Химични свойства на so4. Структурата на молекулата

В окислително-редукционните процеси серният диоксид може да бъде както окислител, така и редуциращ агент, тъй като атомът в това съединение има междинна степен на окисление +4.

Как реагира окислителят SO 2 с по-силни редуциращи агенти, например с:

SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S ↓ + 2H 2 O

Как реагира редукторът SO 2 с по-силни окислители, например с в присъствието на катализатор, с и т.н.:

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O \u003d H 2 SO 3 + 2HCl

Касова бележка

1) Серният диоксид се образува при изгарянето на сярата:

2) В промишлеността се получава чрез изпичане на пирит:

3) В лабораторията може да се получи серен диоксид:

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

Приложение

Серният диоксид се използва широко в текстилната промишленост за избелване на различни продукти. Освен това се използва в селско стопанствоза унищожаване на вредни микроорганизми в оранжерии и изби. В големи количества SO 2 се използва за производството на сярна киселина.

серен оксид (VI) – ТАКА 3 (серен анхидрид)

Серният анхидрид SO 3 е безцветна течност, която при температури под 17 ° C се превръща в бяла кристална маса. Абсорбира много добре влагата (хигроскопичен).

Химични свойства

Киселинно-базови свойства

Как взаимодейства типичен киселинен оксид серен анхидрид:

SO 3 + CaO = CaSO 4

в) с вода:

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

Специално свойство на SO 3 е способността му да се разтваря добре в сярна киселина. Разтвор на SO 3 в сярна киселина се нарича олеум.

Образуване на олеум: H 2 SO 4 + н SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ н SO 3

редокс свойства

Серният оксид (VI) се характеризира със силни окислителни свойства (обикновено редуциран до SO 2):

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

Получаване и използване

Серният анхидрид се образува при окисляването на серен диоксид:

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

AT чиста формасерният анхидрид няма практическа стойност. Получава се като междинен продукт при производството на сярна киселина.

H2SO4

Споменаването на сярна киселина се среща за първи път сред арабските и европейските алхимици. Получава се чрез калциниране на железен сулфат (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) във въздух: 2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 или смес с: 6KNO 3 + 5S \u003d 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2 и отделените пари от серен анхидрид се кондензират. Поглъщайки влагата, те се превърнаха в олеум. В зависимост от метода на получаване, H 2 SO 4 се нарича витриолно масло или сярно масло. През 1595 г. алхимикът Андреас Либавиус установява идентичността на двете вещества.

Дълго време маслото от витриол не беше намерено широко приложение. Интересът към него силно нараства след 18 век. Открит е индигокармин, устойчиво синьо багрило. Първата фабрика за производство на сярна киселина е основана близо до Лондон през 1736 г. Процесът се извършва в оловни камери, на дъното на които се излива вода. Разтопена смес от селитра със сяра се изгаря в горната част на камерата, след което се пропуска въздух. Процедурата се повтаря, докато на дъното на контейнера се образува киселина с необходимата концентрация.

През 19 век методът е подобрен: вместо селитра е използвана азотна киселина (тя дава при разлагане в камерата). За връщане на азотни газове в системата са проектирани специални кули, които дават името на целия процес - процес на кула. Фабрики, работещи по метода на кулата, съществуват и днес.

Сярната киселина е тежка маслена течност, без цвят и мирис, хигроскопична; добре се разтваря във вода. Когато концентрираната сярна киселина се разтваря във вода, се отделя голямо количество топлина, така че трябва внимателно да се излее във вода (а не обратното!) И да се смеси разтворът.

Разтвор на сярна киселина във вода със съдържание на H2SO4 по-малко от 70% обикновено се нарича разредена сярна киселина, а разтвор с повече от 70% се нарича концентрирана сярна киселина.

Химични свойства

Киселинно-базови свойства

Разредената сярна киселина проявява всички характерни свойства на силните киселини. Тя реагира:

H 2 SO 4 + NaOH \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H 2 SO 4 + BaCl 2 \u003d BaSO 4 ↓ + 2HCl

Процесът на взаимодействие на Ba 2+ йони със сулфатни йони SO 4 2+ води до образуването на бяла неразтворима утайка BaSO 4 . то качествена реакция към сулфатен йон.

Редокс свойства

В разредена H 2 SO 4, Н + йоните са окислители, а в концентрираната H 2 SO 4 сулфатни йони са SO 4 2+. SO 4 2+ йони са по-силни окислители от H + йони (виж диаграмата).

AT разредена сярна киселинаразтварят метали, които са в електрохимичната серия от напрежения към водород. В този случай се образуват и отделят метални сулфати:

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

Металите, които са в електрохимичната серия от напрежения след водорода, не реагират с разредена сярна киселина:

Cu + H 2 SO 4 ≠

концентрирана сярна киселинае силен окислител, особено при нагряване. Той окислява много и някои органични вещества.

Когато концентрираната сярна киселина взаимодейства с метали, които са в електрохимичната серия от напрежения след водорода (Cu, Ag, Hg), се образуват метални сулфати, както и редукторният продукт на сярна киселина - SO 2.

