Axit sunfuric và các phản ứng với nó. Axit sulfuric đậm đặc: tính chất, phản ứng

Axit sunfuric (H₂SO₄) là một trong những axit hai bazơ mạnh nhất.

Nếu nói về tính chất vật lý thì axit sulfuric trông giống như một chất lỏng nhờn đặc, trong suốt, không mùi. Tùy thuộc vào nồng độ của nó, axit sulfuric có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau:

  • gia công kim loại;
  • chế biến quặng;
  • sản xuất phân khoáng;
  • tổng hợp hóa học.

Lịch sử phát hiện ra axit sulfuric

Axit sulfuric tiếp xúc có nồng độ từ 92 đến 94 phần trăm:

2SO₂ + O₂ = 2SO₂;

H₂O + SO₃ = H₂SO₄.

Tính chất vật lý và hóa lý của axit sulfuric

H₂SO₄ trộn với nước và SO₃ theo mọi tỷ lệ.

Trong dung dịch nước, Н₂SO₄ tạo thành hydrat như Н₂SO₄·nH₂O

Điểm sôi của axit sulfuric phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch và đạt cực đại ở nồng độ lớn hơn 98%.

hợp chất ăn da lưu toan là dung dịch SO₃ trong axit sunfuric.

Khi nồng độ lưu huỳnh trioxit trong ôle tăng thì nhiệt độ sôi giảm.

Tính chất hóa học của axit sunfuric


Khi đun nóng, axit sunfuric đậm đặc là chất oxy hóa mạnh có thể oxy hóa nhiều kim loại. Ngoại lệ duy nhất là một số kim loại:

  • vàng (Au);
  • bạch kim (Pt);
  • iridi (Ir);
  • rhodium (Rh);
  • tantalum (Ta).

Bằng cách oxy hóa kim loại, axit sulfuric đậm đặc có thể bị khử thành H₂S, S và SO₂.

Kim loại hoạt động:

8Al + 15H₂SO₄(kết hợp) → 4Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O + 3H₂S

Kim loại có hoạt tính trung bình:

2Cr + 4 H₂SO₄(conc.)→ Cr₂(SO₄)₃ + 4 H₂O + S

Kim loại có hoạt tính thấp:

2Bi + 6H₂SO₄(conc.) → Bi₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

Sắt không phản ứng với axit sunfuric đậm đặc lạnh vì nó được bao phủ bởi một màng oxit. Quá trình này được gọi là sự thụ động.

Phản ứng của axit sunfuric và H₂O

Khi trộn H₂SO₄ với nước, một quá trình tỏa nhiệt xảy ra: một lượng nhiệt lớn thoát ra đến mức dung dịch thậm chí có thể sôi. Khi tiến hành các thí nghiệm hóa học, bạn phải luôn thêm một ít axit sunfuric vào nước chứ không phải ngược lại.

Axit sulfuric là một chất khử hydro mạnh. Axit sulfuric đậm đặc thay thế nước từ các hợp chất khác nhau. Nó thường được sử dụng như một chất hút ẩm.

Phản ứng của axit sunfuric và đường

Tính tham lam của axit sulfuric đối với nước có thể được chứng minh bằng một thí nghiệm cổ điển - trộn H₂SO₄ đậm đặc và một hợp chất hữu cơ (cacbonhydrat). Để tách nước ra khỏi một chất, axit sulfuric sẽ phá vỡ các phân tử.

Để thực hiện thí nghiệm, thêm một vài giọt nước vào đường và trộn. Sau đó cẩn thận đổ axit sulfuric vào. Sau một thời gian ngắn, có thể quan sát thấy phản ứng dữ dội với sự hình thành than và giải phóng sulfur dioxide và.

Khối đường và axit sunfuric:

Hãy nhớ rằng làm việc với axit sulfuric rất nguy hiểm. Axit sulfuric là một chất ăn da ngay lập tức để lại vết bỏng nặng trên da.

bạn sẽ tìm thấy những thí nghiệm về đường an toàn mà bạn có thể làm ở nhà.

