Dwutlenek siarki jest bezbarwnym gazem o ostrym zapachu. Cząsteczka ma kanciasty kształt.
- Temperatura topnienia - -75,46 ° С,
- Temperatura wrzenia - -10,6 ° С,
- Gęstość gazu - 2,92655 g/l.
Łatwo upłynnia się do bezbarwnej, ruchliwej cieczy w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem około 0,5 MPa.
W przypadku postaci płynnej gęstość wynosi 1,4619 g / cm 3 (w temperaturze -10 ° C).
Stały dwutlenek siarki - bezbarwne kryształy, rombowa syngonia.
Dwutlenek siarki zauważalnie dysocjuje dopiero w temperaturze około 2800°C.
Dysocjacja ciekłego dwutlenku siarki przebiega zgodnie ze schematem:
2SO 2 ↔ SO 2+ + SO 3 2-
Model 3D cząsteczki
Rozpuszczalność dwutlenku siarki w wodzie zależy od temperatury:
- w temperaturze 0°C w 100 g wody rozpuścić 22,8 g dwutlenku siarki,
- w 20°C – 11,5 g,
- w 90 ° C - 2,1 g.
Wodnym roztworem dwutlenku siarki jest kwas siarkawy H 2 SO 3.
Dwutlenek siarki jest rozpuszczalny w etanolu, H 2 SO 4, oleum, CH 3 COOH. Ciekły dwutlenek siarki miesza się w dowolnym stosunku z SO 3. CHCl 3 , CS 2 , eter dietylowy.
Ciekły dwutlenek siarki rozpuszcza chlorki. Jodki metali i tiocyjaniany nie rozpuszczają się.
Sole rozpuszczone w ciekłym dwutlenku siarki dysocjują.
Dwutlenek siarki można zredukować do siarki i utlenić do sześciowartościowych związków siarki.
Dwutlenek siarki jest toksyczny. W stężeniu 0,03-0,05 mg/l podrażnia błony śluzowe, narządy oddechowe i oczy.
Główną przemysłową metodą wytwarzania dwutlenku siarki jest piryt siarki FeS 2 poprzez spalanie go i dalsze przetwarzanie słabym zimnym H 2 SO 4.
Ponadto dwutlenek siarki można otrzymać poprzez spalanie siarki, a także produkt uboczny prażenia rud siarczkowych miedzi i cynku.
Siarka siarczkowa jest dostępna dla roślin dopiero po przejściu do postaci siarczanowej. Większość siarki występuje w glebie w postaci związków organicznych, które nie są wchłaniane przez rośliny. Dopiero po mineralizacji substancji organicznych i przejściu siarki do formy siarczanowej siarka organiczna staje się dostępna dla roślin.
Przemysł chemiczny nie produkuje nawozów z dwutlenkiem siarki jako głównym składnikiem aktywnym. Jednak występuje jako zanieczyszczenie w wielu nawozach. Należą do nich fosfogips, superfosfat prosty, siarczan amonu, siarczan potasu, magnezja potasowa, gips, popiół z łupków bitumicznych, obornik, torf i wiele innych.
Pobieranie dwutlenku siarki przez rośliny
Siarka dostaje się do roślin przez korzenie w formie SO 4 2- i pozostawia w postaci dwutlenku siarki. Jednocześnie pobieranie siarki z atmosfery zapewnia do 80% zapotrzebowania rośliny na ten pierwiastek. Pod tym względem w pobliżu ośrodków przemysłowych, gdzie atmosfera jest bogata w dwutlenek siarki, rośliny są dobrze zaopatrzone w siarkę. Na odległych obszarach ilość dwutlenku siarki w opadach atmosferycznych i atmosferze jest znacznie zmniejszona, a odżywianie roślin siarką zależy od jej obecności w glebie.
Tlenek siarki (dwutlenek siarki, dwutlenek siarki, dwutlenek siarki) jest bezbarwnym gazem, który w normalnych warunkach ma ostry charakterystyczny zapach (podobny do zapachu zapalonej zapałki). Upłynnia się pod ciśnieniem w temperaturze pokojowej. Dwutlenek siarki jest rozpuszczalny w wodzie, tworząc niestabilny kwas siarkowy. Ponadto substancja ta jest rozpuszczalna w kwasie siarkowym i etanolu. Jest to jeden z głównych składników tworzących gazy wulkaniczne.
