حامض الكبريتيك المركز: الخصائص والتفاعلات. الطرق الفعالة لمعالجة كبريتيد الهيدروجين في المصافي (إنتاج حامض الكبريتيك ، عنصر الكبريت ، إلخ.) نقطة غليان حامض الكبريتيك

خصائص حامض الكبريتيك

حمض الكبريتيك اللامائي (أحادي الهيدرات) هو سائل زيتي ثقيل يختلط بالماء بجميع النسب مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. تبلغ الكثافة عند 0 درجة مئوية 1.85 جم / سم 3. يغلي عند 296 درجة مئوية ويتجمد عند -10 درجة مئوية. حمض الكبريتيك لا يسمى فقط أحادي الهيدرات ، ولكن أيضًا محاليله المائية () ، وكذلك محاليل ثالث أكسيد الكبريت في أحادي الهيدرات () ، تسمى أوليوم. زيت الزيتون "يدخن" في الهواء بسبب الامتصاص منه. حمض الكبريتيك النقي عديم اللون ، بينما الحمض التجاري داكن اللون مع وجود شوائب.

الخصائص الفيزيائيةحمض الكبريتيك ، مثل الكثافة ودرجة حرارة التبلور ونقطة الغليان ، يعتمد على تركيبته. على التين. يوضح الشكل 1 مخطط تبلور للنظام. يتوافق الحد الأقصى الموجود فيه مع تكوين المركبات أو ، يتم تفسير وجود الحدود الدنيا من خلال حقيقة أن درجة حرارة التبلور لمخاليط من مادتين أقل من درجة حرارة التبلور لكل منهما.

أرز. واحد

حمض الكبريتيك اللامائي 100٪ له نسبياً درجة حرارة عاليةالتبلور 10.7 درجة مئوية. لتقليل احتمالية تجميد منتج تجاري أثناء النقل والتخزين ، يتم اختيار تركيز حمض الكبريتيك التقني بحيث يكون له درجة حرارة تبلور منخفضة بدرجة كافية. تنتج الصناعة ثلاثة أنواع من حامض الكبريتيك التجاري.

حمض الكبريتيك نشط جدا. يذوب أكاسيد المعادن ومعظم المعادن النقية ؛ في درجات حرارة مرتفعة يزيح جميع الأحماض الأخرى من الأملاح. يتحد حامض الكبريتيك بشكل خاص مع الماء بسبب قدرته على إعطاء الهيدرات. يأخذ الماء من الأحماض الأخرى ، من الأملاح البلورية وحتى مشتقات الأكسجين للهيدروكربونات ، التي لا تحتوي على الماء نفسه ، ولكن الهيدروجين والأكسجين في تركيبة H: O = 2. الخشب والأنسجة النباتية والحيوانية الأخرى التي تحتوي على السليلوز والنشا والسكر دمرت في حامض الكبريتيك المركز ؛ يرتبط الماء بالحمض وبقايا الكربون المشتت بدقة فقط من الأنسجة. في الحمض المخفف ، يتحلل السليلوز والنشا لتشكيل السكريات. إذا لامست جلد الإنسان ، يتسبب حمض الكبريتيك المركز في حروق.

إن النشاط العالي لحمض الكبريتيك ، جنبًا إلى جنب مع التكلفة المنخفضة نسبيًا للإنتاج ، قد حدد مسبقًا النطاق الهائل والتنوع الشديد لاستخدامه (الشكل 2). من الصعب إيجاد صناعة لم تستهلك حامض الكبريتيك أو منتجات مصنوعة منه بكميات مختلفة.


أرز. 2

أكبر مستهلك لحمض الكبريتيك هو إنتاج الأسمدة المعدنية: السوبر فوسفات وكبريتات الأمونيوم وغيرها. يتم إنتاج العديد من الأحماض (على سبيل المثال ، الفوسفوريك والأسيتيك والهيدروكلوريك) والأملاح إلى حد كبير بمساعدة حامض الكبريتيك. يستخدم حمض الكبريتيك على نطاق واسع في إنتاج المعادن غير الحديدية والنادرة. في صناعة الأشغال المعدنية ، يستخدم حامض الكبريتيك أو أملاحه في تخليل منتجات الصلب قبل الطلاء ، والتعليب ، والطلاء بالنيكل ، والطلاء بالكروم ، إلخ. تستخدم كميات كبيرة من حامض الكبريتيك لتكرير المنتجات البترولية. كما أن الحصول على عدد من الأصباغ (للأقمشة) والورنيش والدهانات (للمباني والآلات) والمواد الطبية وبعض المواد البلاستيكية يرتبط أيضًا باستخدام حامض الكبريتيك. بمساعدة حامض الكبريتيك والإيثيل والكحولات الأخرى ، يتم إنتاج بعض الإسترات والمنظفات الصناعية وعدد من المبيدات لمكافحة الآفات والأعشاب الزراعية. تستخدم المحاليل المخففة لحمض الكبريتيك وأملاحه في إنتاج الحرير الصناعي ، وفي صناعة النسيج لمعالجة الألياف أو الأقمشة قبل صبغها ، وكذلك في فروع أخرى للصناعات الخفيفة. في صناعة المواد الغذائية ، يستخدم حامض الكبريتيك في إنتاج النشا والدبس وعدد من المنتجات الأخرى. يستخدم النقل بطاريات حمض الكبريتيك الرصاص. يستخدم حامض الكبريتيك لتجفيف الغازات ولتركيز الأحماض. أخيرًا ، يستخدم حامض الكبريتيك في عمليات النترات وفي تصنيع معظم المتفجرات.

الخصائص الفيزيائية.

حمض الكبريتيك النقي 100٪ (أحادي الهيدرات) عبارة عن سائل زيتي عديم اللون يتحول إلى كتلة بلورية عند +10 درجة مئوية. عادةً ما يكون لحمض الكبريتيك التفاعلي كثافة 1.84 جم / سم 3 ويحتوي على حوالي 95٪ H 2 SO 4. يتصلب فقط عند درجة حرارة أقل من -20 درجة مئوية.