Взаимодействие на сярна киселина с цинк

С по-активни метали (Zn, Al, Mg) концентрираната сярна киселина може да се редуцира до свободна. Например, когато сярната киселина взаимодейства с, в зависимост от концентрацията на киселината, могат едновременно да се образуват различни продукти на редукция на сярна киселина - SO 2, S, H 2 S:

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 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

На студено концентрираната сярна киселина пасивира например някои метали и затова се транспортира в железни цистерни:

Fe + H 2 SO 4 ≠

Концентрираната сярна киселина окислява някои неметали (и т.н.), възстановявайки се до серен оксид (IV) SO 2:

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

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

Получаване и използване

В промишлеността сярната киселина се получава чрез контакт. Процесът на придобиване протича на три етапа:

Получаване на SO 2 чрез изпичане на пирит:

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

Окисляване на SO 2 до SO 3 в присъствието на катализатор - ванадиев (V) оксид:

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

Разтваряне на SO 3 в сярна киселина:

H2SO4+ н SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ н SO 3

Полученият олеум се транспортира в железни цистерни. Сярна киселина с необходимата концентрация се получава от олеум чрез изливането му във вода. Това може да се изрази в диаграма:

H 2 SO 4 ∙ н SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

Сярната киселина намира различни приложения в различни области на националната икономика. Използва се за изсушаване на газове, при производството на други киселини, за производство на торове, различни багрила и лекарства.

Соли на сярна киселина

Повечето сулфати са силно разтворими във вода (слабо разтворим CaSO 4 , още по-малко PbSO 4 и практически неразтворим BaSO 4 ). Някои сулфати, съдържащи вода от кристализация, се наричат витриол:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O меден сулфат

FeSO 4 ∙ 7H 2 O железен сулфат

Солите на сярната киселина имат всичко. Тяхното отношение към отоплението е специално.

Сулфатите на активните метали ( , ) не се разлагат дори при 1000 ° C, докато други (Cu, Al, Fe) - се разлагат при леко нагряване в метален оксид и SO 3:

CuSO 4 \u003d CuO + SO 3

Изтегли:

Изтеглете безплатно резюме по темата: "Производство на сярна киселина чрез контактен метод"

Можете да изтеглите есета по други теми

*на изображението на записа е снимка на меден сулфат

Това е едно от най-известните и широко разпространени химически съединения . Това се обяснява преди всичко с неговите изразени свойства. Формулата му е H2SO4. Това е двуосновна киселина с по-висока сяра +6.

При нормални условия сярната киселина е течност без мирис и цвят с маслени свойства. Той стана доста широко разпространен в технологиите и различни индустрии.

В момента това вещество е един от най-важните и най-често срещаните продукти. химическа индустрия. В природата отлаганията на естествена сяра не са толкова чести, като правило се срещат само в съединения с други вещества. В момента се разработва извличане на сяра от различни съединения, включително различни промишлени отпадъци. В някои случаи дори газовете могат да бъдат адаптирани да произвеждат сяра и различни съединения с нея.

Имоти

Сярната киселина има пагубен ефект върху всеки.Тя отнема водата от тях много бързо, така че тъканите и различни съединения започват да се овъгляват. 100% киселина е една от най-силните, докато съединението не пуши и не разрушава

Реагира с всички метали с изключение на оловото. В концентрирана форма той започва да окислява много елементи.

Използването на сярна киселина

Сярната киселина се използва главно в химическата промишленост, където на нейна основа се произвежда азот, включително суперфосфат, който в момента се счита за един от най-разпространените торове. Годишно се произвеждат до няколко милиона тона от това вещество.

В металургията H2SO4 се използва за проверка на качеството на получените продукти. При валцуване на стомана могат да се появят микропукнатини, за да се открият, детайлът се поставя в оловна баня и се гравира с 25% разтвор на киселина. След това дори и най-малките пукнатини могат да се видят с просто око.

Преди да приложите галванопластика върху метала, той трябва първо да бъде подготвен - почистен и обезмаслен. Тъй като сярната киселина реагира с металите, тя разтваря най-тънкия слой и с него се отстраняват всякакви следи от замърсяване. В допълнение, металната повърхност става по-груба, което е по-подходящо за никелиране, хромиране или медно покритие.

Сярната киселина се използва при преработката на някои руди, а значително количество от нея се изисква в нефтената промишленост, където се използва главно за пречистване на различни продукти. Често се използва в химическата промишленост, която непрекъснато се развива. В резултат на това се откриват допълнителни възможности и приложения. Това вещество може да се използва за производството на оловно-киселинни - различни батерии.

Получаване на сярна киселина

Основните суровини за производството на киселина са сярата и различни съединения на нейната основа. Освен това, както вече беше споменато, сега се развива използването на промишлени отпадъци за производство на сяра. По време на окислителното печене на сулфидни руди отделящите се газове съдържат SO2. Той е адаптиран за производство на сярна киселина. Въпреки че в Русия водещите позиции все още са заети от производство, базирано на обработката на серен пирит, който се изгаря в пещи. Когато въздухът се продухва през горящи пирити, се образуват пари с високо съдържание на SO2. Електростатичните филтри се използват за отстраняване на други примеси и опасни изпарения. Сега активно се използва в производството различни начинипроизводство на киселина и много от тях са свързани с преработката на отпадъци, въпреки че делът на традиционните индустрии е висок.

Сярната киселина е една от най-силните киселини, която е мазна течност. Химичните свойства на сярната киселина я правят широко използвана в промишлеността.

общо описание

Сярната киселина (H 2 SO 4) има характерните свойства на киселините и е силен окислител. Това е най-активната неорганична киселина с точка на топене 10°C. Киселината кипи при 296°C с отделяне на вода и серен оксид SO 3 . Той е в състояние да абсорбира водни пари, така че се използва за изсушаване на газове.

Ориз. 1. Сярна киселина.

