Краткая характеристика конечного продукта производства серной кислоты

 

Чистая серная кислота представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, превращающуюся при 10, 4°С в твёрдую кристаллическую массу.

Продажная концентрированная кислота содержит примерно 96, 5% H₂SO₄; плотность её составляет 1, 84 г/см³. Неразбавленная кислота чувствуется по весу: 1 литр весит почти 2 кг.

При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла (19 ккал на моль кислоты) вследствие образования гидратов. Гидраты могут быть выделены из раствора в твёрдом виде при низких температурах.

Серная кислота обладает способностью поглощать пары воды и поэтому может применяться для осушения газов. Способностью поглощать воду объясняется и обугливание многих органических веществ, особенно относящихся к классу углеводов (клетчатка, сахар и др.), при действии на них концентрированной серной кислоты. В состав углеводов водород и кислород входят в таком же соотношении, в каком они находятся в воде. Серная кислота отнимает от углеводов элементы воды, а углерод выделяется в виде угля.

Из-за малой летучести серной кислоты её используют для вытеснения других, более летучих кислот из их солей.

Серная кислота является энергичным окислителем; её окислительные свойства проявляются при взаимодействии со многими веществами.

Взаимодействие серной кислоты с металлами проходит различно в зависимости от её концентрации. Разбавленная серная кислота окисляет своим ионом водорода. Из-за этого она взаимодействует только с теми металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода, например:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂.

Концентрированная серная кислота является окислителем за счёт серы. Она окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до серебра включительно. Продукты её восстановления могут быть различными в зависимости от активности металла и от условий (концентрация кислоты, температура). При взаимодействии с малоактивными металлами, например, с медью кислота восстанавливается до SO₂:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O.

При взаимодействии с более активными металлами продуктами восстановления могут быть как SO₂, так и свободная сера и сероводород. Так, при взаимодействии с цинком могут протекать реакции:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4ZN + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O.

Высокая активность серной кислоты в сочетании со сравнительно небольшой стоимостью производства предопределило большие масштабы и чрезвычайное разнообразие ее применения.

Среди минеральных кислот серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Мировое производство ее составляет более 160 млн.т. в год. Области применения серной кислоты и олеума весьма разнообразны. Значительная часть ее используется в производстве минеральных удобрений (от 30 до 60%), многие кислоты (фосфорная, уксусная, соляная) и соли производятся в значительной части при помощи серной кислоты. Серная кислота широко применяется в производстве цветных и редких металлов, а также в производстве красителей (от 2 до 16%), химических волокон (от 5 до 15%) и металлургии (от 2 до 3%). Она применяется для различных технологических целей в текстильной, пищевой и других.