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.
1) C6H5OH+3Br2--->C6H2Br3OH+3HBr
2) C6H5OH+7O2--->6CO2+3H2O
3) 2C6H6+15O2-->12CO2+6H2O
Найдем количество вещества осадка в 1) реакции
n(C6H2Br3OH)=m/M=99.3/331=0.3 моль
по уравнению реакции можно увидеть,что n(C6H5OH):n(C6H2Br3OH)=1:1--->n(C6H5OH)=0.3 моль
Нам сказано,что выделилось 67,2 л углекислого газа,можем найти количество вещества,но оно будет общее для смеси фенола и бензола
n(CO2)=V/Vm=67.2/22.4=3 моль
по уравнению реакции 2) n(C6H5OH):n(CO2)=1:6--->n(CO2)=0.3*6/1=1.8 моль
столько выделилось количества вещества углекислого газа только у фенола,теперь можем найти какое количества вещества углекислого газа выделилось при горении бензола: n(CO2)=3-1.8=1.2 моль
но n(C6H6):n(CO2)=1:6--->n(C6H6)=1.2*1/6=0.2
m(C6H6)=n*M=0.2*78=15.6 г
m(C6H5OH)=n*M=0.3*94=28.2 г
mсмеси=m(C6H6)+m(C6H5OH)=15.6+28.2=43.8 г
w(C6H6)=15.6/43.8 *100%=35.6%
w(C6H5OH)=100%-35.6%=64.4%