硫酸在中国古代是怎么制造的?
硫酸这种工业生产的重要原料始于8世纪,我们中国道士却是拿来炼丹,生产硫酸最古老的方法是用绿矾(硫酸亚铁)为原料,放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸.古代炼丹士称硫酸为”绿矾油”就是由这种方法而得名.生产硫酸最古老的方法是用绿矾(FeSO4·7H2O)为原料,放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸.在煅烧过程中,绿矾发生分解,放出二氧化硫和三氧化硫,其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝,便可得到硫酸.2(FeSO4·7H2O) Fe2O3+SO2+SO3+14H2O 在18世纪40年代以前,这种方法为不少地方所采用.古代称硫酸为“绿矾油”就是由于采用了这种方法的缘故.
硫酸是现代工业的重要组成部分,古代对硫酸的了解与使用没有现代这么全面,因此古代现场很少用硫酸。
对于硫酸的制备,古人缺少相关技术,因此古代硫酸非常稀少,也不会用到现场。
同时古人缺少对硫酸的认识,导致硫酸的性质不清楚,无法合理使用,所以也不会用到现场。
为了保证浓硫酸贮存的安全性,一般选用卧式储罐,储罐四周建防漏墙。
尤于浓硫酸储罐在长期储存中,可能在液体上表面会有少量稀酸存在,
与铁反应会产生氢气,造成危险。因此在罐体顶部应设置呼吸阀和阻火器。
公元前2000年的巴比伦就有了电池?这虽让人们感到不可思议,但它却是千真万确的。1936年9月,德国考古学家威尔赫姆·科昂格在伊拉克首都巴格达近郊的格加特·拉布阿村发掘出许多距今2000多年的陶瓷罐。罐口很粗,罐颈覆盖一层沥青。有根小的铁棒插在铜制圆筒里,圆筒直径2.6厘米,高约9厘米,铁棒高出圆筒1厘米,铁棒下端塞有约3厘米的沥青,使铁棒和铜罐隔离开。经过仔细研究,科昂格认为这一装置是古代人用过的电池。这些出土的铜罐、铁棒和陶器是古代使用的电池。只要向陶罐内倒入一些酸和碱性水,便会发出电来。由于这些古电池是在巴格达近郊地下的石棺内发现的,所以被称作“巴格达电池”。
更加不可思议的是,在大约同一地点还发掘出大量的电镀物品。可以想象,这些电池的用途之一就是电镀。然而,这些电镀品是大约公元前2000年的物品,比科昂格发现的陶罐电池还要早两千多年。这意味着某些电镀技术早在四千年前就已使用,而现代意义上的电镀技术直到19世纪上半叶才问世。许多人对此持怀疑和否定的态度。
为了证明科昂格的观点,许多科学家不断用仿制品进行通电实验。1940年,美国工程师格雷仿制了这些陶罐,并在陶罐里充入葡萄酒、硫酸铜、硫酸碱等古代居民可能作为电解质的液体。奇迹发生了,模型真的发出了电,成功地获得半伏特的电,并且电池连续工作了18天。第二次世界大战后,德国的艾巴利西特做了相同的实验,也成功地获得了半伏特的电。随后他又做电解镀金实验:将一个小雕像吊起来,抹上一层金粉水,然后接通仿制的古电池,大约通电2小时后,一尊金灿灿的镀金雕像出现了。这一实验终于证实了科昂格的论断。
如果古巴比伦人能够使用电得到承认的话,那么世界上许多关于长明灯的传说可能就找到了答案。这些长明灯所用的能量可能就是电。
湿法炼铜的原理是:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”,晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁,铁赤色如铜”的记载。南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜,其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。南北朝的陶弘景说:“鸡屎矾投苦洒(醋)中涂铁,皆作铜色”,即不纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水,但可溶于醋,用醋溶解后也可与铁起置换反应。显然认识的范围扩大了。到唐末五代间,水法炼铜的原理应用到生产中去,至宋代更有发展,成为大量生产铜的重要方法之一。
硫酸发现于公元8世纪。阿拉伯炼丹家贾比尔通过干馏硫酸亚铁晶体得到硫酸。一些早期对化学有研究的人,如拉齐、贾比尔等,还写了有关硫酸及与其相关的矿物质的分类名单;其他一些人,如伊本·西那医师,则较为重视硫酸的种类以及它们在医学上的价值。
在17世纪,德国化学家Johann Rudolf Glauber将硫与硝酸钾混合蒸汽加热制出硫酸,在这过程中,硝酸钾分解并氧化硫令其成为能与水混合并变为硫酸的三氧化硫(SO3)。于是,在1736年,伦敦药剂师Joshua Ward用此方法开拓大规模的硫酸生产。
在1746年,John Roebuck则运用这个原则,开创铅室法,以更低成本有效地大量生产硫酸。经过多番的改良后,这个方法在工业上已被采用了将近两个世纪。 由John Roebuck创造的这个生产硫酸的方法能制造出浓度为65%的硫酸,后来,法国化学家约瑟夫·路易·盖-吕萨克以及英国化学家John Glover将其改良,使其能制造出浓度高达78%的硫酸,可是这浓度仍不能满足一些工业上的用途。
在18世纪初,硫酸的生产都依赖以下的方法:黄铁矿(FeS2)被燃烧成硫酸亚铁(FeSO4),然后再被燃烧,变为能在480℃下分解成氧化铁以及能用以制造任何浓度硫酸的三氧化硫的硫酸铁[Fe2(SO4)3]。可惜,此过程的庞大成本阻碍了浓硫酸的广泛运用。 由约翰·道尔顿在1808年绘制的早期硫酸分子图显示了硫酸有一个位于中心的硫原子并与三个氧原子建立共价键,如右图。
后来,到了1831年,英国制醋商人Peregrine Phillips想到了接触法,能以更低成本制造出三氧化硫以及硫酸,这种方法在现今已被广泛运用。
在古代中国,稀硫酸被称为“绿矾油”。 在公元650~683年(唐高宗时),炼丹家孤刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”,即干馏石胆(胆矾)而获得硫酸。
方法一
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。
制取二氧化硫(沸腾炉)
燃烧硫或高温处理黄铁矿,
4FeS2+11O2===8SO2+2Fe2O3
接触氧化为三氧化硫(接触室)
2SO2+O2====2SO3(可逆反应)
用98.3%硫酸吸收(吸收塔)
SO3+H2SO4==H2S2O7(焦硫酸)
加水
H2S2O7+H2O==2H2SO4
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。
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。
方法二
制取二氧化硫(沸腾炉)
2
4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3
将二氧化硫溶于水变成亚硫酸。
亚硫酸氧化得硫酸。
应该没用更简单的了。