Структура на молекулата. Сярна киселина - химични свойства и промишлено производство Електронна формула на сярна киселина с точки

Сярната киселина (H2SO4) е една от най-разяждащите киселини и опасни реагенти, познати на човека, особено в концентриран вид. Химически чистата сярна киселина е тежка токсична течност с маслена консистенция, без мирис и цвят. Получава се чрез контактно окисляване на серен диоксид (SO2).

При температура от + 10,5 ° C сярната киселина се превръща в замръзнала стъкловидна кристална маса, лакомо, като гъба, абсорбираща влагата от заобикаляща среда. В промишлеността и химията сярната киселина е една от основните химични съединенияи заема водеща позиция по обем на производство в тонове. Ето защо сярната киселина се нарича „кръвта на химията“. С помощта на сярна киселина се получават торове, лекарства, други киселини, големи количества торове и много други.

Основни физични и химични свойства на сярната киселина

1. Сярната киселина в нейната чиста форма (формула H2SO4), при концентрация от 100%, е безцветна гъста течност. Най-важното свойство на H2SO4 е неговата висока хигроскопичност - способността да отстранява водата от въздуха. Този процес е придружен от мащабно отделяне на топлина.
2. H2SO4 е силна киселина.
3. Сярната киселина се нарича монохидрат - съдържа 1 мол H2O (вода) на 1 мол SO3. Поради впечатляващите си хигроскопични свойства, той се използва за извличане на влага от газове.
4. Точка на кипене – 330 °C. В този случай киселината се разлага на SO3 и вода. Плътност – 1.84. Точка на топене – 10,3 °C/.
5. Концентрираната сярна киселина е мощен окислител. За да започне редокс реакция, киселината трябва да се нагрее. Резултатът от реакцията е SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. В зависимост от концентрацията, сярната киселина реагира с металите по различен начин. В разредено състояние сярната киселина е способна да окислява всички метали, които са в серията на напрежение преди водорода. Изключение е най-устойчивият на окисление. Разредената сярна киселина реагира със соли, основи, амфотерни и основни оксиди. Концентрираната сярна киселина е способна да окислява всички метали в серията напрежения, включително среброто.
7. Сярната киселина образува два вида соли: кисели (това са хидросулфати) и междинни (сулфати)
8. H2SO4 реагира активно с органични веществаи неметали, някои от които може да превърне във въглища.
9. Серният анхидрит се разтваря добре в H2SO4 и в този случай се образува олеум - разтвор на SO3 в сярна киселина. Външно изглежда така: димяща сярна киселина, отделяща серен анхидрит.
10. Сярната киселина във водни разтвори е силна двуосновна киселина и когато се добави към вода, се отделя огромно количество топлина. Когато се приготвят разредени разтвори на H2SO4 от концентрирани, е необходимо да се добави по-тежка киселина към водата в малка струя, а не обратното. Това се прави, за да се предотврати кипенето на водата и пръскането на киселината.

Концентрирани и разредени сярни киселини

Концентрираните разтвори на сярна киселина включват разтвори от 40%, които могат да разтварят сребро или паладий.

Разредената сярна киселина включва разтвори, чиято концентрация е по-малка от 40%. Това не са толкова активни разтвори, но са способни да реагират с месинг и мед.

Получаване на сярна киселина

Производството на сярна киселина в промишлен мащаб започва през 15-ти век, но по това време се нарича "масло от витриол". Ако по-рано човечеството е консумирало само няколко десетки литра сярна киселина, сега модерен святизчислението е в милиони тонове годишно.

Производството на сярна киселина се извършва промишлено и има три от тях:

1. Контактен метод.
2. Нитрозен метод
3. Други методи

Нека поговорим подробно за всеки от тях.

Контактен метод на производство

Методът на контактно производство е най-често срещаният и изпълнява следните задачи:

• Резултатът е продукт, който задоволява нуждите максимално количествопотребители.
• По време на производството щетите върху околната среда са намалени.

При контактния метод като суровини се използват следните вещества:

• пирит (сярен пирит);
• сяра;
• ванадиев оксид (това вещество действа като катализатор);
• водороден сулфид;
• сулфиди на различни метали.

Преди започване на производствения процес суровините се подготвят предварително. Първо, в специални инсталации за раздробяване, пиритът се раздробява, което позволява чрез увеличаване на контактната площ на активните вещества да се ускори реакцията. Пиритът се подлага на пречистване: той се спуска в големи контейнери с вода, по време на които отпадъчната скала и всички видове примеси изплуват на повърхността. В края на процеса те се отстраняват.

