Kde sa v priemysle používa kyselina sírová? Kyselina sírová a jej chemické vlastnosti

Kyselina sírová- pomerne ťažká kvapalina, jej hustota je 1,84 g/cm³. Má schopnosť čerpať vodu z plynov a. Pri rozpustení kyseliny sírovej vo vode sa uvoľňuje obrovské množstvo tepla, čo vedie k možnému rozstrekovaniu kyseliny. Ak sa dostane do kontaktu s ľudskou pokožkou, aj v malých množstvách spôsobuje ťažké popáleniny. Aby ste tomu zabránili, musíte do vody pridať kyselinu a nie naopak.

Príprava kyseliny sírovej

Metóda, ktorou sa kyselina sírová vyrába v priemyselnom meradle, sa nazýva kontakt. Najprv sa v špeciálnej peci vypáli mokrý (sulfid železnatý). V dôsledku tejto reakcie sa uvoľňuje oxid siričitý (oxid siričitý), kyslík a vodná para, pretože sa použil vlhký pyrit. Uvoľnené plyny sa dostávajú do sušiaceho priestoru, kde sa zbavujú vodnej pary a tiež do špeciálnej odstredivky na odstránenie všetkých možných nečistôt pevných častíc.

Ďalej sa sírový plyn vyrába z oxidu sírového (IV) pomocou oxidačnej reakcie. V tomto prípade sa ako katalyzátor používa päťmocný. Reakcia môže prebiehať oboma smermi a je reverzibilná. Aby sa zabezpečilo, že prúdi len jedným smerom, v reaktore sa vytvorí určitá teplota a tlak. Sírny plyn sa rozpúšťa v predpripravenej kyseline sírovej za vzniku olea, ktoré sa potom posiela do skladu hotových výrobkov.

Chemické vlastnosti kyseliny sírovej

Kyselina sírová má schopnosť prijímať elektróny a je silným oxidačným činidlom. Koncentrovaná a zriedená kyselina sírová majú odlišné chemické vlastnosti.

Zriedená kyselina sírová je schopná rozpúšťať kovy, ktoré sú v sérii napätia naľavo od vodíka. Medzi nimi: zinok, horčík, lítium a ďalšie. Koncentrovaná kyselina sírová môže rozkladať niektoré halogénové kyseliny (okrem kyseliny chlorovodíkovej, pretože kyselina sírová nie je schopná redukovať ióny chlóru).

Aplikácia kyseliny sírovej

Vďaka svojej jedinečnej schopnosti čerpať vodu sa kyselina sírová často používa na sušenie plynov. Vyrábajú sa z neho farbivá, minerálne hnojivá (fosfor a dusík), dymotvorné látky, rôzne syntetické saponáty. Často sa používa ako elektrolyt, pretože kyselina sírová nedokáže rozpustiť olovo.

Kyselina sírová H2S04, molárna hmotnosť 98,082; bezfarebný, mastný, bez zápachu. Veľmi silná dvojsýtna kyselina, pri 18°C ​​p K a 1 - 2,8, K2 1,2 10-2, pK a 2 1,92; dĺžky väzieb v S=0 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, uhol HOSOH 104°, OSO 119°; vrie za rozkladu, pričom vzniká (98,3 % H 2 SO 4 a 1,7 % H 2 O s teplotou varu 338,8 ° C; pozri tiež tabuľku 1). Kyselina sírová, čo zodpovedá 100% obsahu H2S04, má zloženie (%): H2S04 99,5%, HSO4 - 0,18%, H3S04 + 0,14%, H30 + 0,09%, H 2S207 0,04 %, HS207 0,05 %. Mieša sa s SO 3 vo všetkých pomeroch. Vo vodných roztokoch kyselina sírová takmer úplne disociuje na H +, HSO 4 - a SO 4 2-. Tvorí H2SO4 n H20, kde n= 1, 2, 3, 4 a 6,5.

roztoky SO 3 v kyseline sírovej sa nazývajú oleum tvoria dve zlúčeniny H 2 SO 4 ·SO 3 a H 2 SO 4 · 2SO 3. Oleum obsahuje aj kyselinu pyrosírovú, ktorá sa získava reakciou: H2SO4+SO3=H2S207.

