogen oxide. Ang kawalan ng paraan ng nitrous ay ang mababang kalidad ng produkto: konsentrasyon sulpuriko acid 75%, ang pagkakaroon ng nitrogen oxides, Fe at iba pang mga impurities.

Upang mabawasan ang posibilidad ng pagkikristal sulpuriko acid sa panahon ng transportasyon at pag-iimbak, ang mga pamantayan para sa mga komersyal na grado ay itinatag sulpuriko acid, na ang konsentrasyon ay tumutugma sa pinakamababang temperatura ng pagkikristal. Nilalaman sulpuriko acid sa mga teknikal na grado (%): tower (nitrous) 75, contact 92.5-98.0, oleum 104.5, high-percentage oleum 114.6, baterya 92-94. sulpuriko acid na nakaimbak sa mga tangke ng bakal na may dami na hanggang 5000 m 3, ang kanilang kabuuang kapasidad sa bodega ay idinisenyo para sa isang sampung araw na produksyon. Oleum at sulpuriko acid dinadala sa mga tangke ng bakal na riles. Puro at baterya sulpuriko acid dinadala sa mga tangke ng bakal na lumalaban sa acid. Ang mga tangke para sa transportasyon ng oleum ay natatakpan ng thermal insulation at ang oleum ay pinainit bago punan.

Tukuyin sulpuriko acid colorimetrically at photometrically, sa anyo ng isang suspensyon ng BaSO 4 - phototurbidimetrically, pati na rin sa pamamagitan ng coulometric na pamamaraan.

Ang paggamit ng sulfuric acid

Ang sulfuric acid ay ginagamit sa paggawa ng mga mineral na pataba, bilang isang electrolyte sa mga lead na baterya, para sa paggawa ng iba't ibang mga mineral na asido at asin, mga hibla ng kemikal, tina, mga sangkap na bumubuo ng usok at mga pampasabog, sa langis, metalworking, tela, katad at ibang industriya. Ginagamit ito sa pang-industriyang organikong synthesis sa mga reaksyon ng pag-aalis ng tubig (pagkuha ng diethyl ether, esters), hydration (ethanol mula sa ethylene), sulfonation (at mga intermediate na produkto sa paggawa ng mga tina), alkylation (pagkuha ng isooctane, polyethylene glycol, caprolactam), atbp. Ang pinakamalaking mamimili sulpuriko acid- paggawa ng mga mineral na pataba. Para sa 1 tonelada ng P 2 O 5 phosphate fertilizers, 2.2-3.4 tonelada ang natupok sulpuriko acid, at para sa 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0.75 t sulpuriko acid. Samakatuwid, ang mga halaman ng sulfuric acid ay may posibilidad na itayo kasabay ng mga halaman para sa paggawa ng mga mineral na pataba. Produksyon ng mundo sulpuriko acid noong 1987 umabot sa 152 milyong tonelada.

Sulfuric acid at oleum - labis na agresibong mga sangkap na nakakaapekto sa respiratory tract, balat, mucous membrane, nagdudulot ng kahirapan sa paghinga, ubo, madalas - laryngitis, tracheitis, bronchitis, atbp. Ang MPC ng sulfuric acid aerosol sa hangin ng nagtatrabaho na lugar ay 1.0 mg/m 3, sa kapaligiran 0.3 mg/m 3 (maximum na isang beses) at 0.1 mg/m 3 (araw-araw na average). Ang kapansin-pansing konsentrasyon ng mga singaw sulpuriko acid 0.008 mg/l (60 min na pagkakalantad), nakamamatay na 0.18 mg/l (60 min). Hazard class 2. Aerosol sulpuriko acid maaaring mabuo sa atmospera bilang resulta ng mga emisyon mula sa kemikal at metalurhiko na mga industriya na naglalaman ng mga S oxide at bumagsak bilang acid rain.

Ang bawat tao sa klase ng kimika ay nag-aral ng mga acid. Ang isa sa kanila ay tinatawag na sulfuric acid at itinalagang HSO 4. Tungkol sa kung ano ang mga katangian ng sulfuric acid, sasabihin ng aming artikulo.

Mga pisikal na katangian ng sulfuric acid

Ang purong sulfuric acid o monohydrate ay isang walang kulay na mamantika na likido na nagpapatigas sa isang mala-kristal na masa sa +10°C. Ang sulfuric acid na inilaan para sa mga reaksyon ay naglalaman ng 95% H 2 SO 4 at may density na 1.84 g/cm 3 . Ang 1 litro ng naturang acid ay tumitimbang ng 2 kg. Ang acid ay tumitigas sa -20°C. Ang init ng pagsasanib ay 10.5 kJ/mol sa temperaturang 10.37°C.

Ang mga katangian ng puro sulfuric acid ay iba-iba. Halimbawa, kapag natunaw ang acid na ito sa tubig, ang isang malaking halaga ng init (19 kcal / mol) ay ilalabas dahil sa pagbuo ng mga hydrates. Ang mga hydrates na ito ay maaaring ihiwalay mula sa solusyon sa mababang temperatura sa solidong anyo.

Ang sulfuric acid ay isa sa mga pinakapangunahing produkto sa industriya ng kemikal. Ito ay inilaan para sa produksyon ng mga mineral fertilizers (ammonium sulfate, superphosphate), iba't ibang mga asing-gamot at acids, detergents at mga gamot, artipisyal na mga hibla, tina, mga eksplosibo. Ginagamit din ang sulfuric acid sa metalurhiya (halimbawa, ang agnas ng uranium ores), para sa paglilinis ng mga produktong petrolyo, para sa pagpapatuyo ng mga gas, at iba pa.

