Tunni eesmärk: õpilased peavad analüüsima mineraalhapete üldisi omadusi ning selle põhjal uurima lahjendatud ja kontsentreeritud väävelhappe omadusi, märkima füüsikaliste ja keemiliste omaduste sarnasusi ja erinevusi.

Tunni meetod: verbaalne-visuaalne.

Interdistsiplinaarsed seosed: bioloogia (hapete mõju orgaanilistele ainetele).

Varustus: rest katseklaasidega, indikaator (lakmus, metüülapelsin, universaalne indikaatorpaber), katseklaasihoidja, klaaspulk, tikud, piirituselamp, filterpaber, keeduklaas.

Reaktiivid: H 2 SO 4 (konts.), H 2 SO 4 (lahjendatud), Cu, Zn, CuO, NaOH, BaCl 2, CuCl 2, C, S, H 2 O, sahharoos.

I. Organisatsioonimoment (1–2 min)

II. Uue materjali õppimine (30 min)

Õpetaja: Täna tutvume ühe väävli hapnikuühendiga - väävelhappega.

Õpetaja: Teeme klastri “Väävelhape”. (Toimub varem omandatud teadmiste ajakohastamine ja süstematiseerimine.)

Klastri loomisel saab õpetaja suunata õpilaste vaimset tegevust järgmiste küsimuste abil:

– Mida sa tead väävelhappest?

– Millised füüsikalised omadused sellel ainel on?

– Millised keemilised omadused võivad väävelhappel, nagu mineraalhappel, olla?

– Kas teate väävelhappe spetsiifilisi omadusi?

– Millistes tööstusvaldkondades seda ainet kasutatakse?

(Kõik õpilaste arvamised, nii tõesed kui valed, kirjutab õpetaja tahvlile ja koostatakse kobarskeem 1).

Klaster "Väävelhape"

Skeem 1

Olles kõik õpilaste eeldused klastri kujul kirja pannud (joonis 1), asub õpetaja uut materjali selgitama. Valminud klastri skeem salvestatakse tunni lõpuni.

1) Füüsikalised omadused.

Õpetaja: Millised füüsikalised omadused on väävelhappel? Vastame sellele küsimusele katse abil.

Katse 1: kontsentreeritud väävelhappe agregatsiooni oleku demonstreerimine, lahustumine vees (tähelepanu juhitakse ettevaatusabinõudele: eriti kui te ei saa happele vett lisada, tuleb hape ettevaatlikult vette valada, lahust segades ).

Õpetaja: Kirjeldage väävelhappe füüsikalisi omadusi.

Järeldus: Väävelhape on värvitu, õline, raske vedelik, vees hästi lahustuv ja selle tihedus on 1,86 g/ml

2) Keemilised omadused.

Õpetaja: Millised keemilised omadused sellel ainel on? Kas kontsentreeritud ja lahjendatud väävelhapete omadused on samad? Teeme selle katsega kindlaks ja paneme järeldused tabelisse 1.

Õpetaja: Võrdleme kontsentreeritud ja lahjendatud väävelhapete omadusi. Jagage märkmikuleht kolme veergu. Esimene veerg on "omadused", teine ​​on "lahjendatud väävelhappe omadused" ja kolmas on "kontsentreeritud väävelhappe omadused". (Lahjendatud ja kontsentreeritud väävelhappe omadusi uuritakse näidiskatse abil, mille alusel täidetakse tabel 1).

"Lahjendatud ja kontsentreeritud väävelhapete omadused." Tabel 1.

Omadused	H2SO4 lahjend.	H2SO4 konts.
Näitaja: a) lakmus b) metüüloranž	Kogemus 1: Hapete mõju indikaatoritele
	Punane Roosa	Ei muuda indikaatorite värvi
Happe dissotsiatsioon vees	H2SO4 = H+ + HSO4 - HSO 4 – = H + + SO 4 2-	EI LAHENDU
Metallidega elektrokeemilises pingereas kuni vesinikuni	Kogemus 2: Koostoime metallidega elektrokeemilises pingevahemikus kuni vesinikuni
	H 2 + SO 4 + Zn 0 = Zn + 2 SO 4 + H 2 0 H+ – oksüdeeriv aine Zn 0 – redutseerija	4H 2 S + 6 O 4 + 3 Zn 0 = 3 Zn + 2 SO 4 + S 0 ↓ + 4H 2 O S +6 – oksüdeerija Zn 0 – redutseerija 5H2S04 + 4Ca = 4CaS04+ H2S+ 4H 2O Külma käes passiveerub, kuna moodustub nende soolade oksiidide kile Fe, Cr, Ni, Bi, Co, Mg, Al
Metallidega elektrokeemilises pingereas pärast vesinikku	Kogemus 3: Koostoime metallidega elektrokeemilises pingereas pärast vesinikku
	EI REAGEERI	2H 2S + 6 O 4 + Cu 0 = Cu + 2 SO 4 + S +4 O2+ 2H 2O S +6 – oksüdeerija Cu 0 – redutseerija Ei reageeri Au ja Pt-ga
Aluseliste oksiididega	Kogemus 4: Koostoime aluseliste oksiididega H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O CuO + 2H + + SO 4 2– → Cu 2+ + SO 4 2– + H 2 O CuO + 2H+ → Cu 2+ + H2O
Põhjustega	Kogemus 5: Interaktsioon leelistega(neutraliseerimisreaktsioon) H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O 2H + + SO 4 2– + 2Na + + 2OH – = 2Na + + SO 4 2– + 2H 2 O H + + OH – = H2O Interaktsioon lahustumatute alustega H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 ↓ = CuSO 4 + 2H 2 O 2H + + SO 4 2– + Cu(OH) 2 ↓ = Cu 2+ + SO 4 2– + 2H 2 O 2H + + Cu(OH) 2 ↓ = Cu 2+ + 2H 2 O
Kvalitatiivne reaktsioon SO 4 2-	Kogemus 6: Sulfaadioonide olemasolu tõend H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl 2H + + SO 4 2– + Ba 2+ + 2Cl – = BaSO 4 ↓ + 2H + + 2Cl - SO 4 2– + Ba 2+ = BaSO 4 ↓
Mittemetallidega	Kogemus 7: Koostoime mittemetallidega
	EI REAGEERI	2H 2S + 6 O 4 + C 0 = 2S + 4 O 2 + CO 2 + + 2 H 2 O S +6 – oksüdeerija C 0 – redutseerija 2H 2S + 6 O 4 + S 0 = 3 S + 4 O 2 + 2 H 2 O S +6 – oksüdeerija S 0 – redutseerija
Orgaaniline aine	Kogemus 8: Koostoime orgaaniliste ainetega
	EI REAGEERI	puidu, kiu, sahharoosi söestamine

