олеум тобто розчин SO3 в H2SO4
Работа добавлена на сайт samzan.net:
2.4. Сульфатна кислота. Сульфати.
План:
- Фізичні властивості сульфатної кислоти.
- Хімічні властивості сульфатної кислоти.
- Застосування сульфатної кислоти і сульфатів.
- Охорона праці та навколишнього середовища у виробництві сульфатної кислоти.
1.Фізичні властивості сульфатної кислоти. Хімічно чиста сульфатна кислота являє собою важку безбарвну маслянисту рідину. Продається звичайно її 96,5% — ний водний розчин густиною 1,84 г/см3 або так званий «олеум», тобто розчин SO3 в H2SO4. У воді H2SO4 розчиняється дуже добре (змішується з водою в необмежених кількостях). При цьому виділяється тепло, і розчин дуже сильно нагрівається (навіть до кипіння води). Тому при додаванні води до концентрованої сульфатної кислоти остання розбризкується внаслідок швидкого перетворення води в пару. Через це при розведенні концентрованої H2SO4 треба кислоту вливати у воду (а не навпаки!) тонким струменем при старанному розмішуванні розчину скляною паличкою.
2. Хімічні властивості сульфатної кислоти. Сульфатна кислота — у водних розчинах дисоціює майже повністю та відноситься до сильних кислот:
Н2SО4 = 2Н+ + SО42-
Солі сульфатної кислоти мають назву сульфати. Наприклад: Mg SО4 — Магній сульфат.
При дії розведеної сульфатної кислоти на метали, які у електрохімічному ряді активності металів розташовані ліворуч водню, виділяється водень.
Mg + Н2SО4 =Н2+ Mg SО4
ZnO + H2SO4 =ZnSO4 + H2O
ZnO + 2H+ +SO42- = Zn 2+ +SO42- + H2O
ZnO + 2H+ = Zn2+ + H2O
2NaOH + H2SO4= Na2SO4 + 2H2O
2Na++ 2OH- +2H+ +SO42- =2Na++ SO42- + 2H2O
H++OH- = H2O
Якісна реакція на сульфат-йон -утворення білого осаду з солями Барію.
К2SО4 +Ва(NO3)2=BaSO4+2KNO3
1. Дисоціація кислоти. Сульфатна кислота двохосновна, належить до сильних кислот. У водних розчинах вона дисоціює на йони за двома ступенями (за першим — практично повністю):
I ступінь Н2S04 ⇔ Н++ НSО-4 — гідросульфат-іон
II ступінь НS0-4 ⇔ Н+ + S02-4 — сульфат-іон
Ось чому в процесі нейтралізації розчинів сульфатної кислоти Н2S04 утворюються два ряди солей: середні солі — сульфати і кислі солі — гідросульфати.
2. Взаємодія з основами. Якщо у пробірку з розбавленою сульфатною кислотою добавити дві-три краплі фіолетового лакмусу, розчин набуває червоного забарвлення (кисле середовище). Потім у цю пробірку доливатимемо краплями розчин гідроксиду натрію доти, доки вміст пробірки набуде фіолетового забарвлення (нейтральне середовище):
2NaОН + Н2S04 = Nа2SО4 + 2Н20
сульфат натрію
Якщо ж розчину лугу Na0Н не вистачає для нейтралізації усієї кислоти, то сіль, що утворюється, буде кислою:
Na0H + Н2S04 = NаНS04 + Н20
гідросульфат натрію
Отже, гідросульфати утворюються тоді, коли кислота береться у надлишку.
Більшість сульфатів добре розчиняються у воді. Малорозчинним є сульфат кальцію CaS04, ще менше розчиняється сульфат плюмбуму PbS04 і практично нерозчинній є сульфат барію BaS04 (див. таблицю розчинності).
