सल्फ्यूरिक एसिडएच 2 एसओ 4, दाढ़ द्रव्यमान 98.082; रंगहीन तैलीय, गंधहीन। बहुत मजबूत डायएसिड, 18°C पी पर के ए 1 - 2.8, के 2 1.2 10 -2, पीके ए 2 1.92; S=O 0.143 एनएम, S-OH 0.154 एनएम, कोण HOSOH 104°, OSO 119° में बांड की लंबाई; विघटन के साथ उबलता है, बनता है (98.3% एच 2 एसओ 4 और 1.7% एच 2 ओ 338.8 डिग्री सेल्सियस के क्वथनांक के साथ; तालिका 1 भी देखें)। सल्फ्यूरिक एसिड 100% एच 2 एसओ 4 सामग्री के अनुरूप, इसकी संरचना (%) है: एच 2 एसओ 4 99.5%, एचएसओ 4 - 0.18%, एच 3 एसओ 4 + 0.14%, एच 3 ओ + 0 09%, एच 2 एस 2 ओ 7 0.04%, एचएस 2 ओ 7 0.05%। सभी अनुपातों में तथा SO 3 के साथ मिश्रणीय। जलीय घोल में सल्फ्यूरिक एसिडलगभग पूरी तरह से H + , HSO 4 - और SO 4 2- में वियोजित हो जाता है। फॉर्म एच 2 एसओ 4 · एनएच 2 ओ, कहां एन=1, 2, 3, 4 और 6.5.
सल्फ्यूरिक एसिड में SO 3 के घोल को ओलियम कहा जाता है, वे दो यौगिक H 2 SO 4 SO 3 और H 2 SO 4 2SO 3 बनाते हैं। ओलियम में पाइरोसल्फ्यूरिक एसिड भी होता है, जो प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त होता है: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7।
सल्फ्यूरिक अम्ल प्राप्त करना
प्राप्त करने हेतु कच्चा माल सल्फ्यूरिक एसिडके रूप में कार्य करें: एस, धातु सल्फाइड, एच 2 एस, थर्मल पावर प्लांट से अपशिष्ट, Fe, Ca, आदि के सल्फेट्स। प्राप्त करने के मुख्य चरण सल्फ्यूरिक एसिड: 1) एसओ2 प्राप्त करने के लिए कच्चा माल; 2) एसओ 2 से एसओ 3 (रूपांतरण); 3) SO3. उद्योग में, प्राप्त करने के लिए दो तरीकों का उपयोग किया जाता है सल्फ्यूरिक एसिड, एसओ 2 के ऑक्सीकरण के तरीके में भिन्नता - ठोस उत्प्रेरक (संपर्क) और नाइट्रस - नाइट्रोजन ऑक्साइड के साथ संपर्क। पाने के लिए सल्फ्यूरिक एसिडसंपर्क विधि में, आधुनिक पौधे वैनेडियम उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं जिन्होंने Pt और Fe ऑक्साइड को विस्थापित कर दिया है। शुद्ध वी 2 ओ 5 में कमजोर उत्प्रेरक गतिविधि होती है, जो क्षार धातुओं की उपस्थिति में तेजी से बढ़ जाती है, जिसमें के लवण का सबसे अधिक प्रभाव होता है। 7 वी 2 ओ 5 और के 2 एस 2 ओ 7 वी 2 ओ 5 315-330 पर विघटित होते हैं , क्रमशः 365-380 और 400-405 डिग्री सेल्सियस)। उत्प्रेरण के अंतर्गत सक्रिय घटक पिघली हुई अवस्था में होता है।
SO 2 से SO 3 के ऑक्सीकरण की योजना को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:
पहले चरण में संतुलन स्थापित हो जाता है, दूसरा चरण धीमा होता है और प्रक्रिया की गति निर्धारित करता है।
उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिडदोहरे संपर्क और दोहरे अवशोषण की विधि द्वारा सल्फर से (चित्र 1) में निम्नलिखित चरण होते हैं। धूल से सफाई के बाद हवा को गैस ब्लोअर द्वारा सुखाने वाले टॉवर में आपूर्ति की जाती है, जहां यह 93-98% सूख जाती है सल्फ्यूरिक एसिडमात्रा के हिसाब से नमी की मात्रा 0.01% है। संपर्क इकाई के हीट एक्सचेंजर्स में से एक में पहले से गरम करने के बाद सूखी हवा सल्फर भट्ठी में प्रवेश करती है। भट्ठी नोजल द्वारा आपूर्ति किए गए सल्फर को जलाती है: एस + ओ 2 = एसओ 2 + 297.028 केजे। एसओ 2 की मात्रा के हिसाब से 10-14% युक्त गैस को बॉयलर में ठंडा किया जाता है और 420 डिग्री सेल्सियस पर एसओ 2 की मात्रा के हिसाब से 9-10% मात्रा में हवा के साथ पतला करने के बाद रूपांतरण के पहले चरण के लिए संपर्क उपकरण में प्रवेश किया जाता है, जो उत्प्रेरक की तीन परतों (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96.296 kJ) पर आगे बढ़ता है, जिसके बाद गैस को हीट एक्सचेंजर्स में ठंडा किया जाता है। फिर 200°C पर 8.5-9.5% SO 3 युक्त गैस अवशोषक में अवशोषण के पहले चरण में प्रवेश करती है, सिंचित और 98% सल्फ्यूरिक एसिड: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + 130.56 kJ। फिर गैस बिखर जाती है। सल्फ्यूरिक एसिड, 420°C तक गरम किया जाता है और उत्प्रेरक की दो परतों पर बहते हुए रूपांतरण के दूसरे चरण में प्रवेश करता है। दूसरे अवशोषण चरण से पहले, गैस को इकोनोमाइज़र में ठंडा किया जाता है और दूसरे चरण के अवशोषक में डाला जाता है, जिसे 98% से सिंचित किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड, और फिर छींटों से सफाई के बाद इसे वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है।
1 - सल्फर भट्ठी; 2 - अपशिष्ट ताप बॉयलर; 3 - अर्थशास्त्री; 4 - भट्ठी शुरू करना; 5, 6 - शुरुआती भट्टी के हीट एक्सचेंजर्स; 7 - संपर्क उपकरण; 8 - हीट एक्सचेंजर्स; 9 - ओलियम अवशोषक; 10 - सुखाने वाला टॉवर; 11 और 12, क्रमशः, पहले और दूसरे मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 13 - अम्ल संग्राहक।
1 - प्लेट फीडर; 2 - भट्ठी; 3 - अपशिष्ट ताप बॉयलर; 4 - चक्रवात; 5 - इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स; 6 - वाशिंग टावर्स; 7 - गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स; 8 - उड़ाने वाला टावर; 9 - सुखाने वाला टॉवर; 10 - स्प्रे जाल; 11 - पहला मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 12 - हीट एक्सचेंजर्स; 13 - संपर्क उपकरण; 14 - ओलियम अवशोषक; 15 - दूसरा मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 16 - रेफ्रिजरेटर; 17 - संग्रह.