III. Uue materjali konsolideerimine (5 min)

Õpetaja: Tuginedes selles õppetükis saadud teadmistele, soovitan teil uuesti vaadata tunni alguses koostatud klastrit

Õpilased võrdlevad, mida nad väävelhappe kohta teadsid ja uut teada said.

Tunni lõpuosas kinnistatakse õpitud materjal ja mõtiskletakse tunni alguses koostatud klastri kasutamisel. Õpetaja palub õpilastel kontrollida eelnevalt tehtud eelduste õigsust väävelhappe omaduste kohta. Õpilased parandavad oma väidetes vead ja täiendavad diagrammi 1 uue materjali õppimise käigus saadud uue teabega. Laiendatud ja parandatud klastri võimalik versioon on esitatud skeemil 2.

Klaster "Väävelhape"

Skeem 2

IV. Kommentaaridega märkimine (1–2 min)

V. Kodutöö (1–2 min)

Selline lähenemine tunni andmisel võimaldab: esiteks uurida kontsentreeritud ja lahjendatud väävelhapete omadusi võrdluses ning teiseks intensiivistada õpilaste õppetegevust. Klastri kasutamine aitab aktiveerida õpilaste tähelepanu ja õppimistegevust, mis üldiselt aitab kaasa õpitava materjali tõhusamale omastamisele. Samal ajal õpitakse vigu nägema, neid iseseisvalt parandama, arutlema, omandatud teadmisi üldistama, tõrjuma või, vastupidi, aktsepteerima teiste arvamusi. Sellises tunnis ei omastata valmis teadmisi, vaid otsitakse iseseisvalt vastuseid püstitatud küsimustele, arendades samal ajal kõnet, mõtlemisloogikat ja oskust oma seisukohta kaitsta.

Näidiskatse lahjendatud ja kontsentreeritud väävelhapete omaduste uurimiseks võimaldab õpilastel iseseisvalt vastata mitmetele küsimustele, teha võrdlusi, kontrollida tehtud eelduste usaldusväärsust ja arendada praktilisi oskusi hapetega töötamisel.

SISSEJUHATUS

VÄÄVELHAPE FÜSIO-KEEMILISED TEHNOLOOGIAD

PROTSESSI KINEETIKA JA MEHANISM

1 Konversiooni tasakaaluaste

2 S02 kuni S03 reaktsioonikiirus

3 S02 oksüdeerimine katalüsaatoril keevkihis

VÄÄVELHAPE TEHNOLOOGIA

1 Tehnoloogia tooraine

2 Väävelhappe tootmise tehnoloogiline skeem ja selle kirjeldus

3 Jäätmed väävelhappetehnoloogias ja nende kõrvaldamise meetodid

4 Gaaside, aurude ja tolmu suurimad lubatud kontsentratsioonid väävelhappe tootmisel

PÕHISEADMETE DISAIN

1 Oleum absorber

2 Monohüdraadi absorbeerija

3 Absorberite tehnoloogilised omadused

TEHNOLOOGIA TEHNILISED JA MAJANDUSLIKUD NÄITAJAD

BIBLIOGRAAFIA

SISSEJUHATUS

Väävelhape on keemiatööstuse üks peamisi tooteid. Seda kasutatakse erinevates rahvamajanduse sektorites, kuna sellel on hulk eriomadusi, mis hõlbustavad selle tehnoloogilist kasutamist. Väävelhape ei suitse, ei oma värvi ega lõhna, on tavatemperatuuril vedelas olekus ega korrodeeri kontsentreeritud mustmetalle. Samas on väävelhape tugev mineraalhape, moodustab arvukalt stabiilseid sooli ja on odav.

Väävelhappe keemilist koostist väljendatakse valemiga H2SO4.

Tehnoloogias tähendab väävelhape mis tahes vääveloksiidi ja vee segu. Kui 1 mooli SO3 kohta on vett rohkem kui 1 mool, siis on segud väävelhappe vesilahused ja kui vähem, siis väävelhappe anhüdriidi lahused väävelhappes (oleumis) või suitsevas väävelhappes.

Mineraalhapete hulgas on väävelhape tootmise ja tarbimise poolest esikohal. Selle ülemaailmne toodang on viimase 25 aasta jooksul enam kui kolmekordistunud ja ulatub praegu enam kui 160 miljoni tonnini aastas.

Väävelhapet kasutatakse väetiste tootmiseks – superfosfaat, ammofoss, ammooniumsulfaat jne. Selle tarbimine on märkimisväärne naftasaaduste puhastamisel, aga ka värvilises metallurgias, metallide peitsimisel. Eriti puhast väävelhapet kasutatakse värvainete, lakkide, värvide, raviainete, osade plastide, keemiliste kiudude, paljude pestitsiidide, lõhkeainete, eetrite, alkoholide jne tootmisel.

Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija. Oksüdeerib HI ja osaliselt HBr vabadeks halogeenideks, süsiniku CO2-ks, S SO2-ks, oksüdeerib palju metalle. H2SO4-ga seotud redoksreaktsioonid nõuavad tavaliselt kuumutamist. Sageli on redutseerimisproduktiks SO2:

S + 2 H2SO4 = 3SO2 + 2H2O (1) + 2 H2SO4 = 2SO2 + CO2 + 2H2O (2) S + H2SO4 = SO2 + 2H2O + S (3)

Tugevad redutseerivad ained muudavad H2SO4 S-ks või H2S-ks.

Kontsentreeritud väävelhape reageerib kuumutamisel peaaegu kõigi metallidega (välja arvatud Au, Pt, Be, Bi, Fe, Mg, Co, Ru, Rh, Os, Ir), näiteks:

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O (4)

Väävelhape moodustab soolad - sulfaadid (Na2SO4) ja hüdrosulfaadid (NaHSO4). Lahustumatud soolad - PbSO4, CaSO4, BaSO4 jne:

H2SO4+ BaCl2 = BaSO4 + 2HCl (5)

Külm väävelhape passiveerib rauda, ​​mistõttu seda transporditakse raudkonteinerites. Veevaba väävelhape lahustab hästi SO3 ja reageerib sellega, moodustades püroväävelhappe, mis saadakse reaktsioonil:

H2SO4+ SO3=H2S2O7 (6)

SO3 lahuseid väävelhappes nimetatakse oleumiks. Need moodustavad kaks ühendit: H2SO4SO3 ja H2SO42SO3

Vastavalt standarditele eristatakse tehnilist ja aku väävelhapet.

Tehniline väävelhape GOST 2184-77

Tehniline väävelhape on välja töötatud väetiste, tehiskiu, kaprolaktaami, titaandioksiidi, etüülalkoholi, aniliinvärvide ja mitmete muude tööstusharude tootmiseks. Vastavalt standardile GOST 2184-77 eristatakse järgmist tüüpi tehnilist väävelhapet:

· kontakt (täiustatud ja tehniline);

· oleum (täiustatud ja tehniline);

· torn;

· regenereeritud.

Füüsikaliste ja keemiliste näitajate kohaselt peab väävelhape vastama järgmistele standarditele:

Indikaatori nimi
	Võtke ühendust					Torn	Taasgenereeritud
	paranenud	tehniline		paranenud	tehniline
1. Monohüdraadi (H2SO4) massiosa, %		mitte vähem kui 92,5		ei ole standarditud		mitte vähem kui 75	vähemalt 91
2. Vaba väävelanhüdriidi (SO3) massiosa, % mitte üle
3. Raua massiosa (Fe), %, mitte rohkem					ei ole standarditud
4. Jäägi massiosa pärast kaltsineerimist, %, mitte rohkem			ei ole standarditud
5. Lämmastikoksiidide massiosa (N2O3), %, mitte rohkem		ei ole standarditud			ei ole standarditud
6. Nitroühendite massiosa, %, mitte rohkem	ei ole standarditud
7. Arseeni massiosa (As), %, mitte rohkem		ei ole standarditud			ei ole standarditud
8. Kloriidühendite massiosa (Cl), %, mitte rohkem		ei ole standarditud
9. Plii massiosa (Pb), %, mitte rohkem		ei ole standarditud			ei ole standarditud
10.Läbipaistvus	läbipaistev ilma lahjendamata	ei ole standarditud
11.Värvus, cm3 võrdluslahust, mitte rohkem			ei ole standarditud

Aku väävelhape GOST 667-73

Kontsentreeritud aku väävelhape on spetsialiseerunud elektrolüüdiks pliiakude täitmiseks pärast selle lahjendamist destilleeritud veega. Füüsikaliste ja keemiliste näitajate järgi on vajalik, et aku väävelhape vastaks tabelis toodud standarditele.

Indikaatori nimi
	Kõrgeim hinne
1. Monohüdraadi massiosa (H2SO4),%
2. Raua massiosa (Fe), %, mitte rohkem
3. Jäägi massiosa pärast kaltsineerimist, %, mitte rohkem
4. Lämmastikoksiidide massiosa (N2O3), %, mitte rohkem
5. Arseeni massiosa (As), %, mitte rohkem
6. Kloriidühendite massiosa (Cl), %, mitte rohkem
7. Mangaani massiosa (Mn), %, mitte rohkem
8. Raskmetallide summa massiosa pliina (Pb), %, mitte rohkem
9. Vase massiosa (Cu), %, mitte rohkem
10. KMnO4 redutseerivate ainete massiosa, cm3 lahust (1/5 KMnO4) = 0,01 mol/dm3, mitte rohkem

Käesolevas artiklis vaadeldakse väävelhappetööstuse töötajate kõige olulisemat ülesannet, milleks on toodangu edasine täiustamine parimate tavade kasutamise kaudu. progressiivsete tehnikate ja töömeetodite juurutamine, samuti teaduse ja tehnika viimastel saavutustel põhinevate põhimõtteliselt uute meetodite väljatöötamine väävelhappe tootmiseks.

väävelhappe absorbeerija

1.
VÄÄVELHAPETE TEHNOLOOGIA FÜÜSIKALISED JA KEEMILISED ALUSED

Kaasaegses väävelhappe tootmises on lähteaineteks vääveldioksiid (vääveldioksiid), hapnik ja vesi, nendevaheline koostoime toimub vastavalt üldisele stöhhiomeetrilisele võrrandile:

SO2 +1/2O2 +nH2O H2SO4+(n-1)H2O+Q (7)

See protsess viiakse läbi kahel viisil - lämmastik ja kontakt.

SO2 SO3-ks oksüdeerimise lämmastikmeetod toimub peamiselt vedelas faasis ja põhineb hapniku ülekandel lämmastikoksiidide abil. Lämmastikoksiidid, oksüdeerivad SO2-st SO3-ks, redutseeritakse NO-ks, mis oksüdeeritakse uuesti gaasisegus sisalduva hapniku toimel nii vedelas kui ka gaasifaasis.

