Серная кислота (H₂SO₄)

Выбор кислоты

Серная кислота – одна из самых важных и широко применяемых кислот в химической промышленности. Ее выбор в качестве темы для описания обусловлен ключевой ролью, которую она играет в различных отраслях промышленности и науки. Она используется в производстве удобрений, нефтепереработке, производстве красителей, взрывчатых веществ, а также в качестве электролита в аккумуляторах. Более того, серная кислота обладает рядом уникальных химических свойств, которые делают ее незаменимой в реакциях кислотно-основного и окислительно-восстановительного типов.

Получение серной кислоты

Основной метод промышленного получения серной кислоты — контактный метод. Он включает три стадии:

1. Получение диоксида серы (SO₂). Сернистый газ получают путем обжига серы или пирита (FeS₂). Реакция выглядит следующим образом:
   S + O₂ ⟶ SO₂
2. Окисление диоксида серы до триоксида серы (SO₃). Процесс происходит с использованием катализатора (чаще всего оксида ванадия (V₂O₅)) при температуре около 450°C:
   2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃
3. Абсорбция триоксида серы в концентрированную серную кислоту. Образующийся SO₃ растворяют в H₂SO₄, образуя олеум, который затем разбавляется водой для получения серной кислоты нужной концентрации.

Свойства серной кислоты

Серная кислота — это бесцветная вязкая жидкость без запаха. Она обладает следующими свойствами:

• Кислотные свойства. Является одной из сильнейших кислот, легко диссоциирует в воде с образованием ионов H⁺ и SO₄^2-.
• Гигроскопичность. Серная кислота активно поглощает воду из окружающей среды, что делает ее эффективной для осушения газов.
• Окислительные свойства. Концентрированная серная кислота может выступать как сильный окислитель, особенно при высоких температурах.
• Дегидратирующие свойства. При взаимодействии с органическими веществами она проявляет способность отнимать воду, что можно наблюдать на примере углеродизации сахара.

Применение серной кислоты

• Производство удобрений. Серная кислота используется для получения фосфорной кислоты, которая затем идет на производство фосфатных удобрений.
• Нефтепереработка. Применяется для очистки нефтепродуктов и удаления примесей.
• Производство химических продуктов. Серная кислота является важным компонентом при производстве многих неорганических кислот, солей, красителей, моющих средств и взрывчатых веществ.
• Электролиты. Используется как электролит в свинцово-кислотных аккумуляторах, которые применяются в автомобилях и других устройствах.
• Очистка металлов. В металлургии серная кислота применяется для удаления оксидных пленок с поверхности металлов перед их дальнейшей обработкой.