- •1. Сера
- •1.5. Физические свойства серы
- •1.6. Химические свойства серы
- •1.7. Получение серы
- •1.8. Сероводород
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Получение сероводорода
- •1.9. Сероводородная кислота и её соли
- •Получение сульфидов
- •Химические свойства сульфидов
- •1.10. Токсичность сероводорода
- •1.11. Соединения серы (IV)
- •1.11.1. Оксид серы (IV) Строение молекулы so2
- •Физические свойства
- •Химические свойства оксида серы (IV)
- •Получение оксида серы (IV)
- •1.11.2. Сернистая кислота и её соли
- •Строение сульфит-иона
- •Химические свойства сульфитов
- •1.12. Соединения серы (VI)
- •1.12.1. Оксид серы (VI) Строение молекулы so3
- •Физические свойства оксида серы (VI)
- •Химические свойства оксида серы (VI)
- •Получение оксида серы (VI)
- •1.12.2. Серная кислота
- •Строение молекулы
- •Физические свойства серной кислоты
- •Химические свойства серной кислоты
- •Получение серной кислоты
- •Соли серной кислоты
- •1.13. Применение серы и её соединений
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
Получение серной кислоты
Первые описания получения «купоросного масла» (т. е. концентрированной серной кислоты) дали итальянский учёный В. Бирингуччо в 1540 г. и немецкий алхимик, чьи труды были опубликованы под именем Василия Валентина в конце XVI - начале XVII вв. В 1690 г. французские химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому промышленному способу получения серной кислоты, реализованному в Англии в 1740 г. По этому методу смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне, содержавшем некоторое количество воды. Выделявшийся SO3 реагировал с водой, образуя серную кислоту. В 1746 г. Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны камерами из листового свинца и положил начало камерному производству серной кислоты. Непрерывное совершенствование процесса получения серной кислоты в Великобритании и Франции привело к появлению в 1908 г. первой башенной системы.
Сырьём для получения серной кислоты могут служить сера, серный колчедан FeS2, отходящие газы печей окислительного обжига сульфидных руд Си, Рb, Zn и других металлов, содержащие SO2.
Серную кислоту получают из SO2 двумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка SO2 в серную кислоту по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях – цилиндрических резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических колец.
Серная кислота, получаемая нитрозным способом, имеет недостаточно высокую концентрацию и содержит вредные примеси (например, соединения мышьяка). Её производство сопровождается выбросом в атмосферу оксидов азота.
Принцип контактного способа производства серной кислоты был предложен в 1831 г. П. Филипсом (Великобритания). Первым катализатором была платина. В конце XIX – начале XX вв. было открыто ускорение окисления SO2 в SO3 ванадиевым ангидридом V2O5. Все ванадиевые катализаторы проявляют свою активность только при температуре не ниже ~ 420 °С. В контактном аппарате газ проходит обычно 4 или 5 слоев контактной массы.
Соли серной кислоты
Серная кислота образует два типа солей: сульфаты и гидросульфаты. Они проявляют все свойства солей.
Термическая устойчивость сульфатов определяется природой катиона, а состав продуктов разложения зависит от температуры процесса. Сульфаты щелочных и щелочно-земельных металлов плавятся без разложения выше 1000 °С. Сульфат свинца начинает разлагаться при 1170 °С, марганца (II) – при 850 °С, алюминия – при 770 °С, железа – при 600 °С. Главными продуктами разложения являются оксид металла и серный ангидрид, однако, чем выше температура разложения, тем в большей степени серный газ распадается на сернистый газ и кислород:
Fe2(SO4)3 = Fe2O3 + 3SO3.
Если нагревать сульфаты металлов в низшей степени окисления, то выделяющийся серный ангидрит окисляет металл:
3MnSO4 = Mn3O4 + 3SO2 + O2;
2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3.
Качественной реакцией на сульфат-ион является образование белого осадка, нерастворимого в воде и кислотах, при приливании раствора соли бария:
SO42- + Ba2+ = BaSO4↓.
Гидросульфаты щелочных металлов при нагревании превращаются в сульфаты:
2NaHSO4 = Na2SO4 + SO3 + H2O.