Mga kemikal na katangian ng sulfuric acid

Ang mga kemikal na katangian ng sulfuric acid ay:

1. Pakikipag-ugnayan sa mga metal:
   • ang dilute acid ay natutunaw lamang ang mga metal na nasa kaliwa ng hydrogen sa isang serye ng mga boltahe, halimbawa H 2 +1 SO 4 + Zn 0 \u003d H 2 O + Zn + 2 SO 4;
   • ang oxidizing properties ng sulfuric acid ay mahusay. Kapag nakikipag-ugnayan sa iba't ibang mga metal (maliban sa Pt, Au), maaari itong bawasan sa H 2 S -2, S +4 O 2 o S 0, halimbawa:
   • 2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;
   • 5H 2 +6 SO 4 + 8Na 0 \u003d H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;
2. Ang concentrated acid H 2 S +6 O 4 ay tumutugon din (kapag pinainit) sa ilang hindi metal, habang nagiging mga sulfur compound na may mas mababang estado ng oksihenasyon, halimbawa:
   • 2H 2 S +6 O 4 + C 0 = 2S +4 O 2 + C +4 O 2 + 2H 2 O;
   • 2H 2 S +6 O 4 + S 0 = 3S +4 O 2 + 2H 2 O;
   • 5H 2 S +6 O 4 + 2P 0 = 2H 3 P +5 O 4 + 5S +4 O 2 + 2H 2 O;
3. Sa mga pangunahing oksido:
   • H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O;
4. Sa hydroxides:
   • Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
   • 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;
5. Pakikipag-ugnayan sa mga asin sa mga reaksyon ng pagpapalitan:
   • H 2 SO 4 + BaCl 2 \u003d 2HCl + BaSO 4;

Ang pagbuo ng BaSO 4 (white precipitate, insoluble in acids) ay ginagamit upang matukoy ang acid na ito at mga natutunaw na sulfate.

Ang monohydrate ay isang ionizing solvent na may acidic na katangian. Napakahusay na matunaw ang mga sulfate ng maraming mga metal sa loob nito, halimbawa:

• 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 +.

Ang concentrated acid ay isang medyo malakas na oxidizing agent, lalo na kapag pinainit, halimbawa 2H 2 SO 4 + Cu = SO 2 + CuSO 4 + H 2 O.

Gumaganap bilang isang oxidizing agent, ang sulfuric acid ay karaniwang nababawasan sa SO 2 . Ngunit maaari itong bawasan sa S at maging sa H 2 S, halimbawa H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S.

Ang monohydrate ay halos hindi makapag-conduct ng kuryente. Sa kabaligtaran, ang mga solusyon sa may tubig na acid ay mahusay na mga conductor. Ang sulfuric acid ay malakas na sumisipsip ng kahalumigmigan, kaya ginagamit ito upang matuyo ang iba't ibang mga gas. Bilang isang desiccant, ang sulfuric acid ay kumikilos hangga't ang presyon ng singaw ng tubig sa itaas ng solusyon nito ay mas mababa kaysa sa presyon nito sa gas na pinatuyong.

Kung ang isang dilute na solusyon ng sulfuric acid ay pinakuluan, ang tubig ay aalisin mula dito, habang ang kumukulo na punto ay tataas sa 337 ° C, halimbawa, kapag ang sulfuric acid sa isang konsentrasyon na 98.3% ay sinimulang dalisay. Sa kabaligtaran, mula sa mga solusyon na mas puro, ang labis na sulfuric anhydride ay sumingaw. Ang steam na kumukulo sa temperatura na 337 ° C acid ay bahagyang nabubulok sa SO 3 at H 2 O, na, sa paglamig, ay muling pagsasamahin. Ang mataas na punto ng kumukulo ng acid na ito ay angkop para sa paggamit sa paghihiwalay ng pabagu-bago ng isip acids mula sa kanilang mga asing-gamot kapag pinainit.

Mga Pag-iingat sa Paghawak ng Acid

Kapag humahawak ng sulfuric acid, kailangang mag-ingat nang husto. Kapag nadikit ang acid na ito sa balat, nagiging puti ang balat, pagkatapos ay lilitaw ang kayumanggi at pamumula. Ang tissue sa paligid ay namamaga. Kung ang acid na ito ay nakukuha sa anumang bahagi ng katawan, dapat itong mabilis na hugasan ng tubig, at ang nasunog na lugar ay dapat na lubricated na may solusyon ng soda.

Ngayon alam mo na ang sulfuric acid, na ang mga katangian ay mahusay na pinag-aralan, ay kailangan lamang para sa iba't ibang produksyon at pagmimina.

DEPINISYON

walang tubig sulpuriko acid ay isang mabigat, malapot na likido na madaling nahahalo sa tubig sa anumang proporsyon: ang pakikipag-ugnayan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang napakalaking exothermic effect (~880 kJ / mol sa walang katapusang pagbabanto) at maaaring humantong sa paputok na pagkulo at pag-splash ng pinaghalong kung tubig ay idinagdag sa acid; kaya naman napakahalaga na palaging gamitin ang reverse order sa paghahanda ng mga solusyon at idagdag ang acid sa tubig, dahan-dahan at may pagpapakilos.

Ang ilang mga pisikal na katangian ng sulfuric acid ay ibinibigay sa talahanayan.

Ang Anhydrous H 2 SO 4 ay isang kapansin-pansing compound na may hindi pangkaraniwang mataas na dielectric na pare-pareho at napakataas na electrical conductivity, na dahil sa ionic autodissociation (autoprotolysis) ng compound, pati na rin ang proton transfer relay conduction mechanism, na nagsisiguro sa daloy ng electric current sa pamamagitan ng malapot na likido na may malaking bilang ng mga hydrogen bond.

Talahanayan 1. Mga pisikal na katangian ng sulfuric acid.

Pagkuha ng sulfuric acid

Ang sulfuric acid ay ang pinakamahalagang kemikal na pang-industriya at ang pinakamurang bulk acid na ginawa saanman sa mundo.

Ang concentrated sulfuric acid ("vitriol oil") ay unang nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng "green vitriol" FeSO 4 ×nH 2 O at ginugol sa malalaking dami upang makuha ang Na 2 SO 4 at NaCl.

Ang modernong proseso para sa paggawa ng sulfuric acid ay gumagamit ng catalyst na binubuo ng vanadium(V) oxide na may pagdaragdag ng potassium sulfate sa isang carrier ng silicon dioxide o diatomaceous earth. Ang sulfur dioxide SO 2 ay nakukuha sa pamamagitan ng pagsunog ng purong sulfur o sa pamamagitan ng pag-ihaw ng sulfide ore (pangunahin ang pyrite o ores ng Cu, Ni at Zn) sa proseso ng pagkuha ng mga metal na ito. Pagkatapos ang SO 2 ay na-oxidize sa trioxide, at pagkatapos ay ang sulfuric acid ay nakuha sa pamamagitan ng natutunaw sa tubig:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 kJ / mol);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ / mol).

