钢铁企业烧结机机头烟气采用硫氨法脱硫,产生的副产品硫酸铵化肥,环保部门对副产品有何要求。
其实要求都达不到,灰尘多
环保要求见
D L/ T 8 0 8一 2 0 0 2
前 言
为了解决火力发电厂排烟中二氧化硫的污染问题,改善大气环境,应开发适合我国国情的火电厂烟
气脱硫技术。副产硫酸铁是火电厂氨法烟气脱硫生产的一种副产品,具有一定的肥效,但因工艺特点,
其成分与G B 5 3 5 -1 9 9 5《 硫酸按》标准相比,有一定的特殊性,故制定本标准。
本标准由 中国电力企业联合会提出。 本标准由全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会及电力行业环境保护标准化技术委员会归口。
本标准由成都热电厂和国家化肥质量监督检验中心 ( 上海)负责起草。
本标准主要起草人:翁玉龙、吴仲辉、杨一。
本标准为首次发布。DL/ T 8 0 8一 2 0 0 2
副 产 硫 酸 按
1 范围
本标准规定了火电厂氨法烟气脱硫生产的副产硫酸铰的要求、试验方法、检验规则、标识、包装、
运输和贮存。
本标准适用于火电厂氨法烟气脱硫生产的副产硫酸按产品。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注 日 期的引用文件,其随后所有的
修改单 ( 不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究
是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日 期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
G B 5 3 5 -1 9 9 5 硫酸按
G B / T 1 2 5 0极限数值的表示方法和判定方法
G B / T 6 6 7 9 固体化工产品采样通则
G B 8 5 6 9 固体化学肥料包装
G B / I 8 5 7 2 -2 0 0 1 复混肥料中总氮含量测定 蒸馏后滴定法 ( n e q I S O 5 3 1 5 -1 9 8 4 )
G B 1 8 3 8 2 肥料标识 内容和要求 ( n e q I S O 7 4 0 9 -1 9 8 4 )
H G / I 2 8 4 3 化肥产品 化学分析常用标准滴定溶液、标准溶液、试剂溶液和指示剂溶液国家质量
技术监督局令第4 号《 产品质量仲裁检验和产品质量鉴定管理办法》1 9 9 9 . 4 . 1
3 要 求
副产硫酸钱产品应符合表1 要求:
裹 1 副产硫酸铁产品的要求
项 目 指 标
外观 白色或灰白色粒状或粉末状,无可见机械杂质
总氮 ( N )含量 妻 1 8. 0
水分 ( H 2 O ) 1. 5
游离酸 ( 以H 2 S O 4 计)含量 簇 2. 0
试验方法
4 . 1试剂、溶液和水
本标准中所用试剂、溶液和水,在未注明规格和配制方法时,均应符合H G / T 2 8 4 3之规定。
4 . 2 外观
目测 。
4 . 3 总氮含量的测定 蒸馏后滴定法
按G B / I 8 5 7 2 -2 0 0 1 中6 . 2 . 2 条进行。
4 . 4 水分的测定 重量法
按‘ 3 1 3 5 3 5 -1 9 9 5中4 . 4 条进行。DL/ T 8 0 8一 2 0 0 2
4 . 5 游离酸含量的测定 容量法
4 . 5 . 1 方法提要
试液中的游离酸,在指示剂存在下,用氢氧化钠标准滴定溶液滴定。
4 . 5 . 2 试剂和材料
4 . 5 . 2 . 1氢氧化钠标准滴定溶液,‘( N a O H)二0 . l m o l / L
4 . 5 . 2 . 2 盐酸溶液,‘( H C l ) =O . l m o l / L
4 . 5 . 2 . 3 甲基红一 亚甲基蓝混合指示剂
4 . 5 . 2 . 4 分析中用的水:
在1 0 0 0 ML水中,加2 - - 3 滴指示剂,如溶液不呈灰绿色,则用氢氧化钠标准滴定溶液或盐酸溶液
调节至溶液呈灰绿色 ( 或酸度计指示在p H 5 . 4 一5 . 6 ) 0
4 . 5 . 3仪器和设备
4 . 5 . 3 . 1一般实验室仪器
4 . 5 . 3 . 2酸度计。
4 . 5 . 4 分析步骤
称取1 呢试样,精确至0 . 0 坛,置于1 0 0 mL烧杯中,加5 0 mL水溶解,用中速滤纸过滤,并用水洗
涤烧杯和滤纸,收集滤液于2 5 0 mL锥形瓶中。
加1 -2 滴指示剂于滤液中,用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至灰绿色为终点。
若溶液有色,终点难以观察,也可滴定至酸度计指示p H 5 . 4 一5 . 6 为终点。
4 . 5 . 5 分析结果的计算和表述
游离酸 ( 以 H , S O , 计)含量 ( X) ,以质量百分数 ‘ %)表示,按式 ( 1 )计算:
X=c V x 0 . 0 4 9 0 x 10 0 = c V x 4. 9 0
刀 z
( 1 )
式中:
c - 氢氧化钠标准滴定溶液浓度,m o l / L
V- 测定时消耗氢氧化钠标准滴定溶液体积,ML
0 . 0 4 9 0 — 与 1 . 0 0 mL氢氧化钠标准滴定溶液 ‘( N a O H) =1 . 0 0 0 m o l / L相当的以克表示的硫酸的质
量
m— 试料的质量,9 .
