Серная кислота Общая информация Систематическое название серная кислота Другие названия сероводорода Молекулярная формула H2SO4 УСМЕДЕТСЯ Молярная масса 98,08 г / моль Внешний вид Бесцветная вязкая жидкость Номер CAS [7664-93-9] Свойства плотность и фаза 1,84 г · см-3 (20oC), жидкость растворимость в вода смешивается во всех отношениях с водой Растворимость Точка плавления 10 ° C [1] Точка кипения 274 ° C [1] кислотность (р к а) -3; 1,92 вязкость 26,7 мПа · с Дипольный момент опасность главный опасность коррозионная активность Точка вспышки Дополнительные данные Структура и
свойства N , εr и другие. термодинамический
данные Фазовое поведение
Твердое состояние, жидкость, газ Спектральные данные ультрафиолетовый , инфракрасный , МРТ , MC Родственные соединения Родственные соединения диоксид серы
триоксид серы
азотная кислота
азотная кислота
соляная кислота Если не указано иное, данные приведены для
материалы в стандартное состояние (при 25 ° С, 100 кПа)
Права и запросы

Формула серной кислоты H2SO4. Содержит 2 водород атом, один серный и 4 атома кислорода. Это один из самых массовых химических веществ огромного значения химическая промышленность , Его часто называют «основой химической промышленности». В прошлом количество производимой серной кислоты считалось развитием / индустриализацией страны.

Серная кислота имеет молекулярную структуру. Сера - шестая валентность. Химические соединения ковалентные, полярные. Это бинарный кислота , Диссоциирует в два этапа:

H 2 O 4 → H S O 4 - + H +; p s {1} - {3} {\ displaystyle \ mathrm {H_ {2} SO_ {4} \ to \ HSO_ {4} ^ {-} }}

H S O 4 - O S O 4 2 - + H +; p {s} {2} {2} {2} {2} {2} 1,92}}

такие как H2SO4, являющаяся сильной кислотой, и HSO4 - средне сильная кислота. То есть растворы серной кислоты содержат в основном сероводородный анион и небольшое количество сульфатного аниона. Образует два вида солей - сульфаты и сероводород , Безводная серная кислота представляет собой вязкую, бесцветную и маслянистую жидкость (p = 1,89 г / см3, которая кристаллизуется при 10,5 ° C). Концентрированная серная кислота может растворять триоксид серы для ее производства олеум , Концентрированный сернокислый дым. Причиной этого является отряд триоксид серы , который образует с влажностью воздуха капельки серной кислоты. Концентрированная серная кислота охотно впитывает влагу из воздуха - она ​​гигроскопична.

При соприкосновении с органическим материалом, он соединяет воду в воде и переносит их. По этой причине он более опасен, чем другие кислоты, и вызывает сильные ожоги. При работе с ним, особенно с его более концентрированными растворами, носите защитную одежду.

Серная кислота растворяется во всех отношениях в воде, образуя несколько гидратов (H2SO4 · xH2O). Высвобождается большое количество тепла, и раствор может опускаться и распыляться. При разбавлении концентрированная кислота выливается в воду, а не наоборот. Причины этого заключаются в том, что серная кислота тяжелее воды и сразу же опускается на дно контейнера, предотвращая утечку кислоты. Смесь серной кислоты с водой имеет азеотроп при 98,48% H2SO4 (1 атм, Tac> 300 ° C). При нагревании разбавленные растворы можно концентрировать до азеотропной композиции, поскольку пары содержат больше воды, чем раствор. Разбавленные растворы кислот медленно оставляются в воздухе и концентрируются, что следует учитывать при работе с H2SO4.

Как любая кислота взаимодействует с металлами, основными оксидами и основаниями.

H2SO4 + 2Na → Na2SO4 + H2 ↑

• с основаниями (нейтрализация)

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

• с основными оксидами

H2SO4 + K2O → K2SO4 + H2O

Концентрированная серная кислота обладает сильным окислительным эффектом. Окисляет как неорганические, так и органические вещества. В отличие от разбавленной серной кислоты, концентрированный реагирует со слабо активными металлами и не выделяет H2.