Mga kemikal na katangian ng sulfuric acid

Ang sulfuric acid ay isang malakas na dibasic acid. Sa unang yugto, sa mga solusyon ng mababang konsentrasyon, halos ganap itong naghihiwalay:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Dissociation sa ikalawang yugto

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

nagpapatuloy sa mas mababang lawak. Ang dissociation constant ng sulfuric acid sa ikalawang yugto, na ipinahayag sa mga tuntunin ng aktibidad ng ion, K 2 = 10 -2.

Bilang isang dibasic acid, ang sulfuric acid ay bumubuo ng dalawang serye ng mga asing-gamot: medium at acidic. Ang mga medium salt ng sulfuric acid ay tinatawag na sulfates, at ang acid salts ay tinatawag na hydrosulfates.

Ang sulfuric acid ay matakaw na sumisipsip ng singaw ng tubig at samakatuwid ay kadalasang ginagamit upang matuyo ang mga gas. Ang kakayahang sumipsip ng tubig ay nagpapaliwanag din ng pagkasunog ng maraming mga organikong sangkap, lalo na ang mga kabilang sa klase ng carbohydrates (fiber, asukal, atbp.), Kapag nalantad sa puro sulfuric acid. Ang sulfuric acid ay nag-aalis ng hydrogen at oxygen mula sa carbohydrates, na bumubuo ng tubig, at ang carbon ay inilabas sa anyo ng karbon.

Ang puro sulfuric acid, lalo na ang mainit, ay isang masiglang ahente ng oxidizing. Ito ay nag-oxidize ng HI at HBr (ngunit hindi HCl) upang magbakante ng mga halogens, karbon sa CO 2 , sulfur sa SO 2 . Ang mga reaksyong ito ay ipinahayag ng mga equation:

8HI + H 2 SO 4 \u003d 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H 2 SO 4 \u003d Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

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

Ang pakikipag-ugnayan ng sulfuric acid sa mga metal ay nagpapatuloy nang iba depende sa konsentrasyon nito. Ang dilute sulfuric acid ay na-oxidize kasama ang hydrogen ion nito. Samakatuwid, nakikipag-ugnayan lamang ito sa mga metal na nasa serye ng mga boltahe lamang hanggang sa hydrogen, halimbawa:

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

Gayunpaman, ang tingga ay hindi natutunaw sa dilute acid dahil ang nagreresultang PbSO 4 na asin ay hindi matutunaw.

Ang concentrated sulfuric acid ay isang oxidizing agent dahil sa sulfur (VI). Ito ay nag-oxidize ng mga metal sa serye ng boltahe hanggang sa at kabilang ang pilak. Ang mga produkto ng pagbawas nito ay maaaring magkakaiba depende sa aktibidad ng metal at sa mga kondisyon (konsentrasyon ng acid, temperatura). Kapag nakikipag-ugnayan sa mga mababang-aktibong metal, tulad ng tanso, ang acid ay nababawasan sa SO 2:

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

Kapag nakikipag-ugnayan sa mas aktibong mga metal, ang mga produktong pampababa ay maaaring parehong dioxide at libreng sulfur at hydrogen sulfide. Halimbawa, kapag nakikipag-ugnayan sa zinc, maaaring mangyari ang mga reaksyon:

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

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

Ang paggamit ng sulfuric acid

Ang paggamit ng sulfuric acid ay nag-iiba sa bawat bansa at mula dekada hanggang dekada. Kaya, halimbawa, sa USA, ang pangunahing lugar ng pagkonsumo ng H 2 SO 4 ay ang paggawa ng pataba (70%), na sinusundan ng paggawa ng kemikal, metalurhiya, pagdadalisay ng langis (~ 5% sa bawat lugar). Sa UK, ang pamamahagi ng pagkonsumo ayon sa industriya ay naiiba: 30% lamang ng H 2 SO 4 na ginawa ang ginagamit sa paggawa ng mga pataba, ngunit 18% ang napupunta sa mga pintura, pigment at dye intermediate, 16% sa paggawa ng kemikal, 12% sa sabon at detergent, 10 % para sa produksyon ng natural at artipisyal na mga hibla at 2.5% ay ginagamit sa metalurhiya.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo	Tukuyin ang masa ng sulfuric acid na maaaring makuha mula sa isang tonelada ng pyrite kung ang ani ng sulfur oxide (IV) sa roasting reaction ay 90%, at sulfur oxide (VI) sa catalytic oxidation ng sulfur (IV) ay 95% ng teoretikal.
Desisyon	Isulat natin ang equation ng reaksyon para sa pagpapaputok ng pyrite: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2. Kalkulahin ang dami ng pyrite substance: n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2); 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. Dahil sa equation ng reaksyon ang coefficient para sa sulfur dioxide ay dalawang beses na mas malaki kaysa sa coefficient para sa FeS 2, ang theoretically posibleng dami ng sulfur oxide (IV) substance ay: n (SO 2) theor \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8.33 \u003d 16.66 kmol. At halos ang dami ng mole ng sulfur oxide (IV) na nakuha ay: n (SO 2) practice \u003d η × n (SO 2) theor \u003d 0.9 × 16.66 \u003d 15 kmol. Isulat natin ang equation ng reaksyon para sa oksihenasyon ng sulfur oxide (IV) sa sulfur oxide (VI): 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3. Ang theoretically posibleng dami ng sulfur oxide substance (VI) ay: n(SO 3) theor \u003d n (SO 2) practice \u003d 15 kmol. At halos ang dami ng mole ng sulfur oxide (VI) na nakuha ay: n(SO 3) practice \u003d η × n (SO 3) theor \u003d 0.5 × 15 \u003d 14.25 kmol. Isinulat namin ang equation ng reaksyon para sa paggawa ng sulfuric acid: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4. Hanapin ang dami ng sulfuric acid substance: n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) pagsasanay \u003d 14.25 kmol. Ang resulta ng reaksyon ay 100%. Ang masa ng sulfuric acid ay: m (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4); M(H 2 SO 4) = 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.
Sagot	Ang masa ng sulfuric acid ay 1397 kg

May-akda Chemical Encyclopedia b.b. N.S.Zefirov

SULFURIC ACID H 2 SO 4 , molekular na timbang 98.082; walang kulay walang amoy na mamantika na likido. Napakalakas ng dibasic acid, sa 18°C ​​​​pK a 1 - 2.8, K 2 1.2 10 -2, pK a 2 l.92; mga haba ng bono sa molekula S=O 0.143 nm, S-OH 0.154 nm, anggulo HOSOH 104°, OSO 119°; kumukulo na may iba't-ibang, na bumubuo ng azeotropic mixture (98.3% H 2 SO 4 at 1.7% H 2 O na may kumukulo na 338.8 ° C; tingnan din ang Talahanayan 1). Ang SULFURIC ACID, na tumutugma sa 100% H 2 SO 4 na nilalaman, ay may komposisyon (%): H 2 SO 4 99.5, 0.18, 0.14, H 3 O + 0.09, H 2 S 2 O 7 0.04, HS 2 O 7 0.05. Nahahalo sa tubig at SO 3 sa lahat ng sukat. Sa mga may tubig na solusyon, ang SULFURIC ACID ay halos ganap na nahiwalay sa H + , at . Nagbubuo ng hydrates H 2 SO 4 nH 2 O, kung saan n = 1, 2, 3, 4 at 6.5.