Príprava kyseliny sírovej

Suroviny na získanie kyselina sírová slúžia: S, sulfidy kovov, H 2 S, odpady z tepelných elektrární, sírany Fe, Ca atď. Hlavné fázy výroby kyselina sírová: 1) suroviny na výrobu SO 2; 2) S02 na S03 (konverzia); 3) TAK 3. V priemysle sa na získanie používajú dva spôsoby kyselina sírová, líšiace sa spôsobom oxidácie SO 2 - kontakt s použitím pevných katalyzátorov (kontaktov) a dusný - s oxidmi dusíka. Na získanie kyselina sírová Kontaktnou metódou moderné továrne používajú vanádové katalyzátory, ktoré nahradili oxidy Pt a Fe. Čistý V 2 O 5 má slabú katalytickú aktivitu, ktorá sa prudko zvyšuje v prítomnosti alkalických kovov, pričom najväčší účinok majú K soli Propagačná úloha alkalických kovov je spôsobená tvorbou pyrosulfonátov s nízkou teplotou topenia (3K 2 S 2 O. 7V205, 2K2S207.V205 a K2S207.V205, rozkladajúce sa pri 315-330, 365-380 a 400-405 °C, v tomto poradí). Aktívna zložka je za podmienok katalýzy v roztavenom stave.

Oxidačná schéma S02 na S03 môže byť znázornená nasledovne:

V prvom stupni sa dosiahne rovnováha, druhý stupeň je pomalý a určuje rýchlosť procesu.

Výroba kyselina sírová zo síry metódou dvojitého kontaktu a dvojitej absorpcie (obr. 1) pozostáva z nasledujúcich etáp. Vzduch je po očistení od prachu privádzaný plynovým dúchadlom do sušiacej veže, kde je vysušený na 93-98%. kyselina sírová na obsah vlhkosti 0,01 % obj. Vysušený vzduch vstupuje do sírovej pece po predhriatí v jednom z výmenníkov tepla kontaktnej jednotky. Pec spaľuje síru dodávanú tryskami: S + O 2 = SO 2 + 297,028 kJ. Plyn s obsahom 10-14 % obj. SO 2 sa ochladzuje v kotli a po zriedení vzduchom na obsah SO 2 9-10 % obj. pri 420 °C vstupuje do kontaktného aparátu pre prvý stupeň premeny, ktorý prebieha na troch vrstvách katalyzátora (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), po ktorých sa plyn ochladzuje vo výmenníkoch tepla. Potom plyn obsahujúci 8,5-9,5% SO 3 pri 200°C vstupuje do prvého stupňa absorpcie do absorbéra, je zavlažovaný a 98% kyselina sírová: SO3 + H20 = H2S04 + 130,56 kJ. Potom sa plyn podrobí rozstreku kyselina sírová, sa zahreje na 420 °C a vstupuje do druhého stupňa premeny, ku ktorému dochádza na dvoch vrstvách katalyzátora. Pred druhým stupňom absorpcie je plyn ochladený v ekonomizéri a privádzaný do druhého stupňa absorbéra, zavlažovaný 98% kyselina sírová a potom, po vyčistení postriekania, sa uvoľní do atmosféry.

1 - sírová pec; 2 - kotol na odpadové teplo; 3 - ekonomizér; 4 - štartovacia pec; 5, 6 - výmenníky tepla štartovacej pece; 7 - kontaktné zariadenie; 8 - výmenníky tepla; 9 - absorbér olea; 10 - sušiaca veža; 11 a 12 - prvý a druhý absorbér monohydrátu; 13 - zbery kyselín.

1 - podávač diskov; 2 - rúra; 3 - kotol na odpadové teplo; 4 - cyklóny; 5 - elektrické odlučovače; 6 - umývacie veže; 7 - mokré elektrostatické odlučovače; 8 - ofukovacia veža; 9 - sušiaca veža; 10 - lapač postriekania; 11 - prvý absorbér monohydrátu; 12 - výmenníky tepla; 13 - kontaktné zariadenie; 14 - absorbér olea; 15 - druhý absorbér monohydrátu; 16 - chladničky; 17 - zbierky.

