Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Поглощение — серный ангидрид
Поглощение серного ангидрида серной кислотой чаще всего производят в башнях с насадкой, называемых также пленочными аппаратами, в которых серная кислота или олеум стекает по насадке в виде тонкой пленки. Некоторое применение имеют также аппараты барбо-тажные и пенные. В барботажных аппаратах газы пробулькива-ют ( барботируют) через слой серной кислоты. [2]
Поглощение серного ангидрида должно осуществляться так, чтобы его потери с отходящими газами были наименьшими. Чистый серный ангидрид хорошо соединяется с водой с выделением большого количества теплоты. Объясняется это тем, что пузырьки газа азота, кислорода и серного ангидрида, барботирующие через воду, насыщаются парами воды, с которыми серный ангидрид дает серную кислоту в виде тумана. Аналогичное явление наблюдается, если пользоваться для поглощения разбавленной серной кислотой. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока концентрация серной кислоты не достигнет 98 3 %, над которой парциальное давление паров воды является минимальным; кислота такой концентрации и применяется для поглощения серного ангидрида. [3]
Обычно поглощение серного ангидрида осуществляют в двух последовательно соединенных абсорберах — вначале в олеум-ном, затем в моногидратном. [5]
Для поглощения серного ангидрида устанавливают ловушки барботажного типа. [7]
Для поглощения серного ангидрида из газовой смеси применяются пленочные, барботажные и пенные аппараты. [8]
Для поглощения серного ангидрида в промышленности используется 98 3-процентная серная кислота, так как давление паров воды над ней минимальное. Если же для поглощения применять воду, то серный ангидрид, находящийся в газовой смеси, дает с парами воды туман, который водой не поглощается. Но в лабораторных условиях, когда требуется определить выход серной кислоты или доказать ее наличие, используется вода, в которой растворяется часть серного ангидрида. Выходящий из поглотителя туман серной кислоты можно уловить мокрым фильтром из стеклянной ваты или электрофильтром. [9]
Практически поглощение серного ангидрида вести до полного насыщения им серной кислоты невыгодно по следующим соображениям. Вначале, когда кислота не насыщена серным ангидридом, поглощение его идет быстро, но по мере приближения процесса поглощения к состоянию полного насыщения течение его замедляется, а к концу процесса поглощение идет крайне медленно. [10]
При поглощении серного ангидрида в абсорберах и паров воды в сушильных башнях выделяется тепло и орошающая кислота нагревается. В результате абсорбции серного ангидрида концентрация кислоты повышается, поэтому для создания стабильной концентрации орошающей кислоты моногидрат ( H2SO4) разбавляют менее концентрированной сушильной кислотой, а олеум — моногидратом, для чего предусматриваются соответствующие кислотопроводы. Олеум из сборника 16 непрерывно передается на склад готовой продукции. [11]
При поглощении серного ангидрида кислота нагревается и концентрация ее повышается. [13]
При поглощении серного ангидрида в абсорберах выделяется большое количество тепла и происходит нагревание орошающей кислоты, которую необходимо охлаждать Для этого применяют оросительные или кожухотрубные холодильники. [14]
При поглощении серного ангидрида кислота нагревается и концентрация ее повышается. Из абсорбера моногидрат стекает в сборник 6, куда для разбавления добавляется кислота из сушильных башен или вода. Из сборника 6 горячая кислота центробежным насосом — г подается для охлаждения в моногидратный холодильник 4 и вновь поступает на орошение моногидратного абсорбера. [15]
Источник
Сернистый ангидрид
Сернистый ангидрид, называемый также двуокисью серы и сернистым газом, образуется непосредственно из серы и кислорода при сжигании серы в воздухе или кислороде. Он получается также при прокаливании на воздухе («обжигании») различных сернистых металлов, например железного колчедана:
С помощью этой реакции сернистый ангидрид получают обычно в промышленном масштабе.
Сернистый ангидрид представляет собой бесцветный газ с резким, всем знакомым запахом горящей серы. Он довольно легко сгущается в бесцветную жидкость, кипящую при —10°. При испарении жидкого сернистого ангидрида происходит сильное понижение температуры (до —50°).