1 - डेनिट्रेशन टॉवर; 2, 3 - पहला और दूसरा उत्पादन टावर; 4 - ऑक्सीकरण टॉवर; 5, 6, 7 - अवशोषण टावर्स; 8 - इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स।
उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिडधातु सल्फाइड से (चित्र 2) बहुत अधिक जटिल है और इसमें निम्नलिखित ऑपरेशन शामिल हैं। FeS 2 का भूनना एक वायु-विस्फोट द्रवीकृत बिस्तर भट्टी में किया जाता है: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ। एसओ 2 13-14% युक्त रोस्टिंग गैस, जिसका तापमान 900 डिग्री सेल्सियस है, बॉयलर में प्रवेश करती है, जहां इसे 450 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है। धूल हटाने का काम एक चक्रवात और एक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में किया जाता है। इसके बाद, गैस दो वाशिंग टावरों से होकर गुजरती है, जिन्हें 40% और 10% से सिंचित किया जाता है सल्फ्यूरिक एसिड. इसी समय, गैस को अंततः धूल, फ्लोरीन और आर्सेनिक से शुद्ध किया जाता है। एयरोसोल से गैस की सफाई के लिए सल्फ्यूरिक एसिडवाशिंग टावरों में निर्मित, गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स के दो चरण प्रदान किए जाते हैं। सुखाने वाले टॉवर में सूखने के बाद, जिसके पहले गैस को 9% SO 2 की सामग्री तक पतला किया जाता है, इसे ब्लोअर द्वारा पहले रूपांतरण चरण (3 उत्प्रेरक बेड) में डाला जाता है। हीट एक्सचेंजर्स में, पहले रूपांतरण चरण से आने वाली गैस की गर्मी के कारण गैस को 420°C तक गर्म किया जाता है। एसओ 2, एसओ 3 में 92-95% तक ऑक्सीकृत होता है, ओलियम और मोनोहाइड्रेट अवशोषक में अवशोषण के पहले चरण में जाता है, जहां इसे एसओ 3 से मुक्त किया जाता है। इसके बाद, SO 2 ~ 0.5% युक्त गैस दूसरे रूपांतरण चरण में प्रवेश करती है, जो एक या दो उत्प्रेरक परतों पर होती है। उत्प्रेरण के दूसरे चरण से आने वाली गैसों की गर्मी के कारण गैस को पहले हीट एक्सचेंजर्स के दूसरे समूह में 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। अवशोषण के दूसरे चरण में SO 3 को अलग करने के बाद, गैस को वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है।
संपर्क विधि में SO 2 से SO 3 में रूपांतरण की डिग्री 99.7% है, SO 3 के अवशोषण की डिग्री 99.97% है। उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिडउत्प्रेरण के एक चरण में किया जाता है, जबकि SO 2 से SO 3 में रूपांतरण की डिग्री 98.5% से अधिक नहीं होती है। वायुमंडल में छोड़े जाने से पहले, गैस को शेष SO 2 से शुद्ध किया जाता है (देखें)। आधुनिक पौधों की उत्पादकता 1500-3100 टन/दिन है।
नाइट्रस विधि (चित्र 3) का सार यह है कि भूनने वाली गैस को ठंडा करने और धूल से साफ करने के बाद तथाकथित नाइट्रोज़ से उपचारित किया जाता है - सल्फ्यूरिक एसिडजिसमें नाइट्रोजन ऑक्साइड घुले होते हैं। SO 2 को नाइट्रोज़ द्वारा अवशोषित किया जाता है, और फिर ऑक्सीकृत किया जाता है: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + NO। परिणामी NO नाइट्रोज़ में खराब घुलनशील है और इससे मुक्त हो जाता है, और फिर गैस चरण में ऑक्सीजन द्वारा आंशिक रूप से NO 2 में ऑक्सीकृत हो जाता है। NO और NO 2 का मिश्रण पुनः अवशोषित हो जाता है सल्फ्यूरिक एसिडवगैरह। नाइट्रस प्रक्रिया में नाइट्रोजन ऑक्साइड का उपभोग नहीं किया जाता है और उनके अपूर्ण अवशोषण के कारण उत्पादन चक्र में वापस आ जाते हैं। सल्फ्यूरिक एसिडवे आंशिक रूप से निकास गैसों द्वारा दूर ले जाये जाते हैं। नाइट्रस विधि के लाभ: हार्डवेयर डिज़ाइन की सादगी, कम लागत (संपर्क एक की तुलना में 10-15% कम), 100% एसओ 2 प्रसंस्करण की संभावना।
टावर नाइट्रस प्रक्रिया का उपकरण सरल है: एसओ 2 को सिरेमिक पैकिंग के साथ 7-8 पंक्तिबद्ध टावरों में संसाधित किया जाता है, टावरों में से एक (खोखला) एक समायोज्य ऑक्सीकरण मात्रा है। टावरों में एसिड कलेक्टर, रेफ्रिजरेटर, पंप हैं जो टावरों के ऊपर दबाव टैंकों में एसिड की आपूर्ति करते हैं। अंतिम दो टावरों के सामने एक टेल फैन लगा हुआ है। एयरोसोल से गैस की सफाई के लिए सल्फ्यूरिक एसिडइलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के रूप में कार्य करता है। प्रक्रिया के लिए आवश्यक नाइट्रोजन ऑक्साइड HNO3 से प्राप्त होते हैं। वायुमंडल में नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करने और 100% एसओ 2 प्रसंस्करण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड के गहरे जाल के लिए जल-एसिड विधि के संयोजन में उत्पादन और अवशोषण क्षेत्रों के बीच एक नाइट्रस मुक्त एसओ 2 प्रसंस्करण चक्र स्थापित किया जाता है। नाइट्रस विधि का नुकसान उत्पाद की निम्न गुणवत्ता है: एकाग्रता सल्फ्यूरिक एसिड 75%, नाइट्रोजन ऑक्साइड, Fe और अन्य अशुद्धियों की उपस्थिति।
क्रिस्टलीकरण की संभावना को कम करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिडपरिवहन और भंडारण के दौरान, वाणिज्यिक ग्रेड के लिए मानक स्थापित किए जाते हैं सल्फ्यूरिक एसिड, जिसकी सांद्रता सबसे कम क्रिस्टलीकरण तापमान से मेल खाती है। संतुष्ट सल्फ्यूरिक एसिडतकनीकी ग्रेड में (%): टावर (नाइट्रस) 75, संपर्क 92.5-98.0, ओलियम 104.5, उच्च-प्रतिशत ओलियम 114.6, बैटरी 92-94। सल्फ्यूरिक एसिड 5000 मीटर 3 तक की मात्रा वाले स्टील टैंकों में संग्रहीत, गोदाम में उनकी कुल क्षमता दस दिवसीय उत्पादन के लिए डिज़ाइन की गई है। ओलियम और सल्फ्यूरिक एसिडस्टील रेलवे टैंकों में ले जाया गया। केंद्रित और बैटरी सल्फ्यूरिक एसिडएसिड-प्रतिरोधी स्टील टैंकों में ले जाया गया। ओलियम के परिवहन के लिए टैंक थर्मल इन्सुलेशन से ढके होते हैं और भरने से पहले ओलियम को गर्म किया जाता है।
ठानना सल्फ्यूरिक एसिडवर्णमिति और फोटोमेट्रिक रूप से, BaSO 4 के निलंबन के रूप में - फोटोटर्बिडिमेट्रिक रूप से, साथ ही कूलोमेट्रिक विधि द्वारा।
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग खनिज उर्वरकों के उत्पादन में, सीसा बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में, विभिन्न खनिज एसिड और लवण, रासायनिक फाइबर, रंग, धुआं बनाने वाले पदार्थ और प्राप्त करने के लिए किया जाता है। विस्फोटक, तेल, धातुकर्म, कपड़ा, चमड़ा और अन्य उद्योगों में। इसका उपयोग औद्योगिक कार्बनिक संश्लेषण में निर्जलीकरण प्रतिक्रियाओं (डायथाइल ईथर, एस्टर प्राप्त करना), जलयोजन (एथिलीन से इथेनॉल), सल्फोनेशन (और रंगों के उत्पादन में मध्यवर्ती उत्पाद), एल्किलेशन (आइसोक्टेन, पॉलीथीन ग्लाइकोल, कैप्रोलैक्टम प्राप्त करना) आदि में किया जाता है। सबसे बड़ा उपभोक्ता सल्फ्यूरिक एसिड- खनिज उर्वरकों का उत्पादन। 1 टन पी 2 ओ 5 फॉस्फेट उर्वरकों के लिए 2.2-3.4 टन की खपत होती है सल्फ्यूरिक एसिड, और 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0.75 t के लिए सल्फ्यूरिक एसिड. इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड संयंत्रों को खनिज उर्वरकों के उत्पादन के लिए पौधों के साथ मिलकर बनाया जाता है। विश्व उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिड 1987 में 152 मिलियन टन तक पहुंच गया।
सल्फ्यूरिक एसिडऔर ओलियम - अत्यंत आक्रामक पदार्थ जो श्वसन पथ, त्वचा, श्लेष्मा झिल्ली को प्रभावित करते हैं, सांस लेने में कठिनाई, खांसी, अक्सर - लैरींगाइटिस, ट्रेकाइटिस, ब्रोंकाइटिस आदि का कारण बनते हैं। हवा में सल्फ्यूरिक एसिड एरोसोल का एमपीसी कार्य क्षेत्र 1.0 mg/m 3, वायुमंडलीय में 0.3 mg/m 3 (अधिकतम एक बार) और 0.1 mg/m 3 (दैनिक औसत)। वाष्प की अद्भुत सांद्रता सल्फ्यूरिक एसिड 0.008 मिलीग्राम/लीटर (60 मिनट एक्सपोज़र), घातक 0.18 मिलीग्राम/लीटर (60 मिनट)। ख़तरा वर्ग 2. एरोसोल सल्फ्यूरिक एसिडएस के ऑक्साइड युक्त रासायनिक और धातुकर्म उद्योगों के उत्सर्जन के परिणामस्वरूप वायुमंडल में बन सकता है, और अम्लीय वर्षा के रूप में गिर सकता है।
भौतिक गुण।शुद्ध 100% सल्फ्यूरिक एसिड (मोनोहाइड्रेट) एक रंगहीन तैलीय तरल है जो +10 डिग्री सेल्सियस पर क्रिस्टलीय द्रव्यमान में जम जाता है। प्रतिक्रियाशील सल्फ्यूरिक एसिड का घनत्व आमतौर पर 1.84 ग्राम/सेमी 3 होता है और इसमें लगभग 95% एच 2 एसओ 4 होता है। यह केवल -20 डिग्री सेल्सियस से नीचे ही कठोर होता है।