Nitroosimeetodi olemus seisneb selles, et röstgaasi töödeldakse pärast selle tolmust puhastamist väävelhappega, milles on lahustunud lämmastikoksiidid, nn nitroos. Vääveldioksiid neeldub nitroos ja seejärel oksüdeeritakse reaktsiooni käigus lämmastikoksiididega

SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO (8)

Saadud NO lahustub nitroosis halvasti ja seetõttu vabaneb sellest ning oksüdeerub seejärel osaliselt hapniku toimel gaasifaasis NO2 dioksiidiks. Lämmastikoksiidide NO ja NO2 segu reabsorbeerib väävelhape jne. Lämmastikoksiidid lämmastikoksiidide protsessis praktiliselt ei kulu ära ja suunatakse tagasi tootmistsüklisse. Kuid väävelhappe mittetäieliku neeldumise tõttu viivad heitgaasid need osaliselt minema; see tähendab oksiidide pöördumatut kadu.

SO2 töötlemine väävelhappeks nitroosmeetodil toimub tootmistornides - silindrilistes mahutites (kõrgus 15 m või rohkem), mis on täidetud savirõngaste pakendiga. "Nitroosi" pihustatakse ülalt gaasihüübe suunas - nitrosüülväävelhapet NOOSO3H sisaldav lahjendatud väävelhape, mis saadakse reaktsioonil:

O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O (9)

SO2 oksüdeerimine lämmastikoksiidide poolt toimub lahuses pärast selle neeldumist nitroosiga. Nitroosi hüdrolüüsib vesi:

H + H2O = H2SO4 + HNO2 (10)

Tornidesse sisenev vääveldioksiid moodustab veega väävelhappe:

H2O = H2SO3 (11)

HNO2 ja H2SO3 koostoime viib väävelhappe tekkeni:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O (12)

Vabanenud NO muudetakse oksüdatsioonitornis N2O3-ks (täpsemalt NO + NO2 konsistentsiks). Sealt liiguvad gaasid absorptsioonitornidesse, kus neile vastamiseks suunatakse ülalt väävelhapet. Ilmub nitroos, mis pumbatakse tootmistornidesse. Nii on tagatud tootmise järjepidevus ja lämmastikoksiidide ringkäik. Nende vältimatud kaod heitgaasidega kompenseeritakse HNO3 lisamisega.

Lämmastikmeetodil toodetud väävelhape on ebapiisavalt kõrge kontsentratsiooniga ja sisaldab kahjulikke lisandeid (näiteks As). Selle tekkega kaasneb lämmastikoksiidide eraldumine atmosfääri (“rebase saba”, mis sai nime NO2 värvi järgi).

Tornide põhja koguneb 76% väävelhapet, loomulikult suuremas koguses, kui kulus nitroosi valmistamiseks (lisatakse ju “vastsündinud” väävelhapet).

Tornmeetodi puuduseks on see, et omandatud happe kontsentratsioon on vaid 76% (suurema kontsentratsiooni korral on nitrosüülväävelhappe hüdrolüüs halb). Väävelhappe kontsentreerimine aurustamise teel tekitab täiendavaid raskusi. Selle meetodi eeliseks on see, et SO2-s sisalduvad lisandid ei mõjuta protsessi kulgu, seega on esialgne SO2 piisavalt tolmust puhastatud, s.t. mehaaniline saastumine.

Varem viidi lämmastikprotsess läbi pliikambrites, mistõttu seda hakati kutsuma kambermeetodiks, praegu seda meetodit, kuna see on ebaefektiivne, ei kasutata. Selle asemel kasutatakse tornimeetodit, mille puhul kõik SO2 põhi- ja vaheprotsessid ei toimu mitte kambrites, vaid pakkimisega täidetud ja väävelhappega niisutatud tornides.

Kontakti meetod. Phillipsi avastus Inglismaal 1831. aastal SO2 hapnikuga oksüdeerimise võimalusest tahke plaatinakatalüsaatori pinnal hakati laialdaselt kasutama alles 19. sajandi 70ndatel. Selline hiline areng on seletatav esiteks asjaoluga, et plaatina katalüsaator kaotas kiiresti oma aktiivsuse; ja teiseks asjaoluga, et sel ajal ei olnud ooleumi tarbijaid.

70ndatel tehti tänu Knitchi tööle kindlaks plaatina aktiivsuse vähenemise põhjus: arseeni esinemine vääveldioksiidis püriitide põletamisel; Ta leidis ka meetodi röstgaasi puhastamiseks katalüsaatorimürgist.

Praegu toodetakse suurem osa maailma väävelhappest kontaktmeetodil. Väävelhappe tootmise kasvu kontaktmeetodil määrab kõrgem tehniline tase, mis tuleneb vajadusest puhta ja kontsentreeritud happe järele, protsessi automatiseerimise võimalusest, aga ka vääveloksiidide sisalduse vähendamisest heitgaasides. maksimaalsed lubatud kontsentratsioonid (MPC). Väävelhappe tootmise kontaktprotsess maailmas toimub kahel viisil:

· ühekontakti (SC) meetod, mille S02 oksüdatsiooniaste S03-s on 97,5–98% ning SO2 ja SO3 sisaldavate heitgaaside eraldumine atmosfääri üle maksimaalse lubatud kontsentratsiooni (MPC), mis nõudis lisakulusid. ehitus sellistes puhastuseraldussüsteemides;

· topeltkontakti (DC) ja topeltabsorptsiooni (DA) meetod. DK - DA süsteemides on SO2 oksüdatsiooniaste SO3-ks 99,7-99,8%, mis vastab SO2 ja SO3 maksimaalse lubatud kontsentratsiooni saavutamisele heitgaasides.