3. Взаємодія з оксидами металів. Сульфатна кислота реагує з основними та амфотерними оксидами, утворюючі солі, наприклад:
MgO + H2S04 = MgS04 + Н20
ZnO + H2S04 = ZnS04 + H20
4. Взаємодія з солями. Сульфатна кислота сильна і нелетка, одна з найстійкіших із відомих мінеральних кислот. Вона може вступати в реакцію обміну з солями, утвореними слабкішими або леткими кислотами і навіть сильними кислотами, якщо вони менш стійкі:
Na2C03 + H2S04 = Na2S04 + С02↑ + H20
2KN03 + H2S04 = K2S04 + 2HN03↑
2KCl04 + H2S04 = K2S04 + 2HCl04
BaCl2 + H2S04 = BaS04↓+ 2НСl↑
Останнє рівняння відображує якісну реакцію на кислоту та її солі, бо утворюється нерозчинний у воді сульфат барію BaS04.
Сульфатна кислота може взаємодіяти із своїми солями — сульфатами. При цьому середні солі — сульфати перетворюються на кислі солі гідросульфати:
Na2SO4 + H2S04 = 2NaHS04
Усі реакції, рівняння яких наведені у пункті 4, є реакціями йонного обміну. Напишіть їх у повній і скороченій йонних формах.
- Застосування сульфатної кислоти і сульфатів.
Сульфатна кислота є важливим продуктом хімічної промисловості. Вона у великих кількостях застосовується у виробництві мінеральних добрив, волокон, пластмас, барвників, вибухових речовин, у металургії в процесі добування міді, нікелю, урану та інших металів. Використовується також як осушувач газів.
Серед сульфатів велике практичне значення мають мідний і залізний купороси СuS04 • 5Н20 і FeS04 • 7Н20. Вони використовуються в сільському господарстві для боротьби із шкідниками рослин, у виробництві фарб, для просочення деревини як антисептичний засіб.
Купороси — технічна назва кристалогідратів сульфатів деяких важких металів (міді, заліза, цинку, нікелю), тобто це солі, кристали яких містять кристалізаційну воду.
Гіпс СаS04 • 2Н20 і сульфат кальцію СаS04 використовують у будівництві, медицині та інших галузях.
Сульфат натрію Na2S04 застосовують у виробництві скла. Він входить до складу природною мінералу Nа2S04• 10Н2О глауберової солі, яка використовується в медицині як проносний засіб.
Сульфати калію К2S04 і амонію (NН4)2S04 використовують як добрива.
Сульфат барію ВаS04 застосовують у виробництві паперу, гуми та білої мінеральної фарби, а також у медицині для рентгеноскопії шлунку («Барієва каша»).
Найбільш сучасний спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це контактний. Як сировина використовується пірит FeS2 (залізний, або сірчаний, колчедан).
Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добування діоксиду сульфуру:
4FeS2 + 11О2 = 2Fe203 + 8S02↑; ΔH= -13476 кДж.
Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру S02, ще кисень, азот, водяну пару та інші домшки. Його очищають, висушують і подають на другу стадію виробництва у контактний апарат.
Друга стадія — окиснення діоксиду сульфуру і добування триоксиду сульфуру:
V2O5
2S02 + 02 ⇔2SО3 ΔH = -197,9 кДж.
Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і високої температури.
Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню рівноваги у бік утворення S03 сприятимуть низька температура і високий тиск.
Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосувати майже неможливо, бо S02 одразу перейде у рідкий стан. І низькі температури використати не можна, бо швидкість реакції буде надто малою. Тому й застосовують каталізатор V205, щоб пришвидшити процес, а каталізатор сам стає активним лише при 450 °С. Ось чому, незважаючи на екзотермічність реакції, використовують ще додаткове нагрівання. Теплоту, яка виділяється під час реакції, відводять і використовують для нагрівання випалювального газу, який встигає охолонути, проходячи складну систему очисних споруд перед надходженням у контактний апарат (див. схему виробництва сульфатної кислоти на вклейці).
Отже, процес окиснення S02 в S03 здійснюється складно, бо ця реакція оборотна й екзотермічна. Умови її здійснення визначаються в основному згідно з принципом Ле Шательє.
Сформулюйте принцип Ле Шательє так, як ви його розумієте. Яких умов окиснення S02 в S03 слід додержувати, щоб збільшити вихід триоксиду сульфуру? Обгрунтуйте ці умови.
