C XIV века серную кислоту получали так называемым «камерным» методом, в основе которого лежала реакция горения на воздухе смеси серы и калийной селитры, описанной алхимиком Валентином. Процесс проводился в камерах, обитых свинцом, нерастворимым в серной кислоте. Продуктами горения являлись оксиды азота, соли калия и SO3. Последний поглощался водой, находящейся в камере. Таким удавалось получить кислоту небольшой крепости, которую концентрировали известными методами.
В зависимости от соотношения реагентов получался разный состав твердого остатка. Одна из схем получения камерной серной кислоты, наиболее полно расходующая нитрат калия:
{\displaystyle {\mathsf {2KNO_{3}+2S+2O_{2}\rightarrow K_{2}SO_{4}+SO_{3}+NO_{2}+NO}}}{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4Промышленные количества камерной серной кислоты получали вначале во Франции, потом в Англии. В СССР камерный просуществовал до 1955 г.
После обнаружения каталитической роли оксидов азота в реакции образования SO3 от камерного стали отказываться в пользу других методов, использующих менее трудоемкий получения и окисления SO2.
Современные править | править вики-текст]В настоящее время в промышленности применяют два метода окисления диоксида серы в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов, и нитрозный (башенный), в котором в качестве катализатора используют оксиды азота. В качестве окислителя обычно используют кислород воздуха.
В первом реакционная смесь пропускается сквозь слой твердого катализатора, во втором орошается водой или разбавленной серной кислотой в реакторах башенного типа. Вследствие высокой эффективности (производительность, компактность, чистота и стоимость продукта и др.) контактный вытесняет нитрозный.
Обнаружены сотни веществ, ускоряющих окисление SO2 до SO3, три лучших из них в порядке уменьшения активности: платина, оксид ванадия(V) V2O5 и оксид железа Fe2O3. При этом платина отличается дороговизной и легко отравляется примесями, содержащимися в газе SO2, особенно мышьяком. Оксид железа(III) требует высоких температур для проявления каталитической активности (выше 625 °C). Таким образом, ванадиевый катализатор является наиболее экономичным, и только он применяется при производстве серной кислоты.
Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе — оксиде ванадия (V):
{\displaystyle {\mathsf {4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2{\displaystyle {\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3Нитрозный метод получения серной кислоты:
{\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+NO_{2}\rightarrow SO_{3}+NO}}}{\displaystyle {\mathsf {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2При реакции SO3 с водой выделяется огромное количество теплоты, и серная кислота начинает закипать с образованием трудноулавливаемой аэрозоли:
{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4}+\Delta Q}}}Поэтому SO3 смешивают с концентрированной серной кислотой, получая олеум, который далее разбавляется до нужной концентрации.
Объяснение:
1) Mr(H2S) = 1*2 + 32 = 34
W(H) = Ar(H) *n / Mr(H2S) *100% =1*2 / 34 *100% =6%
W(S) = Ar(S) *n / Mr(H2S) *100% = 32*1 / 34 *100% = 94%
Mr(H3PO4) = 1*3 + 31 + 16*4 = 98
W(H) = Ar(H) *n / Mr(H3PO4) *100% = 1*3 / 98 *100% = 3%
W(P) = Ar(P) * n / Mr(H3PO4) *100% = 31*1 / 98 *100% =32%
W(O) = Ar(O) *n / Mr(H3PO4) *100% = 16*4 / 98 *100% = 65%
2) Mr(NaCl) = 23 + 35,5 =58,5
W(Cl) = Ar(Cl) *n / Mr(NaCl) *100% = 35,5 *1 / 58,5 *100% =61%
Mr(NaClO) = 23 + 35,5 + 16 = 74,5
W(Cl) = Ar(Cl) *n / Mr(NaClO) *100% = 35,5 *1 / 74,5 *100% = 48%
Mr(NaClO3) = 23 + 35,5 + 16*3 = 106,5
W(Cl) = Ar(Cl) *n / Mr(NaClO3) *100% = 35,5 *1 / 106,5 *100% =33%
Наибольшую массовую долю хлора имеет NaCl
3) 2Ba + O2 = 2BaO соединение
Ca(OH)2 = CaO + H2O разложение
Mg + CuBr2 = Cu↓ + MgBr2 замещение
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑ замещение
4) Ca +2 H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
2Na + FeCl2 = 2NaCl + Fe↓
Pt + Ni(NO3)2 = реакция не идёт