Производствената част е разделена на няколко етапа:

1. След натрошаване пиритът се почиства и се изпраща в пещта, където се изпича при температури до 800 °C. Съгласно принципа на противотока въздухът се подава в камерата отдолу, което гарантира, че пиритът е в суспендирано състояние. Днес този процес отнема няколко секунди, но преди задействането отнемаше няколко часа. По време на процеса на печене се появяват отпадъци под формата на железен оксид, който се отстранява и впоследствие се прехвърля в металургичната промишленост. По време на горенето се отделят водни пари, газове O2 и SO2. Когато пречистването от водни пари и малки примеси приключи, се получават чист серен оксид и кислород.
2. Във втория етап протича екзотермична реакция под налягане с помощта на ванадиев катализатор. Реакцията започва, когато температурата достигне 420 °C, но може да бъде увеличена до 550 °C, за да се увеличи ефективността. По време на реакцията настъпва каталитично окисление и SO2 става SO3.
3. Същността на третия етап на производство е следната: абсорбция на SO3 в абсорбционна кула, при което се образува олеум H2SO4. В тази форма H2SO4 се излива в специални контейнери (не реагира със стомана) и е готова за посрещане на крайния потребител.

По време на производството, както казахме по-горе, се генерира много топлинна енергия, която се използва за отопление. Много заводи за сярна киселина инсталират парни турбини, които използват освободената пара за генериране на допълнително електричество.

Азотен метод за производство на сярна киселина

Въпреки предимствата на контактния метод на производство, който произвежда по-концентрирана и чиста сярна киселина и олеум, доста голямо количество H2SO4 се произвежда по азотния метод. По-специално, в заводите за суперфосфат.

За производството на H2SO4 изходният материал, както при контактния, така и при нитрозния метод, е серен диоксид. Получава се специално за тези цели чрез изгаряне на сяра или печене на серни метали.

Преработката на серен диоксид в сярниста киселина включва окисление на серен диоксид и добавяне на вода. Формулата изглежда така:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Но серният диоксид не реагира директно с кислорода, следователно, с азотния метод, серният диоксид се окислява с помощта на азотни оксиди. Висшите азотни оксиди (говорим за азотен диоксид NO2, азотен триоксид NO3) по време на този процес се редуцират до азотен оксид NO, който впоследствие се окислява отново от кислород до по-високи оксиди.

Производството на сярна киселина по азотен метод е технически формализирано по два начина:

• Камара.
• Кула.

Азотният метод има редица предимства и недостатъци.

Недостатъци на азотния метод:

• Резултатът е 75% сярна киселина.
• Качеството на продукта е ниско.
• Непълно връщане на азотни оксиди (добавяне на HNO3). Техните емисии са вредни.
• Киселината съдържа желязо, азотни оксиди и други примеси.

Предимства на азотния метод:

• Цената на процеса е по-ниска.
• Възможност за рециклиране на SO2 на 100%.
• Простота на дизайна на хардуера.

Основни руски заводи за сярна киселина

Годишният добив на H2SO4 у нас е в шестцифрения диапазон – около 10 милиона тона. Водещите производители на сярна киселина в Русия са компании, които в допълнение са нейните основни потребители. Това е заза фирми с предмет на дейност производство на минерални торове. Например „Балаковски минерални торове“, „Амофос“.

В Крим, в Армянск, работи най-големият производител на титанов диоксид на територията на Източна Европа"Кримски титан". Освен това заводът произвежда сярна киселина, минерални торове, железен сулфат и др.

Сярна киселина различни видовепроизведени от много фабрики. Например, акумулаторна сярна киселина се произвежда от: Карабашмед, FKP Biysk Oleum Plant, Святогор, Славия, Северхимпром и др.

Олеумът се произвежда от UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez PA и др.

Сярна киселина със специална чистота се произвежда от OHC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Отработената сярна киселина може да бъде закупена в заводите ZSS и HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Производители на техническа сярна киселина са Промсинтез, Хипром, Святогор, Апатит, Карабашмед, Славия, Лукойл-Пермнефтеоргсинтез, Челябински цинков завод, Електроцинк и др.

Поради факта, че пиритът е основната суровина за производството на H2SO4 и това е загуба на предприятия за обогатяване, неговите доставчици са фабриките за обогатяване на Норилск и Талнах.

Водещи позиции в света по производство на H2SO4 заемат САЩ и Китай, които представляват съответно 30 милиона тона и 60 милиона тона.

Обхват на приложение на сярна киселина

Светът консумира около 200 милиона тона H2SO4 годишно, от който се произвежда широка гама от продукти. Сярната киселина с право държи дланта сред другите киселини по отношение на мащаба на употреба за промишлени цели.

Както вече знаете, сярната киселина е един от най-важните продукти химическа индустрия, следователно обхватът на сярната киселина е доста широк. Основните области на използване на H2SO4 са следните:

• Сярната киселина се използва в огромни количества за производството на минерални торове и това отнема около 40% от общия тонаж. Поради тази причина фабрики, които произвеждат H2SO4, се изграждат до фабрики, които произвеждат торове. Това са амониев сулфат, суперфосфат и др. При производството им сярната киселина се приема в чиста форма (100% концентрация). За да произведете един тон амофос или суперфосфат, ще ви трябват 600 литра H2SO4. Тези торове в повечето случаи се използват в селското стопанство.
• H2SO4 се използва за производство на експлозиви.
• Пречистване на петролни продукти. За получаване на керосин, бензин и минерални масла е необходимо пречистване на въглеводороди, което се извършва с помощта на сярна киселина. В процеса на рафиниране на петрол за пречистване на въглеводороди, тази индустрия „поема“ до 30% от световния тонаж на H2SO4. В допълнение, сярната киселина се увеличава октаново числогоривото и кладенците се обработват по време на производството на нефт.
• В металургичната индустрия. Сярната киселина в металургията се използва за отстраняване на котлен камък и ръжда от тел и ламарина, както и за възстановяване на алуминия при производството на цветни метали. Преди покриване на метални повърхности с мед, хром или никел, повърхността се ецва със сярна киселина.
• При производството на лекарства.
• В производството на бои.
• В химическата промишленост. H2SO4 се използва в производството на детергенти, етилен, инсектициди и др., и без него тези процеси са невъзможни.
• За получаване на други известни киселини, органични и неорганични органични съединения, използвани за промишлени цели.