Ang SO 3 na solusyon sa SULFURIC ACID ay tinatawag na oleum, bumubuo sila ng dalawang compound H 2 SO 4 SO 3 at H 2 SO 4 2SO 3. Ang Oleum ay naglalaman din ng pyrosulfuric acid, na nakukuha sa pamamagitan ng reaksyon: H 2 SO 4 + + SO 3: H 2 S 2 O 7.

Ang punto ng kumukulo ng mga may tubig na solusyon ng SULFURIC ACID ay tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon nito at umabot sa pinakamataas sa nilalamang 98.3% H 2 SO 4 (Talahanayan 2). Bumababa ang boiling point ng oleum sa pagtaas ng SO 3 na nilalaman. Sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng mga may tubig na solusyon ng SULFURIC ACID, ang kabuuang presyon ng singaw sa mga solusyon ay bumababa at, sa isang nilalaman na 98.3% H 2 SO 4, umabot sa isang minimum. Sa pagtaas ng konsentrasyon ng SO 3 sa oleum, ang kabuuang presyon ng singaw sa itaas nito ay tumataas. Ang presyon ng singaw sa mga may tubig na solusyon ng SULPHURIC ACID c. at oleum ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng equation: lgp (Pa) \u003d A - B / T + 2.126, ang mga halaga ng coefficients A at B ay nakasalalay sa konsentrasyon ng SULPHURIC ACID c. Ang singaw sa ibabaw ng may tubig na solusyon ng SULPHURIC ACID c. binubuo mula sa pinaghalong singaw ng tubig, H 2 SO 4 at SO 3, habang ang komposisyon ng singaw ay naiiba sa komposisyon ng likido sa lahat ng konsentrasyon ng SULPHURIC ACID c., maliban sa kaukulang azeotropic mixture.

Sa pagtaas ng temperatura, ang dissociation ng H 2 SO 4 H 2 O + SO 3 - Q ay tumataas, ang equation para sa pagdepende sa temperatura ng equilibrium constant 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 . Sa normal na presyon, ang antas ng dissociation: 10 -5 (373 K), 2.5 (473 K), 27.1 (573 K), 69.1 (673 K). Ang densidad ng 100% SULFURIC ACID ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng equation: d = 1.8517 - - 1.1 10 -3 t + 2 10 -6 t 2 g / cm 3. Sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga solusyon sa SULFURIC ACID, bumababa ang kanilang kapasidad ng init at umabot sa pinakamababa para sa 100% SULFURIC ACID, habang ang kapasidad ng init ng oleum ay tumataas sa pagtaas ng nilalaman ng SO 3.

Sa pagtaas ng konsentrasyon at pagbaba ng temperatura, bumababa ang thermal conductivity l: l \u003d 0.518 + 0.0016t - (0.25 + + t / 1293) C / 100, kung saan ang C ay ang konsentrasyon ng SULFURIC ACID c., sa% . Max. Ang lagkit ay may oleum H 2 SO 4 SO 3, na may pagtaas ng temperatura h bumababa. Electric paglaban ng SULFURIC ACID sa. ay minimal sa isang konsentrasyon ng 30 at 92% H 2 SO 4 at maximum sa isang konsentrasyon ng 84 at 99.8% H 2 SO 4 . Para sa oleum min. r sa isang konsentrasyon ng 10% SO 3 . Sa pagtaas ng temperatura, tumataas ang SULFURIC ACID. Dielectric permeability 100% SULFURIC ACID room 101 (298.15 K), 122 (281.15 K); cryoscopic pare-pareho 6.12, ebulioscopic. pare-pareho 5.33; vapor diffusion coefficient SULFURIC ACID sa mga pagbabago sa hangin na may temperatura; D \u003d 1.67 10 -5 T 3/2 cm 2 / s.

Ang SULFURIC ACID ay isang medyo malakas na ahente ng oxidizing, lalo na kapag pinainit; nag-oxidize ng HI at bahagyang HBr sa mga libreng halogens, carbon sa CO 2 , S hanggang SO 2, nag-oxidize ng maraming metal (Cu, Hg, atbp.). Sa kasong ito, ang SULFURIC ACID ay nabawasan sa SO 2, at ang pinakamakapangyarihang mga ahente ng pagbabawas ay nabawasan sa S at H 2 S. Conc. Ang H 2 SO 4 ay bahagyang nababawasan ng H 2 , kaya naman hindi ito magagamit sa pagpapatuyo nito. Diff. Ang pakikipag-ugnayan ng H 2 SO 4 sa lahat ng mga metal na nasa electrochemical series ng mga boltahe sa kaliwa ng hydrogen, kasama ang paglabas ng H 2. Mag-oxidize mga katangian para sa dilute H 2 SO 4 ay uncharacteristic. Ang SULFURIC ACID ay nagbibigay ng dalawang serye ng mga asin: medium sulfate at acidic hydrosulfates (tingnan ang Inorganic sulfates), pati na rin ang mga eter (tingnan ang Organic sulfates). Peroxomonosulphuric (Caro's acid) H 2 SO 5 at peroxodisulfuric H 2 S 2 O 8 acids ay kilala (tingnan ang Sulphur).