Сярната киселина се произвежда промишлено от серен диоксид (SO 2 ), който се образува при изгарянето на сяра или пирит. Двата основни начина, по които се образува киселина, са:

контакт (концентрация 94%) - окисление на серен диоксид до серен триоксид (SO 3), последвано от хидролиза:
2SO 2 + O 2 → 2SO3; SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4;
азотен (концентрация 75%) - окисление на серен диоксид с азотен диоксид по време на взаимодействието на водата:
SO 2 + NO 2 + H 2 O → H 2 SO 4 + NO.

Разтвор на SO 3 в сярна киселина се нарича олеум. Използва се и за производство на сярна киселина.

Ориз. 2. Процесът на получаване на сярна киселина.

Реакцията с вода насърчава отделянето на голямо количество топлина. Следователно киселината се смесва с вода, а не обратното. Водата е по-лека от киселината и остава на повърхността. Ако добавите вода към киселина, водата незабавно ще заври, което ще доведе до пръскане на киселината.

Имоти

Сярната киселина образува два вида соли:

кисело - хидросулфати (NaHSO4, KHSO4);
среден - сулфати (BaSO 4, CaSO 4).

Химичните свойства на концентрираната сярна киселина са представени в таблицата.

*реакция*	*Какво се образува*	*Пример*
с метали	серен оксид; водороден сулфид	С активен: 2H 2 SO 4 + Mg → MgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O С метали със средна активност: 4H 2 SO 4 + 2Cr → Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O + S; С неактивен: 2H 2 SO 4 + Cu → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
с неметали	киселина; Серен оксид	2P + 5H 2 SO 4 → 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
С оксиди	Серен оксид	Метали: H 2 SO 4 + CuO → CuSO 4 + H 2 O; Неметали: H 2 SO 4 + CO → CO 2 + SO 2 + H 2 O
С основи		H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
	Въглероден двуокис; киселина	Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Качествена реакция: H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 (бяла утайка) + 2HCl
Окисляване на сложни вещества	Свободни халогени; серен оксид;	H 2 SO 4 + 2HBr → Br 2 + SO 2 + 2H 2 O; H 2 SO 4 + 2HI → I 2 + 2H 2 O + SO 2
Овъгляване на захари (целулоза, нишесте, глюкоза)	серен оксид; Въглероден двуокис;	C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 → 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2

Ориз. 3. Реакция със захар.

Разредената киселина не окислява нискоактивни метали, които са в електрохимичната серия след водорода. При взаимодействие с активни метали (литий, калий, натрий, магнезий) се отделя водород и се образува сол. Концентрираната киселина проявява окислителни свойства с тежки, алкални и алкалоземни метали при нагряване. Няма реакция със златото и платината.

Сярната киселина (разредена и концентрирана) на студено не взаимодейства с желязо, хром, алуминий, титан, никел. Благодарение на пасивирането на металите (образуването на защитен оксиден филм), сярната киселина може да се транспортира в метални резервоари. Железният оксид се разрушава при нагряване.

Какво научихме?

От урока в 9 клас научихме за свойствата на сярната киселина. Той е мощен окислител, който реагира с метали, неметали, органични съединения, соли, основи, оксиди. При взаимодействие с водата се отделя топлина. Сярната киселина се получава от серен оксид. Концентрираната киселина без нагряване не взаимодейства с някои метали, което позволява транспортирането на киселината в метален контейнер.

Тематическа викторина

Доклад за оценка

Среден рейтинг: 4.1. Общо получени оценки: 150.

Сярната киселина е неорганична, двуосновна, нестабилна киселина със средна сила. Нестабилно съединение, известно само във водни разтвори в концентрация не повече от шест процента. Когато се опитвате да изолирате чиста сярна киселина, тя се разлага на серен оксид (SO2) и вода (H2O). Например, когато сярна киселина (H2SO4) в концентрирана форма е изложена на натриев сулфит (Na2SO3), серен оксид (SO2) се освобождава вместо сярна киселина. Ето как изглежда реакцията:

Na2SO3 (натриев сулфит) + H2SO4 (сярна киселина) = Na2SO4 (натриев сулфат) + SO2 (серен диоксид) + H2O (вода)

Разтвор на сярна киселина

При съхранение е необходимо да се изключи достъпът на въздух. В противен случай сярната киселина, бавно абсорбираща кислород (O2), ще се превърне в сярна киселина.

2H2SO3 (сярна киселина) + O2 (кислород) = 2H2SO4 (сярна киселина)

Разтворите на сярна киселина имат доста специфична миризма (напомняща миризмата, останала след запалване на кибрит), чието присъствие може да се обясни с наличието на серен оксид (SO2), който не е химически свързан с вода.

Химични свойства на сярната киселина

1. H2SO3) може да се използва като редуциращ агент или окислител.

H2SO3 е добър редуциращ агент. С негова помощ е възможно да се получат халогеноводороди от свободни халогени. Например:

H2SO3 (сярна киселина) + Cl2 (хлор, газ) + H2O (вода) = H2SO4 (сярна киселина) + 2HCl (солна киселина)

Но когато взаимодейства със силни редуциращи агенти, тази киселина ще действа като окислител. Пример за това е реакцията на сярна киселина със сероводород:

H2SO3 (сярна киселина) + 2H2S (сероводород) = 3S (сяра) + 3H2O (вода)

2. Химичното съединение, което разглеждаме, образува две - сулфити (среда) и хидросулфити (киселина). Тези соли са редуциращи агенти, както и (H2SO3)серната киселина. При окисляването им се образуват соли на сярната киселина. При калциниране на сулфити на активни метали се образуват сулфати и сулфиди. Това е реакция на самоокисление-самовъзстановяване. Например:

4Na2SO3 (натриев сулфит) = Na2S + 3Na2SO4 (натриев сулфат)

Сулфитите на натрий и калий (Na2SO3 и K2SO3) се използват при боядисване на тъкани в текстилната промишленост, при избелване на метали, а също и във фотографията. Калциевият хидросулфит (Ca(HSO3)2), който съществува само в разтвор, се използва за преработка на дървесен материал в специална сулфитна маса. След това се прави на хартия.