نقطة انصهار مونوهيدرات هي 10.37 درجة مئوية مع حرارة انصهار 10.5 كيلوجول / مول. في ظل الظروف العادية ، يكون سائلًا شديد اللزوجة مع ثابت عازل عالي جدًا (e = 100 عند 25 درجة مئوية). يستمر التفكك الإلكتروليتي غير المهم لمونوهيدرات بالتوازي في اتجاهين: [Н 3 SO 4 +] · [НSO 4 -] = 2 10 -4 و [Н 3 О +] · [НS 2 О 7 -] = 4 10 - 5. يمكن تمييز تركيبته الجزيئية الأيونية تقريبًا بالبيانات التالية (٪):

H2SO4 HSO 4- H3SO4 + H3O + HS 2 O 7 - H2S2O7
99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

عند إضافة كميات صغيرة من الماء ، يصبح التفكك سائدًا وفقًا للمخطط:

H 2 O + H 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -

الخواص الكيميائية.

H 2 SO 4 هو حمض ثنائي القاعدة قوي.

H2SO4<-->H + + HSO 4 -<-->2H + SO 4 2-

المرحلة الأولى (للتركيزات المتوسطة) تؤدي إلى تفكك 100٪:

ك 2 \ u003d () / \ u003d 1.2 10 -2

1) التفاعل مع المعادن:

أ) حمض الكبريتيك المخفف يذوب فقط المعادن الموجودة في سلسلة الفولتية على يسار الهيدروجين:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) -> Zn +2 SO 4 + H 2 O

ب) مركز H 2 +6 SO 4 - عامل مؤكسد قوي ؛ عند التفاعل مع المعادن (باستثناء Au ، Pt) ، يمكن اختزاله إلى S +4 O 2 ، S 0 أو H 2 S -2 (لا يتفاعل Fe ، Al ، Cr أيضًا بدون تسخين - يتم تخميلها):

2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 -> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O

8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 -> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O

2) مركز H 2 S +6 O 4 يتفاعل عند تسخينها بعض اللافلزات نظرًا لخصائصه المؤكسدة القوية ، حيث يتحول إلى مركبات كبريتية ذات حالة أكسدة منخفضة ، (على سبيل المثال ، S + 4 O 2):

С 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) -> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O

S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) -> 3S +4 O 2 + 2H 2 O

2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) -> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O

3) مع أكاسيد أساسية:

CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + -> Cu 2+ + H 2 O

4) مع الهيدروكسيدات:

H 2 SO 4 + 2 NaOH -> Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H + + OH -> H 2 O

H 2 SO 4 + Cu (OH) 2 -> CuSO 4 + 2H 2 O

2H + Cu (OH) 2 -> Cu 2+ + 2H 2 O

5) تبادل التفاعلات مع الأملاح:

BaCl 2 + H 2 SO 4 -> BaSO 4 + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- -> BaSO 4

يستخدم تكوين راسب أبيض من BaSO 4 (غير قابل للذوبان في الأحماض) لتحديد حامض الكبريتيك والكبريتات القابلة للذوبان.

أحادي الهيدرات (النقي ، حمض الكبريتيك 100٪) هو مذيب مؤين له طابع حمضي. يتم إذابة كبريتات العديد من المعادن جيدًا (تتحول إلى ثنائي كبريتات) ، بينما يتم إذابة أملاح الأحماض الأخرى ، كقاعدة عامة ، فقط إذا كان تحللها ممكنًا (مع التحول إلى ثنائي كبريتات). يتصرف حمض النيتريك كقاعدة ضعيفة في أحادي الهيدرات

HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + NO 2 + + 2 HSO 4 -

البيركلوريك - كحمض ضعيف جدًا

H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 -

أحماض الفلوروسلفونيك والكلوروسولفونيك أقوى إلى حد ما (H SO 3 F> H SO 3 Cl> HClO 4). يذيب أحادي الهيدرات جيدًا العديد من المواد العضوية التي تحتوي على ذرات مع أزواج إلكترونية غير مشتركة (قادرة على ربط بروتون). يمكن بعد ذلك عزل بعضها مرة أخرى دون تغيير عن طريق تخفيف المحلول بالماء. يحتوي أحادي الهيدرات على ثابت تجميد عالي (6.12 درجة) ويستخدم أحيانًا كوسيط لتحديد الأوزان الجزيئية.

مركز H 2 SO 4 هو عامل مؤكسد قوي إلى حد ما ، خاصة عند تسخينه (يتم تقليله عادةً إلى SO 2). على سبيل المثال ، يؤكسد HI وجزئيًا HBr (لكن ليس HCl) لتحرير الهالوجينات. كما أنه يؤكسد العديد من المعادن - النحاس ، والزئبق ، وما إلى ذلك (في حين أن الذهب والبلاتين مستقران بالنسبة إلى H 2 SO 4). لذا فإن التفاعل مع النحاس يسير حسب المعادلة:

النحاس + 2 H 2 SO 4 \ u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

يعمل كعامل مؤكسد ، وعادة ما يتم تقليل حمض الكبريتيك إلى SO 2. ومع ذلك ، يمكن اختزاله إلى S وحتى H2S مع أقوى عوامل الاختزال.يتفاعل حامض الكبريتيك المركز مع كبريتيد الهيدروجين وفقًا للمعادلة:

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

وتجدر الإشارة إلى أنه يتم تقليله جزئيًا بواسطة الهيدروجين الغازي وبالتالي لا يمكن استخدامه لتجفيفه.

أرز. 13. التوصيل الكهربائي لمحاليل حامض الكبريتيك.

يترافق انحلال حامض الكبريتيك المركز في الماء مع إطلاق كبير للحرارة (وبعض الانخفاض في الحجم الكلي للنظام). مونوهيدرات تقريبا لا تجري التيار الكهربائي. في المقابل ، تعتبر المحاليل المائية لحمض الكبريتيك موصلات جيدة. كما رأينا في الشكل. 13 ، ما يقرب من 30٪ حمض لديه أقصى قدر من التوصيل الكهربائي. يتوافق الحد الأدنى للمنحنى مع هيدرات بتكوين H 2 SO 4 · H 2 O.

يصل إطلاق الحرارة عند إذابة أحادي الهيدرات في الماء (اعتمادًا على التركيز النهائي للمحلول) إلى 84 كيلو جول / مول H 2 SO 4. على العكس من ذلك ، عن طريق خلط حمض الكبريتيك بنسبة 66٪ ، المبرد مسبقًا إلى 0 درجة مئوية ، مع الثلج (1: 1 بالوزن) ، يمكن تحقيق انخفاض في درجة الحرارة ، وصولاً إلى -37 درجة مئوية.

