Здравствуйте, друзья! Я надеюсь, вы разрешите мне обращаться именно так? 😊.
Сегодняшний наш разговор коснется сульфатов - солей серной кислоты. Но прежде я бы хотела разобрать типовой промышленный способ получения самОй серной кислоты, так как этот вопрос очень популярен в экзаменационных заданиях.
Изначальным сырьем для получения серной кислоты служит самородная сера, сероводород или, чаще всего, сульфидные руды. Вот на примере руды, а именно, пирита мы и рассмотрим процесс.
1) Подготовка руды.
Вначале пирит (он же - сульфид железа, он же - железный колчедан) аккуратно измельчают, причем технологи должны получить кусочки оптимального размера: не слишком большие (чтобы не тратить сырье попусту) и не слишком мелкие (чтобы пирит не слеживался).
2) Обжиг
Подготовленный железный колчедан "подают" в печь для обжига, где он взаимодействует с кислородом. Цель этой реакции - получение промежуточного "продукта" - сернистого газа (оксида серы (IV).
Процесс проходит по принципу "противотока", то есть пирит и воздух, обогащенный кислородом, движутся навстречу друг другу, из-за этого частички железного колчедана находятся будто в "подвешенном" состоянии, и со стороны напоминают кипящий слой.
Давайте представим себя на месте технологов и порассуждаем, как можно увеличить выход такой реакции. Исходить будем из химизма:
- реакция обжига - экзотермическая (на что указывает значок "+ Q"), значит, происходит с выделением большого количества тепла. Если эту теплоту своевременно "забирать", то равновесие сместится вправо, в сторону "продуктов";
- удаление из системы самого "продукта" - сернистого газа - также способствует смещению равновесия вправо по принципу "отдачи";
- обогащение воздуха кислородом и повышение давления тоже стимулируют образование сернистого газа.
Далее оксид серы (IV) последовательно поступает в циклон (это такой специальный аппарат для очистки от крупных примесей) и электрофильтр (для тщательной очистки от мелких частиц и пыли).
3) Контактный аппарат
После всех "приключений" сернистый газ попадает в контактный аппарат, где взаимодействует с кислородом. На данном этапе образуется еще один промежуточный продукт - серный ангидрид (оксид серы (VI). Ускоряет реакцию катализатор, оксид ванадия, расположенный на специальных выступах-"полочках" аппарата.
Оптимальная температура реакции 400-500 градусов.
4) Поглотительная башня
Оксид серы (VI) благополучно направляется в поглотительную башню. Сверху "душем" разбрызгивается концентрированная серная кислота, поэтому образуется раствор "эс-о-три плюс концентрированная серная кислота", который называется "олеум". Из олеума затем можно приготовить серную кислоту любой концентрации, нужной на производстве.
Поглотительная башня изнутри заполнена керамическими кольцами для большей площади соприкосновения между серной кислотой и оксидом серы (VI).
Почему же оксид серы (VI) поглощают концентрированной кислотой, а не водой? Все для того, чтобы не дать образоваться облаку-туману из капель серной кислоты в воде.
Вот примерно так выглядит непрерывное производство серной кислоты на заводе.
Слово о сульфатах....
Практически все сульфаты (соли серной кислоты) хорошо растворимы в воде, за исключением сульфатов щелочно-земельных металлов и свинца. На этом свойстве основан метод обнаружения сульфат-иона в растворе: реакция с хлоридом бария. На наличие сульфат-иона укажет образование белого осадка сульфата бария.
В твердом виде сульфаты чаще имеют светлую окраску, не царапают стекло. Внешне они даже похожи на карбонаты, правда, не реагируют с разбавленной соляной кислотой.
Сульфаты способны растворяться в концентрированной серной кислоте.
Соли серной кислоты имеют красивые интересные названия, например:
- целестин - сульфат стронция. Используется в пиротехнике;
- барит - сульфат бария. Минерал прозрачного цвета, но из-за примесей может иметь и бурую, и красноватую окраску.
Пожалуй, каждый сульфат достоин отдельной статьи: и за интересный внешний вид, и за широкое использование в промышленной деятельности человека. Поэтому мы сегодня не будем мешать всю информацию в одну "кучу", а ограничимся лишь общими сведениями.
Понравилась ли вам эта статья! Была ли она полезной для подготовки к урокам химии? Сплошные вопросы у меня 😊
До встречи! Здоровья и благополучия всем!