Използването на сярна киселина

Използва се сярна киселина:

За избелване на вълна, коприна, дървесна маса, хартия и други подобни материали, които не издържат на избелване с по-силни окислители (напр. хлор);

Като консервант и антисептик, например, за предотвратяване на ферментацията на зърно при производството на нишесте или за предотвратяване на процеса на ферментация във винени бъчви;

За консервиране на храна, например при консервиране на зеленчуци и плодове;

При преработка в сулфитна целулоза, от която след това се получава хартия. В този случай се използва разтвор на калциев хидросулфит (Ca(HSO3)2), който разтваря лигнина, специално вещество, което свързва целулозните влакна.

Сярна киселина: получаване

Тази киселина може да се получи чрез разтваряне на серен диоксид (SO2) във вода (H2O). Ще ви трябват концентрирана сярна киселина (H2SO4), мед (Cu) и епруветка. Алгоритъм на действие:

1. Внимателно изсипете концентрирана сярна киселина в епруветка и след това поставете парче мед в нея. Загрявам. Получава се следната реакция:

Cu (мед) + 2H2SO4 (сярна киселина) = CuSO4 (серен сулфат) + SO2 (серен диоксид) + H2O (вода)

2. Потокът от серен диоксид трябва да бъде насочен в епруветка с вода. Когато се разтваря, той частично се среща с вода, в резултат на което се образува сярна киселина:

SO2 (серен диоксид) + H2O (вода) = H2SO3

Така че, чрез преминаване на серен диоксид през вода, може да се получи сярна киселина. Струва си да се има предвид, че този газ има дразнещ ефект върху мембраните на дихателните пътища, може да причини възпаление, както и загуба на апетит. При продължително вдишване е възможна загуба на съзнание. С този газ трябва да се борави с най-голяма грижа и внимание.

Сярната киселина (H2SO4) е една от най-разяждащите киселини и опасни реагенти, познати на човекаособено в концентриран вид. Химически чистата сярна киселина е тежка токсична течност с маслена консистенция, без мирис и цвят. Получава се чрез окисление на серен диоксид (SO2) по контактен метод.

При температура от + 10,5 ° C сярната киселина се превръща в замръзнала стъкловидна кристална маса, лакомо, като гъба, абсорбираща влагата от околен свят. В промишлеността и химията сярната киселина е едно от основните химични съединения и заема водеща позиция по отношение на производството в тонове. Ето защо сярната киселина се нарича "кръвта на химията". Сярната киселина се използва за производство на торове лекарства, други киселини, големи , торове и много други.

Основни физични и химични свойства на сярната киселина

Сярната киселина в нейната чиста форма (формула H2SO4), при концентрация 100%, е безцветна гъста течност. Най-важното свойство на H2SO4 е неговата висока хигроскопичност - способността да отстранява водата от въздуха. Този процес е придружен от масивно отделяне на топлина.
H2SO4 е силна киселина.
Сярната киселина се нарича монохидрат - съдържа 1 mol H2O (вода) на 1 mol SO3. Поради впечатляващите си хигроскопични свойства, той се използва за извличане на влага от газове.
Точка на кипене - 330 ° C. В този случай киселината се разлага на SO3 и вода. Плътност - 1.84. Точка на топене – 10,3°C/.
Концентрираната сярна киселина е мощен окислител. За да започне редокс реакцията, киселината трябва да се нагрее. Резултатът от реакцията е SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
В зависимост от концентрацията сярната киселина реагира различно с металите. В разредено състояние сярната киселина е в състояние да окисли всички метали, които са в серията напрежения, до водород. Изключение се прави като най-устойчив на окисление. Разредената сярна киселина реагира със соли, основи, амфотерни и основни оксиди. Концентрираната сярна киселина е способна да окислява всички метали в серията напрежения, както и среброто.
Сярната киселина образува два вида соли: кисели (хидросулфати) и средни (сулфати)
H2SO4 активно реагира с органична материяи неметали, някои от които може да превърне във въглища.
Серният анхидрит е идеално разтворим в H2SO4 и в този случай се образува олеум - разтвор на SO3 в сярна киселина. Външно изглежда така: димяща сярна киселина, отделяща серен анхидрит.
Сярната киселина във водни разтвори е силна двуосновна киселина и когато се добави към вода, се отделя огромно количество топлина. Когато се приготвят разредени разтвори на H2SO4 от концентрирани, е необходимо да се добави по-тежка киселина към водата в малка струя, а не обратното. Това се прави, за да се избегне вряща вода и пръскане на киселина.

Концентрирани и разредени сярни киселини

Концентрираните разтвори на сярна киселина включват разтвори от 40%, способни да разтварят сребро или паладий.

Разредената сярна киселина включва разтвори, чиято концентрация е по-малка от 40%. Това не са толкова активни разтвори, но те могат да реагират с месинг и мед.

Получаване на сярна киселина

Производството на сярна киселина в промишлен мащаб започва през 15 век, но по това време се нарича "витриол". Ако по-рано човечеството е консумирало само няколко десетки литра сярна киселина, то в модерен святизчислението е милиони тонове годишно.

Производството на сярна киселина се извършва промишлено и има три от тях:

метод за контакт.
азотен метод
Други методи

Нека поговорим подробно за всеки от тях.