1 - denitračná veža; 2, 3 - prvá a druhá výrobná veža; 4 - oxidačná veža; 5, 6, 7 - absorpčné veže; 8 - elektrické odlučovače.

Výroba kyselina sírová zo sulfidov kovov (obr. 2) je oveľa zložitejšia a pozostáva z nasledujúcich operácií. FeS 2 sa vypaľuje vo fluidnej peci pomocou prúdenia vzduchu: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Pražiaci plyn s obsahom SO 2 13-14% s teplotou 900°C vstupuje do kotla, kde sa ochladí na 450°C. Odstraňovanie prachu sa vykonáva v cyklóne a elektrickom odlučovači. Ďalej plyn prechádza cez dve pracie veže, zavlažované 40 % a 10 % kyselina sírová. V tomto prípade sa plyn nakoniec očistí od prachu, fluóru a arzénu. Na čistenie plynov z aerosólu kyselina sírová generované v umývacích vežiach sú k dispozícii dva stupne mokrých elektrostatických odlučovačov. Po vysušení v sušiacej veži, pred ktorým sa plyn zriedi na obsah 9 % SO 2, sa plynovým dúchadlom privádza do prvého stupňa konverzie (3 vrstvy katalyzátora). Vo výmenníkoch tepla sa plyn zohreje na 420 °C vďaka teplu plynu pochádzajúceho z prvého stupňa premeny. SO 2 oxidovaný z 92-95 % v SO 3 prechádza do prvého stupňa absorpcie do absorbérov olea a monohydrátov, kde sa zbavuje SO 3. Ďalej plyn obsahujúci SO 2 ~ 0,5 % vstupuje do druhého stupňa premeny, ku ktorému dochádza na jednej alebo dvoch vrstvách katalyzátora. Plyn sa predhrieva v ďalšej skupine výmenníkov tepla na 420 °C vďaka teplu plynov pochádzajúcich z druhého stupňa katalýzy. Po oddelení SO 3 v druhom absorpčnom stupni sa plyn uvoľňuje do atmosféry.

Stupeň premeny SO 2 na SO 3 pri použití kontaktnej metódy je 99,7 %, stupeň absorpcie SO 3 je 99,97 %. Výroba kyselina sírová uskutočnené v jednom stupni katalýzy a stupeň konverzie S02 na S03 nepresahuje 98,5 %. Pred vypustením do atmosféry sa plyn očistí od zvyšného SO 2 (pozri). Výkon moderné inštalácie 1500-3100 t/deň.

Podstata nitrózovej metódy (obr. 3) spočíva v tom, že pražiaci plyn sa po ochladení a vyčistení od prachu upraví nitrózou - tzv. kyselina sírová, v ktorom sú rozpustené oxidy dusíka. SO 2 je absorbovaný nitrózou a potom oxidovaný: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + NO. Výsledný NO je slabo rozpustný v nitróze a uvoľňuje sa z nej a potom čiastočne oxiduje kyslíkom v plynnej fáze na NO 2. Zmes NO a NO2 sa reabsorbuje kyselina sírová atď. Oxidy dusíka sa v procese dusíka nespotrebúvajú a v dôsledku ich neúplnej absorpcie sa vracajú do výrobného cyklu kyselina sírováčiastočne ich odnášajú výfukové plyny. Výhody nitrózovej metódy: jednoduchosť konštrukcie zariadenia, nižšia cena (o 10-15% nižšia ako kontaktná metóda), možnosť 100% recyklácie SO 2.

Hardvérový dizajn vežového nitrózového procesu je jednoduchý: SO 2 sa spracováva v 7-8 vyložených vežiach s keramickou náplňou, jedna z veží (dutá) má nastaviteľný oxidačný objem. Veže majú zberače kyseliny, chladničky a čerpadlá, ktoré dodávajú kyselinu do tlakových nádrží nad vežami. Pred poslednými dvoma vežami je nainštalovaný zadný ventilátor. Na čistenie plynov z aerosólu kyselina sírová slúži ako elektrický odlučovač. Oxidy dusíka potrebné pre proces sa získavajú z HN03. Pre zníženie emisií oxidov dusíka do ovzdušia a 100 % recykláciu SO 2 je medzi výrobnou a absorpčnou zónou inštalovaný bezdusíkový cyklus spracovania SO 2 v kombinácii s vodno-kyselinovou metódou hĺbkového zachytávania oxidov dusíka. Nevýhodou nitrózovej metódy je nízka kvalita produktu: koncentrácia kyselina sírová 75%, prítomnosť oxidov dusíka, Fe a iných nečistôt.