Väävelhappe tootmine kontaktmeetodil alalisvoolusüsteemi abil koosneb järgmistest etappidest:

) tooraine ettevalmistamine;

) vääveldioksiidi tootmine

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + 3415 Q (t = 800 °C) (13)

või 3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2 + Q (14)

või väävli põletamine S + O2 → SO2 (15)

)
gaasi puhastamine;

) vääveldioksiidi oksüdatsioon

2SO2 + O2 ↔2SO3 + Q (400–500°C, kat. V2O5) (16)

) SO3 neeldumine

H2O → H2SO4 + Q (17)

) heitgaaside puhastamine.

Väävelhappe tootmisel DK-DA süsteemi abil kuues etapp puudub.

Mulle meeldis väävelhappetehnoloogia kontaktmeetod, kuna kõige tõhusam (saavutatakse kõrge konversiooniaste) ja keskkonna seisukohalt soodsam (heitmed vastavad MAC ja MPE standarditele).

PROTSESSI KINEETIKA JA MEHANISM

Protsessi keemia:

· väävli põletamine

SO2 oksüdeerimine SO3-ks

SO3 neeldumine

Väävelhappe tootmisel on kõige olulisem ülesanne SO2 konversiooniastme tõstmine SO3-ks. Selle ülesande täitmine võimaldab lisaks väävelhappe tootlikkuse tõstmisele lahendada ka keskkonnaprobleeme - vähendada kahjuliku komponendi SO2 keskkonda sattumist.

SO2 muundamise astet on võimalik suurendada erinevatel viisidel. Kõige tavalisem neist on topeltkontakti ahelate loomine.

Väävelhappe tootmisel kontaktmeetodil toimub SO2 oksüdatsioon reaktsiooni SO2+1/2O2↔SO3+Q järgi katalüsaatori juuresolekul. Erinevatel metallidel, nende sulamid ja oksiidid, mõned soolad, silikaadid ja paljud teised ained on võimelised kiirendama SO2 oksüdatsiooni. Iga katalüsaator tagab teatud iseloomuliku konversiooniastme. Tehase tingimustes on kasulikum kasutada katalüsaatoreid, mille abil saavutatakse kõrgeim konversiooniaste, kuna oksüdeerimata SO2 jääkkogust ei püüta absorptsioonikambrisse, vaid see viiakse koos heitgaasidega atmosfääri. .

Pikka aega peeti selle protsessi parimaks katalüsaatoriks plaatinat, mida kanti peeneks purustatud kujul kiulisele asbestile, silikageelile või magneesiumsulfaadile. Kuigi plaatina on kõrgeima katalüütilise aktiivsusega, on see siiski väga kallis. Lisaks väheneb selle aktiivsus oluliselt, kui gaasis on väga väikeses koguses arseeni, seleeni, kloori ja muid lisandeid. Seetõttu tõi plaatina katalüsaatori kasutamine kaasa seadmete keerukuse, mis oli tingitud gaasi põhjaliku puhastamise vajadusest ja suurendas valmistoote maksumust.

Mitte-plaatina katalüsaatoritest on vanaadiumkatalüsaatoril (vanaadiumpentoksiidil V2O5 põhinev) suurim katalüütiline aktiivsus, see on odavam ja vähem tundlik lisandite suhtes kui plaatina katalüsaator.

Väävelhappe tootmisel kasutatakse katalüsaatorina BAV ja SVD kaubamärkide vanaadium(V) oksiidil põhinevaid kontaktmasse, mis on nimetatud nende koostises sisalduvate elementide algustähtede järgi.

BAS (baarium, alumiinium, vanaadium) koostis:

Katalüsaatorite leiutisi on ka teisi. Katalüsaatorid vääveldioksiidi oksüdeerimiseks Leiutis käsitleb katalüsaatoreid vääveldioksiidi oksüdeerimiseks ja neid saab kasutada väävelhappe tootmisel normaalse ja suure vääveldioksiidi sisaldusega gaasisegude töötlemisel.

Tuntud katalüsaator vääveldioksiidi oksüdeerimiseks koosneb vanaadiumpentoksiidist, millele on lisatud naatriumi, kaaliumi, rubiidiumi ja (või) tseesiumiühendite leeliselisi promootoreid diatomiitkandjal, mis sisaldab SiO2, CaO. Aluseliste promootorite segu oksiidide kujul sisaldab massi järgi. Na2O 5-30; Rb2O ja (või) Cs2O 15-35; K2O 8-35.

Katalüsaatori aktiivsus 485oC juures 90,2-91% 420oC juures 57,8-59,7% katsetamisel järgmistes tingimustes: V 4000 h-1, vääveldioksiidi sisaldus algses gaasisegus 7 vol. ülejäänu on õhk. Mehaaniline muljumistugevus 1-2 MPa

S02 oksüdatsioonireaktsioon on eksotermiline; selle termiline efekt, nagu iga keemiline reaktsioon, sõltub temperatuurist.

Vahemikus 400-700°C saab oksüdatsioonireaktsiooni termilise efekti (kJ/mol) arvutada tehnilisteks arvutusteks piisava täpsusega valemi abil

Q = 10 142 - 9,26 T või 24 205 - 2,21 T (kcal/mol) (18)

kus T on temperatuur, K.

S02 oksüdatsioonireaktsioon S03-ks on pöörduv. Selle reaktsiooni tasakaalukonstanti (Pa-0,5) kirjeldab võrrand

kus Pso2, Pso3, Po2 on SO2, SO3 ja O2 tasakaalulised osarõhud, Pa. Kp väärtus sõltub temperatuurist:

Tabel 1. Tasakaalukonstandi sõltuvus temperatuurist

390 400 425 450 475 500	1,801 1,410 0,768 0,437 0,258 0,159	525 575 600 625 650	0,100 0,044 0,030 0,021 0,015

Kp väärtused vahemikus 390-650 °C saab arvutada valemiga

(20)

või täpsemalt

2.1 Tasakaalu konversioonimäär

Katalüsaatoril saavutatav S02 konversiooniaste sõltub selle aktiivsusest, gaasi koostisest, gaasi kontakti kestusest katalüsaatoriga, rõhust jne. Antud koostisega gaasi puhul sõltub konversiooni teoreetiliselt võimalik, st tasakaaluaste. temperatuuril ja seda väljendatakse võrrandiga:

(22)

kus Pso2, Pso3 on SO2 ja SO3 tasakaalulised osarõhud.