Сернистый ангидрид хорошо растворяется в воде. При 20° 1 объем воды растворяет около 40 объемов сернистого ангидрида, который частично вступает в реакцию с водой, образуя сернистую кислоту:
При нагревании, вследствие уменьшения растворимости сернистого ангидрида, равновесие этой реакции смещается влево и постепенно весь растворенный сернистый ангидрид снова выделяется из раствора.
Сернистый ангидрид применяется для беления соломы, шерсти, шелка и как дезинфицирующее средство, убивающее зародыши многих микроорганизмов; сернистым ангидридом окуривают для уничтожения плесневых грибков сырые подвалы и погреба, винные бочки, бродильные чаны и пр.
Сернистая кислота H 2SO3 — очень непрочное соединение. Она известна только в водных растворах. При всех попытках выделить сернистую кислоту из воды или получить как-либо иначе в чистом виде она сейчас же распадается на сернистый ангидрид и воду. Так, например, при действии концентрированной серной кислоты на сернистокислый натрий вместо сернистой кислоты выделяется сернистый ангидрид:
Раствор сернистой кислоты необходимо хорошо предохранять от доступа воздуха, иначе сернистая кислота, поглощая из воздуха кислород, довольно быстро окислится в серную кислоту:
Легко окисляясь, сернистая кислота является хорошим восстановителем. Так, например, свободные галогены восстанавливаются ею в галогеноводородные кислоты:
или в ионной форме
Однако иногда сернистая кислота может играть и роль окислителя, например при взаимодействии с таким сильным восстановителем, как сероводород:
В этом случае положительные четырехвалентные атомы серы (в молекулах H2SО3) отнимают электроны от отрицательно заряженных ионов S — вследствие чего и те и другие превращаются в электронейтральные атомы серы.
Сернистая кислота двухосновна и образует два ряда солей — средние и кислые соли. Если пропускать сернистый газ в раствор какой-нибудь щелочи, например едкого натра, до насыщения, то получается кислая соль:
При избытке щелочи образуется нормальная соль.
Нормальные соли сернистой кислоты называются сульфитами, а кислые — гидросульфитами.
Как и свободная сернистая кислота, сульфиты легко окисляются кислородом воздуха, переходя в сульфаты —соли серной кислоты. При нагревании сульфиты разлагаются с образованием сульфидов и сульфатов (реакция самоокисления-самовосстановления) :
Некоторые соли сернистой кислоты имеют важное техническое значение и приготовляются в больших количествах. Гидросульфит натрия NaHSO3 применяется под названием антихлора для уничтожения следов хлора в отбеленных тканях, так как он восстанавливает хлор в хлористый водород:
Гидросульфит кальция Ca (HSO3)2 применяется для переработки древесины в так называемую сульфитную целлюлозу, аз которой потом получается бумага.
Вы читаете, статья на тему Сернистый ангидрид
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Источник
Серный ангидрид, серная кислота
Рассмотрим соединения серы в степени окисления +6: это оксид серы (IV) SO3 и серная кислота H2SO4.
SO3 называют серным ангидридом. Ангидриды — это химические соединения, полученные из другого соединения путем удаления воды. Если из формулы H2SO4 отнять Н2О, то получится SO3 — серный ангидрид серной кислоты.
SO3 — бесцветная летучая маслянистая жидкость, которая дымит на воздухе.
1) Окисление сернистого газа происходит при нагревании и с катализатором оксидом ванадия (V) V2O5.
2) Разложение сульфатов при нагревании:
1) Взаимодействие с водой:
2) Взаимодействие с щелочами:
При избытке кислотного оксида образуются кислые соли гидросульфаты:
3) Взаимодействие с основными оксидами:
H2SO4 — тяжелая маслянистая жидкость, при растворении в воде выделяется большое количество тепла (энергии), обладает водоотнимающими свойствами. До ХХ века кислоту называли «купоросным маслом».
Серная кислота — очень едкое и токсичное вещество. При попадании на кожу оставляет ожоги, поэтому при работе с ней необходимо быть аккуратным. Важно знать правило растворения кислоты в воде: КИСЛОТУ ДОБАВЛЯЮТ В ВОДУ, А НЕ НАОБОРОТ. Кислоту наливают в стакан с водой тоненькой струйкой и маленькими порциями. Если провести растворение наоборот, кислота начнет бурно кипеть и может выплеснуться из стакана. Это все равно, что налить воды в раскаленное масло.