Phản ứng của axit sunfuric và kẽm

Phản ứng này khá phổ biến và là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm để sản xuất hydro. Nếu cho hạt kẽm vào axit sunfuric loãng thì kim loại sẽ hòa tan và giải phóng khí:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂.

Axit sunfuric loãng phản ứng với các kim loại ở bên trái hydro trong chuỗi hoạt động:

Me + H₂SO₄(pha loãng) → muối + H₂

Phản ứng của axit sunfuric với ion bari

Phản ứng định tính với muối của nó là phản ứng với ion bari. Nó được sử dụng rộng rãi trong phân tích định lượng, đặc biệt là đo trọng lượng:

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ZnCl₂

Chú ý! Đừng cố gắng tự mình lặp lại những thí nghiệm này!

Lưu huỳnh trioxit thường xuất hiện dưới dạng chất lỏng không màu. Nó cũng có thể tồn tại ở dạng băng, tinh thể dạng sợi hoặc khí. Khi lưu huỳnh trioxide tiếp xúc với không khí, khói trắng bắt đầu thoát ra. Nó là thành phần của một chất hoạt tính hóa học như axit sulfuric đậm đặc. Nó là một chất lỏng trong suốt, không màu, nhờn và rất mạnh. Nó được sử dụng trong sản xuất phân bón, chất nổ, các loại axit khác, trong ngành dầu khí và trong pin axit chì trong ô tô.

Axit sulfuric đậm đặc: tính chất

Axit sunfuric hòa tan cao trong nước, có tác dụng ăn mòn kim loại và vải, than củi và hầu hết các chất hữu cơ khác khi tiếp xúc. Những ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe do hít phải có thể xảy ra do tiếp xúc lâu dài với nồng độ thấp của chất này hoặc tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ cao.

Axit sulfuric đậm đặc được sử dụng để sản xuất phân bón và các hóa chất khác, trong lọc dầu, sản xuất sắt thép và cho nhiều mục đích khác. Vì nó có nhiệt độ sôi khá cao nên nó có thể được sử dụng để giải phóng nhiều axit dễ bay hơi hơn khỏi muối của chúng. Axit sulfuric đậm đặc có đặc tính hút ẩm mạnh. Đôi khi nó được sử dụng như một chất làm khô để khử nước (loại bỏ nước về mặt hóa học) nhiều hợp chất, chẳng hạn như carbohydrate.

Phản ứng axit sunfuric

Axit sulfuric đậm đặc phản ứng với đường theo một cách khác thường, để lại một khối carbon đen xốp, giòn. Một phản ứng tương tự cũng được quan sát thấy khi tiếp xúc với da, xenlulo và các loại sợi thực vật và động vật khác. Khi axit đậm đặc được trộn với nước, nó tỏa ra một lượng nhiệt lớn, đủ để gây sôi ngay lập tức. Để pha loãng, nên cho từ từ vào nước lạnh và khuấy liên tục để hạn chế tích tụ nhiệt. Axit sulfuric phản ứng với chất lỏng, tạo thành hydrat có đặc tính rõ rệt.

Đặc điểm vật lý

Chất lỏng không màu, không mùi trong dung dịch pha loãng có vị chua. Axit sulfuric cực kỳ hung hãn khi tiếp xúc với da và tất cả các mô của cơ thể, gây bỏng nặng khi tiếp xúc trực tiếp. Ở dạng nguyên chất, H 2 SO4 không phải là chất dẫn điện nhưng tình trạng lại thay đổi theo hướng ngược lại khi thêm nước vào.

Một số tính chất là trọng lượng phân tử là 98,08. Điểm sôi là 327 độ C, điểm nóng chảy là -2 độ C. Axit sunfuric là một axit khoáng mạnh và là một trong những sản phẩm chính của ngành hóa chất do có ứng dụng thương mại rộng rãi. Nó hình thành một cách tự nhiên từ quá trình oxy hóa các vật liệu sunfua như sắt sunfua.

