Utilizarea acidului sulfuric diluat. Acid sulfuric

Astăzi, acidul sulfuric este produs în principal prin două metode industriale: contact și azotat. Metoda contactului este mai progresivă și în Rusia este folosită mai pe scară largă decât metoda azotului, adică metoda turnului.

Producerea acidului sulfuric începe cu arderea materiilor prime sulfuroase, de exemplu, în cuptoare speciale de pirit, se obține așa-numitul gaz de prăjire, care conține aproximativ 9% dioxid de sulf. Această etapă este aceeași atât pentru metodele de contact, cât și pentru cele cu azot.

În continuare, este necesar să se oxideze anhidrida sulfuroasă rezultată în anhidridă sulfurică. Cu toate acestea, trebuie mai întâi curățat de o serie de impurități care interferează cu procesul ulterioar. Gazul de prăjire este curățat de praf în precipitatoare electrostatice sau în aparate cu ciclon și apoi este alimentat într-un dispozitiv care conține mase solide de contact, unde dioxidul de sulf SO 2 este oxidat în anhidridă sulfurică SO 3 .

Această reacție exotermă este reversibilă - o creștere a temperaturii duce la descompunerea anhidridei sulfurice formate. Pe de altă parte, pe măsură ce temperatura scade, viteza reacției directe este foarte scăzută. Prin urmare, temperatura din aparatul de contact este menținută la 480°C prin ajustarea vitezei sale de trecere a amestecului de gaz.

Pe viitor, prin metoda contactului, se formează prin combinarea anhidridei sulfurice cu apă.

Metoda azotată se caracterizează prin faptul că este oxidată.Producerea acidului sulfuric prin această metodă este declanșată de formarea acidului sulfuros în timpul interacțiunii din gazul de prăjire cu apa. În plus, acidul sulfuros rezultat este oxidat cu acid azotic, ceea ce duce la formarea de monoxid de azot și acid sulfuric.

Acest amestec de reacție este introdus într-un turn special. În același timp, prin reglarea debitului de gaz, se asigură că amestecul de gaz care intră în turnul de absorbție conține dioxid de azot și monoxid în raport de 1:1, necesar pentru obținerea anhidridei de azot.

În cele din urmă, interacțiunea acidului sulfuric și anhidridei azotate produce NOHSO 4 - acid nitrosilsulfuric.

Acidul nitrosilsulfuric rezultat este introdus în turnul de producție, unde, descompunându-se cu apă, eliberează anhidridă de azot:

2NOHSO 4 + H 2 O \u003d N 2 O 3 + 2H 2 SO 4,

care oxidează acidul sulfuros format în turn.

Oxidul nitric eliberat ca urmare a reacției revine în turnul de oxidare și intră într-un nou ciclu.

În prezent, în Rusia, acidul sulfuric este produs în principal prin metoda contactului. Metoda azotului este rar folosită.

Utilizarea acidului sulfuric este foarte largă și variată.

Cea mai mare parte este destinată producției de fibre chimice și îngrășăminte minerale, este necesar în producția de medicamente și coloranți. Cu ajutorul acidului sulfuric, etilic și alți alcooli, se obțin detergenți și pesticide.

Soluțiile sale sunt utilizate în industria textilă și alimentară, în procesele de nitrare și în producția de acid sulfuric acumulator, care servește ca electrolit pentru turnarea în bateriile plumb-acid, care sunt utilizate pe scară largă în transport.

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

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

Obținerea de acid sulfuric

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Utilizarea acidului sulfuric

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

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

Acidul sulfuric are cea mai largă aplicație în economia națională și este principalul produs al industriei chimice de bază. În acest sens, există o creștere continuă a producției de acid sulfuric. Deci, dacă în 1900 producția mondială de acid sulfuric se ridica la 4,2 milioane de g, atunci în 1937 a primit 18,8 milioane de g, iar în 1960 - mai mult de 47 milioane de tone.
În prezent, Uniunea Sovietică ocupă locul al doilea în lume la producția de acid sulfuric. În 1960, URSS a produs 5,4 milioane g de acid sulfuric.În 1965, producția de acid sulfuric față de 1958 se va dubla.
Domeniile de aplicare ale acidului sulfuric se datorează proprietăților sale și costului redus. Acidul sulfuric este un acid puternic, greu volatil și stabil, care la temperaturi moderate are proprietăți oxidante foarte slabe și puternice de îndepărtare a apei.