فيما يلي التغير في كثافة المحاليل المائية لـ H 2 SO 4 بتركيزها (بالوزن٪):

5 10 20 30 40 50 60
15 درجة مئوية 1,033 1,068 1,142 1,222 1,307 1,399 1,502
25 درجة مئوية 1,030 1,064 1,137 1,215 1,299 1,391 1,494
70 80 90 95 97 100
15 درجة مئوية 1,615 1,732 1,820 1,839 1,841 1,836
25 درجة مئوية 1,606 1,722 1,809 1,829 1,831 1,827

كما يتضح من هذه البيانات ، فإن تحديد كثافة تركيز حامض الكبريتيك أعلى من 90 بالوزن. ٪ يصبح غير دقيق تمامًا.

يظهر ضغط بخار الماء فوق محاليل H 2 SO 4 بتركيزات مختلفة عند درجات حرارة مختلفة في الشكل. 15. يمكن لحمض الكبريتيك أن يعمل كعامل تجفيف فقط طالما أن ضغط بخار الماء فوق المحلول أقل من ضغطه الجزئي في الغاز المجفف.

أرز. 15. ضغط بخار الماء.

أرز. 16. نقاط الغليان فوق محاليل H 2 SO 4. حلول H 2 SO 4.

عندما يتم غلي محلول حمض الكبريتيك المخفف ، يتم تقطير الماء منه ، وترتفع نقطة الغليان إلى 337 درجة مئوية ، عندما يبدأ 98.3٪ H 2 SO 4 في التقطير (الشكل 16). على العكس من ذلك ، يتطاير أنهيدريد الكبريتيك الزائد من المحاليل الأكثر تركيزًا. ينفصل جزئياً بخار حمض الكبريتيك المغلي عند 337 درجة مئوية إلى H 2 O و SO 3 ، اللذان يتحدان عند التبريد. تسمح نقطة الغليان العالية لحمض الكبريتيك باستخدامه لعزل الأحماض المتطايرة من أملاحها (على سبيل المثال ، حمض الهيدروكلوريك من كلوريد الصوديوم) عند تسخينه.

إيصال.

يمكن الحصول على مونوهيدرات عن طريق بلورة حامض الكبريتيك المركز عند -10 درجة مئوية.

إنتاج حامض الكبريتيك.

المرحلة الأولى.فرن البيريت.

4FeS 2 + 11O 2 -> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

العملية غير متجانسة:

1) طحن بيريت الحديد (البيريت)

2) طريقة "السرير المميَّع"

3) 800 درجة مئوية ؛ إزالة الحرارة الزائدة

4) زيادة تركيز الأكسجين في الهواء

المرحلة الثانية.بعد التنظيف والتجفيف والتبادل الحراري ، يدخل ثاني أكسيد الكبريت في جهاز الاتصال، حيث يتأكسد إلى أنهيدريد الكبريتيك (450 درجة مئوية - 500 درجة مئوية ؛ محفز V 2 O 5):

2SO2 + O2<-->2SO3

المرحلة الثالثة.برج الامتصاص:

nSO 3 + H 2 SO 4 (conc) -> (H 2 SO 4 nSO 3) (أوليوم)

لا يمكن استخدام الماء بسبب تكون الضباب. تطبيق فوهات السيراميك ومبدأ التدفق المعاكس.

تطبيق.

يتذكر! يجب سكب حامض الكبريتيك في الماء بكميات صغيرة وليس العكس. خلاف ذلك ، قد يحدث تفاعل كيميائي عنيف ، ونتيجة لذلك قد يصاب الشخص بحروق شديدة.

حمض الكبريتيك هو أحد المنتجات الرئيسية للصناعة الكيميائية. يذهب إلى إنتاج الأسمدة المعدنية (السوبر فوسفات ، كبريتات الأمونيوم) ، والأحماض والأملاح المختلفة ، والأدوية والمنظفات ، والأصباغ ، والألياف الصناعية ، والمتفجرات. يتم استخدامه في علم المعادن (تحلل الخامات ، على سبيل المثال ، اليورانيوم) ، لتنقية المنتجات البترولية ، كمجفف ، إلخ.

من المهم عمليًا حقيقة أن حامض الكبريتيك القوي جدًا (فوق 75٪) لا يعمل على الحديد. هذا يسمح لك بتخزينه ونقله في خزانات فولاذية. على العكس من ذلك ، يذيب H 2 SO 4 المخفف الحديد بسهولة بإطلاق الهيدروجين. الخصائص المؤكسدة ليست نموذجية لها على الإطلاق.

يمتص حمض الكبريتيك القوي الرطوبة بقوة ، وبالتالي يستخدم غالبًا لتجفيف الغازات. من العديد من المواد العضوية التي تحتوي على الهيدروجين والأكسجين ، فإنه يأخذ الماء ، والذي غالبًا ما يستخدم في التكنولوجيا. مع نفس (وكذلك مع الخصائص المؤكسدة لـ H 2 SO 4 القوي) يرتبط تأثيره المدمر على الأنسجة النباتية والحيوانية. يجب غسل حامض الكبريتيك الذي يلحق بالجلد أو الملابس أثناء العمل على الفور بكمية كبيرة من الماء ، ثم ترطيب المنطقة المصابة بمحلول أمونيا مخفف وشطفها مرة أخرى بالماء.

جزيئات حامض الكبريتيك النقي.

رسم بياني 1. رسم تخطيطي للروابط الهيدروجينية في بلورة H 2 SO 4.

ترتبط الجزيئات التي تشكل بلورة أحادي الهيدرات ، (H O) 2 SO 2 ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية قوية إلى حد ما (25 كيلو جول / مول) ، كما هو موضح تخطيطيًا في الشكل. 1. جزيء (HO) 2 SO 2 نفسه له هيكل رباعي الوجوه مشوه مع ذرة كبريت بالقرب من المركز ويتميز بالمعلمات التالية: (d (S-OH) \ u003d 154 pm ، PHO-S-OH = 104 درجة ، د (S \ u003d O) \ u003d 143 مساءً ، ROSO \ u003d 119 درجة. في HOSO 3 - أيون ، د (S-OH) = 161 و د (SO) = 145 مساءً ، و عند الانتقال إلى SO 4 أيون ، يكتسب رباعي الوجوه الشكل الصحيح ويتم محاذاة المعلمات.

هيدرات حامض الكبريتيك.

بالنسبة لحمض الكبريتيك ، تُعرف العديد من الهيدرات البلورية ، ويظهر تكوينها في الشكل. 14. من بين هؤلاء ، أفقر ملح الأكسونيوم هو: H 3 O + H SO 4 -. نظرًا لأن النظام قيد الدراسة عرضة جدًا للتبريد الفائق ، فإن درجات الحرارة المتجمدة التي لوحظت بالفعل فيه أقل بكثير من نقاط الانصهار.