Tính chất hóa học của axit sunfuric (H 2 SO4) được thể hiện qua các phản ứng hóa học khác nhau:

  1. Khi tương tác với chất kiềm, hai loạt muối được hình thành, bao gồm cả sunfat.
  2. Phản ứng với cacbonat và bicarbonat tạo thành muối và carbon dioxide (CO 2).
  3. Nó ảnh hưởng đến kim loại một cách khác nhau, tùy thuộc vào nhiệt độ và mức độ pha loãng. Lạnh và loãng sẽ giải phóng hydro, nóng và đậm đặc sẽ giải phóng khí thải SO 2.
  4. Dung dịch H 2 SO4 (axit sunfuric đậm đặc) khi đun sôi phân hủy thành lưu huỳnh trioxit (SO 3) và nước (H 2 O). Tính chất hóa học còn bao gồm vai trò của một tác nhân oxy hóa mạnh.


Nguy hiểm hỏa hoạn

Axit sulfuric có tính phản ứng cao, có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy phân tán mịn khi tiếp xúc. Khi đun nóng, các loại khí có độc tính cao bắt đầu thoát ra. Nó dễ nổ và không tương thích với một số lượng lớn các chất. Ở nhiệt độ và áp suất cao, những thay đổi và biến dạng hóa học khá mạnh có thể xảy ra. Có thể phản ứng mạnh với nước và các chất lỏng khác, gây bắn tung tóe.

Mối nguy hiểm cho sức khỏe

Axit sulfuric ăn mòn tất cả các mô cơ thể. Hít phải hơi có thể gây tổn thương phổi nghiêm trọng. Tổn thương màng nhầy của mắt có thể dẫn đến mất thị lực hoàn toàn. Tiếp xúc với da có thể gây hoại tử nghiêm trọng. Thậm chí một vài giọt cũng có thể gây tử vong nếu axit tiếp cận được khí quản. Tiếp xúc lâu dài có thể gây viêm khí phế quản, viêm miệng, viêm kết mạc, viêm dạ dày. Có thể xảy ra thủng dạ dày và viêm phúc mạc, kèm theo trụy tuần hoàn. Axit sulfuric rất ăn da và cần được xử lý hết sức cẩn thận. Các dấu hiệu và triệu chứng phơi nhiễm có thể nghiêm trọng và bao gồm chảy nước dãi, cực kỳ khát nước, khó nuốt, đau, sốc và bỏng. Chất nôn thường có màu cà phê xay. Tiếp xúc cấp tính qua đường hô hấp có thể dẫn đến hắt hơi, khàn giọng, nghẹt thở, viêm thanh quản, khó thở, kích ứng đường thở và đau ngực. Chảy máu mũi và nướu, phù phổi, viêm phế quản mãn tính và viêm phổi cũng có thể xảy ra. Tiếp xúc với da có thể dẫn đến bỏng nặng và viêm da.

Sơ cứu

  1. Đặt nạn nhân ở nơi có không khí trong lành. Nhân viên dịch vụ khẩn cấp nên tránh tiếp xúc với axit sulfuric.
  2. Đánh giá các dấu hiệu sinh tồn, bao gồm mạch và nhịp thở. Nếu không phát hiện thấy mạch, hãy thực hiện các biện pháp hồi sức tùy thuộc vào vết thương bổ sung. Nếu khó thở, hãy hỗ trợ hô hấp.
  3. Cởi bỏ quần áo bẩn càng sớm càng tốt.
  4. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, rửa sạch bằng nước ấm ít nhất 15 phút; trên da, rửa bằng xà phòng và nước.
  5. Nếu bạn hít phải khói độc, hãy súc miệng bằng nhiều nước; không uống hoặc gây nôn.
  6. Vận chuyển nạn nhân tới cơ sở y tế.

Tính chất vật lý

Axit sulfuric 100% tinh khiết (monohydrat) là chất lỏng nhờn không màu, đông đặc thành khối tinh thể ở +10 °C. Axit sulfuric phản ứng thường có mật độ 1,84 g/cm 3 và chứa khoảng 95% H 2 SO 4. Nó chỉ cứng lại dưới -20 ° C.

