硫酸的原材料是什么?
硫磺或硫铁矿 也就是硫精砂
硫酸(H2SO4)三氧化硫和水的化合物。依照三氧化硫的含量不同,可分为含水硫酸、无水硫酸和发烟硫酸。当SO3与H2O的分子比小于1时为含水硫酸,其溶质质量分数小于100%;分子比等于1时为无水硫酸,其浓度为100%;分子比大于1时为发烟硫酸,其溶质质量分数大于100%。无水硫酸为一种无色透明、有强腐蚀性的油状液体,密度1.8269g/cm3(25℃),熔点10.36℃,沸点330℃。纯硫酸受热时放出SO3,当溶质质量分数达到98.3%时,成为恒沸溶液,其沸点为338℃,密度1.834g/cm3(25℃)。浓硫酸溶于水可形成一系列水合物H2SO4·nH2O(n=1、2、4、6、8),这些水合物都很稳定;所以有强烈的吸水性,是广泛使用的干燥剂和脱水剂。浓硫酸的水合过程放出大量热,每摩H2SO4溶解时放热为85.5kJ,在稀释浓硫酸时,一定要将浓硫酸慢慢地经玻璃棒导入水中,并不断搅拌,浓硫酸能从一些碳、氢、氧元素组成的有机物中将氢氧两元素按水的组成比脱去。如:
HCOOHH2O+CO↑
C12H22O1111H2O+12C
热的浓硫酸是强氧化剂,可跟许多金属或非金属作用而被还原为SO2或S。如:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
H2S+H2SO4(浓)S↓+SO2↑+2H2O
Al、Fe、Cr在冷、浓H2SO4中发生钝化。稀硫酸是很弱的氧化剂,不与非金属反应。具有酸的通性。硫酸是重要的化工产品之一,大量用于化学肥料工业(占硫酸总产量的50%以上)。还用于农药、医药、染料、合成纤维、冶金、石油炼制、炸药、无机盐以及其他许多化工产品的生产,是实验室常用的试剂。工业上大规模生产硫酸有接触法和硝化法两种:
硝化法SO2+NO2==SO3+NO
SO3+H2O==H2SO4
硝化法生产的硫酸的质量分数只有76%,而接触法可以生产98%以上的硫酸,采用最多。
硫酸之二
三氧化硫和水的化合物,无水硫酸的化学式为H2SO4。依照三氧化硫含量的不同,可分为含水硫酸、无水硫酸和发烟硫酸。SO3与H2O的分子比小于1时叫含水硫酸,浓度小于100%;分子比等于1时叫做无水硫酸,硫酸质量分数为100%;分子比大于1时叫发烟硫酸,质量分数大于100%。无水硫酸为一种无色透明、有强腐蚀性的油状液体,密度1.8269g/cm3(25℃),凝固点10.36℃,330℃时沸腾。98.3%的硫酸为硫酸和水的共沸物,其相对密度为1.834(18℃),338℃时沸腾;到444℃时硫酸蒸气基本上完全分解为SO3和H2O。
化学性质 ①有强烈的水合作用,硫酸可以与水结合,形成水合晶体H2SO4·xH2O(x=1,2,4,6,8)。浓硫酸溶于水时产生大量的热,若不慎将水倾入浓硫酸中,可能引起暴沸,使酸溅出。因此,稀释硫酸的方法只能是将浓硫酸慢慢倾入搅拌下的水中。强烈的水合作用使浓硫酸成为一种很好的干燥剂和脱水剂,它可使许多有机物质碳化。②
为二氧化硫、硫,甚至硫化氢。与浓硫酸不同,稀硫酸是很弱的氧化剂,不与非金属反应,与活泼金属反应时放出氢气。
工业制法 先将硫黄或黄铁矿在空气中燃烧或焙烧,以得到二氧化硫气体。将二氧化硫氧化为三氧化硫是生产硫酸的关键,其反应为:
2SO2+O2→2SO3
这个反应在室温和没有催化剂存在时,实际上不能进行。根据二氧化硫转化成三氧化硫途径的不同,制造硫酸的方法可分为接触法和硝化法。接触法是用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾(助催剂)的五氧化二钒V2O5作催化剂,将二氧化硫转化成三氧化硫。硝化法是用氮的氧化物作递氧剂,把二氧化硫氧化成三氧化硫:
SO2+N2O3+H2O—→H2SO4+2NO