Dwutlenek siarki
Pozyskiwanie SO2 - dwutlenku siarki - przemysłowo polega na spalaniu siarki lub prażeniu siarczków (wykorzystywany jest głównie piryt).
4FeS2 (piryt) + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (dwutlenek siarki).
W laboratorium dwutlenek siarki można otrzymać poprzez działanie mocnych kwasów na wodorosiarczyny i siarczyny. W takim przypadku powstały kwas siarkawy natychmiast rozkłada się na wodę i dwutlenek siarki. Na przykład:
Na2SO3 + H2SO4 (kwas siarkowy) = Na2SO4 + H2SO3 (kwas siarkawy).
H2SO3 (kwas siarkawy) = H2O (woda) + SO2 (gaz siarkowy).
Trzecim sposobem otrzymywania dwutlenku siarki jest działanie stężonego kwasu siarkowego po podgrzaniu na metale o niskiej aktywności. Na przykład: Cu (miedź) + 2H2SO4 (kwas siarkowy) = CuSO4 (siarczan miedzi) + SO2 (dwutlenek siarki) + 2H2O (woda).
Właściwości chemiczne dwutlenku siarki
Wzór na dwutlenek siarki to SO3. Ta substancja należy do kwaśnych tlenków.
1. Dwutlenek siarki rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas siarkawy. W normalnych warunkach reakcja ta jest odwracalna.
SO2 (dwutlenek siarki) + H2O (woda) = H2SO3 (kwas siarkawy).
2. W przypadku alkaliów dwutlenek siarki tworzy siarczyny. Na przykład: 2NaOH (wodorotlenek sodu) + SO2 (dwutlenek siarki) = Na2SO3 (siarczyn sodu) + H2O (woda).
3. Aktywność chemiczna dwutlenku siarki jest dość wysoka. Najbardziej wyraźne właściwości redukujące dwutlenku siarki. W takich reakcjach wzrasta stopień utlenienia siarki. Na przykład: 1) SO2 (dwutlenek siarki) + Br2 (brom) + 2H2O (woda) = H2SO4 (kwas siarkowy) + 2HBr (bromowodór); 2) 2SO2 (dwutlenek siarki) + O2 (tlen) = 2SO3 (siarczyn); 3) 5SO2 (dwutlenek siarki) + 2KMnO4 (nadmanganian potasu) + 2H2O (woda) = 2H2SO4 (kwas siarkowy) + 2MnSO4 (siarczan manganu) + K2SO4 (siarczan potasu).
Ostatnia reakcja jest przykładem reakcji jakościowej na SO2 i SO3. Pojawiają się fioletowe przebarwienia).
4. W obecności silnych środków redukujących dwutlenek siarki może wykazywać właściwości utleniające. Np. w celu ekstrakcji siarki z gazów odlotowych w przemyśle metalurgicznym stosuje się redukcję dwutlenku siarki tlenkiem węgla (CO): SO2 (dwutlenek siarki) + 2CO (tlenek węgla) = 2CO2 + S (siarka).
Również właściwości utleniające tej substancji są wykorzystywane w celu uzyskania kwasu fosforowego: PH3 (fosfina) + SO2 (gaz siarkowy) = H3PO2 (kwas fosforowy) + S (siarka).
Gdzie stosuje się dwutlenek siarki?
Dwutlenek siarki jest używany głównie do produkcji kwasu siarkowego. Stosowany jest również do produkcji napojów niskoalkoholowych (wino i inne napoje średniej kategorii cenowej). Ze względu na właściwości tego gazu do zabijania różnych mikroorganizmów odymia się nim magazyny i sklepy warzywne. Ponadto tlenek siarki służy do wybielania wełny, jedwabiu, słomy (tych materiałów, których nie można wybielić chlorem). W laboratoriach dwutlenek siarki jest stosowany jako rozpuszczalnik oraz w celu uzyskania różnych soli kwasu siarkawego.