Asendades võrrandist (23) oleva suhte Pso3/Pso2 võrrandiga (6-5), saame:

(24)

Kui tähistame P kui gaasi kogurõhku (Pa), a S02 algsisaldust gaasisegus (maht%), b esialgset hapnikusisaldust gaasisegus (maht%), siis võrrand (6- 6) on kujul:

(25)

Teisenduse tasakaaluastme määramine selle võrrandi abil toimub järjestikuste lähenduste meetodil. Eeldatav xp väärtus asendatakse võrrandi paremasse serva ja tehakse arvutused. Kui leitud väärtus erineb varem aktsepteeritud väärtusest, korratakse arvutust.

Temperatuuri langedes ja gaasirõhu tõustes xp väärtus suureneb. See on tingitud asjaolust, et oksüdatsioonireaktsioon kulgeb soojuse vabanemisega ja molekulide koguarvu vähenemisega. Allpool on toodud xp väärtused erinevatel temperatuuridel ja rõhul 0,1 MPa gaasi jaoks, mis sisaldab 7% S02, 11% 02 ja 82% N2:

Tabel 2. Konversiooniastme sõltuvus temperatuurist

390 400 410 420 430 440 450 460	99,4 99,2 99,0 98,7 98,4 98,0 97,5 96,9	470 480 490 500 510 520 530 540	96,2 95,4 64,5 93,4 92,1 90,7 89,2 87,4	550 560 570 580 590 650 700 1000	85,5 82,5 80,1 77,6 75,0 58,5 43,6 5,0

Konversiooni tasakaaluaste sõltub SO2 ja O2 vahekorrast gaasis, mis omakorda sõltub põletatava tooraine tüübist ja tarnitava õhu hulgast. Mida rohkem õhku sisestatakse, seda vähem on gaasisegus SO2 ja rohkem 02 ning seetõttu on konversiooni tasakaaluaste kõrgem.

Tabel 3. Konversiooni tasakaaluastme sõltuvus rõhust

	Хр* 100 rõhul (MPa)
400 450 500 550 600	99,2 97,5 93,4 85,5 73,4	99,6 98,9 96,9 92,9 85.8	99,7 99,2 97,8 94,9 89,5	99,9 99,5 98,6 96,7 93,3	99,9 99,6 99,0 97,7 95,0	99,9 99,7 99,3 93,3 96,4

Tabel 4. Chr konversiooni tasakaaluastme sõltuvus gaasisegu koostisest (temperatuuril 475 °C ja rõhul 0,1 MPa)

		18,4 16,72 15,28 13,86 12,43	97,1 97,0 96,8 96,5 96,2		11,0 9,58 8,15 6,72	95,8 95,2 94,3 92,3

2.2 S02 kuni S03 reaktsioonikiirus

Tootmistingimustes on S02 oksüdatsiooni kiirus olulise tähtsusega.

S02 oksüdatsiooni kiirust S03-ks vanaadiumkatalüsaatoril (fikseeritud kihis) väljendatakse võrrandiga

(26)

kus x on teisendusaste, ühtsuse murrud; τ - kokkupuuteaeg, s; a on SOa algkontsentratsioon, ühiku osad; xp - konversiooni tasakaaluaste, murdosa; b - hapniku algkontsentratsioon, fraktsioon; T-temperatuur, K; P - kogurõhk, Pa; Kr - tasakaalukonstant [võrrand (6-4)], Pa-0,5; k on reaktsioonikiiruse konstant, s-1-Pa-1:

(28)

k0 - koefitsient; E-aktivatsiooni energia, J/mol;

Vääveloksiidi (IV) oksüdatsiooni hapnikuga vääveloksiidiks (VI) reaktsiooni aktiveerimisenergia on väga kõrge. Seetõttu ei toimu katalüsaatori puudumisel oksüdatsioonireaktsiooni praktiliselt isegi kõrgetel temperatuuridel. Katalüsaatori kasutamine võimaldab vähendada aktiveerimisenergiat ja suurendada oksüdatsioonikiirust.

3 S02 oksüdeerimine katalüsaatoril keevkihis

Keevkihis toimub gaasi väga intensiivne segunemine katalüsaatoriosakestega, mille tulemusena on gaasi temperatuur ja koostis peaaegu ühesugused kogu katalüsaatori mahu ulatuses. Sel juhul suureneb S02 ja O2 välise difusiooni kiirus katalüsaatori pinnale oluliselt.

Keevkihi hüdrauliline takistus ei sõltu tera suurusest, seetõttu kasutatakse S02 katalüütiliseks oksüdeerimiseks keevkihis väga väikeseid sfäärilisi graanuleid (raadius 0,5-2 mm), mis tagab sisemise peaaegu täieliku ärakasutamise. katalüsaatori pind.

Vääveldioksiidi oksüdatsiooni kineetika suspendeeritud katalüsaatorikihis määravad suuresti hüdrodünaamilised tegurid, kuna lisaks intensiivsele radiaalsele ja aksiaalsele segunemisele on võimalik gaasileke mullide kujul. Kõiki tegureid on väga raske arvesse võtta. Piloot- ja tööstuskatsed näitavad aga, et suure läbimõõduga reaktorites saavutatakse täielikud segamistingimused. Seetõttu võib eeldada, et S02 oksüdatsioonikiirus on sel juhul keevkihi kõigis punktides sama ja seetõttu võib arvutusvõrrandi (6-19) esitada järgmiselt:

(29)

kus x on konversiooniaste keevkihi gaasi väljalaskeava juures (see on sama kogu katalüsaatorikihi ulatuses)

Chp sõltuvus temperatuurist, rõhust ja väävel (IV) oksiidi sisaldusest röstimisgaasis on näidatud joonisel fig. 1.