Principalul consumator de acid sulfuric este producerea de îngrășăminte minerale - superfosfat și sulfat de amoniu. De exemplu, producția de doar o tonă de superfosfat (din fluorapatită), care nu conține apă higroscopică, consumă 600 kg de acid sulfuric 65%. Producția de îngrășăminte minerale consumă aproximativ jumătate din tot acidul produs.
La prelucrarea combustibililor lichizi se consumă o cantitate semnificativă de acid sulfuric - pentru purificarea kerosenului, parafinei, uleiurilor lubrifiante din sulf și compușilor nesaturați, la prelucrarea gudronului de cărbune. De asemenea, este folosit în purificarea diferitelor uleiuri minerale și grăsimi.
Acidul sulfuric este utilizat pe scară largă în diverse sinteze organice, de exemplu, pentru sulfonarea compușilor organici în producția de acizi sulfonici, diverși coloranți și zaharină. În acest scop, se utilizează atât acidul concentrat, cât și acidul fumant, precum și acidul clorosulfonic. Acidul sulfuric este folosit ca agent de deshidratare în reacțiile de nitrare - în producția de nitrobenzen, nitroceluloză, nitroglicerină etc.
Fiind un acid nevolatil, acidul sulfuric este capabil să înlocuiască acizii volatili din sărurile lor, care este folosit la producerea de acid fluorhidric, acid clorhidric și acid percloric.
Acidul sulfuric este adesea folosit în procesarea (descompunerea) anumitor minereuri și concentrate, cum ar fi titanul, zirconiul, vanadiul și uneori niobiul, litiul și alte metale. Deoarece acidul sulfuric concentrat fierbe la o temperatură destul de ridicată și nu are practic niciun efect asupra fontei și oțelului, această descompunere poate fi realizată complet folosind echipamente ieftine fabricate din aceste materiale.
Acidul sulfuric fierbinte diluat dizolvă bine oxizii metalici și este folosit pentru așa-numita gravare a metalelor - curățarea acestora< особенно железа, от окислов.
Acidul sulfuric este un bun agent de uscare și este utilizat pe scară largă în laboratoare și industrie în acest scop. Umiditatea reziduală la utilizarea acidului sulfuric 95% este egală cu 0,003 mg de vapori de apă la 1 litru de gaz uscat.

H2SO4, lat. Acidum sulfuricum este un acid dibazic puternic cu o masă molară de aproximativ 98 g/mol.

Acidul sulfuric pur este un lichid uleios caustic, incolor, inodor, cu o densitate de 1,84 g / cm3, care se transformă într-o masă cristalină solidă la 10,4 ° C. Punctul de fierbere al soluțiilor apoase de acid sulfuric crește odată cu creșterea concentrației sale și atinge un maxim la un conținut de aproximativ 98% H2SO4.

Acidul sulfuric concentrat reacționează foarte violent cu apa, deoarece se eliberează o cantitate mare de căldură (19 kcal pe mol de acid) datorită formării hidraților. Din acest motiv, acidul sulfuric trebuie întotdeauna diluat prin turnarea lui în apă, și nu invers.

Acidul sulfuric este foarte higroscopic, adică absoarbe bine vaporii de apă din aer, deci poate fi folosit pentru a usca gazele care nu reacţionează cu el. Higroscopicitatea explică, de asemenea, carbonizarea substanțelor organice, de exemplu, zahărul sau lemnul, atunci când sunt expuse la acid sulfuric concentrat. În acest caz, se formează hidrați de acid sulfuric. De asemenea, datorită volatilității sale scăzute, este folosit pentru a înlocui alți acizi, mai volatili, din sărurile lor.