Wpływ fizjologiczny
Dwutlenek siarki ma silne właściwości toksyczne. Objawy zatrucia to kaszel, katar, chrypka głosu, specyficzny smak w ustach, silny ból gardła. Wdychanie dwutlenku siarki w wysokich stężeniach powoduje trudności w połykaniu i krztuszenie się, zaburzenia mowy, nudności i wymioty, może rozwinąć się ostry obrzęk płuc.
MAC dla gazu kwaśnego:
- w pomieszczeniach - 10 mg/m³;
- średnio dobowe maksymalnie jednorazowo w powietrzu atmosferycznym - 0,05 mg/m³.
Wrażliwość na dwutlenek siarki jest różna u poszczególnych osób, roślin i zwierząt. Na przykład wśród drzew najbardziej odporne są dąb i brzoza, a najmniej świerk i sosna.
Stopień utlenienia +4 dla siarki jest dość stabilny i przejawia się w tetrahalogenkach SHal 4, tlenodihalogenkach SOHal 2, dwutlenku SO 2 i odpowiadających im anionach. Zapoznamy się z właściwościami dwutlenku siarki i kwasu siarkawego.
1.11.1. Tlenek siarki (IV) Struktura cząsteczki so2
Struktura cząsteczki SO 2 jest podobna do struktury cząsteczki ozonu. Atom siarki jest w stanie hybrydyzacji sp 2, kształt orbitali to trójkąt foremny, kształt cząsteczki jest kanciasty. Atom siarki ma nieudostępnioną parę elektronów. Długość wiązania S-O wynosi 0,143 nm, kąt wiązania wynosi 119,5°.
Struktura odpowiada następującym strukturom rezonansowym:
W przeciwieństwie do ozonu, krotność wiązań S – O wynosi 2, tj. Główny wkład ma pierwsza struktura rezonansowa. Cząsteczka charakteryzuje się dużą stabilnością termiczną.
Właściwości fizyczne
W normalnych warunkach dwutlenek siarki lub dwutlenek siarki jest bezbarwnym gazem o ostrym, duszącym zapachu, temperatura topnienia -75 ° C, temperatura wrzenia -10 ° C. Rozpuśćmy dobrze w wodzie, w temperaturze 20 °C w 1 objętości wody rozpuszcza się 40 objętości dwutlenku siarki. Toksyczny gaz.
Właściwości chemiczne tlenku siarki (IV)
Dwutlenek siarki jest wysoce reaktywny. Dwutlenek siarki jest tlenkiem kwasowym. Jest dość dobrze rozpuszczalny w wodzie z tworzeniem hydratów. Częściowo oddziałuje również z wodą, tworząc słaby kwas siarkawy, który nie jest izolowany indywidualnie:
SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3 \u003d H + + HSO 3 - \u003d 2H + + SO 3 2-.
W wyniku dysocjacji powstają protony, więc roztwór ma kwaśne środowisko.
Kiedy gazowy dwutlenek siarki przepuszcza się przez roztwór wodorotlenku sodu, tworzy się siarczyn sodu. Siarczyn sodu reaguje z nadmiarem dwutlenku siarki, tworząc podsiarczyn sodu:
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O;
Na2SO3 + SO2 \u003d 2NaHSO3.
Dwutlenek siarki charakteryzuje się dualnością redoks, np. wykazując właściwości redukujące, odbarwia wodę bromową:
SO2 + Br2 + 2H2O \u003d H2SO4 + 2HBr
i roztwór nadmanganianu potasu:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O \u003d 2KНSO4 + 2MnSO4 + H2SO4.
utleniony tlenem do bezwodnika siarkowego:
2SO2 + O2 \u003d 2SO3.
Wykazuje właściwości utleniające podczas interakcji z silnymi czynnikami redukującymi, np.:
SO 2 + 2CO \u003d S + 2CO 2 (w 500 ° C, w obecności Al 2 O 3);
SO2 + 2H2 \u003d S + 2H2O.
Produkcja tlenku siarki (IV)
Płonąca siarka w powietrzu
S + O 2 \u003d SO 2.