मोनोहाइड्रेट का गलनांक 10.37 डिग्री सेल्सियस है और संलयन ताप 10.5 केजे/मोल है। सामान्य परिस्थितियों में, यह बहुत उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (25 डिग्री सेल्सियस पर ई = 100) वाला एक बहुत चिपचिपा तरल है। मोनोहाइड्रेट का नगण्य स्वयं का इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण दो दिशाओं में समानांतर में होता है: [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2 10 -4 और [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 10 - 5 . इसकी आणविक-आयनिक संरचना को लगभग निम्नलिखित डेटा (% में) द्वारा दर्शाया जा सकता है:
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जब थोड़ी मात्रा में भी पानी मिलाया जाता है, तो योजना के अनुसार पृथक्करण प्रमुख हो जाता है:
एच 2 ओ + एच 2 एसओ 4<==>एच 3 ओ + + एचएसओ 4 -
रासायनिक गुण।
H2SO4 एक प्रबल डिबासिक अम्ल है।
H2SO4<-->एच + + एचएसओ 4 -<-->2H + + SO 4 2-
पहला चरण (मध्यम सांद्रता के लिए) 100% पृथक्करण की ओर ले जाता है:
के 2 = ( ) / = 1.2 10 -2
1) धातुओं के साथ अन्योन्यक्रिया:
ए) तनु सल्फ्यूरिक एसिड केवल उन धातुओं को घोलता है जो हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में हैं:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) --> Zn +2 SO 4 + H 2 O
बी) सांद्र H 2 +6 SO 4 - एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट; धातुओं के साथ बातचीत करते समय (एयू, पीटी को छोड़कर), इसे एस +4 ओ 2, एस 0 या एच 2 एस -2 तक कम किया जा सकता है (Fe, Al, Cr भी हीटिंग के बिना प्रतिक्रिया नहीं करते हैं - वे निष्क्रिय हो जाते हैं):
2एजी 0 + 2एच 2 +6 एसओ 4 -->एजी 2 +1 एसओ 4 + एस +4 ओ 2 + 2एच 2 ओ
8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 --> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
2) संकेंद्रित H 2 S +6 O 4 प्रतिक्रिया जब गर्म किया जाता है कुछ अधातुएँ अपने मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के कारण, कम ऑक्सीकरण अवस्था के सल्फर यौगिकों में बदल जाता है, (उदाहरण के लिए, एस + 4 ओ 2):
C 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) --> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O
एस 0 + 2एच 2 एस +6 ओ 4 (संक्षिप्त) --> 3एस +4 ओ 2 + 2एच 2 ओ
2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
3) मूल ऑक्साइड के साथ:
CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O
CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O
4) हाइड्रॉक्साइड्स के साथ:
H 2 SO 4 + 2NaOH --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O
एच + + ओएच - --> एच 2 ओ
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O
2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O
5) लवणों के साथ अभिक्रियाओं का आदान-प्रदान:
BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl
बीए 2+ + एसओ 4 2- --> बीएएसओ 4
BaSO4 (एसिड में अघुलनशील) के सफेद अवक्षेप के निर्माण का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड और घुलनशील सल्फेट्स की पहचान के लिए किया जाता है।
मोनोहाइड्रेट (शुद्ध, 100% सल्फ्यूरिक एसिड) एक अम्लीय चरित्र वाला एक आयनीकरण विलायक है। कई धातुओं के सल्फेट्स इसमें अच्छी तरह से घुल जाते हैं (बाइसल्फेट्स में बदल जाते हैं), जबकि अन्य एसिड के लवण, एक नियम के रूप में, तभी घुलते हैं, जब उन्हें सॉल्वोलाइज किया जा सकता है (बाइसल्फेट्स में रूपांतरण के साथ)। मोनोहाइड्रेट में नाइट्रिक एसिड एक कमजोर आधार की तरह व्यवहार करता है
एचएनओ 3 + 2 एच 2 एसओ 4<==>एच 3 ओ + + एनओ 2 + + 2 एचएसओ 4 -
परक्लोरिक - एक बहुत कमजोर एसिड के रूप में
एच 2 एसओ 4 + एचसीएलओ 4 = एच 3 एसओ 4 + + सीएलओ 4 -
फ्लोरोसल्फोनिक और क्लोरोसल्फोनिक एसिड कुछ हद तक मजबूत होते हैं (एचएसओ 3 एफ> एचएसओ 3 सीएल> एचसीएलओ 4)। मोनोहाइड्रेट असंबद्ध इलेक्ट्रॉन जोड़े (एक प्रोटॉन को जोड़ने में सक्षम) वाले परमाणुओं वाले कई कार्बनिक पदार्थों को अच्छी तरह से घोल देता है। इनमें से कुछ को केवल पानी के साथ घोल को पतला करके अपरिवर्तित रूप में अलग किया जा सकता है। मोनोहाइड्रेट में उच्च क्रायोस्कोपिक स्थिरांक (6.12°) होता है और इसे कभी-कभी आणविक भार निर्धारित करने के लिए एक माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है।
सांद्रित एच 2 एसओ 4 एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर गर्म होने पर (यह आमतौर पर एसओ 2 तक कम हो जाता है)। उदाहरण के लिए, यह HI और आंशिक रूप से HBr (लेकिन HCl नहीं) को ऑक्सीकरण करके हैलोजन मुक्त करता है। यह कई धातुओं - Cu, Hg, आदि का भी ऑक्सीकरण करता है (जबकि सोना और प्लैटिनम H 2 SO 4 के संबंध में स्थिर हैं)। तो तांबे के साथ बातचीत समीकरण के अनुसार होती है:
Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O
ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, सल्फ्यूरिक एसिड आमतौर पर एसओ 2 तक कम हो जाता है। हालाँकि, इसे सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ एस और यहां तक कि एच 2 एस तक कम किया जा सकता है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड समीकरण के अनुसार हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
एच 2 एसओ 4 + एच 2 एस = 2एच 2 ओ + एसओ 2 + एस
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह गैसीय हाइड्रोजन द्वारा भी आंशिक रूप से कम हो जाता है और इसलिए इसे सुखाने के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता है।
चावल। 13. सल्फ्यूरिक एसिड समाधान की विद्युत चालकता।
पानी में सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के घुलने से गर्मी की एक महत्वपूर्ण रिहाई होती है (और सिस्टम की कुल मात्रा में कुछ कमी होती है)। मोनोहाइड्रेट लगभग बिजली का संचालन नहीं करता है। इसके विपरीत, सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल अच्छे संवाहक होते हैं। जैसा कि चित्र में देखा गया है। 13, लगभग 30% अम्ल में अधिकतम विद्युत चालकता होती है। वक्र का न्यूनतम भाग H 2 SO 4 ·H 2 O संरचना वाले हाइड्रेट से मेल खाता है।
पानी में मोनोहाइड्रेट के घुलने पर ऊष्मा का उत्सर्जन (समाधान की अंतिम सांद्रता के आधार पर) 84 kJ/mol H 2 SO 4 तक होता है। इसके विपरीत, 66% सल्फ्यूरिक एसिड, जिसे पहले 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया गया था, को बर्फ (वजन के हिसाब से 1:1) के साथ मिलाकर, तापमान में -37 डिग्री सेल्सियस तक की कमी हासिल की जा सकती है।
H2SO4 के जलीय घोल के घनत्व में इसकी सांद्रता (wt.%) के साथ परिवर्तन नीचे दिया गया है:
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जैसा कि इन आंकड़ों से देखा जा सकता है, 90 wt से ऊपर सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता के घनत्व का निर्धारण। % काफी ग़लत हो जाता है.
विभिन्न तापमानों पर विभिन्न सांद्रता वाले H2SO4 विलयनों पर जलवाष्प का दबाव चित्र में दिखाया गया है। 15. सल्फ्यूरिक एसिड तभी तक सुखाने वाले एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है जब तक कि उसके घोल पर जल वाष्प का दबाव सूखने वाली गैस में उसके आंशिक दबाव से कम हो।
चावल। 15. जलवाष्प दबाव.
चावल। 16. H2SO4 के विलयन पर क्वथनांक। एच 2 एसओ 4 समाधान।
जब सल्फ्यूरिक एसिड का पतला घोल उबाला जाता है, तो उसमें से पानी आसुत हो जाता है, और क्वथनांक 337 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, जब 98.3% एच 2 एसओ 4 आसवित होने लगता है (चित्र 16)। इसके विपरीत, अधिक सांद्रित विलयनों से अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड वाष्पशील हो जाता है। 337 डिग्री सेल्सियस पर उबलने वाले सल्फ्यूरिक एसिड की भाप आंशिक रूप से एच 2 ओ और एसओ 3 में विघटित हो जाती है, जो ठंडा होने पर पुनः संयोजित हो जाती है। सल्फ्यूरिक एसिड का उच्च क्वथनांक इसे गर्म करने पर वाष्पशील एसिड को उनके लवण (उदाहरण के लिए, NaCl से HCl) से अलग करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।
रसीद।
-10°C पर सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के क्रिस्टलीकरण द्वारा मोनोहाइड्रेट प्राप्त किया जा सकता है।
सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन.