أرز. 14. نقاط الانصهار في نظام H 2 O · H 2 SO 4.

عادة ما يكون ثالث أكسيد الكبريت سائلًا عديم اللون. يمكن أن توجد أيضًا على شكل جليد أو بلورات ليفية أو غاز. عند تعرض ثالث أكسيد الكبريت للهواء ، يبدأ دخان أبيض بالتصاعد. إنه عنصر لا يتجزأ من مادة تفاعلية مثل حمض الكبريتيك المركز. إنه سائل صافٍ ، عديم اللون ، زيتي ، شديد التآكل. يتم استخدامه في صناعة الأسمدة والمتفجرات والأحماض الأخرى وصناعة النفط وبطاريات الرصاص الحمضية في السيارات.

حامض الكبريتيك المركز: الخصائص

يذوب حامض الكبريتيك جيدًا في الماء ، وهو مادة أكالة للمعادن والأقمشة ، كما أنه يتفحم الخشب ومعظم المواد العضوية الأخرى عند ملامسته. قد يؤدي التعرض طويل الأمد لتركيزات منخفضة أو التعرض قصير الأمد لتركيزات عالية إلى آثار صحية ضارة من الاستنشاق.

يستخدم حامض الكبريتيك المركز في صناعة الأسمدة والمواد الكيميائية الأخرى ، وفي تكرير النفط ، وإنتاج الحديد والصلب ، ولأغراض أخرى كثيرة. نظرًا لأن درجة غليانها عالية بما يكفي ، يمكن استخدامها لإطلاق المزيد من الأحماض المتطايرة من أملاحها. حمض الكبريتيك المركز له خاصية استرطابية قوية. يستخدم أحيانًا كعامل تجفيف لتجفيف (إزالة الماء بالوسائل الكيميائية) العديد من المركبات ، مثل الكربوهيدرات.

تفاعلات حامض الكبريتيك

يتفاعل حمض الكبريتيك المركز بطريقة غير معتادة مع السكر ، تاركًا وراءه كتلة سوداء إسفنجية هشة من الكربون. لوحظ تفاعل مماثل عند التعرض للجلد والسليلوز والألياف النباتية والحيوانية الأخرى. عند خلط الحمض المركز بالماء ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة تكفي للغليان على الفور. للتخفيف ، يجب إضافته ببطء إلى الماء البارد مع التحريك المستمر للحد من تراكم الحرارة. يتفاعل حمض الكبريتيك مع السائل ، مكونًا هيدرات بخصائص واضحة.

الخصائص البدنية

سائل عديم اللون والرائحة في محلول مخفف له طعم حامض. يعتبر حامض الكبريتيك شديد العدوانية عند تعرضه للجلد وجميع أنسجة الجسم ، مما يتسبب في حروق شديدة عند التلامس المباشر معه. في شكله النقي ، H 2 SO4 ليس موصلًا للكهرباء ، لكن الوضع يتغير في الاتجاه المعاكس مع إضافة الماء.

بعض الخصائص هي أن الوزن الجزيئي هو 98.08. درجة الغليان 327 درجة مئوية ، نقطة الانصهار -2 درجة مئوية. حمض الكبريتيك هو حمض معدني قوي وأحد المنتجات الرئيسية في الصناعة الكيميائية بسبب استخدامه التجاري الواسع. يتكون بشكل طبيعي من أكسدة مواد كبريتيد مثل كبريتيد الحديد.

تتجلى الخصائص الكيميائية لحمض الكبريتيك (H 2 SO4) في تفاعلات كيميائية مختلفة:

  1. عند التفاعل مع القلويات ، تتشكل سلسلتان من الأملاح ، بما في ذلك الكبريتات.
  2. يتفاعل مع الكربونات والبيكربونات لتكوين الأملاح وثاني أكسيد الكربون (CO 2).
  3. يؤثر على المعادن بشكل مختلف ، حسب درجة الحرارة ودرجة التخفيف. ينتج عن البرودة والمخفف إنتاج الهيدروجين والساخن والمركّز لانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت.
  4. عند الغليان ، يتحلل محلول H 2 SO4 (حمض الكبريتيك المركز) إلى ثالث أكسيد الكبريت (SO 3) والماء (H 2 O). تشمل الخصائص الكيميائية أيضًا دور عامل مؤكسد قوي.


خطر الحريق

حمض الكبريتيك شديد التفاعل لإشعال المواد القابلة للاحتراق عند التلامس. عند تسخينها ، تبدأ الغازات شديدة السمية في الانطلاق. إنه متفجر وغير متوافق مع عدد كبير من المواد. في درجات الحرارة والضغوط المرتفعة ، يمكن أن تحدث تغيرات وتشوهات كيميائية شديدة العدوانية. قد تتفاعل بعنف مع الماء والسوائل الأخرى مسببة تناثرها.

المخاطر الصحية

يؤدي حمض الكبريتيك إلى تآكل جميع أنسجة الجسم. يمكن أن يتسبب استنشاق الأبخرة في حدوث تلف خطير في الرئة. يمكن أن يؤدي تلف الغشاء المخاطي للعين إلى فقدان كامل للرؤية. قد يسبب ملامسة الجلد نخرًا شديدًا. حتى بضع قطرات يمكن أن تكون قاتلة إذا تمكن الحمض من الوصول إلى القصبة الهوائية. يمكن أن يسبب التعرض المزمن التهاب القصبات الهوائية والتهاب الفم والتهاب الملتحمة والتهاب المعدة. قد تحدث ثقوب في المعدة والتهاب الصفاق ، مصحوبة بانهيار في الدورة الدموية. حمض الكبريتيك مادة كاوية للغاية يجب التعامل معها بحذر شديد. يمكن أن تكون العلامات والأعراض عند التعرض شديدة وتشمل سيلان اللعاب والعطش الشديد وصعوبة البلع والألم والصدمة والحروق. يكون القيء عادة بلون البن المطحون. قد يؤدي التعرض للاستنشاق الحاد إلى العطس وبحة في الصوت والاختناق والتهاب الحنجرة وضيق التنفس وتهيج الجهاز التنفسي وألم في الصدر. قد يحدث أيضًا نزيف من الأنف واللثة ووذمة رئوية والتهاب الشعب الهوائية المزمن والالتهاب الرئوي. يمكن أن يؤدي التعرض للجلد إلى حروق مؤلمة شديدة والتهاب جلدي.