контактен метод на производство

Контактният метод на производство е най-често срещаният и изпълнява следните задачи:

Получава се продукт, който задоволява нуждите на максимален брой потребители.
По време на производството се намалява вредата за околната среда.

При контактния метод като суровини се използват следните вещества:

пирит (серни пирити);
сяра;
ванадиев оксид (това вещество играе ролята на катализатор);
водороден сулфид;
сулфиди на различни метали.

Преди започване на производствения процес суровините се подготвят предварително. Първо, в специални инсталации за раздробяване, пиритът се подлага на смилане, което позволява, поради увеличаване на зоната на контакт на активните вещества, да се ускори реакцията. Пиритът се подлага на пречистване: той се спуска в големи контейнери с вода, по време на които отпадъчната скала и всички видове примеси изплуват на повърхността. Те се отстраняват в края на процеса.

Производствената част е разделена на няколко етапа:

След натрошаване пиритът се почиства и се изпраща в пещта - където се изпича при температури до 800 ° C. Съгласно принципа на противотока, въздухът се подава в камерата отдолу и това гарантира, че пиритът е в суспендирано състояние. Днес този процес отнема няколко секунди, но по-рано задействането отнемаше няколко часа. По време на процеса на печене се появяват отпадъци под формата на железен оксид, които се отстраняват и впоследствие се прехвърлят в предприятията на металургичната промишленост. По време на горенето се отделят водни пари, газове O2 и SO2. Когато пречистването от водни пари и най-малките примеси приключи, се получават чист серен оксид и кислород.
Във втория етап протича екзотермична реакция под налягане с помощта на ванадиев катализатор. Началото на реакцията започва, когато температурата достигне 420 °C, но може да бъде увеличена до 550 °C, за да се увеличи ефективността. По време на реакцията настъпва каталитично окисление и SO2 става SO3.
Същността на третия етап на производство е следната: абсорбцията на SO3 в абсорбционната кула, по време на която се образува олеумът H2SO4. В тази форма H2SO4 се излива в специални контейнери (не реагира със стомана) и е готова за среща с крайния потребител.

По време на производството, както казахме по-горе, се генерира много топлинна енергия, която се използва за отопление. Много заводи за сярна киселина инсталират парни турбини, които използват отработената пара за генериране на допълнително електричество.

Азотен процес за производство на сярна киселина

Въпреки предимствата на контактния метод на производство, който произвежда по-концентрирана и чиста сярна киселина и олеум, доста голямо количество H2SO4 се произвежда по азотния метод. По-специално, в заводите за суперфосфат.

За производството на H2SO4 серният диоксид действа като изходно вещество, както при контактния, така и при азотния метод. Получава се специално за тези цели чрез изгаряне на сяра или печене на серни метали.

Превръщането на серен диоксид в сярна киселина се състои в окисляване на серен диоксид и добавяне на вода. Формулата изглежда така:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Но серният диоксид не реагира директно с кислорода, следователно, с азотния метод, окисляването на серен диоксид се извършва с помощта на азотни оксиди. Висшите азотни оксиди (говорим за азотен диоксид NO2, азотен триоксид NO3) в този процес се редуцират до азотен оксид NO, който впоследствие се окислява отново с кислород до по-високи оксиди.

Производството на сярна киселина по азотен метод е технически формализирано по два начина:

Камара.
Кула.

Азотният метод има редица предимства и недостатъци.

Недостатъци на азотния метод:

Получава се 75% сярна киселина.
Качеството на продукта е ниско.
Непълно връщане на азотни оксиди (добавяне на HNO3). Техните емисии са вредни.
Киселината съдържа желязо, азотни оксиди и други примеси.

Предимства на азотния метод:

Цената на процеса е по-ниска.
Възможността за обработка на SO2 на 100%.
Простота на дизайна на хардуера.

Основни руски заводи за сярна киселина

Годишният добив на H2SO4 у нас се изчислява шестцифрено - около 10 милиона тона. Водещите производители на сярна киселина в Русия са компании, които в допълнение са нейните основни потребители. Става дума за фирми с предмет на дейност производство на минерални торове. Например "Балаковски минерални торове", "Амофос".

Кримски титан, най-големият производител на титанов диоксид в Източна Европа, оперира в Армянск, Крим. Освен това заводът се занимава с производство на сярна киселина, минерални торове, железен сулфат и др.

сярна киселина различни видовепроизведени от много фабрики. Например, акумулаторна сярна киселина се произвежда от: Карабашмед, FKP Biysk Oleum Plant, Святогор, Славия, Северхимпром и др.

Олеумът се произвежда от UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association и др.

Сярна киселина с висока чистота се произвежда от UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Отработената сярна киселина може да бъде закупена в заводите ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Търговски производители на сярна киселина са Промсинтез, Хипром, Святогор, Апатит, Карабашмед, Славия, Лукойл-Пермнефтеоргсинтез, Челябински цинков завод, Електроцинк и др.

Поради факта, че пиритът е основната суровина при производството на H2SO4 и това е загуба на обогатителни предприятия, неговите доставчици са обогатителните заводи в Норилск и Талнах.

Водещите световни позиции в производството на H2SO4 са заети от САЩ и Китай, които представляват съответно 30 милиона тона и 60 милиона тона.

Обхват на сярна киселина

Годишно светът консумира около 200 милиона тона H2SO4, от който се произвежда широка гама от продукти. Сярната киселина с право държи палмата сред другите киселини по отношение на промишлената употреба.