Điểm nóng chảy của monohydrat là 10,37 °C với nhiệt nóng chảy là 10,5 kJ/mol. Trong điều kiện bình thường, nó là chất lỏng rất nhớt có hằng số điện môi rất cao (e = 100 ở 25 °C). Sự phân ly điện phân nội tại nhỏ của monohydrat diễn ra song song theo hai hướng: [H 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2·10 -4 và [H 3 O + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 ·10 - 5. Thành phần ion phân tử của nó có thể được đặc trưng gần đúng bởi dữ liệu sau (tính bằng%):

H 2 SO 4 HSO 4 - H 3 SO 4 + H 3 O + HS 2 O 7 - H 2 S 2 O 7

99,50,180,140,090,050,04

Khi thêm một lượng nhỏ nước vào, sự phân ly trở nên chiếm ưu thế theo sơ đồ: H 2 O + H 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Tính chất hóa học

H 2 SO 4 là axit hai bazơ mạnh.

H2SO4<-->H ++ H SO 4 -<-->2H ++ SO 4 2-

Bước đầu tiên (đối với nồng độ trung bình) dẫn đến sự phân ly 100%:

K2 = ( ) / = 1,2 10-2

1) Tương tác với kim loại:

a) axit sunfuric loãng chỉ hòa tan các kim loại nằm trong dãy điện thế ở bên trái của hydro:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (pha loãng) --> Zn +2 SO 4 + H 2 O

b) H 2 +6 SO 4 đậm đặc - chất oxy hóa mạnh; khi tương tác với kim loại (trừ Au, Pt), nó có thể bị khử thành S +4 O 2, S 0 hoặc H 2 S -2 (Fe, Al, Cr cũng không phản ứng nếu không nung - chúng bị động):

  • 2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 --> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
  • 8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 --> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
  • 2) H 2 S +6 O 4 đậm đặc phản ứng khi đun nóng với một số phi kim do có tính oxy hóa mạnh, chuyển thành hợp chất lưu huỳnh có trạng thái oxy hóa thấp hơn (ví dụ S +4 O 2):

C 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) --> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O

S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) --> 3S +4 O 2 + 2H 2 O

  • 2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
  • 3) với các oxit cơ bản:

CuO + H 2 SO 4 --> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O

4) với hydroxit:

H 2 SO 4 + 2NaOH --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H ++ OH - --> H 2 O

H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O

  • 2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O
  • 5) phản ứng trao đổi với muối:

BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4

Sự tạo thành kết tủa trắng BaSO 4 (không tan trong axit) dùng để nhận biết axit sunfuric và sunfat hòa tan.

MgCO 3 + H 2 SO 4 --> MgSO 4 +H 2 O + CO 2 H 2 CO 3

Monohydrat (tinh khiết, 100% axit sulfuric) là một dung môi ion hóa có tính axit. Sunfat của nhiều kim loại hòa tan tốt trong đó (chuyển thành bisulfate), trong khi muối của các axit khác, theo quy luật, chỉ hòa tan nếu chúng có thể được hòa tan (chuyển thành bisulfate). Axit nitric hoạt động trong monohydrat như một bazơ yếuHNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - perchloric - là một axit rất yếu H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 - Axit Fluorosulfonic và chlorosulfonic là những axit mạnh hơn một chút (HSO 3 F > HSO 3Cl > HClO4). Monohydrat hòa tan tốt nhiều chất hữu cơ chứa các nguyên tử có cặp electron đơn độc (có khả năng gắn proton). Một số trong số chúng sau đó có thể được cô lập trở lại không thay đổi bằng cách pha loãng dung dịch với nước. Monohydrat có hằng số soi lạnh cao (6,12°) và đôi khi được sử dụng làm môi trường để xác định trọng lượng phân tử.

H 2 SO 4 đậm đặc là chất oxy hóa khá mạnh, đặc biệt khi đun nóng (thường bị khử thành SO 2). Ví dụ, nó oxy hóa HI và một phần HBr (nhưng không phải HCl) thành halogen tự do. Nhiều kim loại cũng bị oxy hóa bởi nó - Cu, Hg, v.v. (trong khi vàng và bạch kim ổn định đối với H 2 SO 4). Vì vậy sự tương tác với đồng tuân theo phương trình:

Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Hoạt động như một tác nhân oxy hóa, axit sulfuric thường bị khử thành SO2. Tuy nhiên, với các chất khử mạnh nhất, nó có thể bị khử thành S và thậm chí là H 2 S. Axit sulfuric đậm đặc phản ứng với hydro sunfua theo phương trình:

H 2 SO 4 + H 2 S = 2H 2 O + SO 2 + S

Cần lưu ý rằng nó cũng bị khử một phần bởi khí hydro và do đó không thể sử dụng để làm khô nó.