Na zníženie možnosti kryštalizácie kyselina sírová počas prepravy a skladovania sú stanovené normy pre komerčné druhy kyselina sírová, ktorého koncentrácia zodpovedá najnižším kryštalizačným teplotám. Obsah kyselina sírová v technických stupňoch (%): veža (dusitá) 75, kontaktná 92,5-98,0, oleum 104,5, vysokopercentné oleum 114,6, batéria 92-94. Kyselina sírová skladované v oceľových nádržiach s objemom do 5000 m 3, ich celková kapacita v sklade je dimenzovaná na desaťdňový výrobný výkon. Oleum a kyselina sírová prepravované v oceľových železničných cisternách. Koncentrovaný a batériový kyselina sírová prepravované v cisternách vyrobených z kyselinovzdornej ocele. Nádrže na prepravu olea sú pokryté tepelnou izoláciou a oleum sa pred plnením ohrieva.

Definujte kyselina sírová kolorimetricky a fotometricky, vo forme suspenzie BaSO 4 - fototurbidimetricky, ako aj coulometrickou metódou.

Aplikácia kyseliny sírovej

Kyselina sírová sa používa pri výrobe minerálnych hnojív, ako elektrolyt v olovených batériách, na výrobu rôznych minerálnych kyselín a solí, chemických vlákien, farbív, dymotvorných látok a výbušnín, v ropnom, kovoobrábacom, textilnom, kožiarskom a iné odvetvia. Používa sa v priemyselnej organickej syntéze pri reakciách dehydratácie (výroba dietyléteru, esterov), hydratácie (etanol z etylénu), sulfonácie (a medziprodukty pri výrobe farbív), alkylácie (výroba izooktánu, polyetylénglykolu, kaprolaktámu) , atď Najväčší spotrebiteľ kyselina sírová- výroba minerálnych hnojív. Na 1 t fosforečných hnojív P 2 O 5 sa spotrebuje 2,2-3,4 t. kyselina sírová a na 1 t (NH4)2S04 - 0,75 t kyselina sírová. Preto majú tendenciu stavať závody na výrobu kyseliny sírovej v spojení s továrňami na výrobu minerálnych hnojív. Svetová produkcia kyselina sírová v roku 1987 dosiahol 152 miliónov ton.

Kyselina sírová a oleum sú mimoriadne agresívne látky, ktoré postihujú dýchacie cesty, kožu, sliznice, spôsobujú sťažené dýchanie, kašeľ, často zápaly hrtana, priedušnice, priedušiek atď. Najvyššia prípustná koncentrácia aerosólu kyseliny sírovej vo vzduchu pracovného priestoru je 1,0 mg/m 3, v atmosfére 0,3 mg/m 3 (maximálne jednorazovo) a 0,1 mg/m 3 (priemerne denne). Úžasná koncentrácia pary kyselina sírová 0,008 mg/l (expozícia 60 min), smrteľná 0,18 mg/l (60 min). Trieda nebezpečnosti 2. Aerosól kyselina sírová sa môže tvoriť v atmosfére v dôsledku emisií z chemického a hutníckeho priemyslu s obsahom oxidov S a spadnúť vo forme kyslých dažďov.