Acidul sulfuric concentrat este un agent oxidant puternic. Oxidează metalele din seria de tensiune până la argint inclusiv, iar produsele de reacție depind de condițiile de implementare a acestuia și de activitatea metalului în sine. Formează două serii de săruri: medii - sulfați și acide - hidrosulfați, precum și esteri.

Acidul sulfuric diluat interacționează cu toate metalele care se află în seria electrochimică de tensiuni la stânga hidrogenului (H), cu eliberarea de H2, proprietățile oxidante nu sunt tipice pentru acesta.

În industrie, acidul sulfuric este produs prin două metode: metoda contactului folosind catalizatori solizi (contacte) și metoda azotoasă cu oxizi de azot. Materiile prime sunt sulful, sulfurile metalice etc. Se produc mai multe grade de acid, in functie de puritate si concentratie: baterie (cel mai pur), tehnic, turn, vitriol, oleum (solutie de anhidrida sulfurica in acid sulfuric).

Aplicarea acidului sulfuric:

• Producția de îngrășăminte minerale este cel mai mare domeniu de aplicare
• electrolitul din bateriile cu plumb
• Fabricarea detergenților sintetici, coloranților, materialelor plastice, fluorură de hidrogen și alți reactivi
• Îmbogățirea minereurilor în industria minieră
• Rafinarea produselor petroliere
• Prelucrarea metalelor, textile, piele și alte industrii
• Producția de medicamente
• Înregistrat în industria alimentară ca aditiv alimentar E513
• Sinteză organică industrială

Utilizarea acidului sulfuric în industrie

Industria alimentară este familiarizată cu acidul sulfuric sub formă de aditiv alimentar E513. Acidul acționează ca un emulgator. Acest aditiv alimentar este utilizat la fabricarea băuturilor. Ajută la reglarea acidității. Pe lângă alimente, E513 face parte din îngrășămintele minerale. Utilizarea acidului sulfuric în industrie este larg răspândită. Sinteza organică industrială folosește acid sulfuric pentru a efectua următoarele reacții: alchilare, deshidratare, hidratare. Cu ajutorul acestui acid se restabilește cantitatea necesară de rășini de pe filtre, care sunt folosite la producerea apei distilate.

Utilizarea acidului sulfuric în viața de zi cu zi

Acidul sulfuric la domiciliu este solicitat în rândul șoferilor. Procesul de preparare a unei soluții de electrolit pentru o baterie de mașină este însoțit de adăugarea de acid sulfuric. Când lucrați cu acest acid, ar trebui să vă amintiți regulile de siguranță. Dacă acidul ajunge pe haine sau pe pielea expusă, clătiți imediat cu apă curentă. Acidul sulfuric care s-a vărsat pe metal poate fi neutralizat cu var sau cretă. Când realimentați o baterie de mașină, este necesar să urmați o anumită secvență: adăugați treptat acid în apă și nu invers. Când apa reacționează cu acidul sulfuric, lichidul devine foarte fierbinte, ceea ce poate provoca stropirea acestuia. Prin urmare, ar trebui să fii deosebit de atent să nu ajungă lichidul pe față sau pe ochi. Acidul trebuie păstrat într-un recipient bine închis. Este important ca substanța chimică să nu fie la îndemâna copiilor.

Utilizarea acidului sulfuric în medicină

Sărurile acidului sulfuric sunt utilizate pe scară largă în medicină. De exemplu, sulfatul de magneziu este prescris oamenilor pentru a obține un efect laxativ. Un alt derivat al acidului sulfuric este tiosulfatul de sodiu. Medicamentul este utilizat ca antidot în cazul administrării următoarelor substanțe: mercur, plumb, halogeni, cianuri. Tiosulfatul de sodiu, împreună cu acidul clorhidric, este utilizat pentru tratarea bolilor dermatologice. Profesorul Demyanovich a propus unirea acestor două medicamente pentru tratamentul scabiei. Sub formă de soluție apoasă, tiosulfatul de sodiu se administrează persoanelor care suferă de afecțiuni alergice.