取平行测定结果的算术平均值为测定结果。
4 . 5 . 6 允许差
产品的游离酸含量不大于1 . 0 %时, 平行测定结果的绝对差值不大于0 . 1 0 0,不同实验室测定结果
的绝对差值不大于0 . 1 5 %
产品的游离酸含量大于1 . 0 %时,平行测定结果的绝对差值不大于0 . 2 0 %,不同实验室测定结果的
绝对差值不大于 0 . 3 0 %.
5 检验规则
5 . 1 本标准中质量指标合格判定采用 G B / 1 ' 1 2 5 0中 “ 修约值比较法” 。
5 . 2 产品应由生产企业质量监督部门进行检验,生产企业应保证所有出厂的产品均符合本标准的要求。
每批出厂的产品应附有质量证明书,其内容包括:生产企业名称、地址、产品名称、养分含量、批号或
生产日 期、产品净含量 ( 即净重)和本标准编号。
5 . 3 使用单位有权按照本标准规定的检验规则和检验方法对所收到的产品进行质量检验,检验其质量
指标是否符合本标准要求。
5 . 4 如果检验结果中有一项指标不符合本标准要求时,应重新自2 倍量的包装袋中采取样品进行检验。DL / T 8 0 8一 2 0 0 2
重新检验结果中即使有一项指标不符合本标准要求,整批产品则不能验收。
5 . 5产品按批检验,以一天或两天的产量为一批,最大批量不超过1 5 0 t .
5 . 6袋装产品,不超过5 1 2袋时,按表2确定采样袋数超过5 1 2袋时,按式 ( 2 )计算结果确定采样
袋数,如遇小数,则进为整数。
表2 采样袋数的确定
总 袋 数 最 少 采 样 袋 数 } 总 袋 数 最少采样袋数
1 一1 0 全部袋数 182- 216 18
1 1-4 9 } 217- 254 19
5 0-6 4 一 255- 296 20
65-81 } 2 9 7 -3 4 3 21
8 2-1 01 一 1 3 4 4 - 3 9 4 22
1 0 2-1 2 5 } 3 9 5 -4 5 0 23
1 2 6-1 5 1 一 451- 512 24
1 5 2- - 1 8 1一 }
,=3 x , M ( 2 )
式中:
n — 采样袋数
N— 每批产品总袋数。
按表2 或式 ( 2 )计算结果,随机抽取一定袋数,用采样器从每袋最长对角线插人至袋的3 / 4处,
取出不小于1 0 0 g 样品,每批采取样品总量不得少于2 掩。
5 . 7 散装产品采样,按G B / 1 6 6 7 9 规定进行。
5 . 8 样品缩分: 将采取的样品迅速混匀,用缩分器或四分法将样品缩分至约1 0 0 0 g ,分装于两个洁净、
干燥的5 0 0 n 止具有磨口塞的广口瓶或聚乙烯瓶中密封,贴上标签,注明生产企业名称、产品名称、批
号或生产日 期、采样日 期、采样人姓名,一瓶作产品成分分析,一瓶保存两个月,以备查用。
5 . 9 当供需双方对产品质量发生异议需仲裁,应按《 产品质量仲裁检验和产品质量鉴定管理办法》有
关规定进行。
6 标识
产品包装袋上应注明含硝态氮,其余按( B 1 8 3 8 2 执行。
7 包装、运输和贮存
7 . 1 产品包装应按G B 8 5 6 9 规定进行。每袋净含量 ( ( 5 0 士0 . 5 )吨、( 4 0 士0 . 4 )掩、( 2 5 士 0 . 2 5 )掩,
每批产品平均每袋净含量相应不得低于5 0 . O k g , 4 0 . 0 掩、2 5 . 0 掩。
7 . 2 产品在运输过程中应防潮和防包装袋破损。产品应贮存于平整、阴凉、通风、干燥的仓库内。在
运输和贮存时,严禁与石灰、水泥等碱性物质接触,包装件堆置高度应小于7 m.