Kyselina sírová, H 2 SO 4, silná dvojsýtna kyselina zodpovedajúca najvyššiemu oxidačnému stavu síry (+6). Za normálnych podmienok je to ťažká olejovitá kvapalina bez farby a zápachu. V S. technike sa jej zmesi nazývajú oboje s voda, teda s anhydrid kyseliny sírovej. Ak je molárny pomer SO 3:H 2 O menší ako 1, potom ide o vodný roztok kyseliny sírovej, ak je väčší ako 1, ide o roztok SO 3 v kyseline sírovej.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

100 % H2S04 (monohydrát, S03 x H20) kryštalizuje pri 10,45 °C; t kip 296,2 °C; hustota 1,9203 g/cm3; tepelná kapacita 1,62 j/g(TO. H 2 SO 4 sa mieša s H 2 O a SO 3 v akomkoľvek pomere za vzniku zlúčenín:

H2SO4×4H2O ( t pl-28,36 °C), H2S04 x 3H20 ( t pl-36,31 °C), H2S04 x 2H20 ( t pl-39,60 °C), H2S04 x H20 ( t pl- 8,48 °C), H 2 SO 4 × SO 3 (H 2 S 2 O 7 - kyselina disírová alebo pyrosírová, t pl 35,15 °C), H2SO x 2SO3 (H2S3010 - kyselina trisírová, t pl 1,20 °C).

Pri zahrievaní a varení vodných roztokov oxidu uhličitého s obsahom až 70 % H 2 SO 4 sa do plynnej fázy uvoľňuje iba vodná para. S.c. výpary sa objavujú aj nad koncentrovanejšími roztokmi 98,3 % H2S04 (. azeotrop) pri vare (336,5 °C) sa úplne destiluje. S. k., obsahujúci viac ako 98,3 % H 2 SO 4, pri zahrievaní uvoľňuje pary SO 3 .

Koncentrovaná kyselina sírová. - silné oxidačné činidlo. Oxiduje HI a HBr na voľné halogény; pri zahrievaní oxiduje všetky kovy okrem platinových kovov (s výnimkou Pd). V chlade koncentrovaný oxid uhličitý pasivuje mnohé kovy vrátane Pb, Cr, Ni, oceľ , liatina. Zriedený S. reaguje so všetkými kovmi (okrem Pb), ktoré predchádzajú vodík v rozsah napätia, napríklad: Zn + H2S04 = ZnS04 + H2.

Kyselina sírová ako silná kyselina vytláča slabšie kyseliny z ich solí, napríklad kyselina boritá z bóraxu:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O = Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3 a pri zahriatí vytláča viac prchavých kyselín, napr.

NaN03 + H2S04 = NaHS04 + HN03.

S. to odoberá chemicky viazanú vodu z organických zlúčenín obsahujúcich hydroxylové skupiny - OH. Dehydratácia etylalkohol v prítomnosti koncentrovaného S. vedie k produkcii etylén alebo dietyléter. Zuhoľnatenie cukru, celulózy, škrobu a iných uhľohydrátov pri kontakte s cukrom sa vysvetľuje aj ich dehydratáciou. Ako dvojsýtna soľ tvorí dva typy solí: sírany a hydrosulfáty.

Potvrdenie

Prvé popisy výroby „oleja z vitriolu“ (t.j. koncentrovanej kyseliny sírovej) podali taliansky vedec V. Biringuccio v roku 1540 a nemecký alchymista, ktorého diela vyšli pod menom Basil Valentinus koncom 16. začiatkom 17. storočia. V roku 1690 položili francúzski chemici N. Lemery a N. Lefebvre základ pre prvý priemyselný spôsob získavania ledku, ktorý bol realizovaný v Anglicku v roku 1740. Podľa tohto spôsobu sa spaľovala zmes síry a dusičnanov v panve zavesenej v r. sklenená nádoba obsahujúca určité množstvo vody. Uvoľnený SO3 reagoval s vodou za vzniku kyseliny sírovej V roku 1746 nahradil J. Robeck v Birminghame sklenené valce komorami z plechového olova a znamenal začiatok komorovej výroby kyseliny sírovej Neustále zlepšovanie procesu získavania kyseliny sírovej v Veľká Británia a Francúzsko viedli k objaveniu (1908) prvého vežového systému. V ZSSR bola prvá vežová inštalácia spustená v roku 1926 v Polevskom metalurgickom závode (Ural).