Sulfatul de magneziu are o gamă largă de posibilități. Prin urmare, este folosit de medici de diferite specialități. Ca antispastic, sulfatul de magneziu se administrează pacienților cu hipertensiune arterială. Dacă o persoană are boli ale vezicii biliare, substanța este administrată pe cale orală pentru a îmbunătăți secreția biliară. Utilizarea acidului sulfuric în medicină sub formă de sulfat de magneziu în practica ginecologică este obișnuită. Medicii ginecologi ajută femeile aflate în travaliu prin administrarea intramusculară de sulfat de magneziu, în acest fel anesteziază nașterea. Pe lângă toate proprietățile de mai sus, sulfatul de magneziu are un efect anticonvulsivant.

Utilizarea acidului sulfuric în producție

Acidul sulfuric, ale cărui domenii de aplicare sunt diverse, este utilizat și în producția de îngrășăminte minerale. Pentru o cooperare mai convenabilă, plantele care produc acid sulfuric și îngrășăminte minerale sunt situate în principal una aproape de alta. Acest moment creează producție continuă.

Utilizarea acidului sulfuric la fabricarea coloranților și a fibrelor sintetice este a doua cea mai frecventă după producerea îngrășămintelor minerale. Multe industrii folosesc acid sulfuric în unele procese de fabricație. Utilizarea acidului sulfuric a găsit cerere în viața de zi cu zi. Oamenii folosesc substanța chimică pentru a-și întreține mașinile. Puteți cumpăra acid sulfuric din magazinele specializate în vânzarea de produse chimice, inclusiv linkul nostru. Acidul sulfuric este transportat în conformitate cu regulile pentru transportul unei astfel de mărfuri. Transportul feroviar sau rutier transportă acidul în containere adecvate. În primul caz, un rezervor acționează ca un container, în al doilea - un butoi sau un container.

Caracteristicile aplicației și pericolul biologic

Acidul sulfuric și produsele din apropierea acestuia sunt substanțe extrem de toxice cărora li s-a atribuit clasa de pericol II. Vaporii lor afectează tractul respirator, pielea, mucoasele, provoacă dificultăți de respirație, tuse, adesea - laringită, traheită, bronșită. Concentrația maximă admisă de vapori de acid sulfuric în aerul zonei de lucru a spațiilor industriale este de 1 mg/m3. Persoanele care lucrează cu acizi toxici sunt prevăzute cu salopete și echipament individual de protecție. Acidul sulfuric concentrat, dacă este manipulat cu neglijență, poate provoca arsuri chimice.

Dacă se ingerează acid sulfuric, imediat după ingestie, apar dureri ascuțite în gură și în întregul tub digestiv, vărsături severe amestecate mai întâi cu sânge stacojiu, iar apoi cu mase brune. Concomitent cu vărsăturile, începe o tuse puternică. Se dezvoltă o umflare ascuțită a laringelui și a corzilor vocale, provocând dificultăți severe de respirație. Pupilele se dilată, iar pielea feței capătă o culoare albastru închis. Există o scădere și slăbire a activității cardiace. Moartea are loc la o doză de 5 miligrame. În caz de otrăvire cu acid sulfuric, sunt necesare lavaj gastric urgent și aportul de magneziu.

DEFINIȚIE

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

Unele proprietăți fizice ale acidului sulfuric sunt prezentate în tabel.

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

Tabelul 1. Proprietățile fizice ale acidului sulfuric.

Obținerea de acid sulfuric

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

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

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

S + O2 → S02 (AH 0 - 297 kJ/mol);

S02 + ½ O2 → S03 (AH0 - 9,8 kJ/mol);

S03 + H20 → H2S04 (AH0 - 130 kJ/mol).

Proprietățile chimice ale acidului sulfuric

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

H2S04↔H++ + HSO4-.

Disocierea în a doua etapă

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;

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

Utilizarea acidului sulfuric

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

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1