Соли на сярната киселина и тяхното приложение

Най-важните соли на сярната киселина:

• Глауберовата сол Na2SO4 · 10H2O (кристален натриев сулфат). Обхватът на приложението му е доста обширен: производството на стъкло, сода, във ветеринарната медицина и медицината.
• Бариевият сулфат BaSO4 се използва при производството на каучук, хартия и бяла минерална боя. В допълнение, той е незаменим в медицината за флуороскопия на стомаха. Използва се за приготвяне на „бариева каша“ за тази процедура.
• Калциев сулфат CaSO4. В природата може да се намери под формата на гипс CaSO4 · 2H2O и анхидрит CaSO4. Гипсът CaSO4 · 2H2O и калциевият сулфат се използват в медицината и строителството. При нагряване на гипса до температура 150 - 170 °C настъпва частична дехидратация, в резултат на което се получава изгорял гипс, познат ни като алабастър. Чрез смесване на алабастър с вода до консистенция на тесто, масата бързо се втвърдява и се превръща в нещо като камък. Именно това свойство на алабастъра се използва активно в строителни дейности: От него се правят отливки и форми. При мазилките алабастърът е незаменим като свързващ материал. На пациентите в травматологичните отделения се дават специални фиксиращи твърди превръзки - те са направени на базата на алабастър.
• Железният сулфат FeSO4 · 7H2O се използва за приготвяне на мастило, импрегниране на дърво, а също и в селскостопански дейности за унищожаване на вредители.
• Стипца KCr(SO4)2 · 12H2O, KAl(SO4)2 · 12H2O и др. се използват в производството на бои и кожарската промишленост (щавене на кожи).
• Много от вас познават медния сулфат CuSO4 · 5H2O от първа ръка. Това е активен помощник в селското стопанство в борбата срещу болестите и неприятелите по растенията - зърното се третира с воден разтвор на CuSO4 · 5H2O и се пръска върху растенията. Използва се и за приготвяне на някои минерални бои. И в ежедневието се използва за премахване на мухъл от стени.
• Алуминиев сулфат – използва се в целулозно-хартиената промишленост.

Сярната киселина в разредена форма се използва като електролит в оловни батерии. Освен това се използва за производство на перилни препарати и торове. Но в повечето случаи идва под формата на олеум - това е разтвор на SO3 в H2SO4 (можете да намерите и други формули на олеум).

Удивителен факт! Олеумът е по-химически активен от концентрираната сярна киселина, но въпреки това не реагира със стоманата! Поради тази причина тя е по-лесна за транспортиране от самата сярна киселина.

Обхватът на използване на „кралицата на киселините“ е наистина широкомащабен и е трудно да се говори за всички начини, по които се използва в индустрията. Използва се и като емулгатор в Хранително-вкусовата промишленост, за пречистване на вода, в синтеза на експлозиви и много други цели.

Историята на сярната киселина

Кой от нас поне веднъж не е чувал за меден сулфат? И така, той е изучаван в древни времена и в някои произведения е започнал нова ераучените обсъдиха произхода на витриола и техните свойства. Витриолът е изследван от гръцкия лекар Диоскорид и римския изследовател на природата Плиний Стари и в своите трудове те пишат за експериментите, които са извършили. За медицински цели древният лекар Ибн Сина използва различни витриолови вещества. Как се използва витриол в металургията се обсъжда в трудовете на алхимиците Древна ГърцияЗосима от Панополис.

Първият начин за получаване на сярна киселина е процесът на нагряване на калиева стипца и има информация за това в алхимичната литература от 13 век. По това време съставът на стипцата и същността на процеса бяха неизвестни на алхимиците, но още през 15 век химическият синтез на сярна киселина започна умишлено да се изучава. Процесът беше следният: алхимиците третираха смес от сяра и антимон (III) сулфид Sb2S3 чрез нагряване с азотна киселина.

През Средновековието в Европа сярната киселина се е наричала "масло от витриол", но след това името се променя на витриолова киселина.

През 17 век Йохан Глаубер получава сярна киселина в резултат на изгаряне на калиев нитрат и естествена сяра в присъствието на водни пари. В резултат на окисляването на сярата със селитра се получава серен оксид, който реагира с водни пари и се получава течност с маслена консистенция. Това беше масло от витриол и това име за сярна киселина съществува и днес.