إسعافات أولية

  1. انقل الضحايا إلى الهواء الطلق. يجب على موظفي الطوارئ تجنب التعرض لحمض الكبريتيك أثناء القيام بذلك.
  2. قيم العلامات الحيوية ، بما في ذلك النبض ومعدل التنفس. إذا لم يتم اكتشاف النبض ، فقم بإجراء إنعاش ، اعتمادًا على الإصابات الإضافية التي تم تلقيها. إذا كان التنفس موجودًا وصعبًا ، فقم بتوفير الدعم التنفسي.
  3. قم بإزالة الملابس المتسخة في أسرع وقت ممكن.
  4. في حالة ملامسة العينين ، اشطفيها بالماء الدافئ لمدة 15 دقيقة على الأقل ؛ للبشرة ، اغسليها بالماء والصابون.
  5. عند استنشاق الأبخرة السامة ، اشطف فمك بالكثير من الماء ، ويحظر الشراب والتقيؤ الذاتي.
  6. تسليم المصاب إلى منشأة طبية.

حامض الكبريتيك H 2 SO 4 ، الكتلة المولية 98.082 ؛ زيتي عديم اللون ، عديم الرائحة. حمضي قوي جدا ، عند 18 درجة مئوية ص ك أ 1 - 2.8 ، ك 2 1.2 10 -2 ، ص أ 2 1.92 ؛ أطوال الرابطة في S = O 0.143 نانومتر ، S-OH 0.154 نانومتر ، زاوية HOSOH 104 درجة ، OSO 119 درجة ؛ يغلي مع التحلل ، مكونًا (98.3٪ H 2 SO 4 و 1.7٪ H 2 O مع نقطة غليان 338.8 درجة مئوية ؛ انظر أيضًا الجدول 1). حامض الكبريتيك، المقابلة لمحتوى 100٪ H 2 SO 4 ، لها تركيبة (٪): H 2 SO 4 99.5٪ ، HSO 4 - 0.18٪ ، H 3 SO 4 + 0.14٪ ، H 3 O + 0 09٪ ، H 2 S 2 O 7 0.04٪ ، HS 2 O 7 0.05٪. قابل للاختلاط مع SO 3 في جميع النسب. في المحاليل المائية حامض الكبريتيكيتفكك تمامًا تقريبًا إلى H + و H SO 4 - و SO 4 2-. النماذج H 2 SO 4 · ن H 2 O ، أين ن= 1 و 2 و 3 و 4 و 6.5.

تسمى محاليل SO 3 في حامض الكبريتيك أوليوم ، وهي تشكل مركبين H 2 SO 4 SO 3 و H 2 SO 4 2SO 3. يحتوي Oleum أيضًا على حمض البيروسولفوريك ، والذي يتم الحصول عليه عن طريق التفاعل: H 2 SO 4 + SO 3 = H 2 S 2 O 7.

الحصول على حامض الكبريتيك

المواد الخام للاستلام حامض الكبريتيكبمثابة: S ، كبريتيدات المعادن ، H 2S ، النفايات من محطات الطاقة الحرارية ، كبريتات الحديد ، الكالسيوم ، إلخ. المراحل الرئيسية للحصول على حامض الكبريتيك: 1) المواد الخام للحصول على SO 2 ؛ 2) SO 2 إلى SO 3 (التحويل) ؛ 3) SO3. في الصناعة ، يتم استخدام طريقتين للحصول على حامض الكبريتيك، تختلف في طريقة أكسدة SO 2 - ملامسة المحفزات الصلبة (الملامسات) والنيتروز - مع أكاسيد النيتروجين. لاستقبال حامض الكبريتيكفي طريقة التلامس ، تستخدم المصانع الحديثة محفزات الفاناديوم التي أزاحت أكاسيد Pt و Fe. نقي V 2 O 5 له نشاط تحفيزي ضعيف ، والذي يزيد بشكل حاد في وجود الفلزات القلوية ، مع أملاح K لها التأثير الأكبر. 7 V 2 O 5 و K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 تتحلل عند 315-330 ، 365-380 و400-405 درجة مئوية ، على التوالي). المكون النشط تحت التحفيز يكون في حالة منصهرة.

يمكن تمثيل مخطط أكسدة SO 2 إلى SO 3 على النحو التالي:

في المرحلة الأولى ، يتم الوصول إلى التوازن ، والمرحلة الثانية بطيئة وتحدد سرعة العملية.

إنتاج حامض الكبريتيكمن الكبريت بطريقة الاتصال المزدوج والامتصاص المزدوج (الشكل 1) يتكون من المراحل التالية. يتم توفير الهواء بعد التنظيف من الغبار بواسطة منفاخ غاز إلى برج التجفيف ، حيث يتم تجفيفه بنسبة 93-98٪ حامض الكبريتيكإلى محتوى رطوبة بنسبة 0.01٪ من حيث الحجم. يدخل الهواء الجاف إلى فرن الكبريت بعد التسخين المسبق في أحد المبادلات الحرارية لوحدة التلامس. يتم حرق الكبريت في الفرن بواسطة الفوهات: S + O 2 \ u003d SO 2 + 297.028 kJ. يتم تبريد الغاز المحتوي على 10-14٪ من حجم SO 2 في المرجل وبعد التخفيف بالهواء إلى محتوى SO2 9-10٪ بالحجم عند 420 درجة مئوية يدخل جهاز التلامس للمرحلة الأولى من التحويل ، والتي تستمر على ثلاث طبقات من المحفز (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96.296 kJ) ، وبعد ذلك يتم تبريد الغاز في مبادلات حرارية. ثم يدخل الغاز المحتوي على 8.5-9.5٪ SO 3 عند 200 درجة مئوية في المرحلة الأولى من الامتصاص في الماص ، مروي و 98٪ حامض الكبريتيك: SO 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4 + 130.56 kJ. ثم يتم تناثر الغاز. حامض الكبريتيك، يتم تسخينه إلى 420 درجة مئوية ويدخل المرحلة الثانية من التحويل ، ويتدفق على طبقتين من المحفز. قبل مرحلة الامتصاص الثانية ، يبرد الغاز في الموفر ويتم إدخاله في ماص المرحلة الثانية ، مرويًا بنسبة 98٪ حامض الكبريتيكوبعد ذلك ، بعد التنظيف من البقع ، يتم إطلاقه في الغلاف الجوي.

1 - فرن الكبريت 2 - غلاية حرارة النفايات. 3 - المقتصد. 4 - فرن البدء ؛ 5 ، 6 - المبادلات الحرارية لفرن البدء ؛ 7 - جهاز الاتصال ؛ 8 - المبادلات الحرارية. 9 - ممتص أوليوم ؛ 10 - برج التجفيف 11 و 12 ، على التوالي ، الممتص الأول والثاني أحادي الهيدرات ؛ 13- مجمعات الأحماض.