Surovinou na získavanie sulfidických rúd môžu byť: síra, pyrit sírový FeS2, odpadové plyny z pecí na oxidačné praženie sulfidových rúd Cu, Pb, Zn a iné kovy, obsahujúce SO 2 . V ZSSR sa hlavné množstvo síry získava zo sírnych pyritov. FeS 2 sa spaľuje v peciach, kde je v stave fluidného lôžka. To sa dosiahne rýchlym fúkaním vzduchu cez vrstvu jemne mletého pyritu. Výsledná zmes plynov obsahuje SO 2, O 2, N 2, nečistoty SO 3, pary H 2 O, As 2 O 3, SiO 2 atď. a nesie množstvo škvárového prachu, z ktorého sa plyny čistia v el. precipitátory.

SK sa získava z SO 2 dvoma spôsobmi: dusičným (vežovým) a kontaktným. Spracovanie SO 2 na oxid uhličitý nitrózovou metódou sa uskutočňuje vo výrobných vežiach - valcových nádržiach (15 m a ďalšie), naplnené dýzou vyrobenou z keramických krúžkov. „Nitróza“ sa rozprašuje zhora smerom k prúdu plynu – zriedená kyselina sírová obsahujúca kyselinu nitrozylsírovú NOOSO 3 H, získaná reakciou:

N203 + 2H2S04 = 2 NOOS03H + H20.

K oxidácii SO 2 oxidmi dusíka dochádza v roztoku po jeho absorpcii nitrózou. Nitróza je hydrolyzovaná vodou:

NOOSO3H + H20 = H2S04 + HN02.

Oxid siričitý, ktorý vstupuje do veží, tvorí s vodou kyselinu sírovú: SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3.

Interakcia HNO 2 a H 2 SO 3 vedie k produkcii S. k.:

2 HN02 + H2S03 = H2S04 + 2 NO + H20.

Uvoľnený NO sa v oxidačnej veži premieňa na N 2 O 3 (presnejšie na zmes NO + NO 2). Odtiaľ plyny vstupujú do absorpčných veží, kde je zhora privádzaný oxid uhličitý a vzniká nitróza, ktorá sa čerpá do výrobných veží. To. je zabezpečená kontinuita produkcie a cirkulácie oxidov dusíka. Ich nevyhnutné straty s výfukovými plynmi sú kompenzované prídavkom HNO 3.

S. získaný nitróznou metódou má nedostatočne vysokú koncentráciu a obsahuje škodlivé nečistoty (napríklad As). Jeho produkcia je sprevádzaná uvoľňovaním oxidov dusíka do atmosféry („líščí chvost“, pomenovaný podľa farby NO 2).

Princíp kontaktného spôsobu výroby S. k. objavil v roku 1831 P. Philips (Veľká Británia). najprv katalyzátor bol platina. Koncom 19. - začiatkom 20. stor. bolo objavené zrýchlenie oxidácie SO 2 na SO 3 anhydridom vanádu V 2 O 5. Obzvlášť dôležitú úlohu pri štúdiu pôsobenia vanádiových katalyzátorov a ich výbere zohrali štúdie sovietskych vedcov A.E. Adadurova, G.K. Borešková, F.N. Yushkevich a ďalšie Moderné zariadenia na výrobu kyseliny sírovej sú postavené na prevádzku pomocou kontaktnej metódy. Ako katalyzátorová báza sa používajú oxidy vanádu s prísadami SiO 2, Al 2 O 3, K 2 O, CaO, BaO v rôznych pomeroch. Všetky vanádové kontaktné hmoty vykazujú svoju aktivitu len pri teplotách nie nižších ako ~420 °C. V kontaktnom zariadení plyn zvyčajne prechádza cez 4 alebo 5 vrstiev kontaktnej hmoty. Pri výrobe syntetických katalyzátorov kontaktnou metódou sa pražiaci plyn najskôr čistí od nečistôt, ktoré otrávia katalyzátor. As, Se a zvyšný prach sa odstraňujú v premývacích vežiach zavlažovaných S. K. H2SO4 hmla (vytvorená z SO3 a H20 prítomných v plynnej zmesi) sa odstraňuje vo vlhkých elektrických odlučovačoch. Pary H 2 O sú absorbované koncentrovaným oxidom uhličitým v sušiacich vežiach. Potom zmes SO 2 so vzduchom prechádza cez katalyzátor (kontaktná hmota) a oxiduje sa na SO 3:

SO2 + 1/202 = SO3.

S03 + H20 = H2S04.