През 30-те години на 18 век лондонският фармацевт Уорд Джошуа използва тази реакция за промишленото производство на сярна киселина, но през Средновековието консумацията й е ограничена до няколко десетки килограма. Обхватът на употреба беше тесен: за алхимични експерименти, пречистване на благородни метали и във фармацията. Концентрирана сярна киселина в малки количества се използва при производството на специални кибритени клечки, които съдържат бертолитова сол.

Витриоловата киселина се появява в Русия едва през 17 век.

В Бирмингам, Англия, Джон Робък адаптира горния метод за производство на сярна киселина през 1746 г. и стартира производството. В същото време той използва издръжливи големи оловни камери, които са по-евтини от стъклените контейнери.

Този метод задържа позициите си в индустрията почти 200 години и 65% сярна киселина се получава в камери.

След известно време английският Глоувър и френски химик Gay-Lussac подобри самия процес и започна да се получава сярна киселина с концентрация 78%. Но такава киселина не беше подходяща за производството например на багрила.

В началото на 19 век са открити нови методи за окисляване на серен диоксид в серен анхидрид.

Първоначално това беше направено с помощта на азотни оксиди, а след това платината беше използвана като катализатор. Тези два метода за окисляване на серен диоксид са допълнително подобрени. Окислението на серен диоксид върху платина и други катализатори става известно като контактен метод. А окисляването на този газ с азотни оксиди се нарича азотен метод за производство на сярна киселина.

Британският търговец на оцетна киселина Peregrine Philips патентова икономичен процес за производство на серен оксид (VI) и концентрирана сярна киселина едва през 1831 г. и именно този метод е познат на света днес като контактен метод за нейното производство.

Производството на суперфосфат започва през 1864 г.

През осемдесетте години на деветнадесети век в Европа производството на сярна киселина достига 1 милион тона. Основните производители са Германия и Англия, които произвеждат 72% от общия обем на сярна киселина в света.

Транспортирането на сярна киселина е трудоемко и отговорно начинание.

Сярната киселина принадлежи към класа на опасните химически вещества, а при контакт с кожата причинява тежки изгаряния. Освен това може да причини химическо отравяне при хората. Ако не се спазват определени правила по време на транспортиране, сярната киселина, поради своята експлозивност, може да причини много вреди както на хората, така и на околната среда.

Сярната киселина има клас на опасност 8 и трябва да се транспортира от специално обучени и обучени специалисти. Важно условиедоставка на сярна киселина - спазване на специално разработени Правила за превоз на опасни товари.

Транспортирането по шосе се извършва в съответствие със следните правила:

1. За транспортиране са направени специални контейнери от специална стоманена сплав, която не реагира със сярна киселина или титан. Такива контейнери не се окисляват. Опасната сярна киселина се транспортира в специални химически цистерни за сярна киселина. Те се различават по дизайн и се избират за транспортиране в зависимост от вида на сярната киселина.
2. При транспортиране на димяща киселина се вземат специализирани изотермични термоси, в които се поддържа необходимия температурен режим за запазване на химичните свойства на киселината.
3. Ако се транспортира обикновена киселина, тогава се избира резервоар за сярна киселина.
4. Транспортирането на сярна киселина по шосе, като димяща, безводна, концентрирана, за батерии, ръкавица, се извършва в специални контейнери: резервоари, варели, контейнери.
5. Превозът на опасни товари може да се извършва само от шофьори, притежаващи ADR удостоверение.
6. Времето за пътуване няма ограничения, тъй като по време на транспортиране трябва стриктно да спазвате допустимата скорост.
7. По време на транспортирането се изгражда специален маршрут, който трябва да минава през места с голямо струпване на хора и производствени съоръжения.
8. Транспортът трябва да има специална маркировка и знаци за опасност.

Опасни свойства на сярната киселина за хората

Сярната киселина представлява повишена опасност за човешкото тяло. Токсичният му ефект се проявява не само при директен контакт с кожата, но и при вдишване на парите му, когато се отделя серен диоксид. Опасните ефекти включват:

• Дихателната система;
• кожа;
• Лигавици.

Интоксикацията на тялото може да се засили от арсен, който често се включва в сярната киселина.

важно! Както знаете, при контакт на киселина с кожата се получават тежки изгаряния. Отравянето от пари на сярна киселина е не по-малко опасно. Безопасната доза сярна киселина във въздуха е само 0,3 mg на 1 квадратен метър.

Ако сярната киселина попадне върху лигавиците или кожата, се появява тежко изгаряне, което не заздравява добре. Ако изгарянето е значително по мащаб, жертвата развива заболяване на изгаряне, което може дори да доведе до смърт, ако квалифицирана медицинска помощ не бъде предоставена навреме.

важно! За възрастен смъртоносната доза сярна киселина е само 0,18 см на 1 литър.

Разбира се, „изживяването“ на токсичните ефекти на киселината в ежедневието е проблематично. Най-често киселинното отравяне възниква поради пренебрегване на предпазните мерки за промишлена безопасност при работа с разтвора.

Възможно е масово отравяне с пари на сярна киселина поради технически проблеми при работа или небрежност и възниква масово изпускане в атмосферата. За да се предотвратят подобни ситуации, работят специални служби, чиято задача е да наблюдават функционирането на производството, където се използва опасна киселина.