Utlenianie siarczków
4FeS2 + 11O2 \u003d 2Fe2O3 + 8SO2.
Działanie mocnych kwasów na siarczyny metali
Na2SO3 + 2H2SO4 \u003d 2NaHSO4 + H2O + SO2.
1.11.2. Kwas siarkowy i jego sole
Gdy dwutlenek siarki rozpuszcza się w wodzie, powstaje słaby kwas siarkawy, większość rozpuszczonego SO 2 ma postać uwodnionej postaci SO 2 H 2 O, po schłodzeniu uwalnia się również krystaliczny hydrat, tylko niewielka część cząsteczki kwasu siarkawego dysocjują na jony siarczynowe i wodorosiarczynowe. W stanie wolnym kwas nie jest izolowany.
Jako dwuzasadowy tworzy dwa rodzaje soli: średnie - siarczyny i kwaśne - podsiarczyny. W wodzie rozpuszczają się tylko siarczyny metali alkalicznych i podsiarczyny metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.
Dwutlenek siarki ma strukturę molekularną podobną do ozonu. Atom siarki w środku cząsteczki jest związany z dwoma atomami tlenu. Ten gazowy produkt utleniania siarki jest bezbarwny, wydziela ostry zapach, łatwo skrapla się w klarowną ciecz w zmieniających się warunkach. Substancja jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, ma właściwości antyseptyczne. SO 2 jest pozyskiwany w dużych ilościach w przemyśle chemicznym, a mianowicie w cyklu produkcji kwasu siarkowego. Gaz ma szerokie zastosowanie w przetwórstwie produktów rolno-spożywczych, bieleniu tkanin w przemyśle włókienniczym.
Nazwy systematyczne i zwyczajowe substancji
Konieczne jest zrozumienie różnorodności terminów związanych z tym samym związkiem. Oficjalna nazwa związku, którego skład chemiczny odzwierciedla wzór SO 2 to dwutlenek siarki. IUPAC zaleca stosowanie tego terminu i jego angielskiego odpowiednika, dwutlenku siarki. Podręczniki dla szkół i uczelni często wymieniają inną nazwę – tlenek siarki (IV). Cyfra rzymska w nawiasie oznacza wartościowość atomu S. Tlen w tym tlenku jest dwuwartościowy, a stopień utlenienia siarki wynosi +4. W literaturze technicznej używane są takie przestarzałe terminy, jak dwutlenek siarki, bezwodnik siarkawy (produkt jego odwodnienia).
Skład i cechy struktury molekularnej SO 2
Cząsteczka SO 2 składa się z jednego atomu siarki i dwóch atomów tlenu. Kąt między wiązaniami kowalencyjnymi wynosi 120°. W atomie siarki zachodzi hybrydyzacja sp2 - obłoki jednego elektronu s i dwóch elektronów p są wyrównane pod względem kształtu i energii. Biorą udział w tworzeniu wiązania kowalencyjnego między siarką a tlenem. W parze O-S odległość między atomami wynosi 0,143 nm. Tlen jest bardziej elektroujemny niż siarka, co oznacza, że wiążące pary elektronów przemieszczają się od środka do zewnętrznych rogów. Cała cząsteczka jest również spolaryzowana, biegun ujemny to atomy O, dodatni to atom S.
Niektóre parametry fizyczne dwutlenku siarki
Czterowartościowy tlenek siarki, w normalnych warunkach środowiskowych, zachowuje gazowy stan skupienia. Wzór na dwutlenek siarki pozwala określić jego względne masy cząsteczkowe i molowe: Mr (SO 2) \u003d 64,066, M \u003d 64,066 g / mol (można zaokrąglić w górę do 64 g / mol). Gaz ten jest prawie 2,3 razy cięższy od powietrza (M(powietrze) = 29 g/mol). Dwutlenek ma ostry specyficzny zapach palącej się siarki, który trudno pomylić z jakimkolwiek innym. Jest nieprzyjemny, podrażnia błony śluzowe oczu, powoduje kaszel. Ale tlenek siarki (IV) nie jest tak toksyczny jak siarkowodór.