V závislosti od množstva vody vstupujúcej do procesu môže byť roztok syntetickej kyseliny vo vode resp oleum.

V roku 1973 bol objem výroby kyseliny sírovej (v monohydráte) (milión ton): ZSSR - 14,9, USA - 28,7, Japonsko - 7,1, Nemecko - 5,5, Francúzsko - 4,4, Veľká Británia - 3,9, Taliansko - 3,0, Poľsko - 2.9, ČSSR - 1.2, NDR - 1.1, Juhoslávia - 0.9.

Aplikácia

Kyselina sírová je jedným z najdôležitejších produktov základného chemického priemyslu. Na technické účely sa vyrábajú tieto odrody S. K.: vežový (najmenej 75 % H 2 SO 4), vitriolový olej (najmenej 92,5 %) a oleum, alebo dymový S. K. (roztok 18,5 – 20 % SO 3 v H 2 SO 4), ako aj obzvlášť čistá akumulátorová kyselina (92-94%; zriedená vodou na 26-31% slúži ako elektrolyt v olovených batériách batérie). Okrem toho vzniká reaktívny oxid uhličitý (92 – 94 %), ktorý sa získava kontaktom v zariadeniach vyrobených z kremeňa alebo platiny. Sila vody je určená jej hustotou, meranou hustomerom. Väčšina produkovaných uhľovodíkov z veže sa spotrebuje na výrobu minerálnych hnojív. Schopnosť vytesniť kyseliny z ich solí je základom pre použitie kyselín pri výrobe kyseliny fosforečnej, chlorovodíkovej, boritej, fluorovodíkovej a iných kyselín. Koncentrovaný oxid siričitý sa používa na čistenie ropných produktov od síry a nenasýtených organických zlúčenín. Zriedená kyselina sírová sa používa na odstraňovanie vodného kameňa z drôtov a plechov pred cínovaním a galvanizáciou a na leptanie kovových povrchov pred pokovovaním chrómom, niklom, meďou a pod. Používa sa v hutníctve - používa sa na rozklad zložitých rúd (najmä urán). V organickej syntéze je nevyhnutnou zložkou koncentrovaná syntetická kyselina nitračné zmesi a sulfonačné činidlo pri príprave mnohých farbív a liečivých látok. Vďaka svojej vysokej hygroskopickosti sa kyselina dusičná používa na sušenie plynov a koncentrovanie kyseliny dusičnej.

Bezpečnostné opatrenia

Pri výrobe kyseliny sírovej predstavujú nebezpečenstvo toxické plyny (SO 2 a NO 2), ako aj pary SO 3 a H 2 SO 4 . Preto je potrebné dobré vetranie a úplné utesnenie zariadenia. S. to spôsobuje ťažké poleptanie kože, v dôsledku čoho si manipulácia s ním vyžaduje mimoriadnu opatrnosť a ochranné pomôcky (okuliare, gumené rukavice, zástery, čižmy). Pri riedení prilievame S. za stáleho miešania tenkým prúdom do vody. Pridanie vody do S. spôsobuje špliechanie (kvôli veľkému uvoľňovaniu tepla).

Literatúra:

• Príručka kyseliny sírovej, vyd. Malina K.M., 2. vydanie, M., 1971;
• Malin K.M., Arkin N.L., Boreskov G.K., Slinko M.G., Sulfuric acid technology, M., 1950;
• Boreskov G.K., Katalýza vo výrobe kyseliny sírovej, M. - L., 1954;
• Amelin A.G., Yashke E.V., Výroba kyseliny sírovej, M., 1974;
• Lukyanov P. M., Krátky príbeh Chemický priemysel ZSSR, M., 1959.

I. K. Malina.

Tento článok alebo sekcia používa text

Kyselina sírová (H2SO4) je jednou z najsilnejších dvojsýtnych kyselín.

Ak hovoríte o fyzikálne vlastnosti, potom kyselina sírová vyzerá ako hustá, priehľadná, olejovitá kvapalina bez zápachu. V závislosti od koncentrácie má kyselina sírová mnoho rôznych vlastností a aplikácií:

• spracovanie kovov;
• spracovanie rudy;
• výroba minerálnych hnojív;
• chemická syntéza.