Какви симптоми се наблюдават при интоксикация със сярна киселина?

Ако киселината е била погълната:

• Болка в областта на храносмилателните органи.
• Гадене и повръщане.
• Анормални движения на червата в резултат на тежки чревни нарушения.
• Обилно отделяне на слюнка.
• Поради токсични ефекти върху бъбреците, урината става червеникава.
• Подуване на ларинкса и гърлото. Появяват се хрипове и дрезгав глас. Това може да бъде фатално от задушаване.
• По венците се появяват кафяви петна.
• Кожата става синя.

Когато кожата е изгорена, може да има всички усложнения, присъщи на болестта на изгаряне.

При отравяне с пари се наблюдава следната картина:

• Изгаряне на лигавицата на очите.
• Кървене от носа.
• Изгаряне на лигавицата на дихателните пътища. В този случай жертвата изпитва силна болка.
• Подуване на ларинкса със симптоми на задушаване (липса на кислород, кожата става синя).
• Ако отравянето е тежко, може да има гадене и повръщане.

Важно е да се знае! Киселинното отравяне след поглъщане е много по-опасно от интоксикацията от вдишване на пари.

Първа помощ и терапевтични процедури при нараняване със сярна киселина

При контакт със сярна киселина процедирайте както следва:

• Преди всичко се обадете на линейка. Ако течността попадне вътре, изплакнете стомаха с топла вода. След това ще трябва да изпиете 100 грама слънчогледово или зехтин на малки глътки. Освен това трябва да поглъщате парче лед, да пиете мляко или изгорен магнезий. Това трябва да се направи, за да се намали концентрацията на сярна киселина и да се облекчи състоянието на човека.
• Ако киселината попадне в очите ви, трябва да ги изплакнете с течаща вода и след това да ги накапете с разтвор на дикаин и новокаин.
• Ако върху кожата попадне киселина, изплакнете изгореното място добре под течаща вода и нанесете превръзка със сода. Трябва да изплакнете за около 10-15 минути.
• В случай на отравяне с пари, трябва да излезете на чист въздух и да изплакнете засегнатите лигавици с вода възможно най-скоро.

В болнична обстановка лечението ще зависи от площта на изгарянето и степента на отравяне. Облекчаването на болката се извършва само с новокаин. За да се избегне развитието на инфекция в засегнатата област, на пациента се предписва курс на антибиотична терапия.

В случай на стомашен кръвоизлив се прилага плазма или кръвопреливане. Източникът на кървене може да бъде елиминиран хирургично.

1. Сярната киселина се среща в природата в 100% чист вид. Например в Италия, Сицилия, в Мъртво море можете да видите уникален феномен - сярна киселина извира направо от дъното! И това се случва: пирит от земната кораВ този случай той служи като суровина за неговото формиране. Това място се нарича още Езерото на смъртта и дори насекомите се страхуват да летят близо до него!
2. След големи вулканични изригвания в земната атмосфера често могат да се открият капчици сярна киселина и в такива случаи виновникът може да причини отрицателни последици за околната среда и да причини сериозни промени в климата.
3. Сярната киселина е активен абсорбент на вода, така че се използва като десикант на газ. В старите времена, за да се предотврати запотяването на прозорците на закрито, тази киселина се изсипваше в буркани и се поставяше между стъклата на отворите на прозорците.
4. Сярната киселина е основната причина за киселинните дъждове. главната причинаОбразуването на киселинен дъжд е замърсяване на въздуха със серен диоксид, а когато се разтвори във вода, той образува сярна киселина. Серният диоксид от своя страна се отделя при изгаряне на изкопаеми горива. В киселинен дъжд проучва над последните години, съдържанието на азотна киселина се повишава. Причината за това явление е намаляването на емисиите на серен диоксид. Въпреки този факт основната причина за киселинните дъждове остава сярната киселина.

Предлагаме ви видео селекция интересни експериментисъс сярна киселина.

Нека разгледаме реакцията на сярната киселина, когато се излее в захар. В първите секунди на влизане на сярна киселина в колбата със захар, сместа потъмнява. След няколко секунди веществото става черно. Тогава се случва най-интересното. Масата започва да расте бързо и да се изкачва извън колбата. Изходът е гордо вещество, подобно на порест въглен, 3-4 пъти по-голям от първоначалния обем.

Авторът на видеото предлага да се сравни реакцията на Coca-Cola с солна киселинаи сярна киселина. Когато Coca-Cola се смеси със солна киселина, не се наблюдават визуални промени, но когато се смеси със сярна киселина, Coca-Cola започва да кипи.

Интересно взаимодействие може да се наблюдава, когато сярната киселина влезе в контакт с тоалетна хартия. Тоалетната хартия е направена от целулоза. Когато киселината удари молекулата на целулозата, тя моментално се разпада, освобождавайки свободен въглерод. Подобно овъгляване може да се наблюдава, когато киселината влезе в контакт с дърво.

В колба с концентрирана киселинаДобавям малко парче калий. В първата секунда се отделя дим, след което металът мигновено пламва, възпламенява се и експлодира, разпадайки се на парчета.