Pod ciśnieniem w temperaturze pokojowej gazowy dwutlenek siarki skrapla się. W niskich temperaturach substancja jest w stanie stałym, topi się w temperaturze -72 ... -75,5 ° C. Przy dalszym wzroście temperatury pojawia się ciecz, a przy -10,1 ° C ponownie tworzy się gaz. Cząsteczki SO 2 są stabilne termicznie, rozkład na siarkę atomową i tlen cząsteczkowy zachodzi w bardzo wysokich temperaturach (około 2800 ºС).
Rozpuszczalność i oddziaływanie z wodą
Dwutlenek siarki rozpuszczony w wodzie częściowo oddziałuje z nią, tworząc bardzo słaby kwas siarkawy. W momencie odbioru natychmiast rozkłada się na bezwodnik i wodę: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. W rzeczywistości to nie kwas siarkawy jest obecny w roztworze, ale uwodnione cząsteczki SO2. Gazowy dwutlenek lepiej oddziałuje z zimną wodą, jego rozpuszczalność maleje wraz ze wzrostem temperatury. W normalnych warunkach może rozpuścić w 1 objętości wody do 40 objętości gazu.
Dwutlenek siarki w przyrodzie
Podczas erupcji wraz z gazami wulkanicznymi i lawą uwalniane są znaczne ilości dwutlenku siarki. Wiele działań człowieka zwiększa również stężenie SO 2 w atmosferze.
Dwutlenek siarki jest dostarczany do powietrza przez zakłady metalurgiczne, w których spaliny nie są wychwytywane podczas prażenia rudy. Wiele rodzajów paliw kopalnych zawiera siarkę, w wyniku czego znaczne ilości dwutlenku siarki przedostają się do powietrza atmosferycznego podczas spalania węgla, ropy naftowej, gazu oraz otrzymywanego z nich paliwa. Dwutlenek siarki staje się toksyczny dla ludzi przy stężeniu w powietrzu powyżej 0,03%. Osoba zaczyna mieć duszności, mogą wystąpić zjawiska przypominające zapalenie oskrzeli i zapalenie płuc. Bardzo wysokie stężenie dwutlenku siarki w atmosferze może prowadzić do ciężkiego zatrucia lub śmierci.
Dwutlenek siarki - produkcja w laboratorium iw przemyśle
Metody laboratoryjne:
- Gdy siarka jest spalana w kolbie z tlenem lub powietrzem, dwutlenek otrzymuje się zgodnie ze wzorem: S + O 2 \u003d SO 2.
- Możesz działać na sole kwasu siarkawego mocniejszymi kwasami nieorganicznymi, lepiej wziąć chlorowodorek, ale możesz rozcieńczyć siarkę:
- Na2SO3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H2SO3;
- Na2SO3 + H2SO4 (różne) \u003d Na2SO4 + H2SO3;
- H2SO3 \u003d H2O + SO2.
3. Kiedy miedź oddziałuje ze stężonym kwasem siarkowym, nie uwalnia się wodór, ale dwutlenek siarki:
2H2SO4 (stęż.) + Cu \u003d CuSO4 + 2H2O + SO2.
Nowoczesne metody przemysłowej produkcji dwutlenku siarki:
- Utlenianie naturalnej siarki podczas jej spalania w specjalnych piecach: S + O 2 = SO 2.
- Prażony piryt żelazny (piryt).
Podstawowe właściwości chemiczne dwutlenku siarki
Dwutlenek siarki jest związkiem aktywnym chemicznie. W procesach redoks substancja ta często działa jako środek redukujący. Na przykład, gdy brom cząsteczkowy oddziałuje z dwutlenkiem siarki, produktami reakcji są kwas siarkowy i bromowodór. Właściwości utleniające SO 2 przejawiają się, jeśli gaz ten przepuszcza się przez wodę z siarkowodorem. W rezultacie uwalnia się siarka, następuje samoleczenie samoutleniania: SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S + 2H 2 O.