História objavu kyseliny sírovej

Kontaktná kyselina sírová má koncentráciu 92 až 94 percent:

2SO2 + 02 = 2SO2;

H20 + SO3 = H2SO4.

Fyzikálne a fyzikálno-chemické vlastnosti kyseliny sírovej

H₂SO₄ sa mieša s vodou a SO3 vo všetkých pomeroch.

Vo vodných roztokoch Н₂SO₄ tvorí hydráty ako Н₂SO₄·nH₂O

Teplota varu kyseliny sírovej závisí od stupňa koncentrácie roztoku a dosahuje maximum pri koncentrácii vyššej ako 98 percent.

Žieravá zlúčenina oleum je roztok SO3 v kyseline sírovej.

Keď sa koncentrácia oxidu sírového v oleu zvyšuje, teplota varu klesá.

Chemické vlastnosti kyseliny sírovej

Pri zahrievaní je koncentrovaná kyselina sírová silným oxidačným činidlom, ktoré dokáže oxidovať mnohé kovy. Jedinou výnimkou sú niektoré kovy:

• zlato (Au);
• platina (Pt);
• irídium (Ir);
• ródium (Rh);
• tantal (Ta).

Oxidáciou kovov možno koncentrovanú kyselinu sírovú redukovať na H2S, S a SO2.

Aktívny kov:

8Al + 15H2SO4(konc.) → 4Al2(SO4)3 + 12H20 + 3H2S

Stredne aktívny kov:

2Cr + 4 H2SO4 (konc.)→ Cr2(SO4)3 + 4 H2O + S

Nízkoaktívny kov:

2Bi + 6H2SO4 (konc.) → Bi2(SO4)3 + 6H20 + 3SO₂

Železo nereaguje so studenou koncentrovanou kyselinou sírovou, pretože je pokryté oxidovým filmom. Tento proces sa nazýva pasivácia.

Reakcia kyseliny sírovej a H2O

Keď sa H₂SO₄ zmieša s vodou, dochádza k exotermickému procesu: uvoľňuje sa také veľké množstvo tepla, že roztok môže dokonca vrieť. Pri vykonávaní chemických experimentov by ste mali do vody vždy pridať trochu kyseliny sírovej a nie naopak.

Kyselina sírová je silné dehydrogenačné činidlo. Koncentrovaná kyselina sírová vytláča vodu z rôznych zlúčenín. Často sa používa ako sušidlo.

Reakcia kyseliny sírovej a cukru

Nenásytnosť kyseliny sírovej po vode sa dá demonštrovať na klasickom experimente – zmiešaním koncentrovanej H₂SO₄ a, ktorá je organická zlúčenina(sacharid). Na extrakciu vody z látky kyselina sírová rozkladá molekuly.

Na vykonanie experimentu pridajte do cukru niekoľko kvapiek vody a premiešajte. Potom opatrne nalejte kyselinu sírovú. Po krátkom čase možno pozorovať prudkú reakciu s tvorbou uhlia a uvoľňovaním oxidu siričitého a.

Kyselina sírová a kocka cukru:

Pamätajte, že práca s kyselinou sírovou je veľmi nebezpečná. Kyselina sírová je žieravá látka, ktorá okamžite zanecháva na pokožke ťažké popáleniny.

nájdete bezpečné experimenty s cukrom, ktoré môžete robiť doma.

Reakcia kyseliny sírovej a zinku

Táto reakcia je pomerne populárna a je jednou z najbežnejších laboratórnych metód výroby vodíka. Ak sa do zriedenej kyseliny sírovej pridajú zinkové granule, kov sa rozpustí a uvoľní plyn:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.

Zriedená kyselina sírová reaguje s kovmi, ktoré sú v sérii aktivít naľavo od vodíka:

Me + H2SO4 (zried.) → soľ + H2

Reakcia kyseliny sírovej s iónmi bária

Kvalitatívna reakcia na a jej soli je reakcia s iónmi bária. Je široko používaný v kvantitatívnej analýze, najmä gravimetrii:

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl

ZnSO4 + BaCl2 → BaSO4 + ZnCl2

Pozor! Nepokúšajte sa sami opakovať tieto experimenty!