1 - لوحة التغذية ؛ 2 - الفرن 3 - غلاية حرارة النفايات. 4 - الأعاصير 5 - المرسبات الكهروستاتيكية ؛ 6 - أبراج الغسيل. 7 - المرسبات الكهروستاتيكية الرطبة ؛ 8 - برج النفخ 9 - برج التجفيف 10 - مصيدة الرذاذ ؛ 11 - أول ماص أحادي الهيدرات ؛ 12 - المبادلات الحرارية. 13 - جهاز الاتصال ؛ 14 - ممتص أوليوم ؛ 15 - ممتص أحادي الهيدرات ثاني ؛ 16 - ثلاجات 17 - المجموعات.

1 - برج نزع النيتروجين ؛ 2 ، 3 - برجي الإنتاج الأول والثاني ؛ 4 - برج الأكسدة. 5 ، 6 ، 7 - أبراج امتصاص ؛ 8 - المرسبات الالكتروستاتيكية.

إنتاج حامض الكبريتيكمن الكبريتيدات المعدنية (الشكل 2) أكثر تعقيدًا وتتكون من العمليات التالية. يتم تحميص FeS 2 في فرن طبقة مميعة بالهواء: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. يدخل غاز التحميص المحتوي على SO 2 13-14٪ ، بدرجة حرارة 900 درجة مئوية ، إلى المرجل ، حيث يتم تبريده إلى 450 درجة مئوية. تتم إزالة الغبار في المرسب الكهروستاتيكي والإعصار الحلزوني. بعد ذلك يمر الغاز من خلال برجين غسيل يرويان بنسبة 40٪ و 10٪. حامض الكبريتيك. في الوقت نفسه ، يتم تنقية الغاز أخيرًا من الغبار والفلور والزرنيخ. لتنظيف الغاز من الهباء الجوي حامض الكبريتيكتتكون في أبراج الغسيل ، يتم توفير مرحلتين من المرسبات الكهروستاتيكية الرطبة. بعد التجفيف في برج تجفيف ، قبل أن يتم تخفيف الغاز إلى محتوى 9٪ SO 2 ، يتم تغذيته إلى مرحلة التحويل الأولى (3 طبقات محفز) بواسطة منفاخ. في المبادلات الحرارية ، يتم تسخين الغاز إلى 420 درجة مئوية بسبب حرارة الغاز القادمة من مرحلة التحويل الأولى. يذهب SO 2 ، المؤكسد إلى 92-95٪ في SO 3 ، إلى المرحلة الأولى من الامتصاص في ماصات الأوليوم وأحادي الهيدرات ، حيث يتم إطلاقه من SO 3. بعد ذلك ، يدخل الغاز المحتوي على SO 2 ~ 0.5٪ في مرحلة التحويل الثانية ، والتي تحدث على طبقة أو طبقتين من المحفز. يتم تسخين الغاز مبدئيًا في مجموعة أخرى من المبادلات الحرارية حتى 420 درجة مئوية بسبب حرارة الغازات القادمة من المرحلة الثانية من التحفيز. بعد فصل SO 3 في المرحلة الثانية من الامتصاص ، يتم إطلاق الغاز في الغلاف الجوي.

درجة تحويل SO 2 إلى SO 3 في طريقة التلامس هي 99.7٪ ، ودرجة امتصاص SO 3 هي 99.97٪. إنتاج حامض الكبريتيكأجريت في مرحلة واحدة من التحفيز ، بينما لا تتجاوز درجة تحويل SO 2 إلى SO 3 98.5٪. قبل إطلاقه في الغلاف الجوي ، يتم تنقية الغاز من ثاني أكسيد الكبريت المتبقي (انظر). إنتاجية المصانع الحديثة 1500 - 3100 طن / يوم.

جوهر طريقة النيتروز (الشكل 3) هو أن غاز التحميص ، بعد التبريد وإزالة الغبار ، يتم معالجته بما يسمى بالنيتروز - حامض الكبريتيكحيث يتم إذابة أكاسيد النيتروجين. يمتص النيتروز SO 2 ، ثم يتأكسد: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4 + NO. يكون أكسيد النيتروجين الناتج ضعيف الذوبان في النيتروز ويتحرر منه ، ثم يتأكسد جزئياً بالأكسجين في الطور الغازي إلى NO 2. يعاد امتصاص خليط من NO و NO 2 حامض الكبريتيكإلخ. لا يتم استهلاك أكاسيد النيتروجين في عملية النيتروز ويتم إرجاعها إليها دورة الإنتاج، بسبب عدم اكتمال امتصاصهم حامض الكبريتيكيتم حملها جزئيًا بواسطة غازات العادم. مزايا طريقة النيتروز: بساطة الأجهزة ، وانخفاض التكلفة (10-15٪ أقل من جهة الاتصال) ، وإمكانية معالجة 100٪ SO 2.

إن أدوات عملية برج النيتروز بسيطة: تتم معالجة SO 2 في 7-8 أبراج مبطنة بتغليف سيراميك ، أحد الأبراج (جوفاء) عبارة عن حجم مؤكسد قابل للتعديل. تحتوي الأبراج على مجمعات الأحماض ، والثلاجات ، والمضخات التي تزود الأحماض لخزانات الضغط فوق الأبراج. مروحة خلفية مثبتة أمام البرجين الأخيرين. لتنظيف الغاز من الهباء الجوي حامض الكبريتيكبمثابة المرسب الكهروستاتيكي. يتم الحصول على أكاسيد النيتروجين اللازمة لهذه العملية من HNO 3. لتقليل انبعاث أكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي ومعالجة 100٪ SO 2 ، يتم تركيب دورة معالجة خالية من النيتروز بين مناطق الإنتاج والامتصاص بالاشتراك مع طريقة حمض الماء للاحتجاز العميق لأكاسيد النيتروجين. عيب طريقة النيتروز هو تدني جودة المنتج: التركيز حامض الكبريتيك 75٪ وجود أكاسيد النيتروجين والحديد والشوائب الأخرى.