Dwutlenek siarki wykazuje właściwości kwaśne. Odpowiada jednemu z najsłabszych i najbardziej niestabilnych kwasów - siarkawemu. Ten związek nie występuje w czystej postaci, możliwe jest wykrycie kwaśnych właściwości roztworu dwutlenku siarki za pomocą wskaźników (papierek lakmusowy zmienia kolor na różowy). Kwas siarkawy daje średnie sole - siarczyny i kwaśne - wodorosiarczyny. Wśród nich są trwałe związki.
Proces utleniania siarki w ditlenku do stanu sześciowartościowego w bezwodniku siarki jest katalityczny. Powstała substancja energicznie rozpuszcza się w wodzie, reaguje z cząsteczkami H 2 O. Reakcja jest egzotermiczna, powstaje kwas siarkowy, a raczej jego uwodniona postać.
Praktyczne zastosowanie gazu kwaśnego
Główny proces przemysłowej produkcji kwasu siarkowego, który wymaga dwutlenku pierwiastka, składa się z czterech etapów:
- Otrzymywanie dwutlenku siarki poprzez spalanie siarki w specjalnych piecach.
- Oczyszczanie powstałego dwutlenku siarki z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń.
- Dalsze utlenianie do sześciowartościowej siarki w obecności katalizatora.
- Absorpcja trójtlenku siarki przez wodę.
W przeszłości prawie cały dwutlenek siarki potrzebny do komercyjnej produkcji kwasu siarkowego pochodził z prażenia pirytu jako produktu ubocznego przy produkcji stali. Nowe rodzaje przetwarzania surowców hutniczych wymagają mniejszego spalania rudy. Dlatego naturalna siarka stała się w ostatnich latach głównym surowcem do produkcji kwasu siarkowego. Znaczące światowe rezerwy tego surowca, jego dostępność umożliwiają zorganizowanie przetwórstwa na dużą skalę.
Dwutlenek siarki jest szeroko stosowany nie tylko w przemyśle chemicznym, ale także w innych sektorach gospodarki. Fabryki włókiennicze wykorzystują tę substancję i produkty jej chemicznego oddziaływania do wybielania tkanin jedwabnych i wełnianych. Jest to jeden z rodzajów wybielania bezchlorowego, w którym włókna nie ulegają zniszczeniu.
Dwutlenek siarki ma doskonałe właściwości dezynfekujące, co znajduje zastosowanie w walce z grzybami i bakteriami. Dwutlenek siarki służy do odkażania magazynów rolniczych, beczek z winem i piwnic. SO 2 jest stosowany w przemyśle spożywczym jako środek konserwujący i antybakteryjny. Dodaj go do syropów, namocz w nim świeże owoce. Sulfityzacja
sok z buraków cukrowych odbarwia i dezynfekuje surowce. Przeciery i soki warzywne w puszkach zawierają również dwutlenek siarki jako przeciwutleniacz i środek konserwujący.
W procesach redoks dwutlenek siarki może być zarówno środkiem utleniającym, jak i redukującym, ponieważ atom w tym związku ma pośredni stopień utlenienia +4.
Jak utleniacz SO 2 reaguje z silniejszymi reduktorami, na przykład z:
SO2 + 2H2S \u003d 3S ↓ + 2H2O
Jak środek redukujący SO 2 reaguje z silniejszymi utleniaczami, na przykład w obecności katalizatora, z itp.:
2SO2 + O2 \u003d 2SO3
SO2 + Cl2 + 2H2O \u003d H2SO3 + 2HCl
Paragon
1) Dwutlenek siarki powstaje podczas spalania siarki:
2) W przemyśle uzyskuje się go przez wypalanie pirytu:
3) W laboratorium dwutlenek siarki można otrzymać:
Cu + 2H2SO4 \u003d CuSO4 + SO2 + 2H2O
Aplikacja
Dwutlenek siarki jest szeroko stosowany w przemyśle tekstylnym do wybielania różnych produktów. Ponadto znajduje zastosowanie w rolnictwie do niszczenia szkodliwych mikroorganizmów w szklarniach i piwnicach. W dużych ilościach SO 2 służy do produkcji kwasu siarkowego.
tlenek siarki (VI) – WIĘC 3 (bezwodnik siarkowy)
Bezwodnik siarkowy SO 3 jest bezbarwną cieczą, która w temperaturach poniżej 17°C zamienia się w białą krystaliczną masę. Bardzo dobrze wchłania wilgoć (higroskopijny).