Resibo. Ang mga hilaw na materyales para sa pagkuha ng SULFURIC ACID ay: S, metal sulfides, H 2 S, exhaust gases mula sa thermal power plants, sulfates ng Fe, Ca, atbp. Main. mga yugto ng pagkuha ng SULFURIC ACID k.: 1) pag-iihaw ng mga hilaw na materyales upang makakuha ng SO 2 ; 2) oksihenasyon ng SO 2 hanggang SO 3 (conversion); 3) SO 3 pagsipsip. Sa industriya, dalawang paraan ang ginagamit upang makakuha ng SULFURIC ACID, na naiiba sa paraan ng SO 2 ay na-oxidized, contact gamit ang solid catalysts (contacts) at nitrous, na may nitrogen oxides. Upang makakuha ng SULFURIC ACID sa pamamagitan ng paraan ng pakikipag-ugnay, ang mga modernong halaman ay gumagamit ng vanadium catalysts na nag-displace ng Pt at Fe oxides. Ang purong V 2 O 5 ay may mahinang catalytic na aktibidad, na tumataas nang husto sa pagkakaroon ng alkali metal salts, na may pinakamaraming impluwensya ang K salts. 7 V 2 O 5 at K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 , na nabubulok sa 315 -330, 365-380 at 400-405 °C, ayon sa pagkakabanggit). Ang aktibong sangkap sa ilalim ng catalysis ay nasa isang molten state.

Ang pamamaraan para sa oksihenasyon ng SO 2 hanggang SO 3 ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

Sa unang yugto, naabot ang ekwilibriyo, ang pangalawang yugto ay mabagal at tinutukoy ang bilis ng proseso.

Ang produksyon ng SULFURIC ACID mula sa asupre sa pamamagitan ng paraan ng double contact at double absorption (Fig. 1) ay binubuo ng mga sumusunod na yugto. Ang hangin pagkatapos ng paglilinis mula sa alikabok ay ibinibigay ng isang gas blower sa drying tower, kung saan ito ay pinatuyo ng 93-98% SULFURIC ACID sa isang moisture content na 0.01% sa dami. Ang pinatuyong hangin ay pumapasok sa sulfur furnace pagkatapos ng pre-heating. pagpainit sa isa sa mga heat exchanger ng contact unit. Ang furnace ay nagsusunog ng asupre na ibinibigay ng mga nozzle: S + O 2 : SO 2 + + 297.028 kJ. Ang gas na naglalaman ng 10-14% ng dami ng SO 2 ay pinalamig sa boiler at, pagkatapos ng pagbabanto ng hangin sa isang nilalaman ng SO 2 na 9-10% ng dami sa 420 ° C, ay pumapasok sa contact apparatus para sa unang yugto ng conversion , na nagpapatuloy sa tatlong layer ng catalyst (SO 2 + V 2 O 2 : : SO 3 + 96.296 kJ), pagkatapos nito ang gas ay pinalamig sa mga heat exchanger. Pagkatapos ang gas na naglalaman ng 8.5-9.5% SO 3 sa 200 ° C ay pumapasok sa unang yugto ng pagsipsip sa absorber, pinatubigan ng oleum at 98% SULFURIC ACID hanggang .: SO 3 + H 2 O: H 2 SO 4 + + 130.56 kJ . Susunod, ang gas ay nalinis mula sa mga splashes ng SULFURIC ACID, pinainit hanggang 420 ° C at pumapasok sa ikalawang yugto ng conversion, na nagaganap sa dalawang layer ng catalyst. Bago ang ikalawang yugto ng pagsipsip, ang gas ay pinalamig sa economizer at pinapakain sa ikalawang yugto ng absorber, pinatubigan ng 98% SULFURIC ACID, at pagkatapos, pagkatapos ng paglilinis mula sa mga splashes, ito ay inilabas sa atmospera.

kanin. 1. Scheme para sa produksyon ng sulfuric acid mula sa sulfur: 1-sulfuric furnace; 2-heat recovery boiler; 3 - economizer; 4-starter na firebox; 5, 6-heat exchangers ng panimulang pugon; 7-pin na aparato; 8-mga palitan ng init; 9-oleum absorber; 10 drying tower; 11 at 12, ayon sa pagkakabanggit, ang una at pangalawang monohydrate absorbers; 13-mga kolektor ng acid.

Fig.2. Scheme para sa produksyon ng sulfuric acid mula sa pyrite: 1-dish feeder; 2-pugon; 3-heat recovery boiler; 4-cyclones; 5-electrostatic precipitator; 6 washing tower; 7-wet electrostatic precipitators; 8 suntok tore; 9-drying tower; 10-splash bitag; 11-unang monohydrate absorber; 12-heat exchange-wiki; 13 - contact device; 14-oleum absorber; 15 segundo monohydrate absorber; 16 na refrigerator; 17 mga koleksyon.

kanin. 3. Scheme para sa produksyon ng sulfuric acid sa pamamagitan ng nitrous method: 1 - denitratz. tore; 2, 3-una at pangalawang produkto. mga tore; 4-oxidize. tore; 5, 6, 7-sumisipsip. mga tore; 8 - mga electrostatic precipitator.

Ang paggawa ng SULFURIC ACID mula sa metal sulfides (Fig. 2) ay mas kumplikado at binubuo ng mga sumusunod na operasyon. Ang pag-ihaw ng FeS 2 ay isinasagawa sa isang air-blast fluidized bed furnace: 4FeS 2 + 11O 2: 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Ang litson na gas na may nilalamang SO 2 na 13-14%, na may temperatura na 900 °C, ay pumapasok sa boiler, kung saan ito ay pinalamig sa 450 °C. Ang pag-alis ng alikabok ay isinasagawa sa isang cyclone at isang electrostatic precipitator. Dagdag pa, ang gas ay dumadaan sa dalawang washing tower, na pinatubigan ng 40% at 10% SULPHURIC ACID. Kasabay nito, ang gas ay sa wakas ay dinadalisay mula sa alikabok, fluorine at arsenic. Dalawang yugto ng wet electrostatic precipitator ang ibinibigay para sa paglilinis ng gas mula sa SULPHURIC ACID aerosol na nabuo sa mga washing tower. Pagkatapos ng pagpapatuyo sa isang drying tower, bago kung saan ang gas ay diluted sa isang nilalaman ng 9% SO 2 , ito ay fed sa unang yugto ng conversion (3 catalyst bed) sa pamamagitan ng isang blower. Sa mga heat exchanger, ang gas ay pinainit hanggang 420 °C dahil sa init ng gas na nagmumula sa unang yugto ng conversion. Ang SO 2, na na-oxidize sa 92-95% sa SO 3, ay napupunta sa unang yugto ng pagsipsip sa oleum at monohydrate absorbers, kung saan ito ay inilabas mula sa SO 3. Susunod, ang gas na naglalaman ng SO 2 ~ 0.5% ay pumapasok sa ikalawang yugto ng conversion, na nagaganap sa isa o dalawang layer ng katalista. Ang gas ay preliminarily na pinainit sa isa pang pangkat ng mga heat exchanger hanggang 420 °C dahil sa init ng mga gas na nagmumula sa ikalawang yugto ng catalysis. Pagkatapos ng paghihiwalay ng SO 3 sa ikalawang yugto ng pagsipsip, ang gas ay inilabas sa atmospera.

