Серная кислота. Виды, свойства, применение, правило транспортирования и хранения - Серная и азотная кислота

Серная кислота не имеет цвета и запаха и является одной из самых сильных кислот. Получается при сжигании серы или богатых серой руд; образующийся при этом сернистый газ окисляют в безводный серный газ, который поглощается водой с образованием серной кислоты.

Чистая серная кислота (моногидрат)-бесцветная, прозрачная, сиропообразная жидкость; уд. в. 1,842, при 0" застывает, при 290" кипит, образуя пары серного газа. С водой смешивается во всех пропорциях, при этом выделяется большое количество тепла, вследствие чего во избежание разбрызгивания нужно приливать серную кислоту в воду, а не наоборот. Действует разрушающим образом на растительные и животные ткани и вещества, отнимая у них воду, вследствие чего они обугливаются. Растворяет большинство металлов, образуя сернокислые соли. На свинец действует слабо. Производятся следующие сорта серной кислоты:

Техническая камерная серная кислота; уд. в. 1,53-1,61, крепостью 50-55° по Бомэ, окрашена в бурый цвет и содержит разные примеси.

Гловерная (английская) серная кислота, крепостью 60° по Бомэ, уд. в. 1,71;

Купоросное масло, крепостью 65-66° по Бомэ, уд. в. 1,82- 1,84, прозрачна

Аккумуляторная серная кислота бывает крепостью в 22, 25, 60° по Бомэ.

Дымящая (нордгаузеновская, олеум) серная кислота; уд. в. 1,85-1,87; получается растворением серного ангидрида в концентрированной серной кислоте; маслянистая светло-бурая жидкость, выделяет пары серного ангидрида.

Химически чистая серная кислота - не содержит никаких примесей, бесцветна.

Электролит - это смесь серной кислоты с водой, чтобы получить из него концентрированную серную кислоту надо выпарить из него воду. Вода начинает испаряться при 100 С, а серная кислота при 320 С и если поддерживать температуру на уровне 320 - 100 С, то вся вода выкипит и останется концентрированная серная кислота.

Серная кислота техническая ГОСТ 2184-77

Техническая серная кислота выпускается следующих видов:

Контактная, технический олеум.

Физические свойства серной кислоты

Чистая серная кислота или моногидрат - это бесцветная маслянистая жидкость, которая застывает в кристаллическую массу при температуре +10°С. Серная кислота, предназначенная для реакций, содержит 95 % H2SO4 И имеет плотность 1,84г/см3. 1 литр такой кислоты весит 2кг. Затвердевает кислота при температуре -20°С. Теплоте плавления 10,5кДж/моль при температуре 10,37°С.

Свойства концентрированной серной кислоты разнообразны. Например, при растворении этой кислоты в воде будет выделено большое количество теплоты (19ккал/моль) вследствие образования гидратов. Эти гидраты можно выделить из раствора при низких температурах в твердом виде.

Серная кислота - это один из самых основных продуктов в химической промышленности. Она предназначена для производства минеральных удобрений (сульфат аммония, суперфосфат), разнообразных солей и кислот, моющих и лекарственных средств, искусственных волокон, красителей, взрывчатых веществ. Также серная кислота имеет применение в металлургии (например, разложение урановых руд), для очистки нефтепродуктов, для осушки газов и так далее.

Химические свойства серной кислоты

Химические свойства серной кислоты такие:

1. Взаимодействие с металлами:

Разбавленная кислота растворяет только те металлы, которые стоят левее водорода в ряду напряжений, например H2+1SO4+ Zn0 = H2O + Zn+2SO4;

Окислительные свойства серной кислоты велики. При взаимодействии с различными металлами (кроме Pt, Au) она может восстанавливаться до H2S-2 , S+4O2 или S0, например:

    2H2+6SO4 + 2Ag0 = S+4O2 + Ag2+1SO4 + 2H2O; 5H2+6SO4 +8Na0 = H2S-2 + 4Na2+1SO4 + 4H2O; 2. Концентрированная кислота H2S+6O4также реагирует (при нагревании) с некоторыми неметаллами, превращаясь при этом в соединения серы с более низкой степенью окисления, например: 2H2S+6O4 + С0 = 2S+4O2 + C+4O2 + 2H2O; 2H2S+6O4 + S0 = 3S+4O2 + 2H2O; 5H2S+6O4 + 2P0 = 2H3P+5O4 + 5S+4O2 + 2H2O; 3. С основными оксидами:

H2SO4 + CuO = CuSO4 + H2O;

4. С гидроксидами:

Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O;

    2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O; 5. Взаимодействие с солями при обменных реакциях:

H2SO4 + BaCl2 = 2HCl + BaSO4;

Образование BaSO4 (белого осадка, нерастворимого в кислотах) используется для определения этой кислоты и растворимых сульфатов.

