Печатать эту главуПечатать эту главу

§ 35. Серная кислота

img
Рис. 83. Структурная формула и шаростержневая модель молекулы серной кислоты

Серная кислота Н2SO4 — важнейшая из минеральных кислот.

Это вещество молекулярного строения. Из структурной формулы видно, что серная кислота является гидроксидом и относится к двухосновным кислотам (рис. 83).

Промышленное получение серной кислоты — многостадийный процесс, сырьё для него — это пирит (железный или серный колчедан) FeS2 и другие сульфидные руды, сера S, сероводород H2S (из нефти), отходы металлургического производства. Схема получения кислоты из пирита выглядит так:

FeS subscript 2 space stack stack not stretchy rightwards arrow space with plus straight O subscript 2 on top with table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row blank blank cell Обжиг
пирита end cell end table below space SO subscript 2 space stack not stretchy rightwards arrow with plus straight O subscript 2 divided by straight V subscript 2 straight O subscript 5 comma space t comma space p on top with Окисление
сернистого
газа below space SO subscript 3 space space space space end subscript not stretchy rightwards arrow from Растворение space оксида
серы left parenthesis VI right parenthesis to plus straight H subscript 2 straight O divided by straight H subscript 2 SO subscript 4 of space space straight H subscript 2 SO subscript 4.

Как видно, процесс включает три стадии, выражаемые следующими уравнениями реакций:

4 straight F eS with negative 1 on top subscript 2 space end subscript plus space 11 straight O subscript 2 space equals space 2 Fe subscript 2 straight O subscript 3 space plus stack space 8 straight S with plus 4 on top straight O subscript 2 space plus space Q space left parenthesis обжиг space пирита right parenthesis semicolon
stack 2 straight S with plus 4 on top straight O subscript 2 space plus space straight O subscript 2 space space space space not stretchy rightwards arrow over leftwards arrow with straight V subscript 2 straight O subscript 5 comma space 450 space degree straight С comma space 200 space кПа on top space 2 with plus on top straight S with 6 on top straight O subscript 3 space plus space Q space left parenthesis окисление space сернистого space газа right parenthesis semicolon
SO subscript 3 space plus space straight H subscript 2 straight O space equals space straight H subscript 2 SO subscript 4 space plus space Q space left parenthesis растворение space оксида space серы left parenthesis VI right parenthesis right parenthesis.

На третьей стадии оксид серы(VI) SO3 в поглотительной башне орошается концентрированной серной кислотой с массовой долей кислоты 96–98 % (то есть содержание воды всего 2–4 %). При этом получают раствор оксида серы(VI) в серной кислоте (олеум). Воду для поглощения SO3 не используют, так как из-за выделения большого количества теплоты образуется «сернокислотный туман», который трудно сконденсировать.

Мировое производство серной кислоты — около 200 млн тонн в год. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. Кроме того, она используется для получения различных минеральных кислот и солей, химических волокон, красителей, взрывчатых веществ, в промышленном органическом синтезе, в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной, пищевой и других отраслях промышленности (рис. 84), как электролит в свинцовых аккумуляторах (рис. 85).

#
Рис. 84. Области использования серной кислоты
#
Рис. 85. Свинцово-кислотный аккумулятор