Одержання сульфату амонію

Мета роботи: вивчення процесу отримання сульфату амонію.

1.Теоретичні основи

Сульфат амонію отримують на основі реакції нейтралізації сірчаної кислоти аміаком.

Сульфат амонію являє собою білі, прозорі, тонкі кристали з формою подовженого ромба. Розмір кристалів залежить від умов їх утворення і може коливатися від сотенних частків мм до 4мм і більше. Питома вага кристалічного сульфату амонію складає 1.77 г/см³ . Сульфат амонію знаходить широке застосування у сільському господарстві в якості добрива. По вмісту азоту сульфат амонію стоїть на одному з перших місць серед других азотних добрив. Так, сульфат амонію містить 21.5% азоту, селітра чилійська –15.5%. Для характеристики сульфату амонію як добрива велике значення має розмір його кристалів. Дуже дрібні кристали легко розносяться вітром і у грунті розподіляються неравномірно. Дрібні кристали важко відділити від вологи, тому вони легко злежуються, що ускладнює введення їх у грунт. Виробництву сульфату амонію з великими кристалами приділяють значну увагу. Сульфат амонію з аміаку коксового газу одержують в апараті названому сатуратором. У сатураторах коксовий газ барботують через розчин сірчаної кислоти Аміак при цьому вступає в реакцію з кислотою, і утворює як продукт нейтралізації, сульфат амонію. При надлишку кислоти утворюється кисла сіль - бісульфат амонію:

3NH₃+2H₂SO₄=NH₄HSO₄+(NH₄)₂SO₄ (9.1)

В міру насичення розчину аміаку кисла сіль переходить у середню, тобто в сульфат амонію:

NH₄HSO₄+NH₃=(NH₄)₂SO₄ (9.2)

Реакція між аміаком і сірчаною кислотою супроводжується виделенням тепла. Кількість тепла, що виділяється, має велике значення для процесу виробництва. На кожен кілограм сульфату амонію, що утворився виділяється близько 20000 кДж. У сатураторі одночасно утворюються сульфат і бісульфат амонію. Бісульфат амонію краще розчинний у воді і слабкому розчині сірчаної кислоти, чим сульфат амонію і тому при досягненні насичення розчину в першу чергу випадають кристали сульфату амонію.

Кристали сульфату амонію осідають на дно сатуратора, і відтіля безупинно відкачуються разом з маточним розчином відцентровим насосом у кристалоприймач. З кристалоприймача маточий розчин стікає в сатуратор, а кристали поступають на центрифугу. Оптимальна температура процесу 60-70 ⁰С.

2.Хімічні реактиви, прилади та посуд

Реактиви:

• Насичений розчин (NН₄)₂S0₄.

• 20 % розчин аміачної води.

• 75 % розчин сірчаної кислоти.

• 0,5 мол/дм³ розчин сірчаної кислоти.

• 0.5 мол/дм³ розчин NaОН.

• Метилоранж.

Прилади і матеріали:

• Нейтралізатор на 250 см³.

• Поглинальна склянка (2 шт.).

• Термометр на 100 С.

• Мірна колба на 100 см³

• Бюкс.

• Піпетка на 10 см³.

• Колба Ерленмейєра на 250 см³.

• Колба Бунзена, лійка Бюхнера.

• Фільтрувальний папір.

3. Опис лабораторної установки

Нейтралізацію розчину сірчаної кислоти проводять сумішшю аміака з повітрям. Як нейтралізатор (1) застосовується конічна колба закрита пробкою з трьома отворами в які вставлені термометр і дві трубки для вводу і виводу суміші аміку з повітрям. Через поглинальну склянку (2), де знаходиться розчин аміаку, відсисається повітря, яке насичається аміаком і надходить у нейтралізатор (1). Далі повітря з залишками аміаку донейтралізуються у склянці (3), де розташован розчин 1М Н₂SO₄. До відводу склянки (3) приєднан водоструминний насос яким відсмоктують повітря.

1 – нейтралізатор; 2 - поглинальна склянка; 3 – склянка донейтралізатор

Рисунок9.1 - Схема лабораторної установки