Ang antas ng conversion ng SO 2 hanggang SO 3 sa paraan ng pakikipag-ugnay ay 99.7%, ang antas ng pagsipsip ng SO 3 ay 99.97%. Ang produksyon ng SULFURIC ACID ay isinasagawa din sa isang yugto ng catalysis, habang ang antas ng conversion ng SO 2 hanggang SO 3 ay hindi lalampas sa 98.5%. Bago ilabas sa atmospera, ang gas ay dinadalisay mula sa natitirang SO 2 (tingnan ang Gas purification). Ang pagiging produktibo ng mga modernong pag-install ay 1500-3100 tonelada / araw.

Ang kakanyahan ng paraan ng nitrous (Larawan 3) ay ang litson na gas, pagkatapos ng paglamig at paglilinis mula sa alikabok, ay ginagamot sa tinatawag na nitrose-C. sa., kung saan sol. nitrogen oxides. Ang SO 2 ay sinisipsip ng nitrose, at pagkatapos ay na-oxidize: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O: H 2 SO 4 + NO. Ang resultang NO ay hindi gaanong natutunaw sa nitrose at inilabas mula dito, at pagkatapos ay bahagyang na-oxidize ng oxygen sa gas phase hanggang NO 2 . Ang pinaghalong NO at NO 2 ay muling sinisipsip ng SULFURIC ACID. atbp. Ang mga nitrogen oxide ay hindi natupok sa proseso ng nitrous at ibinabalik sa produksyon. cycle, dahil sa hindi kumpletong pagsipsip ng kanilang SULFURIC ACID sa. bahagyang natatangay sila ng mga maubos na gas. Mga kalamangan ng paraan ng nitrous: pagiging simple ng disenyo ng hardware, mas mababang gastos (10-15% na mas mababa kaysa sa contact one), ang posibilidad ng 100% SO 2 processing.

Ang instrumentation ng proseso ng tower nitrous ay simple: SO 2 ay pinoproseso sa 7-8 lined tower na may ceramic. nozzle, isa sa mga tower (hollow) ay isang adjustable oxidizer. dami. Ang mga tore ay may acid collectors, refrigerators, pumps na nagbibigay ng acid sa mga pressure tank sa itaas ng mga tore. Ang isang tail fan ay naka-install sa harap ng huling dalawang tower. Ang isang electrostatic precipitator ay nagsisilbi upang linisin ang gas mula sa aerosol ng SULPHURIC ACID. Ang mga nitrogen oxide na kinakailangan para sa proseso ay nakuha mula sa HNO 3 . Upang bawasan ang paglabas ng mga nitrogen oxide sa atmospera at 100% SO 2 na pagpoproseso, isang nitrous-free SO 2 processing cycle ay naka-install sa pagitan ng mga production at absorption zone kasabay ng isang water-acid na paraan para sa malalim na pag-trap ng mga nitrogen oxide. Ang kawalan ng paraan ng nitrous ay ang mababang kalidad ng mga produkto: ang konsentrasyon ng SULFURIC ACID ay 75%, ang pagkakaroon ng nitrogen oxides, Fe, at iba pang mga impurities.

Upang mabawasan ang posibilidad ng pagkikristal ng SULPHURIC ACID, sa panahon ng transportasyon at pag-iimbak, ang mga pamantayan ay itinatag para sa mga komersyal na grado ng SULPHURIC ACID, ang konsentrasyon nito ay tumutugma sa pinakamababang temperatura ng pagkikristal. Nilalaman SULFURIC ACID c.sa tech. mga grado (%): tower (nitrous) 75, contact 92.5-98.0, oleum 104.5, high-percentage oleum 114.6, baterya 92-94. Ang SULFURIC ACID ay naka-imbak sa mga tangke ng bakal hanggang sa 5000 m 3 sa dami, ang kanilang kabuuang kapasidad sa bodega ay idinisenyo para sa sampung araw ng produksyon. Ang Oleum at SULFURIC ACID ay dinadala sa mga tangke ng bakal na riles. Conc. at ang baterya na SULFURIC ACID sa. ay dinadala sa mga tangke ng bakal na lumalaban sa acid. Ang mga tangke para sa transportasyon ng oleum ay natatakpan ng thermal insulation at ang oleum ay pinainit bago punan.

Ang SULFURIC ACID ay tinutukoy ng colorimetrically at photometrically, sa anyo ng isang suspensyon ng BaSO 4 - phototurbidimetrically, pati na rin ang coulometrically. paraan.

Aplikasyon. Ang SULFURIC ACID ay ginagamit sa paggawa ng mga mineral na pataba, bilang isang electrolyte sa mga lead na baterya, para sa paggawa ng iba't ibang mga mineral na acid at asin, mga hibla ng kemikal, mga tina, mga sangkap na bumubuo ng usok at mga pampasabog, sa langis, metalworking, tela, katad, at iba pang industriya. Ginagamit ito sa prom. organic synthesis sa mga reaksyon ng dehydration (pagkuha ng diethyl ether, esters), hydration (ethanol mula sa ethylene), sulfonation (synthetic detergents at intermediate na produkto sa paggawa ng mga tina), alkylation (pagkuha ng isooctane, polyethylene glycol, capro-lactam), atbp. Ang pinakamalaking mamimili ng SULFURIC ACID ay ang produksyon ng mga mineral fertilizers. Para sa 1 tonelada ng P 2 O 5 phosphorus fertilizers, 2.2-3.4 tonelada ng SULFURIC ACID ang kinokonsumo, at para sa 1 tonelada ng (NH 4) 2 SO 4 -0.75 tonelada ng SULFURIC ACID. Samakatuwid, ang mga halaman ng sulfuric acid ay may posibilidad na bumuo sa isang complex na may mga pabrika para sa produksyon ng mga mineral fertilizers. Ang produksyon ng mundo ng SULFURIC ACID noong 1987 ay umabot sa 152 milyong tonelada.

