Реферат: Серная кислота справочные данные

СЕРНАЯ КИСЛОТА




Справочные данные


Серная кислота H2SO4 - сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях - тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом. Если молярное отношение SO3: H2O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1, — раствор SO3 в серной кислоте.


Физические и физико-химические свойства


Молекулярная масса 98,082 г/моль; бесцветная маслянистая жидкость без запаха. Очень сильная двухосновная кислота, при 18°C pKa1 -2,8, К2 1,2 102, pKa2 1,92; длины связей в молекуле S=O 0,143 нм, S—OH 0,154 нм, угол HOSOH 104°, OSO 119°; кипит, образуя азеотропную смесь (98,3% H2SO4 и 1,7% H2O с температурой кипения 338,8°C). Серная кислота, отвечающая 100%-ному содержанию H2SO4, имеет состав:

H2SO4 - 99,5%

HSO4- - 0,18%

H3SO4+ - 0,14%

H3O+ - 0,09%

H2S2O7 - 0,04%

HS2O7- - 0,05%

Смешивается с водой и SO3, во всех соотношениях. В водных растворах серная кислота практически полностью диссоциирует на H+, HSO4-, и SO42. Образует гидраты H2SO4∙nH2O, где n = 1, 2, 3, 4 и 6,5.


Олеум

Растворы SO3 в cерной кислоте называются олеумом, они образуют два соединения H2SO4∙SO3 и H2SO4∙2SO3. Олеум содержит также пиросерную кислоту, получающуюся по реакции:

H2SO4 + SO3 → H2S2O7

Температура кипения водных растворов cерной кислоты повышается с ростом ее концентрации и достигает максимума при содержании 98,3% H2SO4.


Свойства водных растворов серной кислоты и олеума

^ Содержание % по массе

Плотность при 20°, г/см3

Температура кристаллизации, °C

^ Температура кипения, °C

H2SO4

SO3(свободный)

10

-

1,0661

-5,5

102,0

20

-

1,1394

-19,0

104,4

40

-

1,3028

-65,2

113,9

60

-

1,4983

-25,8

141,8

80

-

1,7272

-3,0

210,2

98

-

1,8365

0,1

332,4

100

-

1,8305

10,4

296,2

104,5

20

1,8968

-11,0

166,6

109

40

1,9611

33,3

100,6

113,5

60

2,0012

7,1

69,8

118,0

80

1,9947

16,9

55,0

122,5

100

1,9203

16,8

44,7


Химические свойства


Серная кислота — довольно сильный окислитель, особенно при нагревании; окисляет HI и частично НВr 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 H2. Из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H2SO4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, с выделением H2. Окислительные свойства для разбавленной H2SO4 нехарактерны. Серная кислота дает два ряда солей: средние - сульфаты и кислые - гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H2SO5; и пероксодисерная H2S2O3 кислоты.


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 используется в качестве эмульгатора (пищевая добавка E513).

- 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.


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.


Токсическое действие


Серная кислота и олеум — чрезвычайно агрессивные вещества, поражают дыхательные пути, кожу, слизистые оболочки, вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко — ларингит, трахеит, бронхит и т. д. ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м3, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м3 (максимальная разовая) и 0,1 мг/м3 (среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин). Класс опасности 2. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать в виде кислот.