根据所采用设备的不同,硝化法又分为铅室法和塔式法。现在铅室法已被淘汰;塔式法生产的硫酸浓度只有76%;而接触法可以生产浓度98%以上的硫酸,采用最多。
应用硫酸是最重要的化工产品之一,它的产量是衡量一个国家化学工业生产能力的标志之一。硫酸大量(占硫酸总产量的50%以上)用于化学肥料工业,还用于农药、医药、染料、合成纤维、冶金、石油炼制、炸药、无机盐及其他许多化工产品的生产。(
凡是自然界存在的含硫物质,原则上都可做为生产硫酸的原料。但对于某一种含硫物质,
需经过经济技术利弊比较之后才能确定。经多年工业实践证明,硫磺、硫铁矿和其它金属硫化
矿已成为现代硫酸工业的原料。此外,采用石膏及硫化氢气体作为原料制酸,也有广阔的发展
前景,特别是磷石膏制酸发展速度尤快。
故答案为:水、浓硫酸、用干抹布将浓硫酸拭去再用大量水冲洗、最后涂上NaHCO3溶液;
(2)用氢氧化钠固体来配制氢氧化钠溶液所需要用到的仪器有:托盘天平、量筒、烧杯和玻璃棒;
用托盘天平称量物质时要遵循左物右码的原则;
用氢氧化钠固体来配60克10%的氢氧化钠溶液,
设用氢氧化钠固体来配60克10%的氢氧化钠溶液时所需水的质量是xg,根据溶质质量分数概念可得:
| 6 |
| 6+x |
解得x=54g
又因为水的密度为1g/mL,故需水54mL,所以需要用100mL的量筒;
故答案为:玻璃棒;左盘中放砝码右盘放烧杯、B.
(2)①因为浓硫酸溶解会放出大量的热,密度比空气大,为防止酸溅出,因此浓硫酸的稀释时应酸入水并不断搅拌使溶解时产生的热量尽快散失;
②从曲线观察两种不同的酸的吸水情况的变化可知:浓硫酸和一定浓度以上的稀硫酸都具有吸水性;浓硫酸吸水能力比稀硫酸强(吸水速度快、吸水量大);开始两者吸水速度差异比较大,随着时间的推移吸水速度越来越接近,吸水能力越来越弱;硫酸浓度越稀吸水性越弱,到一定浓度后就失去吸水性;硫酸吸水能力可能会受环境温度、湿度、气压、酸的用量、表面积等因素的影响等.
(3)①根据对比实验的特点从浸过浓硫酸的铜片不会发生反应,而未浸过浓硫酸的铁片发生了反应,所以未浸过浓硫酸的铁片能置换出硫酸铜中的铜,而浸过浓硫酸的铁片由于发生了钝化则不会与硫酸铜发生反应,II的设计采用了对比实验的方法进行探讨,体现了对比实验的科学性,强调了结论的正确性.
②根据对比实验的设计要求,可对浸过浓硫酸的铁片和未浸过浓硫酸的铁片与稀硫酸进行接触,看反应的发生情况从而判断是否发生了钝化现象;
③由实验叙述可知,两种情况的差别实质就是反应时温度的变化,所以可从该处做出发点分析温度对反应的影响,可以是加热条件下,氧化膜被破坏(被浓硫酸溶解),铁继续与浓硫酸反应.(或热的浓硫酸能与铁反应产生刺激性气体;或热的浓硫酸不能使铁钝化;或铁的钝化随条件的改变而改变;或铁与浓硫酸的作用与温度有关)(其它合理答案均可)等;
故答案为:(1)脱水; 吸水;
(2)①浓硫酸,水;浓硫酸溶解放出大量的热、浓硫酸的密度比水大; ②浓硫酸和一定浓度以上的稀硫酸都具有吸水性;浓硫酸吸水能力比稀硫酸强(吸水速度快、吸水量大);开始两者吸水速度差异比较大,随着时间的推移吸水速度越来越接近,吸水能力越来越弱;硫酸浓度越稀吸水性越弱,到一定浓度后就失去吸水性;硫酸吸水能力可能会受环境温度、湿度、气压、酸的用量、表面积等因素的影响等.
(3)①
| 实验现象与结论 |
| 浸过浓硫酸的铁片表面无明显变化,另一铁片表面产生红色固体. |
②取两片相同的铁片,一片放入浓硫酸中一段时间,取出,与另一片同时放入稀硫酸溶液中.(其它合理答案均可)
③加热条件下,氧化膜被破坏(被浓硫酸溶解),铁继续与浓硫酸反应.(或热的浓硫酸能与铁反应产生刺激性气体;或热的浓硫酸不能使铁钝化;或铁的钝化随条件的改变而改变;或铁与浓硫酸的作用与温度有关)(其它合理答案均可).