لتقليل احتمالية التبلور حامض الكبريتيكأثناء النقل والتخزين ، يتم وضع معايير الدرجات التجارية حامض الكبريتيك، التي يتوافق تركيزها مع أدنى درجات حرارة التبلور. المحتوى حامض الكبريتيكفي الدرجات التقنية (٪): برج (نيتروز) 75 ، تلامس 92.5-98.0 ، زيت 104.5 ، زيت زيتون بنسبة عالية 114.6 ، بطارية 92-94. حامض الكبريتيكمخزنة في خزانات فولاذية بحجم يصل إلى 5000 م 3 ، تم تصميم سعتها الإجمالية في المستودع لإنتاج لمدة عشرة أيام. Oleum و حامض الكبريتيكيتم نقلها في صهاريج للسكك الحديدية الفولاذية. مركزة وبطارية حامض الكبريتيكيتم نقلها في خزانات فولاذية مقاومة للأحماض. يتم تغطية خزانات نقل الزيت بالعزل الحراري ويتم تسخين الأوليوم قبل التعبئة.

يحدد حامض الكبريتيكقياسًا لونيًا وقياسًا ضوئيًا ، في شكل تعليق BaSO 4 - ضوئيًا ، وكذلك بطريقة قياس الكولوم.

استخدام حامض الكبريتيك

يستخدم حمض الكبريتيك في إنتاج الأسمدة المعدنية ، كمحلول إلكتروليت في بطاريات الرصاص ، لإنتاج الأحماض والأملاح المعدنية المختلفة ، والألياف الكيماوية ، والأصباغ ، والمواد المكونة للدخان والمتفجرات ، في الزيوت ، وتشغيل المعادن ، والمنسوجات ، والجلود ، و صناعات أخرى. يتم استخدامه في التخليق العضوي الصناعي في تفاعلات الجفاف (الحصول على ثنائي إيثيل الأثير ، والإسترات) ، والترطيب (الإيثانول من الإيثيلين) ، والسلفنة (والمنتجات الوسيطة في إنتاج الأصباغ) ، والألكلة (الحصول على الأيزوكتان ، والبولي إيثيلين جلايكول ، والكابرولاكتام) ، إلخ. أكبر مستهلك حامض الكبريتيك- انتاج الأسمدة المعدنية. بالنسبة لطن واحد من الأسمدة الفوسفاتية P 2 O 5 ، يتم استهلاك 2.2-3.4 طن حامض الكبريتيكو 1 طن (NH 4) 2 SO 4 - 0.75 طن حامض الكبريتيك. لذلك ، تميل مصانع حامض الكبريتيك إلى البناء جنبًا إلى جنب مع مصانع إنتاج الأسمدة المعدنية. الإنتاج العالمي حامض الكبريتيكعام 1987 بلغ 152 مليون طن.

حامض الكبريتيكو وليوم - مواد شديدة العدوانية تؤثر على الجهاز التنفسي والجلد والأغشية المخاطية وتسبب صعوبة في التنفس والسعال وغالبًا - التهاب الحنجرة والتهاب القصبات والتهاب الشعب الهوائية ، إلخ. تبلغ MPC لهباء حمض الكبريتيك في هواء منطقة العمل 1.0 مجم / م 3 ، في الغلاف الجوي 0.3 مجم / م 3 (بحد أقصى مرة واحدة) و 0.1 مجم / م 3 (المتوسط ​​اليومي). التركيز اللافت للأبخرة حامض الكبريتيك 0.008 مجم / لتر (60 دقيقة من التعرض) ، مميتة 0.18 مجم / لتر (60 دقيقة). فئة الخطر 2. الهباء الجوي حامض الكبريتيكيمكن أن تتشكل في الغلاف الجوي نتيجة للانبعاثات من الصناعات الكيميائية والمعدنية التي تحتوي على أكاسيد S وتسقط على شكل أمطار حمضية.

تعريف

لا مائي حامض الكبريتيكعبارة عن سائل ثقيل ولزج يسهل الامتزاج بالماء بأي نسبة: يتميز التفاعل بتأثير طارد للحرارة كبير بشكل استثنائي (حوالي 880 كيلوجول / مول عند التخفيف اللامتناهي) ويمكن أن يؤدي إلى غليان متفجر وتناثر للخليط إذا كان الماء يضاف إلى الحمض لذلك من المهم دائمًا استخدام الترتيب العكسي في تحضير المحاليل وإضافة الحمض إلى الماء ببطء ومع التحريك.

يتم إعطاء بعض الخصائص الفيزيائية لحمض الكبريتيك في الجدول.

اللامائى H 2 SO 4 هو مركب رائع ذو ثابت عازل مرتفع بشكل غير عادي وموصلية كهربائية عالية جدًا ، ويرجع ذلك إلى التفكك الأيوني (التحلل الذاتي) للمركب ، وكذلك آلية توصيل مرحل نقل البروتون ، والتي تضمن تدفق التيار الكهربائي من خلال سائل لزج مع عدد كبير من الروابط الهيدروجينية.

الجدول 1. الخصائص الفيزيائية لحمض الكبريتيك.

الحصول على حامض الكبريتيك

حمض الكبريتيك هو أهم مادة كيميائية صناعية وأقل الأحماض المنتجة بكميات كبيرة تكلفة في أي مكان في العالم.

تم الحصول على حمض الكبريتيك المركز ("زيت الزجاج") أولاً عن طريق تسخين "الزجاج الأخضر" FeSO 4 × nH 2 O وإنفاقه بكميات كبيرة للحصول على Na 2 SO 4 و NaCl.

تستخدم العملية الحديثة لإنتاج حامض الكبريتيك محفزًا يتكون من أكسيد الفاناديوم (V) مع إضافة كبريتات البوتاسيوم على ناقل لثاني أكسيد السيليكون أو تراب دياتومي. يتم الحصول على ثاني أكسيد الكبريت SO 2 عن طريق حرق الكبريت النقي أو عن طريق تحميص خام الكبريتيد (بشكل أساسي البيريت أو خامات النحاس والنيكل والزنك) في عملية استخراج هذه المعادن. ثم يتأكسد SO 2 إلى ثلاثي أكسيد ، ثم يتم الحصول على حامض الكبريتيك بواسطة الذوبان في الماء:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0-297 كيلوجول / مول) ؛

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 كيلوجول / مول) ؛

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0-130 كيلوجول / مول).

الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك

حمض الكبريتيك هو حمض ثنائي القاعدة قوي. في المرحلة الأولى ، في المحاليل منخفضة التركيز ، تنفصل تمامًا تقريبًا:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

التفكك في المرحلة الثانية

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

عائدات إلى حد أقل. ثابت تفكك حامض الكبريتيك في المرحلة الثانية معبراً عنه من حيث النشاط الأيوني K 2 = 10 -2.