传统烘箱干燥法,过程繁琐复杂,人为操作,重复计算,容易出现误差、
SFY-20T型硫酸铵水分快速测定仪,一键式操作,全自动测试模式,快速检测其水分含量,只要3~5分钟,自动出准确的水分结果、
这些特点使得2015年全年硫酸铵出口总量打破历史最高纪录,而这已成为过去,从上述海关数据可知,2016年1月份硫酸铵出口量为43.07万吨,是2008年以来同期出口量最大的一年,再创佳绩!我们再看2008-2015年这八年期间,每一年的硫酸铵出口总量均较前一年有所增加,增幅20万吨-134万吨不等。
尤其是近三年的出口量增加尤为明显,中国化肥网小车认为2016年硫酸铵市场中“出口”仍将是关键词之一,甚至有可能是决定每一轮硫酸铵价格涨幅和涨价持续时间的最重要因素,何以得出这一结论?下面就来小小探讨一下。
纵向来看:8年以来,出口占硫酸铵总需求的比重越来越大, 2009年中国化工信息中心的数据显示,当年中国硫酸铵产量约280万吨,出口88万吨,工业原料约30万吨,国内肥料消费量160-170万吨左右,出口占总需求的比重约为31%。
到了2015年,据估计产量约970-1000万吨,出口总量高达528万吨,工业及国内肥料消耗量虽也有增加,但增幅甚微。既然出口所占总需求的比重达到近50%这么大,那么出口仍将是2016年硫酸铵市场的关键词之一,其理由不言自明,只要国际上硫酸铵的价格较国内销售所得价格不低的太多的话,出口仍将继续发挥其消化国内货源。
尤其是拉动价格上涨的重要作用当然,所谓“成也萧何,败也萧何”, 2016全球经济大环境继续低迷为主,一旦我国硫酸铵主要出口目的地东南亚、巴西等国家经济出现大波动的话,我国硫酸铵出口可能会受到较大影响。
横向来看:2016年出口相较于内需仍将对价格的上涨发挥巨大作用, 具体来看2016年内需复合肥企业对于硫酸铵的需求应稳中略减(近半年以来复合肥企业开工率同比偏低,且成品库存消化情况不理想),稀土方面的需求暂时不佳(据中国化肥网小车统计。
截止目前南方供稀土开采的硫酸铵厂家出厂价较春节假期前回落了50-100元/吨),业内只能将关注点放在出口、春夏两季农需和复合肥企业刚需上,而春夏两季农需应基本稳定(据悉水稻等喜硫作物的种植面积应不会有大变化),那么出口应该是决定价格涨跌的最重要因素。
如此一来,我们硫酸铵业内所必须关注的重中之重即为中间商对于焦化副产、己内酰胺副产及挤压颗粒硫酸铵的操作时间与数量,出口操作逢低买入逢高出口也是我们获利的关键,当然我们在进行内贸淡季储备之际为了降低风险,也应该尽量规避国外的采购旺季。
由上可知,出口乃兵家必争之地,业内纷纷期待2016年我国硫酸铵出口数量能有更大的突破,继续为国内硫酸铵价格的上涨发挥重要作用。
1.丙烯腈硫酸水合法
丙烯腈和水在硫酸存在下水解成丙烯酰胺硫酸盐,然后用液氨中和生成丙烯酰胺溶液和硫酸铵,反应物经分离过滤后,将滤液结晶、干燥即得成品。此法的缺点是副产大量价值低廉的硫酸铵,又存在严重的硫酸腐蚀和污染等问题。每吨丙烯酰胺副产硫酸铵2280kg。原料消耗定额:丙烯腈(100%)980kg/t、硫酸(100%)200kg/t、氨(100%)700kg/t。
2.丙烯腈直接水合法
丙烯腈与水在铜催化剂存在下,在85-125℃和0.3-0.4MPa压力下直接水合而得。该法得到的丙烯酰胺水溶液(只含少量副产物),可直接作为产品销售,避免丙烯酰胺粉尘污染,用水溶液对劳动保护是有利的。产品参考规格:外观为白色鳞片状或粉状。一级品含量≥95%;二级品含量≥90%;三级品含量≥85%。
3.酶催化法在室温下将丙烯腈水溶液送入装有菌种催化剂的固定床反应器中,经反应丙烯腈100%转化为丙烯酰胺。经分离,甚至可不经精制、浓缩就得到丙烯酰胺的工业产品。
工业级的一吨12000-15000左右吧,说不准,价格每天都在变。
另外在传统的己内酰胺生产工艺中,会产生硫酸铵的副产物,这种硫酸铵就成为己内酰胺级别了,而日本住友化学利用气象贝克曼重排技术,可以做到完全零副产硫酸铵的水平,于是就有了借鉴钢材上的Steel Grade等级!
因为硫酸亚铁和硫酸亚铁铵水解都是显酸性,保持溶液的酸性那么抑制了盐类的水解,以防溶液水解变质。
硫酸铵作为一种优良的氮肥(俗称肥田粉),适用于一般土壤和作物,能使枝叶生长旺盛,提高果实品质和产量,增强作物对灾害的抵抗能力,可作基肥、追肥和种肥。
