Какие природные соединения серы можно использовать в качестве сырья для производства серной кислоты? формулы этих веществ

Камерный править | править вики-текст]

C XIV века серную кислоту получали так называемым «камерным» методом, в основе которого лежала реакция горения на воздухе смеси серы и калийной селитры, описанной алхимиком Валентином. Процесс проводился в камерах, обитых свинцом, нерастворимым в серной кислоте. Продуктами горения являлись оксиды азота, соли калия и SO3. Последний поглощался водой, находящейся в камере. Таким удавалось получить кислоту небольшой крепости, которую концентрировали известными методами.

В зависимости от соотношения реагентов получался разный состав твердого остатка. Одна из схем получения камерной серной кислоты, наиболее полно расходующая нитрат калия:

{\displaystyle {\mathsf {2KNO_{3}+2S+2O_{2}\rightarrow K_{2}SO_{4}+SO_{3}+NO_{2}+NO}}}{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4

Промышленные количества камерной серной кислоты получали вначале во Франции, потом в Англии. В СССР камерный просуществовал до 1955 г.

После обнаружения каталитической роли оксидов азота в реакции образования SO3 от камерного стали отказываться в пользу других методов, использующих менее трудоемкий получения и окисления SO2.

Современные править | править вики-текст]

В настоящее время в промышленности применяют два метода окисления диоксида серы в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов, и нитрозный (башенный), в котором в качестве катализатора используют оксиды азота. В качестве окислителя обычно используют кислород воздуха.

В первом реакционная смесь пропускается сквозь слой твердого катализатора, во втором орошается водой или разбавленной серной кислотой в реакторах башенного типа. Вследствие высокой эффективности (производительность, компактность, чистота и стоимость продукта и др.) контактный вытесняет нитрозный.

Обнаружены сотни веществ, ускоряющих окисление SO2 до SO3, три лучших из них в порядке уменьшения активности: платина, оксид ванадия(V) V2O5 и оксид железа Fe2O3. При этом платина отличается дороговизной и легко отравляется примесями, содержащимися в газе SO2, особенно мышьяком. Оксид железа(III) требует высоких температур для проявления каталитической активности (выше 625 °C). Таким образом, ванадиевый катализатор является наиболее экономичным, и только он применяется при производстве серной кислоты.

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

{\displaystyle {\mathsf {4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2{\displaystyle {\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3

Нитрозный метод получения серной кислоты:

{\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+NO_{2}\rightarrow SO_{3}+NO}}}{\displaystyle {\mathsf {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2

При реакции SO3 с водой выделяется огромное количество теплоты, и серная кислота начинает закипать с образованием трудноулавливаемой аэрозоли:

{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4}+\Delta Q}}}

Поэтому SO3 смешивают с концентрированной серной кислотой, получая олеум, который далее разбавляется до нужной концентрации.

Химические свойства основных оксидов

1. Растворимые в воде основные оксиды вступают в реакцию с водой, образуя основания:

Na2O + H2O → 2NaOH.

2. Взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соответствующие соли

Na2O + SO3 → Na2SO4.

3. Реагируют с кислотами, образуя соль и воду:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O.

4. Реагируют с амфотерными оксидами:

Li2O + Al2O3 → 2LiAlO2.

Если в составе оксидов в качестве второго элемента будет неметалл или металл, проявляющий высшую валентность (обычно проявляют от IV до VII), то такие оксиды будут кислотными. Кислотными оксидами (ангидридами кислот) называются такие оксиды, которым соответствуют гидроксиды, относящие к классу кислот. Это, например, CO2, SO3, P2O5, N2O3, Cl2O5, Mn2O7 и т.д. Кислотные оксиды растворяются  в воде и щелочах, образуя при этом соль и воду.

Класс: Алканы
Вещество: Гептан (C7H16)
Структурная формула (см. ниже):
     H3C - CH2 - CH2 - CH2  - CH2  - CH2  - CH3
Гомологи (ближайшие) (см. ниже):
     1) Гексан (C6H14)
     2) Октан  (C8H18)
Изомеры (см. ниже):
2-Метилгексан            Н3С – СН (СН3) - СН2 - СН2 - СН2 - СН3
3-Метилгексан            Н3С – СН2 - СН (СН3) - СН2 - СН2 - СН3
2,2-Диметилпентан    (Н3С) 3 - С - СН2 - СН2 - СН3
2,3-Диметилпентан    (Н3С) 2 - СН – СН (СН3) - СН2 - СН3
2,4-Диметилпентан    (Н3С) 2- СН – СН2 – СН - (СН3)2
3,3-Диметилпентан    Н3С – СН2 – С (СН3)2- СН2 - СН3
3-Этилпентан              Н3С – СН2– СН (СН2СН3) - СН2 - СН3
2,2,3-Триметилбутан (Н3С) 3 - С - СН (СН3) - СН3