Данные реакции самостоятельно не проводить!
Для получение серной кислоты на производстве используют «Контактный способ», который включает в себя 3 стадии. Рассмотри каждый из них:
I) В первой стадии контактного способа происходит обжиг соединений, имеющие в себе элемент S. Для этого можно использовать различные сульфиды, самородки серы, но чаще всего на производстве обжигают пирит . Первоначально минерал пирит измельчают и помещают в печь, где его нагревают с доступом воздуха. В печь постоянно подают новые порции кислорода.
В результате реакции образуется огарок (это различные оксиды железа, которые далее можно использовать для получения чистого железа) и сернистый газ, который переходит в другой отсек, где он охлаждается и очищается от примесей.
II) Во второй стадии процесса сернистый газ переходит в контактный аппарат. В данном аппарате смесь сернистого газа и кислорода нагревается при 500°С и образуется серный ангидрид. Данную реакцию проводят при катализаторе оксид ванадия (V) V2O5 для ускорения реакции. Можно, конечно, использовать платину в качестве катализатора, но она слишком дороговата для промышленного производства.
III) Полученный серный ангидрид SO3 отправляют в поглотительную башню. Его растворяют в концентрированной серной кислоте, в результате чего образуется олеум — смесь серной кислоты и серного ангидрида.
Данное уравнение можно записать, как SO3 + H2O = H2SO4, однако оно является не совсем точным. Воду использовать нельзя из-за образования тумана.
Источник
Урок №14. Серный ангидрид и серная кислота
Повторите темы уроков 9 класса:
Оксид серы (VI)
Оксид серы (VI) – это кислотный оксид. При обычных условиях – бесцветная ядовитая жидкость, «дымит» на воздухе, поглощая пары воды.
Способы получения
Оксид серы (VI) получают в реакциях окисления:
SO 2 + NO 2 = SO 3 + NO
Разложением сульфата железа (III):
Химические свойства оксида серы (VI)
1. Оксид серы (VI) активно поглощает влагу и реагирует с водой с образованием серной кислоты:
2. Серный ангидрид – типичным кислотный оксид, взаимодействует с щелочами и основными оксидами.
SO 3 + 2NaOH ( избыток) = Na 2 SO 4 + H 2 O
SO 3 + NaOH ( избыток) = NaHSO 4
SO 3 + MgO = t = MgSO 4
3. Серный ангидрид – очень сильный окислитель:
SO 3 + 2KI = I 2 + K 2 SO 3
3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O
5SO 3 + 2P = P 2 O 5 + 5SO 2
4. Растворяется в концентрированной серной кислоте, образуя олеум – раствор SO 3 в H 2 SO 4
РЕАКЦИИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
Химические свойства разбавленной серной кислоты
H 2 SO 4 — сильная двухосновная кислота, водный раствор изменяет окраску индикаторов (лакмус и универсальный индикатор краснеют)
1) Диссоциация протекает ступенчато:
(первая ступень, образуется гидросульфат – ион)
HSO 4 — → H + + SO 4 2-
(вторая ступень, образуется сульфат – ион)
H 2 SO 4 образует два ряда солей — средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)
2) Взаимодействие с металлами:
Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (разб) → Zn +2 SO 4 + H 2 0 ↑
Zn 0 + 2H + → Zn 2+ + H 2 0 ↑
3) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O
CuO + 2H + → Cu 2+ + H 2 O
4) Взаимодействие с основаниями:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Если кислота в избытке, то образуется кислая соль:
H 2 SO 4 + NaOH → NaНSO 4 + H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O
2H + + Cu(OH) 2 → Cu 2+ + 2H 2 O
5) Обменные реакции с солями:
Серная кислота – сильная нелетучая кислота, вытесняет из солей другие менее сильные кислоты:
MgCO 3 + H 2 SO 4 → MgSO 4 + H 2 O + CO 2 ↑
MgCO 3 + 2H + → Mg 2+ + H 2 O + CO 2 ↑
Н 2 SO 4 + 2NaHCO 3 = Na 2 SO 4 + CO 2 ↑ + H 2 O
H 2 SO 4 + Na 2 SiO 3 = Na 2 SO 4 + H 2 SiO 3 ↓
Качественная реакция на сульфат-ион
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 ↓
Образование белого осадка BaSO 4 (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.