硫酸铵能与食盐进行复分解反应制造氯化铵,与硫酸铝作用生成铵明矾,与硼酸等一起制造耐火材料。加入电镀液中能增加导电性。
钛铁矿用硫酸分解制钛白粉时,生成硫酸亚铁和硫酸铁,三价铁用铁丝还原成二价铁。经冷冻结晶可得副产硫酸亚铁。
扩展资料:
硫酸铵不能与其他碱性肥料或碱性物质接触或混合施用,以防降低肥效。不宜在同一块耕地上长期施用硫酸铵,否则土壤会变酸造成板结。如确需施用时,可适量配合施用一些石灰或有机肥。
但必须注意不能和石灰混施,以防止硫酸铵分解,造成氮素损失。一般两者的配合施用要相隔3~5 天。硫酸铵不适于在酸性土壤上施用。
硫酸亚铁广泛用于漂染、电镀废水的处理,是一种高效的净水絮凝剂,特别应用于漂染废水的脱色处理,效果更佳;可用做一水硫酸亚铁的原料,一水硫酸亚铁广泛应用于饲料业;是电镀废水高效絮凝剂聚合硫酸铁的最主要原材料。
参考资料来源:百度百科-硫酸铵
参考资料来源:百度百科-硫酸亚铁
硫酸是一种最活泼的二元无机强酸,能和绝大多数金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性,可用作脱水剂,碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时,亦会放出大量热能。其具有强烈的腐蚀性和氧化性,故需谨慎使用。是一种重要的工业原料,可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等,也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作化学试剂,在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。
中文名
硫酸
外文名
Sulfuric acid
化学式
H2SO4
分子量
98.078
CAS登录号
7664-93-9
发现历史
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。
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·西拿医师,则较为重视硫酸的种类以及它们在医学上的价值。[1]
在17世纪,德国化学家格劳伯(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。[2]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:金属硫化矿被燃烧成为低价硫酸盐,该物质可在一定温度下分解为相应的金属氢氧化物和气态的硫氧化物,再利用该氧化物生产硫酸。可惜,此过程的庞大成本阻碍了浓硫酸的广泛运用。[2]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。
约翰·道尔顿在1808年绘制的早期硫酸分子图
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。
存在情况
地球
酸雨中含有硫酸,酸雨中的二氧化硫(SO2)与大气中的水反应,生成亚硫酸(H2SO3),亚硫酸又被大气中的氧气氧化,生成硫酸,随雨水落到地面 ,引起酸性土壤的形成。改良酸性土壤通常用碱性物质进行中和。自然界中,很多含硫的矿物质,例如硫化亚铁,在发生氧化反应后形成硫酸,所形成的液体为高度酸性,能氧化残留的金属物,释出有毒的气体。在生物界,有一种海蛞蝓(Notaspidean pleurobranchs)也能喷射含硫酸的分泌物来御敌。
金星
硫酸能在金星的上层大气中找到。这主要出自于太阳对二氧化硫,二氧化碳及水的光化作用。波长短于160nm的紫外光子能光解二氧化碳,使其变为一氧化碳及原子氧。原子氧非常活跃,它与二氧化硫发生反应变为三氧化硫。三氧化硫进一步与水产生反应释出硫酸。硫酸在金星大气中较高较冷的地区为液体,这层厚厚的、离星球表面约45~70公里的硫酸云层覆盖整个星球表面。这层大气不断地释出酸雨。
在金星里,硫酸的形成不断循环。当硫酸从大气较高较冷的区域跌至较低较热的地区时被蒸发,其含水量越来越少而其浓度也就越来越高。当温度达300℃时,硫酸开始分解为三氧化硫以及水,产物均为气体。三氧化硫非常活跃并分解为二氧化硫及原子氧,原子氧接着氧化一氧化碳令其变为二氧化碳,二氧化硫及水会从大气中层升高到上层,它们会发生反应重新释出硫酸,整个过程又再一次循环。