Както вече знаете, сярната киселина е един от продукти от първа необходимостхимическата промишленост, така че обхватът на сярната киселина е доста широк. Основните приложения на H2SO4 са както следва:

Сярната киселина се използва в огромни количества за производството на минерални торове и заема около 40% от общия тонаж. Поради тази причина заводи за производство на H2SO4 се изграждат до заводите за торове. Това са амониев сулфат, суперфосфат и др. При тяхното производство сярната киселина се приема в чист вид (100% концентрация). Ще са необходими 600 литра H2SO4, за да се получи един тон амофос или суперфосфат. Тези торове се използват най-вече в селското стопанство.
H2SO4 се използва за производство на експлозиви.
Пречистване на петролни продукти. За получаване на керосин, бензин, минерални масла е необходимо пречистване на въглеводороди, което се извършва с помощта на сярна киселина. В процеса на рафиниране на петрол за пречистване на въглеводороди тази индустрия "поема" цели 30% от световния тонаж на H2SO4. В допълнение, октановото число на горивото се повишава със сярна киселина и кладенците се обработват по време на производството на нефт.
в металургичната индустрия. Сярната киселина се използва в металургията за отстраняване на котлен камък и ръжда от тел, ламарина, както и за възстановяване на алуминий при производството на цветни метали. Преди покриване метални повърхностимед, хром или никел, повърхността се ецва със сярна киселина.
При производството на лекарства.
в производството на бои.
в химическата промишленост. H2SO4 се използва в производството на детергенти, етилов детергент, инсектициди и др., като тези процеси са невъзможни без него.
За получаване на други известни киселини, органични и неорганични съединения, използвани за промишлени цели.

Соли на сярна киселина и тяхното приложение

Най-важните соли на сярната киселина са:

Глауберова сол Na2SO4 10H2O (кристален натриев сулфат). Обхватът на приложението му е доста обширен: производството на стъкло, сода, във ветеринарната медицина и медицината.
Бариевият сулфат BaSO4 се използва при производството на каучук, хартия, бяла минерална боя. В допълнение, той е незаменим в медицината за флуороскопия на стомаха. Използва се за приготвяне на "бариева каша" за тази процедура.
Калциев сулфат CaSO4. В природата може да се намери под формата на гипс CaSO4 · 2H2O и анхидрит CaSO4. Гипс CaSO4 2H2O и калциев сулфат се използват в медицината и строителството. При гипса при нагряване до температура 150 - 170 ° C настъпва частична дехидратация, в резултат на което се получава изгорял гипс, известен ни като алабастър. Омесвайки алабастър с вода до консистенция на тесто, масата бързо се втвърдява и се превръща в вид камък. Именно това свойство на алабастъра се използва активно в строителните работи: от него се правят отливки и форми. При мазилките алабастърът е незаменим като свързващо вещество. На пациентите в травматологичните отделения се дават специални фиксиращи твърди превръзки - те са направени на базата на алабастър.
Железният витриол FeSO4 7H2O се използва за приготвяне на мастило, импрегниране на дърво, а също и в селскостопански дейности за унищожаване на вредители.
Стипца KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O и др. се използват в производството на бои и кожарската промишленост (щабене).
Много от вас познават медния сулфат CuSO4 5H2O от първа ръка. Той е активен помощник в селското стопанство в борбата с болестите и неприятелите по растенията - воден разтвор CuSO4 · 5H2O се третира със зърно и се пръска с растения. Използва се и за приготвяне на някои минерални бои. И в ежедневието се използва за премахване на мухъл от стените.
Алуминиев сулфат - използва се в целулозно-хартиената промишленост.

Сярната киселина в разредена форма се използва като електролит в оловно-киселинни батерии. Освен това се използва за производство на перилни препарати и торове. Но в повечето случаи се предлага под формата на олеум - това е разтвор на SO3 в H2SO4 (други формули на олеум също могат да бъдат намерени).

Удивителен факт! Олеумът е по-реактивен от концентрираната сярна киселина, но въпреки това не реагира със стоманата! Поради тази причина тя е по-лесна за транспортиране от самата сярна киселина.

Сферата на използване на „кралицата на киселините“ е наистина широкомащабна и е трудно да се каже за всички начини, по които се използва в индустрията. Използва се и като емулгатор в хранително-вкусовата промишленост, за пречистване на вода, при синтеза на експлозиви и за много други цели.

История на сярната киселина

Кой от нас никога не е чувал за син витриол? И така, той е изучаван в древността, а в някои работи началото нова ераучените обсъдиха произхода на витриола и техните свойства. Витриолът е изследван от гръцкия лекар Диоскорид, римския изследовател на природата Плиний Стари и в своите писания те пишат за продължаващите експерименти. За медицински цели древният лечител Ибн Сина използва различни витриолови вещества. Как се използва витриол в металургията, се казва в произведенията на алхимиците Древна ГърцияЗосима Панополски.

Първият начин за получаване на сярна киселина е процесът на нагряване на калиева стипца и има информация за това в алхимичната литература от XIII век. По това време съставът на стипцата и същността на процеса не са били известни на алхимиците, но още през 15 век те започват целенасочено да се занимават с химичен синтез на сярна киселина. Процесът беше следният: алхимиците третираха смес от сяра и антимон (III) сулфид Sb2S3 чрез нагряване с азотна киселина.

През средновековието в Европа сярната киселина се е наричала "витриолно масло", но след това името се променя на витриол.

През 17 век Йохан Глаубер получава сярна киселина чрез изгаряне на калиев нитрат и естествена сяра в присъствието на водни пари. В резултат на окисляването на сярата с нитрат се получава серен оксид, който реагира с водни пари и в резултат се получава мазна течност. Това беше витриолно масло и това име за сярна киселина съществува и до днес.