Właściwości chemiczne
Właściwości kwasowo-zasadowe
Jak oddziałuje typowy tlenek kwasu bezwodnik siarkowy:
SO3 + CaO = CaSO4
c) z wodą:
SO3 + H2O \u003d H2SO4
Szczególną właściwością SO 3 jest jego zdolność do dobrego rozpuszczania się w kwasie siarkowym. Roztwór SO 3 w kwasie siarkowym nazywa się oleum.
Tworzenie oleum: H 2 SO 4 + N SO 3 \u003d H. 2 SO 4 ∙ N TAK 3
właściwości redoks
Tlenek siarki (VI) charakteryzuje się silnymi właściwościami utleniającymi (zwykle redukowany do SO 2):
3SO 3 + H2S \u003d 4SO2 + H2O
Pobieranie i używanie
Bezwodnik siarkowy powstaje podczas utleniania dwutlenku siarki:
2SO2 + O2 \u003d 2SO3
W czystej postaci bezwodnik siarkowy nie ma praktycznej wartości. Otrzymuje się go jako półprodukt w produkcji kwasu siarkowego.
H2SO4
Wzmianka o kwasie siarkowym pojawia się po raz pierwszy wśród arabskich i europejskich alchemików. Otrzymano go przez kalcynację siarczanu żelaza (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) w powietrzu: 2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 lub mieszanina z: 6KNO 3 + 5S \u003d 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, a wydzielające się opary bezwodnika siarkowego uległy skropleniu. Pochłaniając wilgoć, zamieniły się w oleum. W zależności od metody przygotowania H 2 SO 4 nazywano olejem witriolowym lub olejem siarkowym. W 1595 roku alchemik Andreas Libavius ustalił tożsamość obu substancji.
Przez długi czas olej witriolowy nie był szeroko stosowany. Zainteresowanie nim znacznie wzrosło po XVIII wieku. Odkryto karmin indygo, stabilny niebieski barwnik. Pierwsza fabryka do produkcji kwasu siarkowego powstała pod Londynem w 1736 roku. Proces odbywał się w ołowianych komorach, na dnie których wlewano wodę. W górnej części komory spalano stopioną mieszaninę saletry z siarką, następnie wpuszczano do niej powietrze. Procedurę powtarzano, aż na dnie pojemnika utworzył się kwas o wymaganym stężeniu.
W 19-stym wieku udoskonalono metodę: zamiast saletry zastosowano kwas azotowy (daje rozkładając się w komorze). Aby zawrócić gazy azotowe do układu, zaprojektowano specjalne wieże, od których cały proces otrzymał nazwę – proces wieżowy. Fabryki działające według metody wieżowej istnieją do dziś.
Kwas siarkowy to ciężka oleista ciecz, bezbarwna i bezwonna, higroskopijna; dobrze rozpuszcza się w wodzie. Gdy stężony kwas siarkowy rozpuszcza się w wodzie, uwalnia się duża ilość ciepła, dlatego należy go ostrożnie wlać do wody (a nie odwrotnie!) I wymieszać roztwór.
Roztwór kwasu siarkowego w wodzie o zawartości H2SO4 mniejszej niż 70% jest zwykle nazywany rozcieńczonym kwasem siarkowym, a roztwór o stężeniu większym niż 70% nazywany jest stężonym kwasem siarkowym.
Właściwości chemiczne
Właściwości kwasowo-zasadowe
Rozcieńczony kwas siarkowy wykazuje wszystkie charakterystyczne właściwości mocnych kwasów. Ona reaguje:
H2SO4 + NaOH \u003d Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + BaCl2 \u003d BaSO4 ↓ + 2HCl
Proces oddziaływania jonów Ba 2+ z jonami siarczanowymi SO 4 2+ prowadzi do powstania białego nierozpuszczalnego osadu BaSO 4 . Ten jakościowa reakcja na jon siarczanowy.