木卫二
由伽利略号探测器传来的影像显示,硫酸亦有可能出现于木星的其中一个卫星——木卫二,但有关细节仍存有争议。[3]
管制信息
硫酸(易制毒-3),该品根据《危险化学品安全管理条例》《易制毒化学品管理条例》受公安部门管制。[6]
物理性质
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。
硫酸的结构式及键长
浓度的差异
尽管可以制出浓纯净的硫酸,并且室温下是无限稳定的(所谓的分解成恒沸物的反应发生在接近沸点的高温之下),但是纯硫酸凝固点过高(283.4K),所以为了方便运输通常制成98%硫酸,故一般所说的“高浓度硫酸”指的便是浓度为98%的硫酸。另外,硫酸在不同的浓度下有不同的应用,以下为一些常见的浓度级别:
硫酸分子的球棍模型
H2SO4比重
相应密度(kg/L)
浓度(mol/L)
俗称
10%
1.07
~1
稀硫酸
29~32%
1.25~1.28
4.2~5
铅酸蓄电池酸
62~70%
1.52~1.60
9.6~11.5
室酸、肥料酸
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硫酸亦可被制成其他形态。例如,将高浓度的SO3通入硫酸可制成发烟硫酸,有关发烟硫酸的浓度,人们通常以SO3的百分比作准或者是H2SO4的百分比作准,两者均可。一般所称的“发烟硫酸”的浓度为45%(含109%H2SO4)或65%(含114.6% H2SO4)。当SO3与H2SO4比例为1:1产物为焦硫酸(H2S2O7),焦硫酸为固体,熔点为36℃。
极性与导电性
纯硫酸是一种极性非常大的液体,其介电系数大约为100。因为它分子与分子之间能够互相质子化对方,造成它极高的导电性,这个过程被称为质子自迁移。发生的过程是:
化学性质
腐蚀性
纯硫酸加热至290℃分解放出部分三氧化硫,直至酸的浓度降到98.3%为止,这时硫酸为恒沸溶液,沸点为338°C。无水硫酸体现酸性是给出质子的能力,纯硫酸仍然具有很强的酸性,98%硫酸与纯硫酸的酸性基本上没有差别,而溶解三氧化硫的发烟硫酸是一种超酸体系,酸性强于纯硫酸,但是广泛存在一种误区,即稀硫酸的酸性强于浓硫酸,这种想法是错误的。的确,稀硫酸第一步电离完全,产生大量的水合氢离子H3O+;但是浓硫酸和水一样,自身自偶电离会产生一部分硫酸合氢离子H3SO4+,正是这一部分硫酸合质子,导致纯硫酸具有非常强的酸性,虽然少,但是酸性却要比水合质子强得多,所以纯硫酸的哈米特酸度函数高达-12.0。
在硫酸溶剂体系中,H3SO4+经常起酸的作用,能质子化很多物质产生离子型化合物:
上述与HNO3的反应所产生的
,有助于芳香烃的硝化反应。
浓硫酸特性
1.脱水性
脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或按照水的氢氧原子组成比脱去有机物中氢氧元素的过程。就硫酸而言,脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,浓硫酸有脱水性且脱水性很强,脱水时按水的组成比脱去。物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原数的比(2:1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子或脱去非游离态的结晶水,如五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)。可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成了黑色的炭,这种过程称作炭化。一个典型的炭化现象是蔗糖的黑面包反应。在200mL烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,水加适量,搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭,反应放热,还能闻到刺激性气体。
浓硫酸迅速蚀穿毛巾
同时进行碳与浓硫酸反应:
2.强氧化性
还原产物
浓硫酸由于还原剂的量,种类的不同可能被还原为SO2,S或H2S:[4]