पहला चरण.पाइराइट भट्टी.
4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q
प्रक्रिया विषम है:
1) आयरन पाइराइट (पाइराइट) को पीसना
2) "द्रवित बिस्तर" विधि
3) 800°С; अतिरिक्त गर्मी को हटाना
4) हवा में ऑक्सीजन की सांद्रता में वृद्धि
दूसरा चरण.सफाई, सुखाने और ताप विनिमय के बाद, सल्फर डाइऑक्साइड संपर्क उपकरण में प्रवेश करती है, जहां यह सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड (450 डिग्री सेल्सियस - 500 डिग्री सेल्सियस; उत्प्रेरक वी 2 ओ 5) में ऑक्सीकृत हो जाती है:
2SO2 + O2<-->2SO3
तीसरा चरण.अवशोषण टावर:
एनएसओ 3 + एच 2 एसओ 4 (सांद्र) --> (एच 2 एसओ 4 एनएसओ 3) (ओलियम)
कोहरा छाने के कारण पानी का उपयोग नहीं किया जा सकता। सिरेमिक नोजल और काउंटरफ्लो के सिद्धांत को लागू करें।
आवेदन पत्र।
याद करना! सल्फ्यूरिक एसिड को पानी में छोटे हिस्से में डालना चाहिए, न कि इसके विपरीत। अन्यथा, एक हिंसक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप व्यक्ति गंभीर रूप से जल सकता है।
सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग के मुख्य उत्पादों में से एक है। इसका उपयोग खनिज उर्वरकों (सुपरफॉस्फेट, अमोनियम सल्फेट), विभिन्न एसिड और लवण, दवाओं और डिटर्जेंट, रंगों, कृत्रिम फाइबर, विस्फोटकों के उत्पादन में किया जाता है। इसका उपयोग धातु विज्ञान (अयस्कों का अपघटन, उदाहरण के लिए, यूरेनियम) में, पेट्रोलियम उत्पादों के शुद्धिकरण के लिए, एक शोषक के रूप में, आदि में किया जाता है।
व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि बहुत मजबूत (75% से ऊपर) सल्फ्यूरिक एसिड लोहे पर कार्य नहीं करता है। यह आपको इसे स्टील टैंकों में संग्रहीत और परिवहन करने की अनुमति देता है। इसके विपरीत, तनु H 2 SO 4 हाइड्रोजन के निकलने के साथ लोहे को आसानी से घोल देता है। ऑक्सीकरण गुण इसके लिए बिल्कुल भी विशिष्ट नहीं हैं।
मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड नमी को तीव्रता से अवशोषित करता है और इसलिए अक्सर गैसों को सुखाने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन युक्त कई कार्बनिक पदार्थों से, यह पानी छीन लेता है, जिसका उपयोग अक्सर प्रौद्योगिकी में किया जाता है। उसी के साथ (साथ ही मजबूत एच 2 एसओ 4 के ऑक्सीकरण गुणों के साथ) पौधों और जानवरों के ऊतकों पर इसका विनाशकारी प्रभाव जुड़ा हुआ है। काम के दौरान गलती से त्वचा या पोशाक पर लगने वाले सल्फ्यूरिक एसिड को तुरंत ढेर सारे पानी से धोना चाहिए, फिर प्रभावित क्षेत्र को अमोनिया के घोल से गीला करें और फिर से पानी से धो लें।
शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड के अणु.
चित्र .1। H2SO4 क्रिस्टल में हाइड्रोजन बांड का आरेख।
मोनोहाइड्रेट क्रिस्टल (HO) 2 SO 2 बनाने वाले अणु काफी मजबूत (25 kJ/mol) हाइड्रोजन बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं, जैसा कि चित्र में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। 1. (HO) 2 SO 2 अणु में केंद्र के पास एक सल्फर परमाणु के साथ एक विकृत टेट्राहेड्रोन की संरचना होती है और निम्नलिखित मापदंडों की विशेषता होती है: (d (S-OH) \u003d 154 pm, PHO-S-OH = 104 °, d (S = O) = 143 pm, ROSO = 119 °। HOSO 3 - आयन में, d (S-OH) = 161 और d (SO) = 145 pm, और एसओ 4 आयन में जाने पर, 2-टेट्राहेड्रोन सही आकार प्राप्त कर लेता है और पैरामीटर संरेखित हो जाते हैं।
सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट करता है।
सल्फ्यूरिक एसिड के लिए, कई क्रिस्टलीय हाइड्रेट ज्ञात हैं, जिनकी संरचना चित्र में दिखाई गई है। 14. इनमें से पानी में सबसे ख़राब ऑक्सोनियम नमक है: H 3 O + HSO 4 -। चूँकि विचाराधीन प्रणाली सुपरकूलिंग के प्रति अत्यधिक प्रवण है, इसलिए इसमें वास्तव में देखा गया हिमांक तापमान गलनांक से बहुत कम है।
चावल। 14. H 2 O·H 2 SO 4 प्रणाली में गलनांक।
रसायन विज्ञान कक्षा के प्रत्येक व्यक्ति ने एसिड का अध्ययन किया। उनमें से एक को सल्फ्यूरिक एसिड कहा जाता है और इसे HSO 4 नामित किया गया है। सल्फ्यूरिक एसिड के गुण क्या हैं, इसके बारे में हमारा लेख बताएगा।
सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण
शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड या मोनोहाइड्रेट एक रंगहीन तैलीय तरल है जो +10°C पर क्रिस्टलीय द्रव्यमान में जम जाता है। प्रतिक्रियाओं के लिए इच्छित सल्फ्यूरिक एसिड में 95% एच 2 एसओ 4 होता है और इसका घनत्व 1.84 ग्राम/सेमी 3 होता है। ऐसे 1 लीटर एसिड का वजन 2 किलोग्राम होता है। अम्ल -20°C पर कठोर हो जाता है। 10.37°C के तापमान पर संलयन की ऊष्मा 10.5 kJ/mol है।
सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के गुण विविध हैं। उदाहरण के लिए, इस एसिड को पानी में घोलने पर हाइड्रेट्स के निर्माण के कारण बड़ी मात्रा में गर्मी (19 किलो कैलोरी/मोल) निकलेगी। इन हाइड्रेट्स को कम तापमान पर घोल से ठोस रूप में अलग किया जा सकता है।
सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग में सबसे बुनियादी उत्पादों में से एक है। इसका उद्देश्य खनिज उर्वरकों (अमोनियम सल्फेट, सुपरफॉस्फेट), विभिन्न लवण और एसिड, डिटर्जेंट और के उत्पादन के लिए है दवाइयाँ, कृत्रिम रेशे, रंग, विस्फोटक। सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग धातु विज्ञान में भी किया जाता है (उदाहरण के लिए, यूरेनियम अयस्कों का अपघटन), पेट्रोलियम उत्पादों के शुद्धिकरण के लिए, गैसों को सुखाने आदि के लिए।
सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण
सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण हैं:
- धातुओं के साथ परस्पर क्रिया:
- तनु अम्ल केवल उन्हीं धातुओं को घोलता है जो वोल्टेज की श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर होती हैं, उदाहरण के लिए H 2 +1 SO 4 + Zn 0 = H 2 O + Zn + 2 SO 4;
- सल्फ्यूरिक एसिड के ऑक्सीकरण गुण बहुत अच्छे हैं। विभिन्न धातुओं (पीटी, एयू को छोड़कर) के साथ बातचीत करते समय, इसे एच 2 एस -2, एस +4 ओ 2 या एस 0 तक कम किया जा सकता है, उदाहरण के लिए:
- 2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;
- 5H 2 +6 SO 4 + 8Na 0 = H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;
- सांद्रित अम्ल H 2 S +6 O 4 भी कुछ अधातुओं के साथ (गर्म होने पर) प्रतिक्रिया करता है, जबकि कम ऑक्सीकरण अवस्था वाले सल्फर यौगिकों में बदल जाता है, उदाहरण के लिए:
- 2H 2 S +6 O 4 + C 0 = 2S +4 O 2 + C +4 O 2 + 2H 2 O;
- 2H 2 S +6 O 4 + S 0 = 3S +4 O 2 + 2H 2 O;
- 5H 2 S +6 O 4 + 2P 0 = 2H 3 P +5 O 4 + 5S +4 O 2 + 2H 2 O;
- बुनियादी ऑक्साइड के साथ:
- एच 2 एसओ 4 + क्यूओ = क्यूएसओ 4 + एच 2 ओ;
- हाइड्रॉक्साइड्स के साथ:
- Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
- 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;
- विनिमय प्रतिक्रियाओं में लवण के साथ परस्पर क्रिया:
- एच 2 एसओ 4 + बीएसीएल 2 \u003d 2एचसीएल + बीएएसओ 4;