Cơm. 13.

Sự hòa tan axit sulfuric đậm đặc trong nước đi kèm với sự giải phóng nhiệt đáng kể (và tổng thể tích của hệ thống giảm nhẹ). Monohydrat hầu như không dẫn dòng điện. Ngược lại, dung dịch axit sunfuric có tính dẫn điện tốt. Như có thể thấy trong hình. 13, khoảng 30% axit có độ dẫn điện tối đa. Điểm cực tiểu của đường cong tương ứng với một hydrat có thành phần H 2 SO 4 ·H 2 O.

Sự tỏa nhiệt khi hòa tan monohydrat trong nước (tùy thuộc vào nồng độ cuối cùng của dung dịch) lên tới 84 kJ/mol H 2 SO 4. Ngược lại, bằng cách trộn 66% axit sulfuric, được làm lạnh trước đến 0°C, với tuyết (1:1 theo trọng lượng), có thể đạt được nhiệt độ giảm xuống -37°C.

Sự thay đổi mật độ của dung dịch nước H 2 SO 4 với nồng độ của nó (% trọng lượng) được đưa ra dưới đây:

Như có thể thấy từ những dữ liệu này, việc xác định bằng mật độ của nồng độ axit sulfuric trên 90 wt. % trở nên rất không chính xác. Áp suất hơi nước tác dụng lên các dung dịch H 2 SO 4 có nồng độ khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau được thể hiện trên hình 2. 15. Axit sulfuric chỉ có thể hoạt động như chất hút ẩm khi áp suất của hơi nước trên dung dịch của nó nhỏ hơn áp suất riêng phần của nó trong khí được làm khô.

Cơm. 15.

Cơm. 16. Nhiệt độ sôi của dung dịch H 2 SO 4 Dung dịch H2SO4.

Khi đun sôi dung dịch axit sulfuric loãng, nước sẽ được chưng cất từ ​​đó và nhiệt độ sôi tăng lên tới 337 °C, khi 98,3% H 2 SO 4 bắt đầu chưng cất (Hình 16). Ngược lại, anhydrit sunfuric dư sẽ bay hơi khỏi dung dịch đậm đặc hơn. Hơi axit sulfuric sôi ở 337 °C bị phân ly một phần thành H 2 O và SO 3, chúng kết hợp lại khi làm nguội. Điểm sôi cao của axit sulfuric cho phép nó được sử dụng để tách các axit dễ bay hơi khỏi muối của chúng khi đun nóng (ví dụ HCl từ NaCl).

Biên lai

Monohydrat có thể thu được bằng cách kết tinh axit sulfuric đậm đặc ở -10 °C.

Sản xuất axit sunfuric.

  • Giai đoạn 1. Lò nung pyrit.
  • 4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Quá trình này không đồng nhất:

  • 1) mài sắt pyrit (pyrit)
  • 2) phương pháp “tầng sôi”
  • 3) 800°C; loại bỏ nhiệt dư thừa
  • 4) tăng nồng độ oxy trong không khí
  • giai đoạn 2. Sau khi làm sạch, sấy khô và trao đổi nhiệt, sulfur dioxide đi vào thiết bị tiếp xúc, tại đây nó bị oxy hóa thành anhydrit sulfuric (450°C - 500°C; chất xúc tác V 2 O 5):
  • 2SO2 + O2
  • giai đoạn thứ 3. Tháp hấp thụ:

nSO 3 + H 2 SO 4 (conc) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (oleum)

Không thể sử dụng nước do sự hình thành sương mù. Đầu phun gốm và nguyên lý ngược dòng được sử dụng.

Ứng dụng.