例如,还原剂过量时,HBr,H2S和HI分别将浓硫酸还原为不同物质:[4]
还原剂量不同时,产物也可能有所不同:[4]
相关反应
(1)与金属反应
①常温下浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。②加热时,浓硫酸可以与除铱,钌之外的所有金属(包括金,铂)反应,生成高价金属硫酸盐,本身被还原成SO2,S,H2S或金属硫化物。
在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。
(2)与非金属反应
热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为二氧化硫。在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。
[5]
(3)与其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性,实验室制取硫化氢、溴化氢、碘化氢等还原性气体不能选用浓硫酸干燥。
稀硫酸特性
性质
1、可与多数金属(比铜活泼)和绝大多数金属氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水;
2、可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸;
3、可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;
4、可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气;
5、加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解;
6、能与指示剂作用,使紫色石蕊试液变红,使无色酚酞试液不变色。
检验
所需药品:经过盐酸酸化的氯化钡溶液,镁粉。
检验方法:使用经过盐酸(HCl)酸化的的氯化钡(BaCl2)。向待测物溶液滴入几滴经过盐酸酸化的氯化钡溶液,震荡,如果产生白色沉淀;向溶液中加入镁粉后生成可燃性气体,则待测溶液中含有硫酸。但此方法仅限中学阶段。
常见误区
稀硫酸在中学阶段,一般当成
,两次完全电离,其实不是这样的。根据硫酸酸度系数pKa1=-3.00,pKa2=1.99,其二级电离不够充分,在稀硫酸中HSO4-=可逆=H++SO42-,并未完全电离,1mol/L的硫酸一级电离完全,二级电离约电离1%,也就是溶液中仍存在大量的HSO4-。而即使是NaHSO4溶液0.1mol/L时,硫酸氢根也只电离了约30%。
应用领域
工业用途
冶金及石油工业
用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门,特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时,电解液就需要使用硫酸,某些贵金属的精炼,也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前,都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁。在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材,都必须每轧一次用硫酸洗涤一次。另外,有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前,都要经过用硫酸进行酸洗。在某些金属机械加工过程中,例如镀镍、镀铬等金属制件,也需用硫酸来洗净表面的锈。在黑色冶金企业部门里,需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%~6%,而每吨钢材的酸洗,约消费98%的硫酸30~50kg。
用于石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产过程中,都需要浓硫酸精炼,以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼需要硫酸约24kg,每吨柴油精炼需要硫酸约31kg。石油工业所使用的活性白土的制备,也消耗不少硫酸。