इस एसिड और घुलनशील सल्फेट्स को निर्धारित करने के लिए BaSO 4 (सफेद अवक्षेप, एसिड में अघुलनशील) का निर्माण किया जाता है।
मोनोहाइड्रेट एक अम्लीय गुण वाला आयनकारी विलायक है। इसमें कई धातुओं के सल्फेट्स को घोलना बहुत अच्छा होता है, उदाहरण के लिए:
- 2H 2 SO 4 + HNO 3 = NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -;
- एचसीएलओ 4 + एच 2 एसओ 4 = सीएलओ 4 - + एच 3 एसओ 4 +।
एक सांद्र अम्ल एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर गर्म होने पर, उदाहरण के लिए 2H 2 SO 4 + Cu = SO 2 + CuSO 4 + H 2 O।
ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, सल्फ्यूरिक एसिड आमतौर पर एसओ 2 तक कम हो जाता है। लेकिन इसे S तक और यहां तक कि H 2 S तक भी घटाया जा सकता है, उदाहरण के लिए H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S।
मोनोहाइड्रेट लगभग बिजली का संचालन नहीं कर सकता। इसके विपरीत, जलीय अम्ल घोल अच्छे संवाहक होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड दृढ़ता से नमी को अवशोषित करता है, इसलिए इसका उपयोग विभिन्न गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है। एक शुष्कक के रूप में, सल्फ्यूरिक एसिड तब तक कार्य करता है जब तक उसके घोल के ऊपर जल वाष्प का दबाव सूखने वाली गैस में उसके दबाव से कम होता है।
यदि सल्फ्यूरिक एसिड का पतला घोल उबाला जाता है, तो उसमें से पानी निकल जाएगा, जबकि क्वथनांक 337 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाएगा, उदाहरण के लिए, जब 98.3% की एकाग्रता पर सल्फ्यूरिक एसिड को आसवित करना शुरू किया जाता है। इसके विपरीत, अधिक सांद्रित घोलों से अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड वाष्पित हो जाता है। 337 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भाप में उबालने पर एसिड आंशिक रूप से एसओ 3 और एच 2 ओ में विघटित हो जाता है, जो ठंडा होने पर फिर से मिल जाएगा। इस एसिड का उच्च क्वथनांक गर्म होने पर वाष्पशील एसिड को उनके लवण से अलग करने में उपयोग के लिए उपयुक्त है।
एसिड से निपटने की सावधानियां
सल्फ्यूरिक एसिड को संभालते समय अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। जब यह एसिड त्वचा के संपर्क में आता है, तो त्वचा सफेद हो जाती है, फिर भूरी हो जाती है और लालिमा दिखाई देने लगती है। आसपास के ऊतक सूज जाते हैं। यदि यह एसिड शरीर के किसी भी हिस्से के संपर्क में आता है, तो इसे तुरंत पानी से धोना चाहिए, और जले हुए स्थान को सोडा के घोल से चिकना करना चाहिए।
अब आप जानते हैं कि सल्फ्यूरिक एसिड, जिसके गुणों का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, विभिन्न प्रकार के उत्पादन और खनन के लिए बस अपरिहार्य है।
परिभाषा
निर्जल सल्फ्यूरिक एसिडएक भारी, चिपचिपा तरल है जो किसी भी अनुपात में पानी के साथ आसानी से मिश्रित होता है: अंतःक्रिया को असाधारण रूप से बड़े एक्सोथर्मिक प्रभाव (~ 880 kJ / mol अनंत तनुकरण पर) की विशेषता होती है और यदि पानी में विस्फोटक उबाल और मिश्रण का छिड़काव हो सकता है अम्ल में मिलाया गया; यही कारण है कि घोल तैयार करने में हमेशा उल्टे क्रम का उपयोग करना और पानी में एसिड को धीरे-धीरे और हिलाते हुए डालना बहुत महत्वपूर्ण है।
सल्फ्यूरिक एसिड के कुछ भौतिक गुण तालिका में दिए गए हैं।
निर्जल एच 2 एसओ 4 असामान्य रूप से उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक और बहुत उच्च विद्युत चालकता वाला एक उल्लेखनीय यौगिक है, जो यौगिक के आयनिक ऑटोडिसोसिएशन (ऑटोप्रोटोलिसिस) के साथ-साथ प्रोटॉन ट्रांसफर रिले चालन तंत्र के कारण होता है, जो प्रवाह को सुनिश्चित करता है। एक चिपचिपे तरल के माध्यम से विद्युत प्रवाह एक लंबी संख्याहाइड्रोजन बांड।
तालिका नंबर एक। भौतिक गुणसल्फ्यूरिक एसिड।
सल्फ्यूरिक अम्ल प्राप्त करना
सल्फ्यूरिक एसिड सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक रसायन है और दुनिया में कहीं भी उत्पादित सबसे सस्ता थोक एसिड है।
सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड ("विट्रियल ऑयल") सबसे पहले "ग्रीन विट्रियल" FeSO 4 × nH 2 O को गर्म करके प्राप्त किया गया था और इसमें खर्च किया गया था बड़ी संख्या में Na 2 SO 4 और NaCl प्राप्त करने के लिए।
सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की आधुनिक प्रक्रिया में सिलिकॉन डाइऑक्साइड या डायटोमेसियस पृथ्वी के वाहक पर पोटेशियम सल्फेट के साथ वैनेडियम (वी) ऑक्साइड से युक्त उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड SO 2 को इन धातुओं को निकालने की प्रक्रिया में शुद्ध सल्फर को जलाने या सल्फाइड अयस्क (मुख्य रूप से पाइराइट या Cu, Ni और Zn के अयस्कों) को भूनने से प्राप्त किया जाता है। फिर SO 2 को ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, और फिर सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त किया जाता है पानी में घुलना:
एस + ओ 2 → एसओ 2 (ΔH 0 - 297 kJ/mol);
SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 kJ/mol);
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ/mol)।
सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण
सल्फ्यूरिक अम्ल एक प्रबल डिबासिक अम्ल है। पहले चरण में, कम सांद्रता वाले घोल में, यह लगभग पूरी तरह से अलग हो जाता है:
एच 2 एसओ 4 ↔एच + + एचएसओ 4 -।
दूसरे चरण पर पृथक्करण
एचएसओ 4 - ↔एच + + एसओ 4 2-
कुछ हद तक आगे बढ़ता है. दूसरे चरण में सल्फ्यूरिक एसिड का पृथक्करण स्थिरांक, आयन गतिविधि के संदर्भ में व्यक्त किया गया, K 2 = 10 -2।
डिबासिक एसिड के रूप में, सल्फ्यूरिक एसिड लवण की दो श्रृंखला बनाता है: मध्यम और अम्लीय। सल्फ्यूरिक एसिड के मध्यम लवणों को सल्फेट्स कहा जाता है, और एसिड लवणों को हाइड्रोसल्फेट्स कहा जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड लालच से जलवाष्प को अवशोषित कर लेता है और इसलिए अक्सर इसका उपयोग गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है। पानी को अवशोषित करने की क्षमता भी कई कार्बनिक पदार्थों, विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट (फाइबर, चीनी, आदि) के वर्ग से संबंधित पदार्थों के जलने की व्याख्या करती है, जब केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में आते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड कार्बोहाइड्रेट से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को हटा देता है, जिससे पानी बनता है और कार्बन कोयले के रूप में निकलता है।
सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, विशेष रूप से गर्म, एक जोरदार ऑक्सीकरण एजेंट है। यह HI और HBr (लेकिन HCl नहीं) को ऑक्सीकृत करके हैलोजन मुक्त करता है, कोयले को CO 2 में, सल्फर को SO 2 में मुक्त करता है। ये प्रतिक्रियाएँ समीकरणों द्वारा व्यक्त की जाती हैं:
8HI + H 2 SO 4 = 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;
2HBr + H 2 SO 4 = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;