Третя стадія виробництва — поглинання триоксиду сульфуру утворення сульфатної кислоти H2S04.
Добутий у контактному апараті триоксид сульфуру S03 надходить у поглинальну башту — абсорбер, де поглинається концентрованою сульфатною кислотою (масова частка H2S04 96—98 %). В абсорбері S03взаємодіє з водою, що міститься у концентрованому розчині сульфатної кислоти, утворюючи безводну, 100 %-ву сульфатну кислоту, яка надається моногідратом:
S03 + Н20 = H2S04; ΔH = -130,6 кДж
Чистою водою поглинати триоксид сульфуру S03 не можна, оскільки утворюється дуже стійкий «туман» з дрібних крапель сульфатної кислоти, який погано конденсується.
Кінцевий продукт виробництва — олеум (розчин S03 у моногідраті). Його розбавляють водою до сульфатної кислоти потрібної концентрації.
Поясніть, як можна, виходячи з концентрованої сульфатної кислоти, дістати її розбавлений розчин. Обґрунтуйте дії, необхідні при цьому.
4. Охорона праці та навколишнього середовища у виробництві сульфатної кислоти.
Захист біосфери від забруднення викидами хімічних виробництв — найважливіша проблема сучасності. У виробництві сульфатної кислоти можуть бути втрати якоїсь кількості діоксиду S02 і триоксиду сульфуру S03та викидання їх в атмосферу, що спричинює кислотні дощі. Вони сприяють підвищенню кислотності ґрунтів і зниженню врожаїв, збільшенню кислотності водойм і загибелі його мешканців. Кислотні дощі спричинюють корозію металів, руйнують лакофарбові покриття. Під їх згубною дією руйнуються будівельні матеріали, пам'ятники архітектури.
Щоб запобігти утворенню кислотних дощів і забезпечити охорону здоров'я працівників, намагаються не допускати викидання оксиду сульфуру (ІV) S02 в атмосферу і в цехи заводу. З цією метою своєчасно ремонтують апаратуру, встановлюють фільтри, поглиначі, вентиляцію, суворо додержують технологічного режиму, використовують засоби індивідуального захисту працівників, удосконалюють й автоматизують виробничі процеси, герметизують устаткуваньня та апаратуру, впроваджують принцип безвідхідності та ефективні методи очищення відхідних газів. З них тепер вловлюють S02 і знову повертають його у виробництво. Застосовують також методи добування цінних побічних продуктів з промислових відходів.
Над проблемою повної утилізації та переробки відходів виробництва сульфатної кислоти нині працюють інженери техніки. Адже реалізація принципу безвідхідності дає змогу не тільки істотно збільшувати вихід кислоти, підвищувати ефективність виробництва, а й охороняти здоров 'я людей зберігати чистоту навколишнього середовища.
2. Поланьи Аристотель открывает экономику Анонимность экономики в раннем обществе Трактовка э
3. КогитоЦентр 2002 УДК 615
4. 19 оториноларингологія А В Т О Р Е Ф Е Р А Т дисертації на здобуття наукового ступеня доктора
5. В детстве переезжал с родителями с места на место- учиться в школе начал в Польше закончил в Туркмении
6. 12 Утверждаю
7. Лекция 4. Второй закон термодинамики
8. психического развития у детейОбщая характеристика проблемы ЗПР Как отмечает Б
9. Анализ имиджа организаций и разработка мероприятий по его повышени
10. Жилищное хозяйство и обслуживающие предприятия
11. Исполнительное резюме2 1
12. реферату- Документ
13. Управление персоналом 4 курс очной формы обучения 8 семестр 2013-14 уч
14. 9 В физике консервати~вные си~лы потенциальные силы это силы работа которых не зависит от вида трае
15. Особенности предметно-развивающей среды в ДОУ и основные принципы ее организации
16. Виды и формы контроля при обучении говорению
17. Теории собственности и форм предпринимательства- Собственность- понятие субъекты и объекты эконом
18. Экзаменационные билеты по пяти подпредметам
19. Опрацювання табличної інформації за допомогою вбудованих функцій
20. Зоряна доба тобто період обертання навколо осі відносно зір становить 5865 нашої доби