Получение серной кислоты это сложный химический процесс, который может быть рассмотрен несколько основных видов.
В технике получение серной кислоты производят только через серный ангидрид , и все способы промышленного получения серной кислоты сводятся к получению серного ангидрида.
Наиболее современный способ получения серной кислоты — контактный.
Основные примеры получения серной кислоты:
- Каталитический.
- Контактный.
- Лабораторный
Получение серной кислоты и ее применение
Сырьем для получения серной кислоты контактным способом является серный колчедан, или пирит FeS2.
Первая стадия процесса — обжиг серного колчедана:
4FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2
приводит к получению двуокиси серы.
Этот процесс осуществляется в колчеданных печах.
На второй стадии процесса двуокись серы окисляется в серный ангидрид:
2SO2 + О2 ⇄ 2SO3 + Q
Вторая стадия процесса проводится в присутствии катализатора в контактных аппаратах при высокой температуре.
Предварительно перед поступлением в контактный аппарат двуокись серы и воздух проходят через сложную систему аппаратов для тщательной очистки газовой смеси от катализаторных ядов — колчеданной пыли, паров воды, мышьяка, селена.
Катализатором служит гранулированная пятиокись ванадия V2O5.
Третья стадия процесса — образование серной кислоты из серного ангидрида — осуществляется в поглотительных башнях (абсорберах).
Где по керамической насадке сверху вниз стекает концентрированная 96—98% серная кислота, а навстречу ей снизу противотоком поднимаются пары серного ангидрида.
В первом абсорбере серный ангидрид вступает в реакцию с водой, содержащейся в серной кислоте, образуя 100% серную кислоту — моногидрат:
SО3 + Н2О = H2SO4
(чистой водой поглощать серный ангидрид нельзя, так как в башне образуется устойчивый, плохо осаждаемый «туман» из капель серной кислоты).
Во втором абсорбере в моногидрате растворяется еще некоторое количество серного ангидрида и получается олеум.
Олеум «дымит» на воздухе, так как пары серного ангидрида, соединяясь на воздухе с парами воды, превращаются в «туман».
Контактный способ получения серной кислоты
Контактный способ получения серной кислоты осуществляется с применением наиболее передовых методов современного химического производства — принципа противотока, непрерывности процесса, катализа, высоких температур.
Все это дает возможность получать серную кислоту высокого качества и в больших количествах.
Применяется серная кислота в громадных количествах и в различных отраслях промышленности .
Применение
Серная кислота используется в производстве минеральных удобрений, таких, как суперфосфат, сульфат аммония.
Она является сырьем для получения ее солей, не встречающихся в природе, например медного купороса CuSО4 · 5H2О, железного купороса FeSО4 · 7H2O.
Благодаря высокой химической стойкости серная кислота применяется для получения других кислот, например плавиковой HF, соляной НСl и фосфорной Н3РO4, путем взаимодействия с их солями.
Серная кислота незаменима при очистке нефтепродуктов от примесей.
Без серной кислоты невозможно изготовление нитрующей смеси (смесь азотной и серной кислот) и, следовательно, многих взрывчатых веществ (например, нитроглицерина, тротила, пироксилина).
Серная кислота широко применяется при синтезе лекарственных веществ, в металлургии, в производстве красителей.
Разбавленные растворы серной кислоты применяются в производстве искусственных волокон. Ни одна химическая лаборатория не может обойтись без серной кислоты.
➡️113. Запишите в тетрадь уравнения химических процессов, протекающих при получении серной кислоты в технике. Укажите, какой применяется катализатор. (См. Ответ)
114. Что такое «моногидрат»?
115. Что такое «олеум»?
116. Почему перед подачей смеси газов в контактный аппарат ее надо очищать?
117. Сколько моногидрата можно получить из 5 т серного колчедана, содержащего 45% серы?
118. Сколько 20% серной кислоты можно получить из 50 кг 10% олеума?
119. Из 100 т серного колчедана, содержащего 48% серы, получается 132,3 т серной кислоты. Определите выход кислоты. (См. Ответ)