Добування і застосування сульфатної кислоти

Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти – це контактний. Як сировина використовується пірит, або залізний колчедан. Він складається з таких стадій.

1.Перша стадія процесу – випалювання колчедану і добування сульфур(IV) оксиду:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂‹; DH = -13476 кДж

Процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ

Він містить, окрім діоксидів, різні домішки. Його очищують, висушують і подають у контактний апарат.

2.Друга стадія – окиснення сульфур діоксиду і добування сульфур триоксиду:

Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і високої температури, незважаючи на те, що реакція екзотермічна. Це пояснюється тим, що каталізатор стає активним лише при температурі 450^OC.

Теплоту відводять і використовують для нагрівання випалювального газу, який в очисних спорудах встигає охолонути.

3.Третя стадія виробництва – поглинання сульфур триоксиду й утворення сульфатної кислоти.

В абсорбері сульфур триоксид поглинається концентрованою сульфатною кислотою (w(H₂SO₄) = 96-98%). Тут він взаємодіє з водою, що є в концентрованій сульфатній кислоті, утворюючи безводну, 100%-ву сульфатну кислоту – моногідрат:

Чистою водою поглинати сульфур триоксид не можна, бо утворюється стійкий „туман” із дрібних крапель сульфатної кислоти, який майже не конденсується.

Кінцевий продукт виробництва – олеум, тобто розчин сульфур триоксиду в моногідраті. Його розбавляють водою до потрібної концентрації.

*Здійсніть претворення

SO₂ → H₂SO₃ → ZnSO₃ → ZnS

↓

SO₃↔ H₂SO₄ → CuSO₄ → Cu(OH)₂ → CuO → Cu

↓

BaSO₄

Використання

Сульфатну кислоту застосовують для:

добування мінеральних добрив (суперфосфату, амоній сульфату);

виробництва купоросів (залізного, мідного);

одержання барвників, пластмас, штучного волокна, лікарських і вибухових речовин, летких кислот;

сушіння різних речовин (як водовідбираючий засіб), очищення нафтопродуктів та поверхонь металів від оксидів.

Сульфати

Більшість солей сульфатної кислоти легко розчиняються у воді. Малорозчинними є плюмбум сульфат і кальцій сульфат, практично нерозчинними у воді та кислотах є барій сульфат і стронцій сульфат.

Якісна реакція на розчинні сульфати – взаємодія з розчинними солями Барію - BaCl₂, Ba(NO₃)₂

Багато солей сульфатної кислоти кристалізуються із розчинів у вигляді кристалогідратів, які називаються купоросами.

 

В основному це солі Купруму, Феруму, Ніколу, Кобальту і Цинку.:

Гіпс CaSO₄ · 2H₂O до купоросів не належить, оскільки Кальцій не є важким металом.

Гіпс CaSO₄ · 2H₂O так само, як і безводний кальцій сульфат CaSO₄ використовують у будівництві, в медицині тощо.

Натрій сульфат Na₂SO₄ – у виробництві скла, а його кристалогідрат Na₂SO₄ · 10H₂O – глауберову сіль використовують як проносний засіб у медицині.

Калій сульфат К₂SO₄ та амоній сульфат (NН₄)₂SO₄ служать добривами.

Барій сульфат BaSO₄ застосовують у виробництві паперу, гуми та білої мінеральної фарби, а також у медицині для рентгеноскопії шлунку („Барієва каша”).

*До розчину масою 200 г з масовою часткою сульфатної кислоти 9,8% долили розчин натрій гідроксиду, що містив 16 г лугу. Обчисліть масу солі, що утворилась. (28,4 г)

*Мідна руда складається з борніту Cu₃FeS₃ та пустої породи. Масова частка борніту в руді 10%. З однієї тонни руди виплавляють 50,5 кг міді. Визначте масову частку виходу міді від теоретично можливого. (90,5%)