6) Реагирует с аммиаком
Химические свойства концентрированной серной кислоты
1. С водой образуются гидраты:
H 2 SO 4 + nH 2 O = H 2 SO 4 ·nH 2 O + Q
Органические вещества обугливаются!
2H 2 SO 4 + C = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
2. Серная кислота окисляет неметаллы
неМе + H 2 SO 4 (конц.) = H 2 O + SO 2 + Кислотный гидроксид
, где степень окисления неметалла – высшая
C + 2H 2 SO 4 = 2H 2 O + CO 2 + 2SO 2
S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O
2P + 5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
3. Взаимодействие серной кислоты с металлами
H 2 SO 4 (конц.) + Me = t = соль + H 2 O + Х
Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO 2 . С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н 2 S.
Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании образуется газа SO 2 :
6H 2 SO 4 (конц.) + 2Fe = t = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
6H 2 SO 4(конц.) + 2Al = t = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до сернистого газа:
2H 2 SO 4 (конц.) + Cu = CuSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O
2H 2 SO 4 (конц.) + Hg = HgSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O
2H 2 SO 4 (конц.) + 2Ag = Ag 2 SO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O
При взаимодействии с щелочноземельными металлами и магнием концентрированная серная кислота восстанавливается до серы:
3Mg + 4H 2 SO 4 = 3MgSO 4 + S + 4H 2 O
При взаимодействии со щелочными металлами и цинком концентрированная серная кислота восстанавливается до сероводорода:
5H 2 SO 4 (конц.) + 4Zn = 4ZnSO 4 + H 2 S↑ + 4H 2 O
4. Взаимодействие с восстановителями
Концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород при комнатной температуре:
3H 2 SO 4 (конц.) + 2KBr = Br 2 ↓ + SO 2 ↑ + 2KHSO 4 + 2H 2 O
5H 2 SO 4 (конц.) + 8KI = 4I 2 ↓ + H 2 S↑ + K 2 SO 4 + 4H 2 O
H 2 SO 4 (конц.) + 3H 2 S = 4S↓ + 4H 2 O
СОЛИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
1) Разложение сульфатов
Термически устойчивые сульфаты – сульфаты щелочных металлов (в том числе лития), они плавятся не разлагаясь
Остальные сульфаты при нагревании разлагаются на оксид серы(IV), оксид металла и кислород:
2CuSO 4 = t = 2CuO + SO 2 + O 2 (SO 3 )
2Al 2 (SO 4 ) 3 = t = 2Al 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2
2ZnSO 4 = t = 2ZnO + SO 2 + O 2
2Cr 2 (SO 4 ) 3 = t = 2Cr 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2
Следует быть осторожнее с сульфатами железа (II) и хрома (II) , эти металлы при наличии окислителя склонны окисляться до степени окисления +3, а тут как раз выделяется кислород:
4FeSO 4 = t = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2
Так как оксиды тяжёлых и благородных металлов разлагаются сами, разложение их сульфатов следует записывать до металла:
Ag 2 SO 4 = t = 2Ag + SO 2 + O 2
HgSO 4 = t = Hg + SO 2 + O 2
2) Сульфаты проявляют окислительные свойства и могут взаимодействовать с восстановителями, восстанавливаясь до сульфидов.
CaSO 4 + 4C = CaS + 4CO
3) Многие средние сульфаты образуют устойчивые кристаллогидраты
Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O − глауберова соль
CaSO 4 ∙ 2H 2 O − гипс
CuSO 4 ∙ 5H 2 O − медный купорос
FeSO 4 ∙ 7H 2 O − железный купорос
ZnSO 4 ∙ 7H 2 O − цинковый купорос
Na 2 CO 3 ∙ 10H 2 O − кристаллическая сода
Источник