Właściwości redoks
W rozcieńczonym H 2 SO 4 jony H + są utleniaczami, aw stężonym H 2 SO 4 jony siarczanowe to SO 4 2+ . Jony SO 4 2+ są silniejszymi utleniaczami niż jony H + (patrz diagram). 
W rozcieńczony kwas siarkowy rozpuszczają metale znajdujące się w elektrochemicznym szeregu napięć do wodoru. W takim przypadku powstają i uwalniają się siarczany metali:
Zn + H2SO4 \u003d ZnSO4 + H2
Metale znajdujące się w elektrochemicznym szeregu napięć po wodorze nie reagują z rozcieńczonym kwasem siarkowym:
Cu + H2SO4 ≠
stężony kwas siarkowy jest silnym utleniaczem, zwłaszcza po podgrzaniu. Utlenia wiele i niektóre substancje organiczne.
Gdy stężony kwas siarkowy oddziałuje z metalami znajdującymi się w elektrochemicznej serii napięć po wodorze (Cu, Ag, Hg), powstają siarczany metali, a także produkt redukcji kwasu siarkowego - SO 2.
Reakcja kwasu siarkowego z cynkiem W przypadku większej ilości metali aktywnych (Zn, Al, Mg) stężony kwas siarkowy można zredukować do stanu wolnego. Na przykład, gdy kwas siarkowy oddziałuje z, w zależności od stężenia kwasu, mogą jednocześnie tworzyć się różne produkty redukcji kwasu siarkowego - SO 2, S, H 2 S:
Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO4 + SO2 + 2H2O
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Na zimno stężony kwas siarkowy pasywuje na przykład niektóre metale, dlatego jest transportowany w żelaznych zbiornikach:
Fe + H2SO4 ≠
Stężony kwas siarkowy utlenia niektóre niemetale (itp.), odzyskując tlenek siarki (IV) SO 2:
S + 2H2SO4 \u003d 3SO2 + 2H2O
C + 2H2SO4 \u003d 2SO2 + CO2 + 2H2O
Pobieranie i używanie
W przemyśle kwas siarkowy otrzymuje się przez kontakt. Proces akwizycji przebiega w trzech etapach:
- Otrzymywanie SO 2 przez prażenie pirytu:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
- Utlenianie SO 2 do SO 3 w obecności katalizatora - tlenku wanadu (V):
2SO2 + O2 \u003d 2SO3
- Rozpuszczanie SO 3 w kwasie siarkowym:
H2SO4+ N SO 3 \u003d H. 2 SO 4 ∙ N TAK 3
Powstały oleum jest transportowany w żelaznych zbiornikach. Kwas siarkowy o wymaganym stężeniu otrzymuje się z oleum przez wlanie go do wody. Można to wyrazić za pomocą diagramu:
H 2 SO 4 ∙ N SO3 + H2O \u003d H2SO4
Kwas siarkowy znajduje różnorodne zastosowania w różnych dziedzinach gospodarki narodowej. Służy do suszenia gazów, do produkcji innych kwasów, do produkcji nawozów, różnych barwników i leków.
Sole kwasu siarkowego
Większość siarczanów jest dobrze rozpuszczalna w wodzie (słabo rozpuszczalny CaSO 4 , jeszcze mniej PbSO 4 i praktycznie nierozpuszczalny BaSO 4 ). Niektóre siarczany zawierające wodę krystalizacyjną nazywane są witriolami:
CuSO 4 ∙ 5H 2 O siarczan miedzi
FeSO 4 ∙ 7H 2 O siarczan żelazawy
Sole kwasu siarkowego mają wszystko. Ich stosunek do ogrzewania jest szczególny.
Siarczany metali aktywnych ( , ) nie rozkładają się nawet w 1000 ° C, podczas gdy inne (Cu, Al, Fe) - rozkładają się po lekkim podgrzaniu do tlenku metalu i SO 3:
CuSO 4 \u003d CuO + SO 3
Pobierać:
Pobierz bezpłatne streszczenie na ten temat: „Produkcja kwasu siarkowego metodą kontaktową”
Możesz pobrać eseje na inne tematy
*na zdjęciu płyty fotografia siarczanu miedzi