在浓缩硝酸中,以浓硫酸为脱水剂;氯碱工业中,以浓硫酸来干燥氯气、氯化氢气等;无机盐工业中,如冰晶石、硼砂、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备都要用硫酸。许多无机酸如磷酸、硼酸、铬酸(有时也指CrO3)、氢氟酸、氯磺酸;有机酸如草酸、醋酸等的制备,也常需要硫酸作原料。此外炼焦化学工业(用硫酸来同焦炉气中的氨起作用副产硫酸铵)、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业(有机溶剂的制备)、工业炸药和铅蓄电池制造业等等,都消耗相当数量的硫酸。
可用作硬水的软化剂、离子交换再生剂、pH值调节剂、氧化剂和洗涤剂等。还可用于化肥、农药、染料、颜料、塑料、化纤、炸药以及各种硫酸盐的制造。在石油的炼制、有色金属的冶炼、钢铁的酸洗处理、制革过程以及炼焦业、轻纺业、国防军工都有广泛的应用。强酸性清洗腐蚀剂。在集成电路制造工艺中主要用于硅片清洗。
解决人民衣食住行
用于化学纤维的生产为人民所熟悉的粘胶丝,它需要使用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴。每生产1t粘胶纤维,需要消耗硫酸1.2~1.5t,每生产1t维尼龙短纤维,就要消耗98%硫酸230kg,每生产1t卡普纶单体,需要用1.6t 20%发烟硫酸。此外,在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维生产中,也使用相当数量的硫酸。
用于化学纤维以外的高分子化合物生产塑料等高分子化合物,在国民经济中越来越占有重要的地位。每生产1t环氧树脂,需用硫酸2.68t,号称“塑料王”的聚四氟乙烯,每生产1t,需用硫酸1.32t;有机硅树胶、硅油、丁苯橡胶及丁腈橡胶等的生产,也都要使用硫酸。
用于染料工业几乎没有一种染料(或其中间体)的制备不需使用硫酸。偶氮染料中间体的制备需要进行磺化反应,苯胺染料中间体的制备需要进行硝化反应,两者都需使用大量浓硫酸或发烟硫酸。所以有些染料厂就设有硫酸车间,以配合需要。
用于日用品的生产生产合成洗涤剂需要用发烟硫酸和浓硫酸。塑料的增塑剂(如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯)、赛璐珞制品所需的原料硝化棉,都需要硫酸来制备。玻璃纸、羊皮纸的制造,也需要使用硫酸。此外,纺织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等生产部门,也都需要使用硫酸。
用于制药工业磺胺药物的制备过程中的磺化反应,强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反应,都需用硫酸。此外,许多抗生素的制备,常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素B2、维生素B12及维生素C、某些激素、异烟肼、汞溴红、糖精等的制备,无不需用硫酸。
巩固国防
某些国家硫酸工业的发展,曾经是和军用炸药的生产紧密连结在一起的。无论军用炸药(发射药、爆炸药)或工业炸药,大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油、苦味酸等。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸,但同时必须使用浓硫酸或发烟硫酸。
原子能工业及火箭技术
原子反应堆用的核燃料的生产,反应堆用的钛、铝等合金材料的制备,以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金,都和硫酸有直接或间接的关系。从硼砂制备硼烷的过程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备硼氢化铀用来分离铀235的一种原料。由此可见,硫酸与国防工业和尖端科学技术都有着密切的关系。
农业用途
土壤改良
