Властивості й використання сульфатної кислоти.План 1. Властивості й використання сульфатної кислоти. 2. Хімічні властивості сульфатної кислоти. 3. Сировина для виробництва сірчаної кислоти. 4. Способи отримання сірчаної кислоти. А) Контактний спосіб виробництва сірчаної кислоти. Б) Окислення SO2 в SО3. В) Абсорбція SО3. 5. Каталізатори. Властивості й використання сульфатної кислоти. Сульфатної кислота - один з основних багатотоннажних продуктів хімічної промисловості. Її застосовують у різних галузях народного господарства, оскільки вона володіє комплексом особливих властивостей, які полегшують її технологічне використання. Сірчана кислота не димить, не має кольору і запаху, при звичайній температурі знаходиться в рідкому стані, в концентрованому вигляді не кородує чорні метали. У той же час, сірчана кислота належить до сильних мінеральних кислот, утворює багато-чисельні стійкі солі і дешева. У техніці під сульфатною кислотою розуміють системи, що складаються з оксиду сірки (VI) та води різного складу. Моногідрат сульфатної кислоти – безбарвна масляниста рідина з температурою кристалізації 10,37оС, температурою кипіння 296,2оС і щільністю 1,85 т/м3. З водою і оксидом сірки (VI) він змішується у всіх відносинах, утворюючи гідрати складу Н2SО4•Н2О, Н2SО4•2Н2О, Н2SО4•4Н2О і з'єднання з оксидом сірки Н2SО4•SО3 і Н2SО4•2SО3. Температура кипіння сульфатної кислоти також залежить від її концентрації. З підвищенням концентрації водної сірчаної кислоти температура її кипіння зростає і досягала максимуму 336,5оС при концентрації 98,3%, що відповідає азеотропному складу, а потім знижується. Температура кипіння олеуму з збільшенням вмісту вільного оксиду сірки (VI) знижується від 296,2оС (температуру кипіння моногідрату) до 44,7оС, що відповідає температурі кипіння 100%-ного оксиду сірки (VI). При нагріванні парів сульфатної кислоти вище 400оС вона піддається термічній дисоціації за схемою: 2 Н2SО4 → 2Н2О + 2SО3 → 2Н2О + 2SО2 + О2. Серед мінеральних кислот сульфатна кислота за обсягом виробництва і споживання займає перше місце. Світове виробництво її за останні 25 років зросла більш ніж у три рази і складає в даний час більше 160 млн. т на рік. Відноситься до числа найстаріших великомасштабних хімічних виробництв. Багато процесів і апаратів, які зараз широко використовуються, розроблювались і освоювались спочатку у виробництві сірчаної кислоти, а потім ставали типовими для багатьох виробництв. Саме у сірчанокислотному виробництві близько 200 років тому були впроваджені перші башти з насадкою, котрі являють собою основні апарати багатьох сучасних хімічних виробництв. Поличні й трубчасті хімічні реактори (контактні апарати), гомогенний і гетерогенний каталіз також вперше були освоєні в технології сірчаної кислоти. Безводна сульфатна кислота (моногідрат) – в’язка рідина, що змішується з водою з виділенням великої кількості теплоти. Густина сульфатної кислоти при 0оС складає 1850 кг/м3. Пари H2SO4 при підвищенні температури дисоціюють: H2SO4 → H2O + SO3 і при температурі вищій за 4000С містять більше молекул SO3, ніж H2SO4. Подальше підвищення температури спричиняє дисоціацію: 2SO3 → 2SO2 + О2 а при температурах вищих за 10000С ця реакція майже цілком зміщена вправо. На ступінь дисоціації впливає також тиск. Сірчана кислота вельми активна. Розчиняє оксиди та більшість чистих металів, витискує при підвищенні температури всі інші кислоти з їхніх солей. Віднімає воду від кислот, кристалогідратів солей і навіть вуглеводнів, що містять кисень (папір). Використання: 1) Виробництво мінеральних добрив: суперфосфату, сульфату амонію та ін.; 2) Виробництво кислот (фосфорної, оцтової, соляної); 3) Виробництво кольорових та рідкісних металів, у металообробній промисловості; 4) Виробництво барвників, лаків, спиртів, ліків, пластмас, миючих засобів, отрутохімікатів; 5) Розведені розчини використовуються в текстильній та інших галузях; 6) У харчовій промисловості з використанням сірчаної кислоти отримують крохмаль і патоку; 7) Виробництво сірчанокислотних акумуляторів; 8) Процеси нітрування та виробництво вибухових речовин.
|