Моногидрат - это ионизирующий растворитель, имеющий кислотный характер. В нем очень хорошо растворять сульфаты многих металлов, например:

2H2SO4 + HNO3 = NO2+ + H3O+ + 2HSO4-;

HClO4 + H2SO4 = ClO4- + H3SO4+.

Концентрированная кислота - это довольно сильный окислитель, особенно при нагревании, например

2H2SO4 + Cu = SO2 + CuSO4 + H2O.

Действуя как окислитель, серная кислота, как правило, восстанавливается до SO2. Но она может быть восстановлена и до S и даже до H2S, например

H2S + H2SO4 = SO2 + 2H2O + S.

Моногидрат почти не может проводить электрический ток. И, наоборот, водные растворы кислоты - это хорошие проводники. Серная кислота сильно поглощает влагу, поэтому ее используют для осушки разных газов. Как осушитель, серная кислота действует до тех пор, пока над ее раствором давление водяного пара меньше, чем его давление в газе, который осушают.

Если закипятить разбавленный раствор серной кислоты, то из него уберется вода, при этом температура кипения будет повышаться до 337°С, например, когда начинают перегонять серную кислоту в концентрации 98,3%. И наоборот, из растворов, которые более концентрированные, испаряется лишний серный ангидрид. Пар кипящей при температуре 337°С кислоты частично разложен на SO3 и H2O, которые при охлаждении опять будут соединены. Высокая температура кипения этой кислоты подходит для использования ее в выделении легколетучих кислот из их солей при нагревании.

Применение серной кислоты

Серную кислоту применяют в производстве минеральных удобрений, как электролит в свинцовых аккумуляторах, для получения различных минеральных кислот и солей, химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ, в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности. Ее используют 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 Р2О5 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. Мировое производство серной кислоты в 1987 достигло 152 млн. тонн.

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 кислотных дождей.

Транспортирование и хранение.

Улучшенную серную кислоту транспортируют в железнодорожных цистернах из кислотостойкой стали с нанесением трафаретов "Улучшенная серная кислота", "Опасно", а также трафарета приписки. По согласованию с потребителем допускается транспортировать улучшенную серную кислоту по кислотопроводу из стали марки СтЗ по ГОСТ 380 или нержавеющей стали.

Техническую серную кислоту 1-го и 2-го сортов, башенную и регенерированную кислоты транспортируют в железнодорожных сернокислотных цистернах, а также в стальных контейнерах, стальных бочках по ГОСТ 6247 или поставляют потребителю перекачкой по кислотопроводу из стали марки Ст3 по ГОСТ 380.

Олеум транспортируют в специальных олеумных цистернах отправителя с утеплением или устройством для подогрева с нанесением трафаретов "Олеум" или "Олеум улучшенный", "Опасно", а также трафарета приписки. Допускается транспортировать олеум потребителю перекачкой по трубопроводу из стали 10Х18Н10Т.

На бочки и контейнеры наносится транспортная маркировка по ГОСТ 14192. На бочки, контейнеры и цистерны наносится знак опасности по ГОСТ 19433, класс 8, подкласс 8.1, черт. 8, классификационный шифр 8111, серийный номер ООН 1830 (кроме регенерированной кислоты); для олеума - класс 8, подкласс 8.1, черт. 8 и 6а, классификационный шифр 8161, серийный номер.

Трафареты на цистерны заполняются в соответствии с правилами перевозки грузов.

Техническую серную кислоту транспортируют железнодорожным транспортом в цистернах и автомобильным транспортом в контейнерах и бочках в соответствии с правилами перевозок грузов.

Заполнение цистерн, контейнеров и бочек рассчитывают с учетом полного использования их вместимости и объемного расширения продукта при возможном перепаде температур в пути следования. Техническая серная кислота 1-го и 2-го сортов, улучшенный и технический олеум, башенная и регенерированная кислоты должны храниться в емкостях из стали или спецстали, как нефутерованных, так и футерованных кислотоупорным кирпичом или кислотоустойчивым материалом.

Улучшенная серная кислота должна храниться у потребителя в чистых герметически закрытых емкостях из нержавеющей стали или емкостях из стали марки Ст3 по ГОСТ 380, футерованных кислотоупорными плиткой или кирпичом.

Похожие статьи




Серная кислота. Виды, свойства, применение, правило транспортирования и хранения - Серная и азотная кислота

Предыдущая | Следующая