सी + 2एच 2 एसओ 4 = सीओ 2 + 2एसओ 2 + 2एच 2 ओ;
एस + 2एच 2 एसओ 4 = 3एसओ 2 + 2एच 2 ओ।
धातुओं के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रिया इसकी सांद्रता के आधार पर अलग-अलग होती है। तनु सल्फ्यूरिक अम्ल अपने हाइड्रोजन आयन के साथ ऑक्सीकृत हो जाता है। इसलिए, यह केवल उन धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है जो केवल हाइड्रोजन तक वोल्टेज की श्रृंखला में हैं, उदाहरण के लिए:
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2।
हालाँकि, सीसा तनु अम्ल में नहीं घुलता क्योंकि परिणामी PbSO4 नमक अघुलनशील होता है।
सांद्रित सल्फ्यूरिक अम्ल सल्फर (VI) के कारण एक ऑक्सीकरण एजेंट है। यह वोल्टेज श्रृंखला में चांदी सहित धातुओं का ऑक्सीकरण करता है। इसकी कमी के उत्पाद धातु की गतिविधि और स्थितियों (एसिड एकाग्रता, तापमान) के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। तांबे जैसी कम सक्रिय धातुओं के साथ बातचीत करते समय, एसिड एसओ 2 तक कम हो जाता है:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O।
अधिक सक्रिय धातुओं के साथ बातचीत करते समय, कमी उत्पाद डाइऑक्साइड और मुक्त सल्फर और हाइड्रोजन सल्फाइड दोनों हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, जस्ता के साथ बातचीत करते समय, प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं:
Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;
4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O।
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग देश-दर-देश और दशक-दर-दशक भिन्न होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, एच 2 एसओ 4 खपत का मुख्य क्षेत्र उर्वरक उत्पादन (70%) है, इसके बाद रासायनिक उत्पादन, धातु विज्ञान, तेल शोधन (प्रत्येक क्षेत्र में ~ 5%) है। यूके में, उद्योग द्वारा खपत का वितरण अलग है: उत्पादित एच 2 एसओ 4 का केवल 30% उर्वरकों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, लेकिन 18% पेंट, पिगमेंट और डाई इंटरमीडिएट्स में, 16% रासायनिक उत्पादन में, 12% उपयोग किया जाता है। साबुन और डिटर्जेंट में, 10% प्राकृतिक और कृत्रिम रेशों के उत्पादन के लिए और 2.5% धातु विज्ञान में उपयोग किया जाता है।
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
| व्यायाम | सल्फ्यूरिक एसिड का द्रव्यमान निर्धारित करें जो एक टन पाइराइट से प्राप्त किया जा सकता है यदि भूनने की प्रतिक्रिया में सल्फर ऑक्साइड (IV) की उपज 90% है, और सल्फर (IV) के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण में सल्फर ऑक्साइड (VI) 95% है। सैद्धांतिक का. |
| समाधान | आइए पाइराइट फायरिंग के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2। पाइराइट पदार्थ की मात्रा की गणना करें: n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2); एम (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 ग्राम / मोल; n (FeS 2) = 1000 किग्रा / 120 = 8.33 किमीोल। चूँकि प्रतिक्रिया समीकरण में सल्फर डाइऑक्साइड का गुणांक FeS2 के गुणांक से दोगुना है, सैद्धांतिक रूप से सल्फर ऑक्साइड (IV) पदार्थ की संभावित मात्रा है: n (SO 2) सिद्धांत = 2 × n (FeS 2) = 2 × 8.33 = 16.66 किमीोल। और व्यावहारिक रूप से प्राप्त सल्फर ऑक्साइड (IV) के मोल की मात्रा है: n (SO 2) अभ्यास = η × n (SO 2) सिद्धांत = 0.9 × 16.66 = 15 किमीोल। आइए सल्फर ऑक्साइड (IV) से सल्फर ऑक्साइड (VI) में ऑक्सीकरण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. सल्फर ऑक्साइड पदार्थ (VI) की सैद्धांतिक रूप से संभावित मात्रा है: n(SO 3) सिद्धांत = n (SO 2) अभ्यास = 15 kmol। और व्यावहारिक रूप से प्राप्त सल्फर ऑक्साइड (VI) के मोल की मात्रा है: n(SO 3) अभ्यास = η × n (SO 3) सिद्धांत = 0.5 × 15 = 14.25 किमीोल। हम सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखते हैं: एसओ 3 + एच 2 ओ = एच 2 एसओ 4। सल्फ्यूरिक एसिड पदार्थ की मात्रा ज्ञात करें: n (H 2 SO 4) = n (SO 3) अभ्यास = 14.25 kmol। प्रतिक्रिया उपज 100% है. सल्फ्यूरिक एसिड का द्रव्यमान है: एम (एच 2 एसओ 4) = एन (एच 2 एसओ 4) × एम (एच 2 एसओ 4); M(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; मी (एच 2 एसओ 4) = 14.25 × 98 = 1397 किग्रा। |
| उत्तर | सल्फ्यूरिक एसिड का द्रव्यमान 1397 किलोग्राम है |
सल्फ्यूरिक एसिडएच 2 एसओ 4, आणविक भार 98.082; बेरंग गंधहीन तैलीय तरल. बहुत मजबूत डिबासिक एसिड, 18°C pK a 1 - 2.8, K 2 1.2 10 -2, pK a 2 l.92 पर; अणु में बंधन की लंबाई S=O 0.143 एनएम, S-OH 0.154 एनएम, कोण HOSOH 104°, OSO 119°; विभिन्न के साथ उबलता है, एक एज़ोट्रोपिक मिश्रण बनाता है (98.3% एच 2 एसओ 4 और 1.7% एच 2 ओ 338.8 डिग्री सेल्सियस के क्वथनांक के साथ; तालिका 1 भी देखें)। 100% एच 2 एसओ 4 सामग्री के अनुरूप सल्फ्यूरिक एसिड की संरचना (%) है: एच 2 एसओ 4 99.5, 0.18, 0.14, एच 3 ओ + 0.09, एच 2 एस 2 ओ 7 0.04, एचएस 2 ओ 7 0.05। सभी अनुपातों में पानी और SO 3 के साथ मिश्रणीय। जलीय घोल में, सल्फ्यूरिक एसिड लगभग पूरी तरह से H+, और में विघटित हो जाता है। हाइड्रेट्स H 2 SO 4 nH 2 O बनाता है, जहां n = 1, 2, 3, 4 और 6.5 है।
सल्फ्यूरिक एसिड में SO 3 के घोल को ओलियम कहा जाता है, वे दो यौगिक H 2 SO 4 SO 3 और H 2 SO 4 2SO 3 बनाते हैं। ओलियम में पाइरोसल्फ्यूरिक एसिड भी होता है, जो प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त होता है: एच 2 एसओ 4 + + एसओ 3: एच 2 एस 2 ओ 7।
सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल का क्वथनांक इसकी सांद्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है और 98.3% एच 2 एसओ 4 (तालिका 2) की सामग्री पर अधिकतम तक पहुंच जाता है। SO3 की मात्रा बढ़ने पर ओलियम का क्वथनांक कम हो जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल की सांद्रता में वृद्धि के साथ, घोल पर कुल वाष्प दबाव कम हो जाता है और, 98.3% एच 2 एसओ 4 की सामग्री पर, न्यूनतम तक पहुंच जाता है। ओलियम में SO 3 की सांद्रता में वृद्धि के साथ, इसके ऊपर कुल वाष्प दबाव बढ़ जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड सी और ओलियम के जलीय घोल पर वाष्प दबाव की गणना समीकरण द्वारा की जा सकती है: एलजीपी (पीए) \u003d ए - बी / टी + 2.126, गुणांक ए और बी के मान पर निर्भर करते हैं सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता सी. सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल पर भाप सी. जल वाष्प, एच 2 एसओ 4 और एसओ 3 के मिश्रण से बनी होती है, जबकि वाष्प की संरचना सल्फ्यूरिक एसिड की सभी सांद्रता पर तरल की संरचना से भिन्न होती है सी., संबंधित एज़ोट्रोपिक मिश्रण को छोड़कर।