Ang SULFURIC ACID acid at oleum ay lubhang agresibo na mga sangkap na nakakaapekto sa respiratory tract, balat, mucous membrane, nagdudulot ng kahirapan sa paghinga, ubo, kadalasang laryngitis, tracheitis, bronchitis, atbp. MAC aerosol SULFURIC ACID acid sa hangin ng lugar ng trabaho 1, 0 mg / m 3, sa atm. hangin 0.3 mg / m 3 (max. single) at 0.1 mg / m 3 (pang-araw-araw na average). Ang nakakapinsalang konsentrasyon ng mga singaw ng SULFURIC ACID ay 0.008 mg / l (exposure 60 minuto), nakamamatay na 0.18 mg / l (60 minuto). Klase ng peligro 2. Ang Aerosol SULFURIC ACID ay maaaring mabuo sa atmospera bilang resulta ng mga kemikal at metalurhiko na emisyon. mga industriyang naglalaman ng mga S oxide at nahuhulog bilang acid rain.

Panitikan: Handbook ng sulfuric acid, ed. K. M. Malina, 2nd ed., M., 1971; Amelin A.G., Teknolohiya ng sulfuric acid, 2nd ed., M., 1983; Vasiliev B.T., Otvagina M.I., Teknolohiya ng sulfuric acid, M., 1985. Yu.V. Filatov.

Ensiklopedya ng kemikal. Volume 4 >>

Mga Katangiang Pisikal

Ang purong 100% sulfuric acid (monohydrate) ay isang walang kulay na mamantika na likido na nagpapatigas sa isang mala-kristal na masa sa +10 °C. Ang reactive sulfuric acid ay karaniwang may density na 1.84 g/cm 3 at naglalaman ng humigit-kumulang 95% H 2 SO 4 . Ito ay tumitigas lamang sa ibaba -20 °C.

Ang punto ng pagkatunaw ng monohydrate ay 10.37 °C na may init ng pagsasanib na 10.5 kJ/mol. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay isang napakalapot na likido na may napakataas na dielectric constant (e = 100 sa 25 °C). Ang hindi gaanong halaga ng sariling electrolytic dissociation ng monohydrate ay nagpapatuloy sa parallel sa dalawang direksyon: [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2 10 -4 at [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 10 - 5 . Ang molecular-ionic na komposisyon nito ay maaaring humigit-kumulang na nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na data (sa %):

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

Kapag kahit maliit na halaga ng tubig ay idinagdag, ang paghihiwalay ay nagiging nangingibabaw ayon sa pamamaraan: H 2 O + H 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Mga katangian ng kemikal

Ang H 2 SO 4 ay isang malakas na dibasic acid.

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

Ang unang yugto (para sa mga katamtamang konsentrasyon) ay humahantong sa 100% dissociation:

K2 = ( ) / = 1.2 10-2

1) Pakikipag-ugnayan sa mga metal:

a) ang dilute sulfuric acid ay natutunaw lamang ang mga metal na nasa serye ng boltahe sa kaliwa ng hydrogen:

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

b) puro H 2 +6 SO 4 - isang malakas na ahente ng oxidizing; kapag nakikipag-ugnayan sa mga metal (maliban sa Au, Pt), maaari itong bawasan sa S +4 O 2, S 0 o H 2 S -2 (Fe, Al, Cr ay hindi rin tumutugon nang walang pag-init - sila ay na-passivated):

• 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) ang concentrated H 2 S +6 O 4 ay tumutugon kapag pinainit kasama ng ilang mga hindi metal dahil sa malakas na mga katangian ng pag-oxidizing nito, na nagiging mga sulfur compound ng isang mas mababang estado ng oksihenasyon (halimbawa, 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) na may mga pangunahing oksido:

CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O

4) na may hydroxides:

H 2 SO 4 + 2NaOH --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H + + OH - --> H 2 O

H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O

• 2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O
• 5) makipagpalitan ng mga reaksyon sa mga asin:

BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4

Ang pagbuo ng isang puting precipitate ng BaSO 4 (hindi matutunaw sa mga acid) ay ginagamit upang makilala ang sulfuric acid at mga natutunaw na sulfate.

MgCO 3 + H 2 SO 4 --> MgSO 4 + H 2 O + CO 2 H 2 CO 3

Ang monohydrate (puro, 100% sulfuric acid) ay isang ionizing solvent na may acidic na karakter. Ang mga sulpate ng maraming mga metal ay mahusay na natunaw dito (na nagiging bisulfates), habang ang mga asing-gamot ng iba pang mga acid ay natutunaw, bilang isang panuntunan, kung posible lamang ang kanilang solvolysis (na may conversion sa bisulfates). Ang nitric acid ay kumikilos sa monohydrate bilang isang mahinang base HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - perchloric - bilang isang napakahinang acid Cl > HClO 4). Ang monohydrate ay mahusay na natutunaw ang maraming mga organikong sangkap na naglalaman ng mga atomo na may hindi nakabahaging mga pares ng elektron (may kakayahang magdikit ng isang proton). Ang ilan sa mga ito ay maaaring ihiwalay pabalik nang hindi nagbabago sa pamamagitan lamang ng pagtunaw ng solusyon sa tubig. Ang monohydrate ay may mataas na cryoscopic constant (6.12°) at minsan ay ginagamit bilang isang medium para sa pagtukoy ng mga molekular na timbang.

Ang concentrated H 2 SO 4 ay isang medyo malakas na oxidizing agent, lalo na kapag pinainit (ito ay kadalasang nababawasan sa SO 2). Halimbawa, ina-oxidize nito ang HI at bahagyang HBr (ngunit hindi HCl) sa mga libreng halogens. Nag-oxidize din ito ng maraming metal - Cu, Hg, atbp. (samantalang ang ginto at platinum ay matatag na may kinalaman sa H 2 SO 4). Kaya ang pakikipag-ugnayan sa tanso ay napupunta ayon sa equation:

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

Gumaganap bilang isang oxidizing agent, ang sulfuric acid ay karaniwang nababawasan sa SO 2 . Gayunpaman, maaari itong bawasan sa S at kahit na H 2 S na may pinakamalakas na ahente ng pagbabawas. Ang concentrated sulfuric acid ay tumutugon sa hydrogen sulfide ayon sa equation:

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

Dapat pansinin na ito ay bahagyang nabawasan din ng gas na hydrogen at samakatuwid ay hindi maaaring gamitin upang matuyo ito.

kanin. labintatlo.