Фармацевтът от Лондон Уорд Джошуа използва тази реакция за промишленото производство на сярна киселина през 30-те години на 18 век, но през Средновековието консумацията й е ограничена до няколко десетки килограма. Обхватът на употреба беше тесен: за алхимични експерименти, пречистване на благородни метали и във фармацевтичния бизнес. Концентрираната сярна киселина се използва в малки количества при производството на специални кибритени клечки, които съдържат бертолетова сол.

В Русия витриолът се появява едва през 17 век.

В Бирмингам, Англия, Джон Робък адаптира горния метод за производство на сярна киселина през 1746 г. и стартира производството. В същото време той използва здрави големи камери, облицовани с олово, които са по-евтини от стъклените контейнери.

В индустрията този метод заема позиции почти 200 години, а в камерите се получава 65% сярна киселина.

След известно време английският Глоувър и френският химик Гей-Люсак подобриха самия процес и започна да се получава сярна киселина с концентрация 78%. Но такава киселина не беше подходяща за производството, например, на багрила.

В началото на 19 век са открити нови методи за окисляване на серен диоксид до серен анхидрид.

Първоначално това е направено с помощта на азотни оксиди, а след това платината е използвана като катализатор. Тези два метода за окисляване на серен диоксид са допълнително подобрени. Окислението на серен диоксид върху платина и други катализатори става известно като контактен метод. И окисляването на този газ с азотни оксиди се нарича азотен метод за производство на сярна киселина.

Едва през 1831 г. британският търговец на оцетна киселина Peregrine Philips патентова икономичен процес за производство на серен оксид (VI) и концентрирана сярна киселина и именно той днес е известен на света като контактен метод за получаването й.

Производството на суперфосфат започва през 1864 г.

През осемдесетте години на деветнадесети век в Европа производството на сярна киселина достига 1 милион тона. Основните производители са Германия и Англия, които произвеждат 72% от общия обем на сярна киселина в света.

Транспортирането на сярна киселина е трудоемко и отговорно начинание.

Сярната киселина принадлежи към класа на опасните химикали и при контакт с кожата причинява тежки изгаряния. Освен това може да причини химическо отравяне на човек. Ако не се спазват определени правила по време на транспортиране, тогава сярната киселина, поради своята експлозивна природа, може да причини много вреди както на хората, така и на околната среда.

Сярната киселина има клас на опасност 8 и транспортирането трябва да се извършва от специално обучени и обучени специалисти. Важно условие за доставката на сярна киселина е спазването на специално разработените Правила за превоз на опасни товари.

Транспортирането по шосе се извършва съгласно следните правила:

За транспортиране са направени специални контейнери от специална стоманена сплав, която не реагира със сярна киселина или титан. Такива контейнери не се окисляват. Опасната сярна киселина се транспортира в специални химически цистерни за сярна киселина. Те се различават по дизайн и се избират по време на транспортиране в зависимост от вида на сярната киселина.
При транспортиране на димяща киселина се вземат специализирани изотермични термоси, в които се поддържа необходимия температурен режим за запазване на химичните свойства на киселината.
Ако се транспортира обикновена киселина, тогава се избира резервоар за сярна киселина.
Транспортирането на сярна киселина по шосе, като димяща, безводна, концентрирана, за батерии, ръкавици, се извършва в специални контейнери: цистерни, варели, контейнери.
Транспортирането на опасни товари може да се извършва само от шофьори, които имат ADR сертификат в ръцете си.
Времето за пътуване няма ограничения, тъй като по време на транспортирането е необходимо стриктно да се спазва допустимата скорост.
По време на транспортирането се изгражда специален маршрут, който трябва да се движи, заобикаляйки многолюдни места и производствени съоръжения.
Транспортът трябва да има специална маркировка и знаци за опасност.

Опасни свойства на сярната киселина за хората

Сярната киселина е повишена опасностза човешкото тяло. нея токсичен ефектвъзниква не само при директен контакт с кожата, но и при вдишване на нейните пари, когато се отделя серен диоксид. Опасността се отнася за:

дихателната система;
обвивки;
Лигавици.

Интоксикацията на тялото може да се засили от арсен, който често е част от сярна киселина.

важно! Както знаете, когато киселината влезе в контакт с кожата, се получават тежки изгаряния. Не по-малко опасно е отравянето с пари на сярна киселина. Безопасна доза сярна киселина във въздуха е само 0,3 mg на 1 квадратен метър.

Ако сярната киселина попадне върху лигавиците или върху кожата, се появява силно изгаряне, което не заздравява добре. Ако изгарянето е впечатляващо по мащаб, жертвата развива заболяване на изгаряне, което може дори да доведе до смърт, ако не бъде предоставена навреме квалифицирана медицинска помощ.

важно! За възрастен смъртоносната доза сярна киселина е само 0,18 см на 1 литър.

Разбира се, проблематично е да „изпитате сами“ токсичния ефект на киселината в обикновения живот. Най-често киселинното отравяне възниква поради пренебрегване на индустриалната безопасност при работа с разтвор.

Масово отравяне с пари на сярна киселина може да възникне поради технически проблеми в производството или небрежност и се получава масово изпускане в атмосферата. За предотвратяване на подобни ситуации работят специални служби, чиято задача е да контролират функционирането на производството, където се използва опасна киселина.

Какви са симптомите на интоксикация със сярна киселина?