बढ़ते तापमान के साथ, H 2 SO 4 H 2 O + SO 3 - Q का पृथक्करण बढ़ता है, संतुलन स्थिरांक lnК p = 14.74965 - 6.71464ln (298 / T) - 8, 10161 10 4 T की तापमान निर्भरता के लिए समीकरण 2 -9643.04 /टी-9.4577 10 -3 टी+2.19062 x 10 -6 टी 2। सामान्य दबाव पर, पृथक्करण की डिग्री: 10 -5 (373 K), 2.5 (473 K), 27.1 (573 K), 69.1 (673 K)। 100% सल्फ्यूरिक एसिड का घनत्व समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है: d = 1.8517 - - 1.1 10 -3 t + 2 10 -6 t 2 g / सेमी 3। सल्फ्यूरिक एसिड समाधानों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, उनकी ताप क्षमता कम हो जाती है और 100% सल्फ्यूरिक एसिड के लिए न्यूनतम तक पहुंच जाती है, जबकि ओलियम की ताप क्षमता एसओ 3 सामग्री बढ़ने के साथ बढ़ जाती है।
सांद्रता में वृद्धि और तापमान में कमी के साथ, तापीय चालकता l कम हो जाती है: l = 0.518 + 0.0016t - (0.25 + + t / 1293) C / 100, जहाँ C सल्फ्यूरिक एसिड c की सांद्रता है,% में . अधिकतम. चिपचिपाहट में ओलियम एच 2 एसओ 4 एसओ 3 होता है, बढ़ते तापमान के साथ एच कम हो जाता है। बिजली सल्फ्यूरिक एसिड का प्रतिरोध 30 और 92% H 2 SO 4 की सांद्रता पर न्यूनतम और 84 और 99.8% H 2 SO 4 की सांद्रता पर अधिकतम होता है। ओलियम मिन के लिए. 10% SO3 की सांद्रता पर। तापमान में वृद्धि के साथ, सल्फ्यूरिक एसिड बढ़ता है। ढांकता हुआ पारगम्यता 100% सल्फ्यूरिक एसिड कक्ष 101 (298.15 K), 122 (281.15 K); हिमांकमापीय स्थिरांक 6.12, एबुलियोस्कोपिक। स्थिरांक 5.33; वाष्प प्रसार गुणांक हवा में सल्फ्यूरिक एसिड तापमान के साथ बदलता है; डी = 1.67 · 10 -5 टी 3/2 सेमी 2/सेकेंड।
सल्फ्यूरिक एसिड एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर गर्म होने पर; HI और आंशिक रूप से HBr को मुक्त हैलोजन में ऑक्सीकरण करता है, कार्बन को CO 2, S को SO 2 में परिवर्तित करता है, कई धातुओं (Cu, Hg, आदि) को ऑक्सीकरण करता है। इस मामले में, सल्फ्यूरिक एसिड को SO 2 तक कम कर दिया जाता है, और सबसे शक्तिशाली कम करने वाले एजेंट S और H 2 S. Conc को कम कर दिया जाता है। H2SO4 को H2 द्वारा आंशिक रूप से कम किया जाता है, यही कारण है कि इसे सुखाने के लिए इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। अंतर. एच 2 एसओ 4 उन सभी धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है जो हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हैं, एच 2 की रिहाई के साथ। ऑक्सीकरण तनु H 2 SO 4 के गुण अस्वाभाविक हैं। सल्फ्यूरिक एसिड लवणों की दो श्रृंखला देता है: मध्यम सल्फेट्स और अम्लीय हाइड्रोसल्फेट्स (अकार्बनिक सल्फेट्स देखें), साथ ही ईथर (कार्बनिक सल्फेट्स देखें)। पेरोक्सोमोनोसल्फ्यूरिक (कैरो एसिड) एच 2 एसओ 5 और पेरोक्सोडिसल्फ्यूरिक एच 2 एस 2 ओ 8 एसिड ज्ञात हैं (सल्फर देखें)।
रसीद।सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के लिए कच्चे माल हैं: एस, धातु सल्फाइड, एच 2 एस, थर्मल पावर प्लांट से निकास गैसें, Fe, Ca, आदि के सल्फेट्स मुख्य हैं। सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के चरण k.: 1) SO 2 प्राप्त करने के लिए कच्चे माल को भूनना; 2) एसओ 2 का एसओ 3 में ऑक्सीकरण (रूपांतरण); 3) एसओ 3 अवशोषण। उद्योग में, सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के लिए दो तरीकों का उपयोग किया जाता है, जो एसओ 2 के ऑक्सीकरण के तरीके में भिन्न होते हैं, ठोस उत्प्रेरक (संपर्क) और नाइट्रस, नाइट्रोजन ऑक्साइड के साथ संपर्क। संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के लिए, आधुनिक पौधे वैनेडियम उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं जिन्होंने पीटी और फ़े ऑक्साइड को विस्थापित कर दिया है। शुद्ध वी 2 ओ 5 में कमजोर उत्प्रेरक गतिविधि होती है, जो क्षार धातु लवण की उपस्थिति में तेजी से बढ़ती है, जिसमें के लवण सबसे अधिक प्रभाव डालते हैं। 7 वी 2 ओ 5 और के 2 एस 2 ओ 7 वी 2 ओ 5, 315 पर विघटित होते हैं -330, 365-380 और 400-405 डिग्री सेल्सियस, क्रमशः)। उत्प्रेरण के अंतर्गत सक्रिय घटक पिघली हुई अवस्था में होता है।
SO 2 से SO 3 के ऑक्सीकरण की योजना को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:
पहले चरण में संतुलन स्थापित हो जाता है, दूसरा चरण धीमा होता है और प्रक्रिया की गति निर्धारित करता है।
दोहरे संपर्क और दोहरे अवशोषण की विधि द्वारा सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन (चित्र 1) में निम्नलिखित चरण होते हैं। धूल से सफाई के बाद हवा को गैस ब्लोअर द्वारा सुखाने वाले टॉवर में आपूर्ति की जाती है, जहां इसे 93-98% सल्फ्यूरिक एसिड के साथ 0.01% नमी की मात्रा के साथ सुखाया जाता है। सूखी हवा प्री-हीटिंग के बाद सल्फर भट्ठी में प्रवेश करती है। संपर्क इकाई के हीट एक्सचेंजर्स में से एक में हीटिंग। भट्ठी नोजल द्वारा आपूर्ति किए गए सल्फर को जलाती है: एस + ओ 2: एसओ 2 + + 297.028 केजे। एसओ 2 की मात्रा के अनुसार 10-14% युक्त गैस को बॉयलर में ठंडा किया जाता है और 420 डिग्री सेल्सियस पर 9-10% की मात्रा के एसओ 2 सामग्री तक हवा के साथ पतला करने के बाद, रूपांतरण के पहले चरण के लिए संपर्क उपकरण में प्रवेश किया जाता है। , जो उत्प्रेरक की तीन परतों (SO 2 + V 2 O 2 : : SO 3 + 96.296 kJ) पर आगे बढ़ता है, जिसके बाद गैस को हीट एक्सचेंजर्स में ठंडा किया जाता है। फिर 200 डिग्री सेल्सियस पर 8.5-9.5% एसओ 3 युक्त गैस अवशोषक में अवशोषण के पहले चरण में प्रवेश करती है, जिसे ओलियम और 98% सल्फ्यूरिक एसिड से सिंचित किया जाता है।: एसओ 3 + एच 2 ओ: एच 2 एसओ 4 + + 130.56 केजे . इसके बाद, गैस को सल्फ्यूरिक एसिड के छींटों से साफ किया जाता है, 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है और रूपांतरण के दूसरे चरण में प्रवेश किया जाता है, जो उत्प्रेरक की दो परतों पर होता है। अवशोषण के दूसरे चरण से पहले, गैस को इकोनोमाइज़र में ठंडा किया जाता है और दूसरे चरण के अवशोषक में डाला जाता है, 98% सल्फ्यूरिक एसिड से सिंचित किया जाता है, और फिर, छींटों से साफ करने के बाद, इसे वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है। 
चावल। 1. सल्फर से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की योजना: 1-सल्फ्यूरिक भट्टी; 2-हीट रिकवरी बॉयलर; 3 - अर्थशास्त्री; 4-स्टार्टर फायरबॉक्स; प्रारंभिक भट्टी के 5, 6-हीट एक्सचेंजर्स; 7-पिन डिवाइस; 8-हीट एक्सचेंजर्स; 9-ओलियम अवशोषक; 10 सुखाने टावर; 11 और 12, क्रमशः, पहले और दूसरे मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 13-अम्ल का संग्राहक।
अंक 2। पाइराइट से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की योजना: 1-डिश फीडर; 2-भट्ठी; 3-हीट रिकवरी बॉयलर; 4-चक्रवात; 5-इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स; 6 वाशिंग टावर; 7-गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर; 8 ब्लो टावर; 9-सुखाने वाला टॉवर; 10-स्पलैश जाल; 11-प्रथम मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 12-हीट एक्सचेंज-विकी; 13 - संपर्क उपकरण; 14-ओलियम अवशोषक; 15 सेकंड मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 16 रेफ्रिजरेटर; 17 संग्रह.