Nhớ! Axit sunfuric nên được đổ vào nước theo từng phần nhỏ chứ không phải ngược lại. Nếu không, phản ứng hóa học dữ dội có thể xảy ra, dẫn đến bỏng nặng.

Axit sunfuric là một trong những sản phẩm chính của ngành hóa chất. Nó được sử dụng để sản xuất phân khoáng (superphosphate, ammonium sulfate), các loại axit và muối khác nhau, thuốc và chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, sợi nhân tạo và chất nổ. Nó được sử dụng trong luyện kim (phân hủy quặng, ví dụ như uranium), để thanh lọc các sản phẩm dầu mỏ, làm chất hút ẩm, v.v.

Điều quan trọng thực tế là axit sulfuric rất mạnh (trên 75%) không có tác dụng với sắt. Điều này cho phép nó được lưu trữ và vận chuyển trong các thùng thép. Ngược lại, pha loãng H 2 SO 4 dễ dàng hòa tan sắt và giải phóng hydro. Tính chất oxy hóa hoàn toàn không phải là đặc tính của nó.

Axit sulfuric mạnh hấp thụ mạnh độ ẩm và do đó thường được sử dụng để làm khô khí. Nó loại bỏ nước khỏi nhiều chất hữu cơ chứa hydro và oxy, thường được sử dụng trong công nghệ. Điều này (cũng như đặc tính oxy hóa của H 2 SO 4 mạnh) có liên quan đến tác động phá hủy của nó đối với các mô thực vật và động vật. Nếu axit sulfuric vô tình dính vào da hoặc quần áo của bạn khi đang làm việc, bạn nên rửa sạch ngay với nhiều nước, sau đó làm ẩm vùng bị ảnh hưởng bằng dung dịch amoniac pha loãng và rửa lại bằng nước.

Tính chất của axit sunfuric

Axit sulfuric khan (monohydrat) là một chất lỏng nặng như dầu, trộn với nước theo mọi tỷ lệ, giải phóng một lượng nhiệt lớn. Mật độ ở 0 °C là 1,85 g/cm3. Nó sôi ở 296°C và đông đặc ở -10°C. Axit sunfuric không chỉ được gọi là monohydrat mà còn được gọi là dung dịch nước của nó (), cũng như dung dịch lưu huỳnh trioxit trong monohydrat (), được gọi là oleum. Oleum “khói” trong không khí do sự giải hấp từ nó. Axit sulfuric tinh khiết không màu, trong khi axit sulfuric kỹ thuật có màu sẫm do tạp chất.

Các tính chất vật lý của axit sulfuric, như mật độ, nhiệt độ kết tinh, điểm sôi, phụ thuộc vào thành phần của nó. Trong hình. Hình 1 cho thấy sơ đồ kết tinh của hệ thống. Cực đại trong đó tương ứng với thành phần của các hợp chất hoặc sự hiện diện của cực tiểu được giải thích là do nhiệt độ kết tinh của hỗn hợp hai chất thấp hơn nhiệt độ kết tinh của từng chất.

Cơm. 1

Axit sulfuric 100% khan có nhiệt độ kết tinh tương đối cao là 10,7 ° C. Để giảm khả năng đóng băng của sản phẩm thương mại trong quá trình vận chuyển và bảo quản, nồng độ axit sulfuric kỹ thuật được chọn sao cho nó có nhiệt độ kết tinh đủ thấp. Ngành công nghiệp sản xuất ba loại axit sulfuric thương mại.

Axit sunfuric hoạt động rất mạnh. Nó hòa tan các oxit kim loại và hầu hết các kim loại nguyên chất; ở nhiệt độ cao, nó thay thế tất cả các axit khác khỏi muối. Axit sulfuric kết hợp đặc biệt tốt với nước do khả năng tạo thành hydrat. Nó lấy nước khỏi các axit khác, từ hydrat tinh thể của muối và thậm chí cả các dẫn xuất oxy của hydrocarbon, không chứa nước mà chứa hydro và oxy trong sự kết hợp H:O = 2. gỗ và các mô thực vật và động vật khác có chứa cellulose, tinh bột và đường bị phân hủy trong axit sunfuric đậm đặc; nước liên kết với axit và chỉ còn lại carbon phân tán mịn từ mô. Trong axit loãng, xenlulo và tinh bột bị phân hủy tạo thành đường. Nếu axit sulfuric đậm đặc tiếp xúc với da người sẽ gây bỏng.