1、化学肥料工业
化肥中的硫酸铵、过磷酸钙等产品需消耗大量的硫酸,国内化肥消耗硫酸量约占硫酸总消耗量的60%以上。
2、农药工业
许多农药都要以硫酸为原料,如制造敌百虫、敌敌畏、滴滴涕等所用的三氯乙醛就需消耗大量硫酸。三氯乙醛将氯油与浓硫酸反应,脱水制得三氯乙醛。
3、氯碱工业
在氯碱工业中,硫酸主要用于氯气和氯化氢气体的干燥。
扩展资料
纯硫酸一般为无色油状液体,密度1.84 g/cm³,沸点337℃,能与水以任意比例互溶,同时放出大量的热,使水沸腾。加热到290℃时开始释放出三氧化硫,最终变成为98.54%的水溶液,在317℃时沸腾而成为共沸混合物。
硫酸的沸点及粘度较高,是因为其分子内部的氢键较强的缘故。由于硫酸的介电常数较高,因此它是电解质的良好溶剂,而作为非电解质的溶剂则不太理想。硫酸的熔点是10.371℃,加水或加三氧化硫均会使凝固点下降。
1、此过程的不断进行,使油脂中的双键遭到破坏,使油脂的碘值不断下降。在生产实验中,可不断取样,测得油脂碘值的变化,从而推得氧化过程的反应速率方程,通过优化寻找最佳进气速率和最佳反应温度。
2、当亚硫酸氢钠加入反应体系后,不仅要测碘值变化,还要测SW值。生产者可根据原料和产品的性质、性能摸索制定自己产品的碘值和SW指标范围。作为加脂荆的亚硫酸化油脂。SW应控制在一定范围之内,太低则乳化性能不好。不能使未反应油脂很好地与水相容。乳液不稳定,易出浮油;太高则乳液过于稳定。在加脂时不易结合,同时当亲水的极性基团含量高时,与皮革结合力过强,加脂效应反而减小,成革有枯干的手感。
3、随反应的进行,碘值不断下降。控制碘值是为了使反应平稳进行。生产中为降低成本需要尽量缩短反应时问。这可以通过调节进气速率来实现。但碘值下降太快会引起更多的副反应。所以在氧化和亚硫酸化阶段,要尽量使碘值下降速率均匀。
4、SW和碘值的联合使用,在其它指标(如pH值、含水量、乳化稳定性等)的配合下。将可以很好地控制过程调节和反应终点,从而使产品性能稳定。
通过生产实验操作,生产者可以制定自己的标准。或绘制自己的控制曲线。这可以使生产者、使用者对产品有更深刻的了解,定量地控制产品质量,太大降低由于间歇式操作引起的批间差别。
有关方程式
4
FeS2
+
11
O2
==高温==
8
SO2
+
2
Fe2O3
2
SO2
+
O2
==催化剂加热==
2
SO3
SO3
+
H2O
==
H2SO4
可见,硫元素的最终来源是
FeS2
所以硫酸工业最重要原料是黄铁矿
(1)硫酸的酸性
硫酸具有酸类的通性,其水溶液能够使石蕊试液变红、与活泼金属反应可放出H2、与碱性氧化物、碱反应时生成盐和水,这些性质都体现硫酸的酸性,实际上是硫酸中H+离子性质的体现。如
Zn+H2SO4(稀)==ZnSO4+H2↑
CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O
硫酸是一种强酸,可与弱酸盐反应,在制一些弱酸时常利用硫酸的强酸性。如
FeS+H2SO4(稀)==FeSO4+H2S↑
Ca3(PO4)2+3H2SO43CaSO4↓+2H3PO4
2CH3COONa+H2SO4(浓)==Na2SO4+2CH3COOH
(2)硫酸的不挥发性(或称高沸点性)
可以用硫酸与易挥发酸的盐反应来制取易挥发的酸,或者说可以用硫酸与低沸点酸的盐反应来制取低沸点的酸。由于硫酸具有不挥发性,反应时生成的气体或蒸气中只含有较少的酸雾,便于得到较纯的气体。如:
NaCl(固)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
NaNO3(固)+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
在这些反应中是硫酸的难挥发性与酸性的共同表现。
(3)硫酸的稳定性
硫酸对热的稳定性强,可以用硫酸与不稳定酸的盐反应来制取不稳定酸。如:
Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑
Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+SO2↑
不稳定酸分解后可得到相应的气体。
(4)浓H2SO4的吸水性
浓H2SO4有很强的吸收水分的性质,是硫酸分子与现成的水分子(自由水)或结晶水结合成硫酸的水合物。利用这种性质可以用浓H2SO4做干燥剂,但不能干燥NH3等碱性气体,也不能干燥H2S、HI等还原性气体。
把少量研细的胆矾放入浓H2SO4中,会逐渐变为白色,就是由于浓H2SO4吸收了胆矾(CuSO4·5H2O)中的结晶水,而使其变为白色的无水硫酸铜。
(5)浓H2SO4的脱水性
浓H2SO4还可以把有机物中的氢、氧元素按2∶1的原子个数比(即水的组成)从有机物中脱出,这就是浓H2SO4的脱水性。必须清楚,在有机物中氢、氧两种元素并不是以水分子形式存在的,只是被浓H2SO4脱出时符合水分子的组成。可见脱水性与吸水性是不相同的。常见的浓H2SO4脱水性的表现有以下几种:
①使有机物脱水,有碳游离出来,如糖类脱水。
C12H22O1112C+11H2O
(C6H10O5)n6nC+5nH2O
②使有机物脱水,没有碳游离出来,如甲醇制一氧化碳,酒精制乙烯。
HCOOHCO↑+H2O
C2H5OHC2H4↑+H2O
在这些反应中浓H2SO4是脱水剂,浓H2SO4所起的作用是脱水作用。
(6)浓H2SO4的氧化性
在浓H2SO4中,硫酸以分子状态存在。硫酸分子中的硫元素显+6价,是硫元素的最高价态,有较强的氧化性,可以氧化多种物质。
①浓H2SO4与不活泼金属Cu、Hg、Ag反应时,一般放出SO2和有硫酸盐生成。在反应中浓H2SO4既表现出氧化性,
又表现出酸性。如:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
2Ag+2H2SO4(浓)Ag2SO4+SO2↑+2H2O
Hg+2H2SO4(浓)HgSO4+SO2↑+2H2O
②浓H2SO4与某些低价元素化合物(具还原性的化合物)反应,有SO2或其它低价态的硫酸还原产物和硫酸盐生成时,也是浓H2SO4的氧化性与酸性的共同体现。如:
2NaBr+3H2SO4(浓)==2NaHSO4+Br2↑+SO2↑+2H2O
2FeS+6H2SO4(浓)==Fe2(SO4)3+2S↓+3SO2↑+6H2O
③浓H2SO4与某些非金属或某些气态氢化物反应时,一般没有盐生成,则只是浓H2SO4氧化性的表现。如:
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O
H2S+H2SO4(浓)==S↓+SO2↑+2H2O
H2S+3H2SO4(浓)4SO2↑+4H2O
2HBr+2H2SO4(浓)==2SO2↑+Br2↑+2H2O
④常温时浓H2SO4能使Fe、Al钝化,也是浓H2SO4氧化性的表现。
实验室制法 1.可以用FeSO4.7H2O加强热,用冰水混合物+U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4。关键在于尾气吸收。 2.可将二氧化硫气体通入双氧水制取硫酸,此法占率较低。 自然制法 酸雨能产生硫酸,酸雨中的二氧化硫(SO2)与大气中的水反应,生成亚硫酸(H2SO3),亚硫酸又与大气中的氧气反应,生成硫酸(H2SO4),落到地面 [3] 其他硫酸制备工艺 (1)氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法 (2)采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺 (3)草酸生产中含硫酸废液的回收利用 (4)从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺 (5)从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法 (6)从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法 (7)从制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法 (8)催化氧化回收含有机物废硫酸的方法 (9)电瓶用硫酸生产装置 (10)二氧化硫源向硫酸的液相转化方法 (11)沸腾炉焙烧硫磺制备硫酸的方法 (12)沸腾炉掺烧硫磺生产装置中稀酸的回收利用 (13)高浓二氧化硫气三转三吸硫酸生产方法 (14)高温浓硫酸液下泵耐磨轴套 (15)高效阳极保护管壳式浓硫酸冷却器 (16)节能精炼硫酸炉装置 (17)精苯再生酸焚烧制取硫酸的方法 (18)利用废硫酸再生液的方法和装置 (19)利用含硫化氢的酸性气体与硫磺联合制取高浓度硫酸 (20)利用含硫化氢的酸性气体制取高浓度硫酸[6]
工业制法
通用方法 生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。 1.制取二氧化硫(沸腾炉) 燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫S+O2=点燃=SO2 4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3 2.接触氧化为三氧化硫(接触室) 2SO2+O2=五氧化二钒催化并加热=2SO3(可逆反应) 3.用98.3%硫酸吸收 SO3+H2SO4=H2S2O7(焦硫酸) 4.加水 H2S2O7+H2O=2H2SO4 5.提纯 可将工业浓硫酸进行蒸馏,便可得到浓度95%-98%的商品硫酸。[6] 二水法磷酸反应后,利用磷石膏,工业循环利用,使用二水法制硫酸。[6]