चावल। 3. नाइट्रस विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की योजना: 1 - डेनिट्राज़। मीनार; 2, 3-पहला और दूसरा उत्पाद। टावर्स; 4-ऑक्सीकरण। मीनार; 5, 6, 7-अवशोषित। टावर्स; 8 - इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स।
धातु सल्फाइड से सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन (चित्र 2) बहुत अधिक जटिल है और इसमें निम्नलिखित ऑपरेशन शामिल हैं। FeS 2 का भूनना एक वायु-विस्फोट द्रवीकृत बिस्तर भट्टी में किया जाता है: 4FeS 2 + 11O 2: 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ। 13-14% की एसओ 2 सामग्री के साथ रोस्टिंग गैस, जिसका तापमान 900 डिग्री सेल्सियस है, बॉयलर में प्रवेश करती है, जहां इसे 450 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है। धूल हटाने का काम एक चक्रवात और एक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में किया जाता है। इसके अलावा, गैस दो वॉशिंग टावरों से होकर गुजरती है, जिन्हें 40% और 10% सल्फ्यूरिक एसिड से सिंचित किया जाता है। साथ ही, गैस को अंततः धूल, फ्लोरीन और आर्सेनिक से शुद्ध किया जाता है। वाशिंग टावरों में बनने वाले सल्फ्यूरिक एसिड एरोसोल से गैस शुद्धिकरण के लिए गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के दो चरण प्रदान किए जाते हैं। सुखाने वाले टॉवर में सूखने के बाद, जिसके पहले गैस को 9% SO 2 की सामग्री तक पतला किया जाता है, इसे ब्लोअर द्वारा पहले रूपांतरण चरण (3 उत्प्रेरक बेड) में डाला जाता है। हीट एक्सचेंजर्स में, रूपांतरण के पहले चरण से आने वाली गैस की गर्मी के कारण गैस को 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। एसओ 2, एसओ 3 में 92-95% तक ऑक्सीकृत होता है, ओलियम और मोनोहाइड्रेट अवशोषक में अवशोषण के पहले चरण में जाता है, जहां इसे एसओ 3 से मुक्त किया जाता है। इसके बाद, SO 2 ~ 0.5% युक्त गैस दूसरे रूपांतरण चरण में प्रवेश करती है, जो एक या दो उत्प्रेरक परतों पर होती है। उत्प्रेरण के दूसरे चरण से आने वाली गैसों की गर्मी के कारण गैस को पहले हीट एक्सचेंजर्स के दूसरे समूह में 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। अवशोषण के दूसरे चरण में SO 3 को अलग करने के बाद, गैस को वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है।
संपर्क विधि में SO 2 से SO 3 में रूपांतरण की डिग्री 99.7% है, SO 3 के अवशोषण की डिग्री 99.97% है। उत्प्रेरण के एक चरण में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन भी किया जाता है, जबकि SO 2 से SO 3 में रूपांतरण की डिग्री 98.5% से अधिक नहीं होती है। वायुमंडल में छोड़े जाने से पहले, गैस को शेष SO 2 से शुद्ध किया जाता है (गैस शुद्धिकरण देखें)। आधुनिक प्रतिष्ठानों की उत्पादकता 1500-3100 टन/दिन है।
नाइट्रस विधि (चित्र 3) का सार यह है कि भूनने वाली गैस को ठंडा करने और धूल से साफ करने के बाद तथाकथित नाइट्रोज़-सी से उपचारित किया जाता है। को., जिसमें सोल. नाइट्रोजन ऑक्साइड। SO 2 को नाइट्रोज़ द्वारा अवशोषित किया जाता है, और फिर ऑक्सीकृत किया जाता है: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O: H 2 SO 4 + NO। परिणामी NO नाइट्रोज़ में खराब घुलनशील है और इससे मुक्त हो जाता है, और फिर गैस चरण में ऑक्सीजन द्वारा आंशिक रूप से NO 2 में ऑक्सीकृत हो जाता है। NO और NO 2 का मिश्रण सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा पुनः अवशोषित हो जाता है। वगैरह। नाइट्रस प्रक्रिया में नाइट्रोजन ऑक्साइड का उपभोग नहीं किया जाता है और उत्पादन में वापस आ जाता है। चक्र, उनके सल्फ्यूरिक एसिड के अपूर्ण अवशोषण के कारण। वे आंशिक रूप से निकास गैसों द्वारा दूर ले जाते हैं। नाइट्रस विधि के लाभ: हार्डवेयर डिज़ाइन की सादगी, कम लागत (संपर्क एक की तुलना में 10-15% कम), 100% एसओ 2 प्रसंस्करण की संभावना।
टावर नाइट्रस प्रक्रिया का उपकरण सरल है: एसओ 2 को सिरेमिक के साथ 7-8 पंक्तिबद्ध टावरों में संसाधित किया जाता है। नोजल, टावरों में से एक (खोखला) एक समायोज्य ऑक्सीडाइज़र है। आयतन। टावरों में एसिड कलेक्टर, रेफ्रिजरेटर, पंप हैं जो टावरों के ऊपर दबाव टैंकों में एसिड की आपूर्ति करते हैं। अंतिम दो टावरों के सामने एक टेल फैन लगा हुआ है। एक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर सल्फ्यूरिक एसिड के एरोसोल से गैस को शुद्ध करने का कार्य करता है। प्रक्रिया के लिए आवश्यक नाइट्रोजन ऑक्साइड HNO3 से प्राप्त होते हैं। वायुमंडल में नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करने और 100% एसओ 2 प्रसंस्करण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड के गहरे जाल के लिए जल-एसिड विधि के संयोजन में उत्पादन और अवशोषण क्षेत्रों के बीच एक नाइट्रस मुक्त एसओ 2 प्रसंस्करण चक्र स्थापित किया जाता है। नाइट्रस विधि का नुकसान उत्पादों की निम्न गुणवत्ता है: सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता 75% है, नाइट्रोजन ऑक्साइड, Fe और अन्य अशुद्धियों की उपस्थिति।
परिवहन और भंडारण के दौरान सल्फ्यूरिक एसिड क्रिस्टलीकरण की संभावना को कम करने के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड के वाणिज्यिक ग्रेड के लिए मानक स्थापित किए गए हैं, जिनकी सांद्रता सबसे कम क्रिस्टलीकरण तापमान से मेल खाती है। सामग्री सल्फ्यूरिक एसिड सी. तकनीक में। ग्रेड (%): टावर (नाइट्रस) 75, संपर्क 92.5-98.0, ओलियम 104.5, उच्च-प्रतिशत ओलियम 114.6, बैटरी 92-94। सल्फ्यूरिक एसिड को स्टील टैंकों में 5000 मीटर 3 तक की मात्रा में संग्रहित किया जाता है, गोदाम में उनकी कुल क्षमता उत्पादन के दस दिनों के लिए डिज़ाइन की गई है। ओलियम और सल्फ्यूरिक एसिड का परिवहन स्टील रेलवे टैंकों में किया जाता है। संक्षिप्त. और बैटरी सल्फ्यूरिक एसिड को एसिड प्रतिरोधी स्टील टैंकों में ले जाया जाता है। ओलियम के परिवहन के लिए टैंक थर्मल इन्सुलेशन से ढके होते हैं और भरने से पहले ओलियम को गर्म किया जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड को वर्णमिति और फोटोमेट्रिक रूप से, BaSO 4 के निलंबन के रूप में निर्धारित किया जाता है - फोटोटर्बिडिमेट्रिक रूप से, साथ ही कूलोमेट्रिक रूप से। तरीका।
आवेदन पत्र। सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग खनिज उर्वरकों के उत्पादन में, सीसा बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में, विभिन्न खनिज एसिड और लवण, रासायनिक फाइबर, रंग, धुआं बनाने वाले पदार्थों और विस्फोटकों के उत्पादन के लिए, तेल, धातु, कपड़ा, चमड़े में किया जाता है। और अन्य उद्योग। इसका प्रयोग प्रोम में किया जाता है। निर्जलीकरण प्रतिक्रियाओं में कार्बनिक संश्लेषण (डायथाइल ईथर, एस्टर प्राप्त करना), जलयोजन (एथिलीन से इथेनॉल), सल्फोनेशन (रंगों के उत्पादन में सिंथेटिक डिटर्जेंट और मध्यवर्ती उत्पाद), एल्केलेशन (आइसोक्टेन, पॉलीथीन ग्लाइकोल, कैप्रो-लैक्टम प्राप्त करना), आदि। सल्फ्यूरिक एसिड का सबसे बड़ा उपभोक्ता खनिज उर्वरकों का उत्पादन है। 1 टन पी 2 ओ 5 फास्फोरस उर्वरकों के लिए, 2.2-3.4 टन सल्फ्यूरिक एसिड की खपत होती है, और 1 टन (एनएच 4) 2 एसओ 4 के लिए -0.75 टन सल्फ्यूरिक एसिड की खपत होती है। इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड पौधों का निर्माण होता है खनिज उर्वरकों के उत्पादन के लिए कारखानों के साथ जटिल। 1987 में सल्फ्यूरिक एसिड का विश्व उत्पादन 152 मिलियन टन तक पहुंच गया।
सल्फ्यूरिक एसिड और ओलियम अत्यंत आक्रामक पदार्थ हैं जो श्वसन पथ, त्वचा, श्लेष्मा झिल्ली को प्रभावित करते हैं, सांस लेने में कठिनाई, खांसी, अक्सर लैरींगाइटिस, ट्रेकाइटिस, ब्रोंकाइटिस आदि का कारण बनते हैं। एरोसोल एमपीसी सल्फ्यूरिक एसिड। कार्य क्षेत्र की हवा में 1, 0 एमजी/एम 3, एटीएम में। वायु 0.3 मिलीग्राम / मी 3 (अधिकतम एकल) और 0.1 मिलीग्राम / मी 3 (दैनिक औसत)। सल्फ्यूरिक एसिड वाष्प की हानिकारक सांद्रता 0.008 mg/l (एक्सपोज़र 60 मिनट), घातक 0.18 mg/l (60 मिनट) है। खतरा वर्ग 2. रासायनिक और धातुकर्म उत्सर्जन के परिणामस्वरूप वायुमंडल में एरोसोल सल्फ्यूरिक एसिड बन सकता है। एस ऑक्साइड युक्त उद्योग अम्लीय वर्षा के रूप में गिरते हैं।
साहित्य: सल्फ्यूरिक एसिड की हैंडबुक, संस्करण। के.एम. मालिना, दूसरा संस्करण, एम., 1971; एमेलिन ए.जी., सल्फ्यूरिक एसिड की प्रौद्योगिकी, दूसरा संस्करण, एम., 1983; वासिलिव बी.टी., ओटवागिना एम.आई., सल्फ्यूरिक एसिड की तकनीक, एम., 1985. यू.वी. फिलाटोव।
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