В следващия експеримент, когато сярната киселина удари кибрит, тя се запалва. Във втората част на експеримента се потапя алуминиево фолио с ацетон и кибрит вътре. Фолиото моментално се нагрява, освобождавайки огромно количество дим и го разтваря напълно.

Интересен ефект се наблюдава при добавяне на сода бикарбонат към сярна киселина. Содата веднага пожълтява. Реакцията протича с бързо кипене и увеличаване на обема.

Силно препоръчваме да не извършвате всички горепосочени експерименти у дома. Сярната киселина е много агресивно и токсично вещество. Такива експерименти трябва да се провеждат в специални помещения, оборудвани с принудителна вентилация. Газовете, отделящи се при реакции със сярна киселина, са много токсични и могат да причинят увреждане на дихателните пътища и отравяне на организма. Освен това подобни експерименти се провеждат с използване на лични предпазни средства за кожата и дихателната система. Пази се!

Физични свойства на сярната киселина:
Тежка мазна течност („масло от витриол“);
плътност 1,84 g/cm3; нелетлив, силно разтворим във вода - при силно нагряване; t°pl. = 10,3°C, t°кип. = 296°C, много хигроскопичен, има водоотстраняващи свойства (овъгляване на хартия, дърво, захар).

Топлината на хидратация е толкова голяма, че сместа може да заври, да се пръсне и да причини изгаряния. Следователно е необходимо да се добави киселина към водата, а не обратното, тъй като когато се добави вода към киселината, по-леката вода ще се окаже на повърхността на киселината, където ще се концентрира цялата генерирана топлина.

Промишлено производство на сярна киселина (контактен метод):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (олеум)

Натрошен, пречистен, мокър пирит (сярен пирит) се изсипва в пещта отгоре за изпичане в " кипящ слой". Въздухът, обогатен с кислород, се пропуска отдолу (принцип на противотока).
От пещта излиза пещен газ, чийто състав е: SO 2, O 2, водна пара (пиритът е бил мокър) и малки частици сгурия (железен оксид). Газът се пречиства от примеси на твърди частици (в циклон и електрически утаител) и водни пари (в сушилна кула).
В контактен апарат серният диоксид се окислява с помощта на катализатор V 2 O 5 (ванадиев пентаоксид), за да се увеличи скоростта на реакцията. Процесът на окисляване на един оксид в друг е обратим. Поради това се избират оптимални условия за директна реакция - повишено налягане (тъй като директната реакция протича с намаляване на общия обем) и температура не по-висока от 500 С (тъй като реакцията е екзотермична).

В абсорбционната кула серният оксид (VI) се абсорбира от концентрирана сярна киселина.
Абсорбцията от вода не се използва, тъй като серният оксид се разтваря във вода с отделяне на голямо количество топлина, така че получената сярна киселина кипи и се превръща в пара. За да предотвратите образуването на мъгла от сярна киселина, използвайте 98% концентрирана сярна киселина. Серният оксид се разтваря много добре в такава киселина, образувайки олеум: H 2 SO 4 nSO 3

Химични свойства на сярната киселина:

H 2 SO 4 е силна двуосновна киселина, една от най-силните минерални киселини; поради високата си полярност връзката H – O лесно се разрушава.

1) Сярната киселина се дисоциира във воден разтвор , образувайки водороден йон и киселинен остатък:
H2SO4 = H++ HSO4-;
HSO 4 - = H + + SO 4 2-.
Обобщено уравнение:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2-.

2) Взаимодействие на сярна киселина с метали:
Разредената сярна киселина разтваря само метали в серията на напрежение вляво от водорода:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (разреден) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Реакция на сярна киселинас основни оксиди:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Реакция на сярна киселина схидроксиди:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Обменни реакции със соли:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Образуването на бяла утайка от BaSO 4 (неразтворим в киселини) се използва за откриване на сярна киселина и разтворими сулфати (качествена реакция към сулфатен йон).

Специални свойства на концентрираната H 2 SO 4:

1) Концентриран сярна киселина е силен окислител ; при взаимодействие с метали (с изключение на Au, Pt) се редуцира до S +4 O 2, S 0 или H 2 S -2 в зависимост от активността на метала. Без нагряване не реагира с Fe, Al, Cr - пасивация. При взаимодействие с метали с променлива валентност, последните се окисляват до повече високи градусиокисление отколкото в случая на разреден киселинен разтвор: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Активен метал

8 Al + 15 H 2 SO 4 (конц.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 д— → 2Al 3+ — окисление
3│ S 6+ + 8e → S 2– възстановяване

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Метал със средна активност

2Cr + 4 H 2 SO 4 (конц.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + С
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - окисление
1│ S 6+ + 6e → S 0 – възстановяване

Ниско активен метал

2Bi + 6H 2 SO 4 (конц.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – окисление
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - възстановяване