Riis. 1. Vääveloksiidi (IV) vääveloksiidiks (VI) muundumise tasakaaluastme sõltuvus temperatuurist (A), rõhust (B) ja vääveloksiidi (IV) sisaldusest gaasis (C).

Püriitide röstimisel ja õhus väävli põletamisel saadud gaasi puhul on üle 98% konversiooniastme saavutamine ebapraktiline, kuna see on seotud katalüsaatori koguse järsu suurenemisega. Samal ajal saab väävelhappetehaste (praegu ehitamisel) kõrge tootlikkuse ja 98% konversiooniastmega atmosfääri S02 sisalduse sanitaarnormi saavutada ainult siis, kui on väga kõrge (ja seetõttu kallis) heitgaaside toru. heitgaaside konstrueeritud või täiendav sanitaarpuhastus teostatakse S02-st- Näiteks paigaldusvõimsusel 5000 t/ööpäevas on atmosfääri paisatud SO2 kogus (ühel hetkel) 100 t/ööpäevas H2S04).

SO2 konversiooni lõpliku astme suurendamiseks kasutatakse topeltkontakti (DC). Selle olemus seisneb selles, et S02 oksüdeerimine (kontaktimine) toimub kahes etapis, esimeses etapis on tagatud 90% konversioonimäär. Seejärel eraldatakse reaktsioonisegust S03, mille järel viiakse läbi kontakti viimise teine ​​etapp, milles w = 95% ülejäänud S02-st; üldine konversioonimäär on 99,5%.

S02 oksüdatsioonireaktsioon on pöörduv, seega väljendatakse protsessi W üldkiirust järgmiselt:

kus , on edasi- ja tagasireaktsiooni kiirused; , - päri- ja tagurpidi reaktsiooni kiiruskonstandid; CSO2, CO2, CSO3 - kontsentratsioonid gaasis SO2, O2, SO3; l,m,n on vastava reaktsiooni järjekord.

Võrrandist (30) järeldub, et kui SO3 eemaldatakse reaktsioonisegust pärast kontakti viimise esimest etappi, siis enne teist etappi CSO3 = 0 ja r2 = 0. Selle tulemusena suureneb protsessi kiirus. Sel juhul väljendatakse lõplikku teisendusastet võrrand

(31)

kus x1, x2, xn on teisenduse astmed esimeses, teises (sellest, mis jääb pärast esimest etappi) ja viimastes etappides, osad.

Seega xn = 0,9+ (1-0,9)0,95 = 0,995.

Vastuolu väävel(IV)oksiidi oksüdatsiooniprotsessi kineetika ja termodünaamika vahel on üsna edukalt kõrvaldatud kontaktaparaadi konstruktsiooni ja temperatuuritingimustega. See saavutatakse protsessi jagamisega etappideks, millest igaüks vastab kontaktprotsessi optimaalsetele tingimustele.

Tabel 5. Konversiooniaste kontaktseadme igas etapis

3 VÄÄVELHAPE TEHNOLOOGIA

3.1 Tehnoloogia tooraine

Väävelhappe tootmise lähtereaktiivideks võivad olla elementaarne väävel ja väävlit sisaldavad ühendid, millest võib saada kas väävlit või vääveldioksiidi. Sellised ühendid on raudsulfiidid, värviliste metallide (vask, tsink jne) sulfiidid, vesiniksulfiid ja mitmed teised väävliühendid.

Traditsiooniliselt on peamised tooraineallikad väävel ja raud (väävel) püriidid. Järk-järgult väheneb püriitide osatähtsus tooraineallikana, mis on seotud selle transportimise kõrgete transpordikuludega (lisaks väävlile sisaldab see väga suurel määral muid komponente) ja suutmatusega vabaneda jäätmed - tuhk. Väävelhappe tootmise toorainebilansis on olulisel kohal vääveldioksiidi sisaldavad värvilise metallurgia heitgaasid.

Keskkonna kaitsmiseks võetakse kogu maailmas meetmeid väävlit sisaldavate tööstusjäätmete kasutamiseks. Soojuselektrijaamade ja metallurgiatehaste heitgaasidega paisatakse atmosfääri oluliselt rohkem vääveldioksiidi, kui kulub väävelhappe tootmiseks. Näiteks 1980. aastatel oli ülemaailmne väävlitarbimine ligikaudu 65 miljonit tonni aastas ja kadusid 50 miljonit tonni, kusjuures heitgaasid (väävlisisalduses) ligi 100 miljonit tonni, samas madala kontsentratsiooni tõttu. SO2 puhul ei ole selliste heitgaaside puhul nende töötlemine veel alati teostatav.

Raudpüriit

Looduslik raudpüriit on kompleksne kivim, mis koosneb raudsulfiidist FeS2, teiste metallide sulfiididest (vask, tsink, plii, nikkel, koobalt jne), metallikarbonaatidest ja aherainest. Vene Föderatsiooni territooriumil on püriidi maardlaid, Uuralites ja Kaukaasias, kus seda kaevandatakse kaevandustes tavalise püriidi kujul.

Tavalise püriidi tootmiseks ettevalmistamise protsessi eesmärk on eraldada sellest väärtuslikke värvilisi metalle ja suurendada rauddisulfiidi kontsentratsiooni. Rauddisulfiidi sisalduse suurendamine tooraines püriitide flotatsiooni teel, samuti õhu rikastamine hapnikuga suurendab põletusprotsessi liikumapanevat jõudu.