Hoạt tính cao của axit sulfuric, kết hợp với chi phí sản xuất tương đối thấp, đã xác định trước quy mô khổng lồ và tính đa dạng cực độ của ứng dụng của nó (Hình 2). Thật khó để tìm thấy một ngành công nghiệp trong đó axit sulfuric hoặc các sản phẩm làm từ nó không được tiêu thụ với số lượng khác nhau.


Cơm. 2

Người tiêu dùng axit sulfuric lớn nhất là sản xuất phân khoáng: supe lân, amoni sunfat, v.v. nhiều axit (ví dụ, photphoric, acetic, hydrochloric) và muối được sản xuất chủ yếu bằng axit sunfuric. Axit sunfuric được sử dụng rộng rãi trong sản xuất kim loại màu và kim loại quý. Trong công nghiệp gia công kim loại, axit sulfuric hoặc muối của nó được sử dụng để tẩy các sản phẩm thép trước khi sơn, đóng hộp, mạ niken, mạ crom, v.v. Một lượng đáng kể axit sulfuric được sử dụng để tinh chế các sản phẩm dầu mỏ. Việc sản xuất một số loại thuốc nhuộm (cho vải), vecni và sơn (cho các tòa nhà và máy móc), dược chất và một số loại nhựa cũng liên quan đến việc sử dụng axit sulfuric. Sử dụng axit sulfuric, etyl và các rượu khác, một số este, chất tẩy rửa tổng hợp và một số loại thuốc trừ sâu để kiểm soát sâu bệnh nông nghiệp và cỏ dại được sản xuất. Dung dịch loãng của axit sulfuric và muối của nó được sử dụng trong sản xuất tơ nhân tạo, trong công nghiệp dệt để xử lý sợi hoặc vải trước khi nhuộm, cũng như trong các ngành công nghiệp nhẹ khác. Trong công nghiệp thực phẩm, axit sulfuric được dùng để sản xuất tinh bột, mật đường và một số sản phẩm khác. Phương tiện vận tải sử dụng ắc quy chì axit sulfuric. Axit sulfuric được sử dụng để làm khô khí và cô đặc axit. Cuối cùng, axit sulfuric được sử dụng trong quá trình nitrat hóa và sản xuất hầu hết các chất nổ.

Tính chất vật lý và hóa lý

Lưu toan

Gọi là dung dịch SO 3 trong axit sunfuric, chúng tạo thành hai hợp chất H 2 SO 4 · SO 3 và H 2 SO 4 · 2SO 3. Oleum cũng chứa axit pyrosulfuric, thu được từ phản ứng:

H 2 SO 4 + SO 3 → H 2 S 2 O 7.

Điểm sôi của dung dịch axit sulfuric tăng khi tăng nồng độ và đạt cực đại ở hàm lượng 98,3% H 2 SO 4.

Tính chất của dung dịch nước axit sulfuric và oleum
Nội dung % theo trọng lượng Mật độ ở 20 °C, g/cm³ Nhiệt độ kết tinh, °C Điểm sôi, °C
H2SO4 SO3 (miễn phí)
10 - 1,0661 −5,5 102,0
20 - 1,1394 −19,0 104,4
40 - 1,3028 −65,2 113,9
60 - 1,4983 −25,8 141,8
80 - 1,7272 −3,0 210,2
98 - 1,8365 0,1 332,4
100 - 1,8305 10,4 296,2
104,5 20 1,8968 −11,0 166,6
109 40 1,9611 33,3 100,6
113,5 60 2,0012 7,1 69,8
118,0 80 1,9947 16,9 55,0
122,5 100 1,9203 16,8 44,7

Điểm sôi của ôle giảm khi hàm lượng SO3 tăng. Khi nồng độ của dung dịch axit sunfuric tăng thì áp suất hơi tổng trên dung dịch giảm và đạt tối thiểu ở hàm lượng 98,3% H 2 SO 4. Với sự gia tăng nồng độ SO 3 trong ôle, tổng áp suất hơi trên nó tăng lên. Áp suất hơi trên dung dịch nước của axit sulfuric và oleum có thể được tính bằng phương trình:

Lg P(Pa) = A - B/ T + 2,126,

giá trị của hệ số A và B phụ thuộc vào nồng độ axit sunfuric. Hơi nước trên dung dịch axit sunfuric bao gồm hỗn hợp hơi nước H 2 SO 4 và SO 3, và thành phần của hơi khác với thành phần của chất lỏng ở mọi nồng độ axit sunfuric, ngoại trừ nồng độ tương ứng.

Khi nhiệt độ tăng, độ phân ly của H 2 SO 4 ↔ H 2 O + SO 3 - tăng Q, phương trình biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số cân bằng ln K p = 14,74965 − 6,71464ln(298/ T) - 8.10161 10 4 T² - 9643.04/ T- 9.4577·10 -3 T+ 2.19062·10 -6 T². Ở áp suất bình thường, mức độ phân ly là: 10 -5 (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K). Mật độ của axit sulfuric 100% có thể được xác định theo phương trình: d= 1,8517 − 1,1·10 -3 t+ 2·10 -6 t 2g/cm³. Khi nồng độ của dung dịch axit sunfuric tăng lên, nhiệt dung của chúng giảm và đạt tối thiểu đối với axit sunfuric 100%; nhiệt dung của aze tăng khi hàm lượng SO³ tăng.

Khi nồng độ tăng và nhiệt độ giảm, độ dẫn nhiệt λ giảm: λ = 0,518 + 0,0016 t - (0,25 + t/1293) VỚI/100, ở đâu VỚI-nồng độ axit sulfuric, tính bằng %. Oleum H 2 SO 4 ·SO 3 có độ nhớt cực đại; khi nhiệt độ tăng thì η giảm. Điện trở của axit sulfuric là tối thiểu ở nồng độ 30 và 92% H2SO4 và tối đa ở nồng độ 84 và 99,8% H2SO4. Đối với ôle, ρ tối thiểu là ở nồng độ 10% SO 3. Khi nhiệt độ tăng, ρ của axit sulfuric tăng. Hằng số điện môi của axit sunfuric 100% 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); 6,12, 5,33; hệ số khuếch tán của hơi axit sunfuric trong không khí thay đổi tùy theo nhiệt độ; D= 1,67·10 -5 T 3/2cm2/s.

Tính chất hóa học

Axit sunfuric là chất oxy hóa khá mạnh, đặc biệt khi đun nóng; oxy hóa HI và một phần HBr thành tự do, thành CO 2, - thành SO 2, oxy hóa nhiều kim loại (, v.v.). Trong trường hợp này, axit sulfuric bị khử thành SO 2 và bằng các chất khử mạnh nhất - thành S và H 2 S. H 2 SO 4 đậm đặc bị khử một phần bởi H 2. Vì lý do này, nó không thể được sử dụng để làm khô nó. Pha loãng H 2 SO 4 tác dụng với tất cả các kim loại nằm trong dãy thế điện hóa bên trái hydro, giải phóng H 2 . Tính chất oxy hóa của H 2 SO 4 loãng không đặc trưng. Axit sunfuric tạo ra hai loại muối: trung bình - sunfat và axit - hydrosulfate, cũng như ete. Đã biết peroxomonosulfur (hoặc) H 2 SO 5; và axit peroxodisulfuric H 2 S 2 O 8.

Ứng dụng

Axit sunfuric được sử dụng:

  • Trong sản xuất phân khoáng;
  • Là chất điện phân trong pin chì;
  • Để thu được các loại axit và muối khoáng khác nhau,
  • Trong sản xuất sợi hóa học, thuốc nhuộm, chất tạo khói và chất nổ,
  • Trong dầu, gia công kim loại, dệt may, da và các ngành công nghiệp khác.
  • Trong công nghiệp thực phẩm nó được sử dụng như ( E513).
  • Trong tổng hợp hữu cơ công nghiệp trong các phản ứng:
    • mất nước (sản xuất este);
    • hydrat hóa (