Лекция 1 применение серной кислоты

Основная часть серной кислоты потребляется для изготовления удобрений. Для питания растений особенно нужны фосфор и азот. Природные фосфорные соединения (апатиты и фосфориты) содержат фосфор в виде трудноусвояемого нерастворимого соединения — трикальцийфосфата Са₃(РO₄)₂. При воздействии на апатиты и фосфориты серной кислотой получают кислые соли фосфорной кислоты: дикальцийфосфат СаНРO₄·2Н₂O (преципитат), растворимый в слабых органических кислотах почвы, и монокальцийфосфат Са(Н₂РO₄)₂·Н₂0, растворимый в воде. Фосфор растворимых соединений усваивается растениями. Монокальцийфосфат — основная часть удобрения суперфосфата.

Азот вводится в почву в виде водорастворимых соединений. При нейтрализации серной кислоты аммиаком коксового газа получают водорастворимое азотное удобрение, называемое сульфатом аммония (NH₄)₂SO₄.

Удобрения, содержащие аммоний и фосфор вместе, называются аммофосами.

Серную кислоту используют для получения солей различных металлов. Оба иона водорода молекулы H₂SO₄ легко обмениваются на ион металла. При взаимодействии металлов или их окислов с серной кислотой получаются соли, называемые сульфатами: CaSO₄ — сульфат кальция, Na₂SO₄ — сульфат натрия, Al₂(SO₄)₃ — сульфат алюминия, CuSO₄·5H₂O — пятиводный сульфат меди (медный купорос), ZnSO₄ — сульфат цинка (цинковый купорос), FeSO₄·7H₂O— семиводный сульфат железа (железный купорос).

Являясь сильной двухосновной кислотой, серная кислота способна вытеснять более слабые кислоты из их солей. На этом ее свойстве основано получение фосфорной, соляной, борной, плавиковой (фтористоводородной) и других кислот. Так, для получения соляной кислоты нагревают смесь хлорида натрия NaCl с концентрированной серной кислотой. Выделяющийся при этом хлористый водород HC1 растворяют в воде и получают соляную кислоту. В качестве побочного продукта образуется сульфат натрия. Для производства фосфорной кислоты H₃PO₄ трикальцийфосфат обрабатывают раствором серной кислоты. При этом кроме фосфорной кислоты получается еще гипс.

Важным свойством серной кислоты является ее гигроскопичность — способность хорошо поглощать воду. Это используют в промышленности для сушки газа, а также для концентрирования азотной кислоты. При концентрировании азотной кислоты ее смешивают с концентрированной серной кислотой. Серная кислота отнимает воду, разбавляясь при этом до содержания H₂SO₄ 70—75%, а азотная кислота концентрируется. Разделяют кислоты отгонкой азотной кислоты при нагревании. Разбавленную серную кислоту после упаривания (до 93%-ной) повторно используют для концентрирования азотной кислоты.

В нефтяной промышленности серную кислоту применяют для очистки нефтепродуктов от сернистых и непредельных органических соединений, в металлообрабатывающей промышленности — для обработки (травления) металлических поверхностей перед покрытием хромом, никелем, медью и др. Серную кислоту применяют также в металлургической, текстильной, кожевенной промышленности, в органической химии (в процессе нитрования органических соединений и в органическом синтезе), в деревообрабатывающей (при переработке древесины в этиловый спирт) и многих других отраслях промышленности.