Реакция с солями (более слабых) кислот приводит к образованию соответствующей кислоты и сульфата / гидросульфата

H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH

Таким способом можно получить сульфат бария. соляная кислота

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2HCl

В древности его получали нагреванием сульфатов (железа или меди). Это удаляет триоксид серы, который дает серную кислоту с водой. Иоганн Глаубер получил кислоту при горении сера смешанный с селитра , Результат сгорания серы диоксид окисляется от селитры до триоксид серы , в XVIII в Англии был разработан метод свинцовой камеры . В этом методе смесь диоксида серы и оксиды азота (в основном, диоксид азота NO 2), чтобы абсорбировать водного раствора. Диоксид азота окисляет диоксид серы до триоксида серы (серной кислоты соответственно) с образованием оксида азота NO

SO2 + NO2 + H2O → H2SO4 + NO ≈ 70%

Оксид азота в виде небольшого количества водорастворимого газа переходит в паровую фазу, где окисляется кислородом воздуха до диоксида азота. Это в свою очередь снова поглощается раствором.

NO + O2 (из воздуха) → NO2

В этом методе диоксид азота служит катализатор реакции. Процесс проводился в свинцовых камерах, покрытых свинцом, единственном материале, который, как известно, устойчив к серной кислоте (стекло вряд ли используется для изготовления больших приборов). Это также дает название метода. Кислота, полученная таким образом, была относительно низкой концентрация потому что при более высокой концентрации оксиды азота не могут катализировать процесс.

Контактный метод используется как катализатор V2O5, Pt и другие. Это вызвано тем, что окисление происходит на поверхности катализатора.

Это сначала происходит диоксид серы сжиганием сера S, жарить на пирит FeS2 и другие:

S + O2 → SO2 или

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 .

Диоксид серы реагирует на поверхность катализатора с триоксидом серы

2SO2 + O2 → 2SO3 .

Триоксид серы растворяется в серной кислоте с образованием пиросерной кислоты

SO3 + p H2SO4 → H2S2O7 ,

который при разбавлении водой дает серную кислоту

H2S2O7 + H2O → H2SO4 ≈ 95% .

Прямое растворение SO3 в воде возможно, но это очень экзотермический процесс, который приводит к образованию тумана из H2SO4, а не жидкости. В этом методе может быть получена концентрированная серная кислота или олеум.

Серная кислота является важным сырьем для производства многих других химических веществ. Большое количество кислоты используется для производства минеральные удобрения - сульфат аммония , суперфосфат (двойной, тройной).

H 2 SO 4 + 2 NH 2 {3} \ rightarrow (NH 4)} 2 {SO 2} {4}}}

Фосфат кальция практически нерастворим в воде, чтобы облегчить его поглощение растениями, он превращается в дигидрофосфат кальция (суперфосфат)

C a 3 (PO 4) 2 + 2 H 2 SO 4 → C и (H 2 PO 4) 2 + 2 C и SO 4 ↓ {\ displaystyle \ mathrm {Ca_ {3} } +2 \ H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow Ca (H_ {2} PO_ {4}) _2 +2 \ CaSO_ {4} \ downarrow}}

Служит, чтобы получить фосфорная кислота или фосфаты которые в свою очередь используются в моющих средствах и тому подобное. В смеси с азотной кислотой дает так называемые нитрифицирующая смесь для получения нитросоединений, взрывчатых веществ, красителей и тому подобного. В прямой реакции с органическими веществами (сульфирование) используются алкилсульфоновые кислоты или алкилсульфонаты, которые используются в качестве поверхностно-активные вещества , Служит, чтобы получить сульфаты - синий и зеленый камень, сульфат алюминия и тому подобное, получение диоксид титана растворение различных руд и др. Используется для очистки масло в качестве катализатора различных реакций и др. Разбавленная кислота служит электролит в свинцовые аккумуляторы , Серная кислота является одним из наиболее часто используемых реагентов в лабораторной практике. Служит презервативом для сушки в эксикаторах, подкисляющих растворах и т. Д.

1. ↑ и б Кирк-Отмер; Энциклопедия химической технологии, вып. 23; 4-е издание