2Ag + 2H 2 SO 4 →Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Концентрираната сярна киселина окислява някои неметали, обикновено до максимално ниво на окисление, а самата тя се редуцира доS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (конц.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (конц.) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (конц.) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Окисляване на сложни вещества:
Сярната киселина окислява HI и HBr до свободни халогени:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Концентрираната сярна киселина не може да окисли хлоридните йони до свободен хлор, което прави възможно получаването на HCl чрез обменна реакция:
NaCl + H2SO4 (конц.) = NaHSO4 + HCl

Сярната киселина отстранява химически свързаната вода от органичните съединения, съдържащи хидроксилни групи. При дехидратиране на етилов алкохол в присъствието на концентрирана сярна киселина се получава етилен:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

Овъгляването на захар, целулоза, нишесте и други въглехидрати при контакт със сярна киселина също се обяснява с тяхната дехидратация:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Нова тема: Сярна киселина – H 2 SO 4

1. Електронни и структурна формуласярна киселина

*S - сярата е във възбудено състояние 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

Електронна формуламолекули на сярна киселина:

Х-О-О

\\ //

// \\

Х-О-О

Структурна формула на молекулата на сярната киселина:

1 H - -2 O -2 O

\\ //

// \\

1 H - -2 O -2 O

2. Получаване:

Химическите процеси за производство на сярна киселина могат да бъдат представени като следната диаграма:

S +O 2 +O 2 +H 2 O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

H2S

Сярната киселина се получава на три етапа:

Етап 1. Като суровини се използват сяра, железен пирит или сероводород.

4 FeS 2 + 11 O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

Етап 2. Окисляване на SO 2 до SO 3 кислород с помощта на катализатор V 2 O 5

V2O5

2SO 2 +O 2 =2SO 3 +Q

Етап 3. За да конвертирате SO 3 В сярната киселина не се използва вода, защото настъпва силно нагряване и концентриран разтвор на сярна киселина.

SO 3 +H 2 O H 2 SO 4

Резултатът е олеум - разтвор на SO 3 в сярна киселина.

Схема на устройството(виж учебника стр. 105)

3.Физични свойства.

а) течен б) безцветен в) тежък (масло от витриол) г) нелетлив

г) при разтваряне във вода се получава силно нагряване (Следователно сярната киселина със сигурност трябва да се излива във вода, а не обратното!)

4. Химични свойства на сярната киселина.

5.Прилагане : Сярната киселина е един от най-важните продукти, използвани в различни индустрии. Основните му потребители са производството на минерални торове, металургията и рафинирането на петролни продукти. Сярната киселина се използва в производството на други киселини, детергенти, експлозиви, лекарства, бои и като електролити за оловни батерии. (Учебник стр. 103).

6.Соли на сярната киселина

Сярната киселина се дисоциира стъпаловидно

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + +SO 4 2-

следователно образува два вида соли - сулфати и хидросулфати

Например: Na 2 SO 4 - натриев сулфат (средна сол)

NaHSO4 - натриев хидроген сулфат (киселинна сол)

Най-широко използваните са:

Na 2 SO 4 * 10H 2 О-Глауберова сол (използвана в производството на сода, стъкло, в медицината и

Ветеринарна медицина.

СaSO 4 *2H 2 O – гипс

СuSO 4 *5H 2 O – меден сулфат (използван в селското стопанство).

Лабораторен опит

Химични свойства на сярната киселина.

Оборудване: Епруветки.

Реактиви: сярна киселина, метилоранж, цинк, магнезиев оксид, натриев хидроксид и фенолфталеин, натриев карбонат, бариев хлорид.

б) Попълнете таблицата за наблюдение

Мишена:Запознайте се със структурата, физичните и химичните свойства и употребата на сярната киселина.

Образователни цели:Помислете за физическите и Химични свойства(общи с други киселини и специфични) сярна киселина, получаване, шоу голямо значениесярна киселина и нейните соли в национална икономика.

Образователни задачи:Продължете да развивате у учениците диалектико-материалистично разбиране за природата.

Задачи за развитие:Развитие на общообразователни умения и способности, работа с учебник и допълнителна литература, правила за работа на работния плот, способност за систематизиране и обобщаване, установяване на причинно-следствени връзки, изразяване на мислите си убедително и компетентно, правене на изводи, съставяне диаграми, скица.

По време на часовете

1. Повторение на разгледаното.

Фронтално проучване на класа. Сравнете свойствата на кристалната и пластичната сяра. Обяснете същността на алотропията.

2. Изучаване на нов материал.

След като изслушаме внимателно историята, в края на урока ще обясним защо сярната киселина се държи странно с вода, дърво и златен пръстен.

Възпроизвежда се аудиозапис.

Приключенията на сярната киселина.

В едно химическо царство живееше магьосница, името й беше Сярна киселина. На външен вид не беше толкова зле: безцветна течност, вискозна като масло, без мирис. Сярна киселинаИсках да бъда известен, затова отидох на пътуване.

Беше вървяла 5 часа и тъй като денят беше твърде горещ, беше много жадна. И изведнъж тя видя кладенец. "Вода!" - възкликна киселината и като се приближи до кладенеца, докосна водата. Водата съскаше ужасно. С писък изплашената магьосница се втурна. Разбира се, младата киселина не знаеше това, когато се смеси сярна киселинаС водата се отделя голямо количество топлина.