在农业生产中,越来越多地采用硫酸改良高pH值的石灰质土壤。过去20年来,尿素-硫酸肥料的产量大幅度提高并在美国西部诸州的土壤中广泛施用。将硫酸注入牛奶场湖泊,改变湖水pH值,可解决圈养牲畜过程产生的若干空气和水质问题,将硫酸施入农用土壤和水中,其主要作用是溶解钙、镁的碳酸盐和碳酸氢盐。这些钙、镁盐然后取代可交换的钠盐,钠盐随后用水浸洗除去。当碳酸盐和碳酸氢盐被分解后,硫酸与更惰性的物质反应,释放出磷、铁等植物养分。简单地降低土壤的pH值可引起许多元素溶解度的变化,提高它们对植物的效力。在高pH值的石灰质土壤上施用硫酸,可使植物更加健壮,收成增加。
化肥生产
用于肥料的生产硫酸铵(俗称硫铵或肥田粉)和过磷酸钙(俗称过磷酸石灰或普钙)这两种化肥的生产都要消耗大量的硫酸。
用于农药的生产许多农药都要以硫酸为原料如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂,硫酸铊可作杀鼠剂,硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最普通的杀虫剂,如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的生产都需用硫酸。
日常家居用途
世界各地大多数酸性化学通渠用品均含有浓硫酸。这一类的通渠用品就和碱性的通渠用品一样,可以溶解淤塞在渠道里的油污及食物残渣等。不过,由于浓硫酸会与水发生高放热反应,故建议在使用前尽量保持渠道干爽,并慢慢倒入有关化学用品,另需佩戴手套。
毒理性质
属中等毒性。
急性毒性:LD502140mg/kg(大鼠经口);LC50510mg/m3,2小时(大鼠吸入);320mg/m3,2小时(小鼠吸入)
实验室风险
硫酸(特别是在高浓度的状态下)能对皮肉造成极大伤害。正如其他具腐蚀性的强酸强碱一样,硫酸可以迅速与蛋白质及脂肪发生酰胺水解作用及酯水解作用,从而分解生物组织,造成化学性烧伤。不过,其对肉体的强腐蚀性还与它的强烈脱水性有关,因为硫酸还会与生物组织中的碳水化合物发生脱水反应并释出大量热能。除了造成化学烧伤外,还会造成二级火焰性灼伤。故由硫酸所造成的伤害,很多时都比其他可作比较的强酸(像盐酸及硝酸)的大。若不慎让硫酸接触到眼睛的话就有可能会造成永久性失明;而若不慎误服,则会对体内器官构成不可逆的伤害,甚至会致命。浓硫酸也具备很强的氧化性,会腐蚀大部分金属,故需小心存放。
一鸡爪在数十秒内被浓硫酸严重腐蚀及碳化。
随着浓度的增加,硫酸的危险性也会增加。这是因为除了酸性物质的比例在加大外,其脱水性及氧化性亦在上升。当一溶液的硫酸含量等同或超过1.5 M 时,就应贴上“腐蚀性”警告标示,而在0.5~1.5 M 之间的,则为“刺激性”。但是,即便在实验室惯用的“低浓度”硫酸(浓度大约为1 M,10%比重)在一定时间也会蚀穿纸张。
旧时教科书认为,为了避免浓硫酸与水接触后放出大量的热,进一步伤害皮肤,应用干燥的布将皮肤上的浓硫酸擦去再行处理。然而在实际操作中,就如其他腐蚀性物质,第一时间用大量清水冲洗起码10~15分钟是有效的办法,大量的水能够迅速冷却受损组织并带走热量。由于浓硫酸接触皮肤后会迅速将皮肤炭化,用干布擦拭可能会将已受损的皮肤擦破甚至擦掉。而若硫酸意外地溅到保护衣物,应立即将其脱下,并彻底地冲洗有关部位的皮肤。
由于硫酸溶解于水放大量热,当稀释浓硫酸时,应把酸倒入水中而不是把水倒入酸中,这样可以利用水的高比热容,减低因高温沸腾使酸溅出的风险。一般在实验室中,稀释6 M(约35%比重)或浓度更高的硫酸是最为危险的,因为这个分量的硫酸在与水发生反应时能释出足够的热量使整杯溶液沸腾。
乙腈,是一种有机化合物,化学式为CH3CN或C2H3N[3],为无色透明液体,有优良的溶剂性能,能溶解多种有机、无机和气体物质,与水和醇无限互溶。乙腈能发生典型的腈类反应,并被用于制备许多典型含氮化合物,是一个重要的有机中间体。
中文名
乙腈[5]
外文名
Acetonitrile[5]
别名
甲基氰
化学式
C2H3N[5]
分子量
41.052[5]
理化性质
密度:0.786g/cm3
熔点:-45℃
沸点:81-82℃
闪点:12.8℃(CC)
折射率:1.344(20℃)
饱和蒸气压:13.33kPa(27℃)[5]
临界温度:274.7℃[5]
临界压力:4.83MPa[5]
引燃温度:524℃[5]
爆炸上限(V/V):16.0%[5]
爆炸下限(V/V):3.0%[5]
外观:无色透明液体。