باعتباره حمض ثنائي القاعدة ، يشكل حمض الكبريتيك سلسلتين من الأملاح: متوسطة وحمضية. تسمى الأملاح المتوسطة لحمض الكبريتيك بالكبريتات ، وتسمى الأملاح الحمضية hydrosulfates.

يمتص حامض الكبريتيك بخار الماء بشراهة ولذلك يستخدم غالبًا لتجفيف الغازات. تفسر القدرة على امتصاص الماء أيضًا تفحم العديد من المواد العضوية ، خاصة تلك التي تنتمي إلى فئة الكربوهيدرات (الألياف ، السكر ، إلخ) ، عند تعرضها لحمض الكبريتيك المركز. يزيل حمض الكبريتيك الهيدروجين والأكسجين من الكربوهيدرات التي تشكل الماء ، ويتم إطلاق الكربون على شكل فحم.

حمض الكبريتيك المركز ، وخاصة الساخن ، هو عامل مؤكسد قوي. إنه يؤكسد HI و HBr (ولكن ليس HCl) لتحرير الهالوجينات ، والفحم إلى CO 2 ، والكبريت إلى SO 2. يتم التعبير عن ردود الفعل هذه بواسطة المعادلات:

8HI + H 2 SO 4 \ u003d 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O ؛

2HBr + H 2 SO 4 \ u003d Br 2 + SO 2 + 2H 2 O ؛

C + 2H 2 SO 4 \ u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O ؛

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

يستمر تفاعل حامض الكبريتيك مع المعادن بشكل مختلف اعتمادًا على تركيزه. يتأكسد حامض الكبريتيك المخفف مع أيون الهيدروجين. لذلك ، فإنه يتفاعل فقط مع تلك المعادن الموجودة في سلسلة الفولتية حتى الهيدروجين فقط ، على سبيل المثال:

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

ومع ذلك ، لا يذوب الرصاص في الحمض المخفف لأن ملح PbSO 4 الناتج غير قابل للذوبان.

حمض الكبريتيك المركز هو عامل مؤكسد بسبب الكبريت (VI). يؤكسد المعادن في سلسلة الجهد حتى الفضة. يمكن أن تختلف منتجات اختزاله اعتمادًا على نشاط المعدن والظروف (تركيز الحمض ، درجة الحرارة). عند التفاعل مع المعادن غير النشطة ، مثل النحاس ، يتم تقليل الحمض إلى SO 2:

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

عند التفاعل مع معادن أكثر نشاطًا ، يمكن أن تكون منتجات الاختزال عبارة عن ثنائي أكسيد وكبريت حر وكبريتيد الهيدروجين. على سبيل المثال ، عند التفاعل مع الزنك ، يمكن أن تحدث تفاعلات:

Zn + 2H 2 SO 4 \ u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O ؛

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S ↓ + 4H 2 O ؛

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

استخدام حامض الكبريتيك

يختلف استخدام حامض الكبريتيك من بلد إلى آخر ومن عقد إلى آخر. لذلك ، على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة الأمريكية ، المنطقة الرئيسية لاستهلاك غاز ثاني أكسيد الكبريت هي إنتاج الأسمدة (70٪) ، يليه الإنتاج الكيميائي والتعدين وتكرير النفط (حوالي 5٪ في كل منطقة). في المملكة المتحدة ، يختلف توزيع الاستهلاك حسب الصناعة: 30٪ فقط من H 2 SO 4 المُنتَج يُستخدم في إنتاج الأسمدة ، لكن 18٪ يذهب إلى الدهانات والأصباغ ومواد الصبغة ، و 16٪ للإنتاج الكيميائي ، و 12٪ للصابون والمنظفات ، 10٪ لإنتاج الألياف الطبيعية والاصطناعية و 2.5٪ يستخدم في علم المعادن.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

يمارس تحديد كتلة حامض الكبريتيك التي يمكن الحصول عليها من طن واحد من البيريت إذا كان ناتج أكسيد الكبريت (IV) في تفاعل التحميص 90٪ ، وأكسيد الكبريت (VI) في الأكسدة التحفيزية للكبريت (IV) 95٪ من الناحية النظرية.
قرار دعونا نكتب معادلة رد الفعل لإطلاق البيريت:

4FeS 2 + 11O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

احسب كمية مادة البيريت:

ن (FeS 2) = م (FeS 2) / م (FeS 2) ؛

M (FeS 2) \ u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \ u003d 56 + 2 × 32 \ u003d 120 جم / مول ؛

ن (FeS 2) \ u003d 1000 كجم / 120 \ u003d 8.33 كمول.

نظرًا لأن معامل ثاني أكسيد الكبريت في معادلة التفاعل أكبر بمرتين من معامل FeS 2 ، فإن الكمية الممكنة نظريًا لمادة أكسيد الكبريت (IV) هي:

n (SO 2) النظرية \ u003d 2 × n (FeS 2) \ u003d 2 × 8.33 \ u003d 16.66 كمول.

وعمليًا ، فإن كمية مول أكسيد الكبريت (IV) التي تم الحصول عليها هي:

n (SO 2) تمرن \ u003d η × n (SO 2) نظرية \ u003d 0.9 × 16.66 \ u003d 15 كمول.

لنكتب معادلة تفاعل أكسدة أكسيد الكبريت (IV) لأكسيد الكبريت (VI):

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3.

الكمية الممكنة من الناحية النظرية لمادة أكسيد الكبريت (VI) هي:

n (SO 3) theor \ u003d n (SO 2) ممارسة \ u003d 15 kmol.

وعمليًا فإن كمية مول أكسيد الكبريت (VI) التي تم الحصول عليها هي:

n (SO 3) تمرن \ u003d η × n (SO 3) نظرية \ u003d 0.5 × 15 \ u003d 14.25 كمول.

نكتب معادلة التفاعل لإنتاج حامض الكبريتيك:

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

أوجد كمية مادة حامض الكبريتيك:

n (H 2 SO 4) \ u003d n (SO 3) تمرن \ u003d 14.25 كمول.

مردود التفاعل 100٪. كتلة حامض الكبريتيك هي:

م (H 2 SO 4) \ u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4) ؛

M (H 2 SO 4) = 2 × Ar (H) + Ar (S) + 4 × Ar (O) = 2 × 1 + 32 + 4 × 16 = 98 جم / مول ؛

م (H 2 SO 4) = 14.25 × 98 = 1397 كجم.

إجابه كتلة حامض الكبريتيك 1397 كجم