Химические свойства

Серная кислота — довольно сильный окислитель, особенно при нагревании и в концентрированном виде; окисляет HI и частично HBr до свободных галогенов, углерод до CO₂, S — до SO₂, окисляет многие металлы (Cu, Hg и др.). При этом серная кислота восстанавливается до SO₂, а наиболее сильными восстановителями — до S и H₂S. Концентрированная H₂SO₄ частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H₂SO₄ взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением. Окислительные свойства для разбавленной H₂SO₄ нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H₂SO₅ и пероксодисерная H₂S₂O₈ кислоты.

Получение

Основные стадии получения серной кислоты:

1. Обжиг сырья с получением SO₂

2. Окисление SO₂ в SO₃

3. Абсорбция SO₃

В промышленности применяют два метода окисления SO₂ в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов (контактов), и нитрозный — с оксидами азота.

Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе — оксиде ванадия (V).

1. 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

2. 2SO₂ + O₂ (V₂O₅) → 2SO₃

3. SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Нитрозный метод получения серной кислоты

1. SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO↑.

2. 2NO+O₂ → 2NO₂

При реакции SO₃ с водой выделяется огромное количество теплоты и серная кислота начинает закипать с образованием "туманов" SO₃ + H₂O = H₂SO₄ + Q Поэтому SO₃ смешивается с H₂SO₄, образуя раствор SO₃ в 91% H₂SO₄ - олеум

Получение серной кислоты (т.н. купоросное масло) из железного купороса - термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси

1. 2FeSO₄·7H₂O→Fe₂O₃+SO₂+H₂O+O₂

2. SO₂+H₂O+O₂ ⇆ H₂SO₄

Применение

Серную кислоту применяют:

• в производстве минеральных удобрений;

• как электролит в свинцовых аккумуляторах;

• для получения различных минеральных кислот и солей;

• в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;

• в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;

• в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор);

• в промышленном органическом синтезе в реакциях:

  • дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);

  • гидратации (этанол из этилена);

  • сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей);

  • алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) и др.

  • Для восстановления смол в фильтрах на производстве дисцилированной воды.

Мировое производство серной кислоты ок. 160 млн тонн в год. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

О́леум (лат. Oleum) — раствор серного ангидрида SO₃ в 100%-й серной кислоте H₂SO₄.

xSO₃·H₂O или H₂SO₄·xSO₃ или H₂S₂O₇;

Олеум представляет собой вязкую маслянистую бесцветную жидкость или легкоплавкие кристаллы, которые, однако, могут приобретать самые различные оттенки вследствие наличия примесей. На воздухе «дымит», реагирует с водой с выделением очень большого количества тепла. Концентрация серного ангидрида может варьировать в очень широких пределах: от единиц до десятков процентов. Олеум по сравнению с концентрированной серной кислотой обладает ещё большим водоотнимающим и окислительным действием.