Ang paglusaw ng puro sulfuric acid sa tubig ay sinamahan ng isang makabuluhang pagpapalabas ng init (at ilang pagbaba sa kabuuang dami ng system). Ang monohydrate ay halos hindi nagsasagawa ng kuryente. Sa kaibahan, ang mga may tubig na solusyon ng sulfuric acid ay mahusay na mga conductor. Gaya ng nakikita sa fig. 13, humigit-kumulang 30% acid ay may pinakamataas na electrical conductivity. Ang minimum ng curve ay tumutugma sa isang hydrate na may komposisyon H 2 SO 4 ·H 2 O.

Ang paglabas ng init sa pagkatunaw ng monohydrate sa tubig ay (depende sa panghuling konsentrasyon ng solusyon) hanggang 84 kJ/mol H 2 SO 4 . Sa kabaligtaran, sa pamamagitan ng paghahalo ng 66% sulfuric acid, pre-cooled sa 0 °C, na may snow (1:1 sa timbang), maaaring makamit ang pagbaba ng temperatura, hanggang -37 °C.

Ang pagbabago sa density ng mga may tubig na solusyon ng H 2 SO 4 kasama ang konsentrasyon nito (wt.%) ay ibinibigay sa ibaba:

Tulad ng makikita mula sa mga datos na ito, ang pagpapasiya ng density ng konsentrasyon ng sulfuric acid sa itaas 90 wt. % ay nagiging medyo hindi tumpak. Ang presyon ng singaw ng tubig sa H 2 SO 4 na mga solusyon ng iba't ibang konsentrasyon sa iba't ibang temperatura ay ipinapakita sa fig. 15. Ang sulfuric acid ay maaaring kumilos bilang isang drying agent lamang hangga't ang presyon ng singaw ng tubig sa itaas ng solusyon nito ay mas mababa kaysa sa bahagyang presyon nito sa gas na pinatuyong.

kanin. labinlima.

kanin. labing-anim. Mga boiling point sa H 2 SO 4 na solusyon. H 2 SO 4 solusyon.

Kapag ang isang dilute sulfuric acid solution ay pinakuluan, ang tubig ay distilled off mula dito, at ang kumukulo na punto ay tumataas hanggang 337 ° C, kapag ang 98.3% H 2 SO 4 ay nagsimulang mag-distill (Fig. 16). Sa kabaligtaran, ang labis na sulfuric anhydride ay nagbabago mula sa mas puro solusyon. Ang singaw ng sulfuric acid na kumukulo sa 337 ° C ay bahagyang nahati sa H 2 O at SO 3, na muling nagsasama kapag lumalamig. Ang mataas na punto ng kumukulo ng sulfuric acid ay nagbibigay-daan upang magamit ito upang ihiwalay ang mga volatile acid mula sa kanilang mga asin (halimbawa, HCl mula sa NaCl) kapag pinainit.

Resibo

Ang monohydrate ay maaaring makuha sa pamamagitan ng crystallization ng concentrated sulfuric acid sa -10°C.

Paggawa ng sulfuric acid.

• 1st stage. Pyrite tapahan.
• 4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Ang proseso ay heterogenous:

• 1) paggiling ng bakal na pyrite (pyrite)
• 2) paraan ng "fluidized bed".
• 3) 800°C; pag-alis ng sobrang init
• 4) pagtaas sa konsentrasyon ng oxygen sa hangin
• ika-2 yugto. Pagkatapos ng paglilinis, pagpapatuyo at pagpapalitan ng init, ang sulfur dioxide ay pumapasok sa contact apparatus, kung saan ito ay na-oxidized sa sulfuric anhydride (450 ° C - 500 ° C; catalyst V 2 O 5):
• 2SO2 + O2
• ika-3 yugto. Absorption tower:

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

Hindi magagamit ang tubig dahil sa pagbuo ng fog. Ilapat ang mga ceramic nozzle at ang prinsipyo ng counterflow.

Aplikasyon.

Tandaan! Ang sulfuric acid ay dapat ibuhos sa tubig sa maliliit na bahagi, at hindi kabaliktaran. Kung hindi, maaaring mangyari ang isang marahas na reaksiyong kemikal, bilang isang resulta kung saan ang isang tao ay maaaring makatanggap ng matinding paso.

Ang sulfuric acid ay isa sa mga pangunahing produkto ng industriya ng kemikal. Napupunta ito sa paggawa ng mga mineral fertilizers (superphosphate, ammonium sulfate), iba't ibang mga acid at asin, mga gamot at detergent, tina, artipisyal na mga hibla, mga eksplosibo. Ginagamit ito sa metalurhiya (pagbubulok ng mga ores, halimbawa, uranium), para sa paglilinis ng mga produktong petrolyo, bilang isang desiccant, atbp.

Praktikal na mahalaga ang katotohanan na ang napakalakas (higit sa 75%) sulfuric acid ay hindi kumikilos sa bakal. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na iimbak at dalhin ito sa mga tangke ng bakal. Sa kabaligtaran, ang dilute H 2 SO 4 ay madaling matunaw ang bakal sa paglabas ng hydrogen. Ang mga katangian ng oxidizing ay hindi pangkaraniwan para dito.

Ang malakas na sulfuric acid ay sumisipsip ng moisture nang husto at samakatuwid ay kadalasang ginagamit upang matuyo ang mga gas. Mula sa maraming mga organikong sangkap na naglalaman ng hydrogen at oxygen, inaalis nito ang tubig, na kadalasang ginagamit sa teknolohiya. Sa parehong (pati na rin sa mga katangian ng oxidizing ng malakas na H 2 SO 4) ang mapanirang epekto nito sa mga tisyu ng halaman at hayop ay nauugnay. Ang sulfuric acid na hindi sinasadyang napunta sa balat o damit sa panahon ng trabaho ay dapat na agad na hugasan ng maraming tubig, pagkatapos ay basa-basa ang apektadong lugar na may dilute na ammonia solution at banlawan muli ng tubig.