Ако киселината е била погълната:

Болка в областта на храносмилателните органи.
Гадене и повръщане.
Нарушаване на изпражненията в резултат на тежки чревни нарушения.
Силна секреция на слюнка.
Поради токсичните ефекти върху бъбреците, урината става червеникава.
Подуване на ларинкса и гърлото. Има хрипове, дрезгав глас. Това може да доведе до смърт от задушаване.
По венците се появяват кафяви петна.
Кожата става синя.

При изгаряне на кожата може да има всички усложнения, присъщи на изгарянето.

При отравяне по двойки се наблюдава следната картина:

Изгаряне на лигавицата на очите.
Кървене от носа.
Изгаряния на лигавицата на дихателните пътища. В този случай жертвата изпитва силен болков симптом.
Подуване на ларинкса със симптоми на задушаване (липса на кислород, кожата става синя).
Ако отравянето е тежко, тогава може да има гадене и повръщане.

Важно е да знаете! Киселинното отравяне след поглъщане е много по-опасно от интоксикацията от вдишване на пари.

Първа помощ и терапевтични процедури при увреждане от сярна киселина

При контакт със сярна киселина процедирайте както следва:

Първо се обади линейка. Ако течността попадне вътре, направете стомашна промивка с топла вода. След това на малки глътки ще трябва да изпиете 100 грама слънчогледово или зехтин. Освен това трябва да поглъщате парче лед, да пиете мляко или изгорен магнезий. Това трябва да се направи, за да се намали концентрацията на сярна киселина и да се облекчи състоянието на човека.
Ако киселината попадне в очите, изплакнете ги с течаща вода и след това накапете с разтвор на дикаин и новокаин.
Ако върху кожата попадне киселина, изгореното място трябва да се измие добре под течаща вода и да се превърже със сода. Изплакнете за около 10-15 минути.
В случай на отравяне с пари, трябва да излезете на чист въздух и да изплакнете засегнатите лигавици с вода, доколкото е възможно.

В болнична обстановка лечението ще зависи от площта на изгарянето и степента на отравяне. Анестезията се извършва само с новокаин. За да се избегне развитието на инфекция в засегнатата област, за пациента се избира курс на антибиотична терапия.

При стомашен кръвоизлив се инжектира плазма или се прелива кръв. Източникът на кървене може да бъде отстранен хирургично.

В природата се среща сярна киселина в нейната чиста 100% форма. Например в Италия, Сицилия в Мъртво море можете да видите уникален феномен - сярна киселина се просмуква направо от дъното! И това се случва: пирит от земната кораслужи в този случай като суровина за неговото формиране. Това място се нарича още Езерото на смъртта и дори насекомите се страхуват да летят до него!
След големи вулканични изригвания в земната атмосфера често могат да се намерят капки сярна киселина и в такива случаи „виновникът“ може да доведе до негативни последици за околната среда и да причини сериозни климатични промени.
Сярната киселина е активен абсорбатор на вода, така че се използва като изсушител на газ. В старите времена, за да се предотврати запотяването на прозорците в стаите, тази киселина се изсипваше в буркани и се поставяше между стъклата на прозорците.
Сярната киселина е основната причина за киселинните дъждове. главната причинаКиселинният дъжд е замърсяване на въздуха със серен диоксид и когато се разтвори във вода, образува сярна киселина. На свой ред, серен диоксид се отделя при изгаряне на изкопаеми горива. При киселинните дъждове, изследвани през последните години, съдържанието на азотна киселина се е увеличило. Причината за това явление е намаляването на емисиите на серен диоксид. Въпреки този факт, сярната киселина остава основната причина за киселинните дъждове.

Предлагаме ви видео селекция от интересни експерименти със сярна киселина.

Помислете за реакцията на сярна киселина, когато се излее в захар. В първите секунди на влизане на сярна киселина в колбата със захар, сместа потъмнява. След няколко секунди веществото става черно. Най-интересното се случва след това. Масата започва да расте бързо и да излиза от колбата. На изхода получаваме гордо вещество, подобно на порест въглен, надвишаващо първоначалния обем 3-4 пъти.

Авторът на видеото предлага да се сравни реакцията на Coca-Cola с солна киселинаи сярна киселина. При смесване на Coca-Cola със солна киселина не се наблюдават визуални промени, но когато се смеси със сярна киселина, Coca-Cola започва да кипи.

Интересно взаимодействие може да се наблюдава, когато сярна киселина попадне върху тоалетна хартия. Тоалетната хартия е направена от целулоза. Когато киселината влезе, целулозните молекули моментално се разпадат с освобождаването на свободен въглерод. Подобно овъгляване може да се наблюдава, когато върху дървото попадне киселина.

В колба с концентрирана киселинаДобавям малко парче калий. В първата секунда се изпуска дим, след което металът моментално пламва, светва и избухва, нарязвайки се на парчета.

В следващия експеримент, когато сярната киселина удари кибрит, тя пламва. Във втората част на експеримента алуминиевото фолио се потапя с ацетон и вътре кибрит. Има моментално нагряване на фолиото с отделяне на огромно количество дим и пълното му разтваряне.

Интересен ефект се наблюдава при добавяне на сода бикарбонат към сярна киселина. Содата веднага пожълтява. Реакцията протича с бързо кипене и увеличаване на обема.

Категорично не съветваме да провеждате всички горепосочени експерименти у дома. Сярната киселина е силно корозивно и токсично вещество. Такива експерименти трябва да се извършват в специални помещения, оборудвани с принудителна вентилация. Газовете, отделящи се при реакции със сярна киселина, са силно токсични и могат да причинят увреждане на дихателните пътища и да отровят тялото. Освен това подобни експерименти се провеждат в средствата лична защитакожата и дихателните органи. Пази се!