„Ако водата влезе в контакт с сярна киселина, тогава водата, без да има време да се смеси с киселината, може да заври и да изхвърли пръски сярна киселина. Този запис се появи в дневника на млад пътешественик и след това влезе в учебниците.

Тъй като киселината не утоли жаждата й, разпереното дърво реши да легне и да си почине на сянка. Но тя не успя и в това. Възможно най-скоро Сярна киселинаДокоснах дървото, то започна да се овъглява. Без да знае причината за това, уплашената киселина избяга.

Скоро тя дойде в града и реши да отиде до първия магазин, който срещна по пътя си. Оказа се магазин за бижута. Приближавайки витрините, киселината видя много красиви пръстени. Сярна киселинаРеших да пробвам един пръстен. След като поиска от продавача златен пръстен, пътникът го сложи на дългия си красив пръст. Магьосницата много харесала пръстена и решила да го купи. Ето с какво можеше да се похвали на приятелите си!

След като напусна града, киселината се прибра. По пътя тя беше преследвана от мисълта защо водата и дървото се държаха толкова странно, когато я докоснаха, но нищо не се случи с това златно нещо? „Да, защото златото е вътре сярна киселинане се окислява." Това бяха последни думи, написано с киселина в дневника му.

Обяснения на учителя.

Електронни и структурни формули на сярна киселина.

Така че сярата е в 3-тия период периодичната таблица, след това правилото за октет (осем електронна структура) не се наблюдава и серният атом може да придобие до дванадесет електрона. Електронните и структурни формули на сярната киселина са както следва:

(Шестте електрона на сярата са обозначени със звездичка)

Касова бележка.

Сярната киселина се образува при взаимодействието на серен оксид (5) с вода (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

Физични свойства.

Сярната киселина е безцветна, тежка, нелетлива течност. Когато се разтвори във вода, се получава много силно нагряване. не забравяйте, че Не наливайте вода в концентрирана сярна киселина!

Концентрираната сярна киселина абсорбира водните пари от въздуха. Това може да се провери, ако отворен съд с концентрирана сярна киселина се балансира на кантар: след известно време чашата със съда ще падне.

Химични свойства.

Разредената сярна киселина има общи свойства, характерен за всички киселини. В допълнение, сярната киселина има специфични свойства.

Химични свойства на сярата - Приложение.

Демонстрация от учител на забавно преживяване.

Кратък инструктаж за безопасност.

Popsicle (Въглища от захар)

Учениците попълват таблицата със забавно преживяванев тетрадка.

Разсъжденията на учениците защо сярната киселина се държи толкова странно с вода, дърво и злато.

Приложение.

Поради своите свойства (способността да абсорбира вода, окислителни свойства, нелетливост), сярната киселина се използва широко в националната икономика. Принадлежи към основните продукти на химическата промишленост.

1. получаване на багрила;
2. получаване на минерални торове;
3. пречистване на петролни продукти;
4. електролитно производство на мед;
5. електролит в батерии;
6. получаване на експлозиви;
7. получаване на багрила;
8. получаване на изкуствена коприна;
9. получаване на глюкоза;
10. получаване на соли;
11. производство на киселини.

Солите на сярната киселина са широко използвани напр

Na 2 SO 4 * 10H 2 O– натриев сулфат кристален хидрат (Глауберова сол)- използва се в производството на сода, стъкло, медицина и ветеринарна медицина.

CaSO 4 * 2H 2 O– калциев сулфат кристален хидрат (естествен гипс)- използва се за получаване на полуводен гипс, необходим в строителството, а в медицината - за поставяне на гипсови отливки.

CuSO 4 * 5H 2 O– меден сулфат кристален хидрат (2) (меден сулфат)- използва се в борбата срещу вредители и болести по растенията.

Работа на учениците с извънтекстовия компонент на учебника.

Това е интересно

...в залива Кара-Богаз-Гол водата съдържа 30% глауберова сол при температура +5°C, тази сол изпада под формата на бяла утайка като сняг и с настъпването на топлото време , солта се разтваря отново. Тъй като солта на Глаубер се появява и изчезва в този залив, тя се нарича мирабилит, което означава „удивителна сол“.

3. Въпроси за затвърдяване на учебния материал, написани на дъската.

1. През зимата между рамките на прозореца понякога се поставя съд с концентрирана сярна киселина. С каква цел се прави това, защо съдът не може да се напълни до горе с киселина?
2. Защо сярната киселина се нарича "хлябът" на химията?

Домашна работа и инструкции как да я попълните.

Където е необходимо, напишете уравненията в йонна форма.

Заключение на урока, оценяване и коментиране.

Препратки.

1. Рудзитис Г. Е. Фелдман Ф. Г., Химия: Урокза 7-11 клас вечерно (сменно) средно средно училищеза 2 ч. Части 1-3 издание - М.: Образование, 1987 г.
2. Химия в училище № 6, 1991 г.
3. Стремплер Генрих Иванович, Химия в свободното време: Книга. за ученици от средното училище и стари възраст /фиг. Автоматичен с участието на В.Н. Растопчини.- Ф.: Гл. изд. KSE, 1990.