Füüsikaliste ja keemiliste parameetrite poolest peavad flotatsiooniväävelpüriidid vastama tabelis 6 toodud standarditele.

Tabel 6

Näitajate nimetus	Kaubamärkide standardid
1. Välimus	Puistepulber Võõrkehad ei ole lubatud (kivitükid, maagi, puidu, betooni, metalli jne tükid)
3. Plii ja tsingi üldsisaldus, %, mitte rohkem	Ei ole standardiseeritud
7. Kloori massiosa, %, mitte rohkem

Väävlit leidub looduses metallisulfiidide ja metallsulfaatide kujul, see on osa kivisöest, naftast, looduslikest ja nendega seotud gaasidest. Umbes 50% kaevandatud väävlist kasutatakse väävelhappe tootmiseks.

Elementaarset väävlit võib saada väävlimaakidest või gaasidest, mis sisaldavad vesiniksulfiidi või vääveloksiidi SO2. Selle kohaselt eristatakse looduslikku väävlit ja gaasilist (tükilist) väävlit.

Looduslikest maakidest väävli saamise termiline meetod hõlmab selle sulatamist auruga ja toorväävli puhastamist destilleerimisega. Gaasiväävli tootmine vesiniksulfiidist, mis ekstraheeritakse põlevate ja protsessigaaside puhastamisel, põhineb mittetäielikul oksüdatsioonil tahke katalüsaatori kohal:

H2S + O2 = 2H2O + S2 (32)

Märkimisväärses koguses väävlit võib saada erinevaid väävliühendeid sisaldavatest vasesulatustoodetest. Sel juhul tekivad sulatusprotsessi käigus reaktsioonid, mis põhjustavad elementaarse väävli moodustumist:

2FeS2 = 2FeS + S2 (33)+ C = S + CO2 (34)

Füüsikaliste ja keemiliste näitajate järgi peab tehniline väävel vastama tabelis 7 toodud standarditele

Tabel 7

Indikaatori nimi
1. Väävli massiosa, %, mitte vähem
2. Tuha massiosa, %. mitte rohkem
3. Orgaaniliste ainete massiosa, %, mitte rohkem
4. Hapete massiosa väävelhappes, %, mitte rohkem
5. Arseeni massiosa, %, mitte rohkem
6. Seleeni massiosa, %, mitte rohkem
7. Vee massiosa, %, mitte rohkem
8. Mehaaniline saastumine (paber, puit, liiv jne)	Ei ole lubatud

3.2 Väävelhappe tootmise tehnoloogiline skeem ja selle kirjeldus

Suurim hulk väävelhappe tootmisettevõtteid kasutab väävlit toorainena. Väävel redutseeritakse maagaasi ja mõnede teiste tööstusgaaside (generaatorigaas, nafta rafineerimisgaas) töötlemise kõrvalsaadusena. Sellised gaasid sisaldavad alati teatud koguses väävliühendeid. Väävlist puhastamata maagaasi põletamine põhjustab keskkonnareostust vääveloksiididega. Seetõttu eemaldatakse väävliühendid tavaliselt esmalt vesiniksulfiidi kujul, mis seejärel osaliselt põletatakse SO2-ks, misjärel reageerib vesiniksulfiidi ja vääveldioksiidi segu temperatuuril 270-300 ºC boksiidikihil, mis selle tulemusena muutub. interaktsioon S-ks ja H2O-ks. Sel viisil saadud väävlit nimetatakse gaasiväävliks. Lisaks "gaasile" saab toorainena kasutada looduslikku väävlit.

Väävlil kui väävelhappe tootmise toorainel on mitmeid eeliseid. Esiteks, erinevalt väävelpüriidist, ei sisalda see peaaegu mingeid lisandeid, mis võiksid vääveldioksiidi kontaktoksüdatsiooni etapis kujutada endast katalüütilisi mürke, näiteks arseeniühendeid. Teiseks ei teki selle põletamisel tahkeid ega muid jäätmeid, mis vajaksid ladustamist või nende edasiseks töötlemiseks meetodite otsimist (püriidi põletamisel tekib 1 tonnist algpüriidist peaaegu sama palju tahkeid jäätmeid - tuhka). Kolmandaks on väävlit palju odavam transportida kui püriiti, kuna see on kontsentreeritud tooraine.

Vaatleme “lühikest” skeemi väävelhappe tootmiseks väävlist DCDA meetodil (joonis 2).

Riis. 2. Skeem väävelhappe tootmiseks väävlist topeltkontakti ja topeltabsorptsiooni meetodil:

Väävlipõletusahi; 2 - heitsoojuskatel; 3 - ökonomaiser 4 - käivitusahi: 5. 6 - käivitusahju soojusvahetid. 7 - kontaktseade: 8 - soojusvahetid 9 - kuivatustorn. 10, 11 - esimene ja teine ​​monohüdraadi absorbeerijad. 12 - happekollektorid: 13 - väljalasketoru.

Sulaväävel juhitakse läbi võrkfiltrite, et eemaldada võimalikud mehaanilised lisandid (väävel sulab temperatuuril veidi üle 100 ºС, seega on see puhastusmeetod kõige lihtsam) ja suunatakse ahju 1, kuhu juhitakse eelnevalt tootmisväävelhappega kuivatatud õhk. tarnitakse oksüdeerijana.kuivatustornis 9. Ahjust väljuv röstigaas jahutatakse taaskasutuskatlas 2 temperatuurini 1100-1200 ºС kuni 440-450 ºС ja saadetakse sellel temperatuuril, mis on võrdne tööstuslike katalüsaatorite süttimistemperatuuriga vanaadiumpentoksiidi baasil riiulikontaktseadme 7 esimesele kihile.

Protsessi tööliini optimaalsete temperatuuride joonele lähemale viimiseks vajalikku temperatuurirežiimi reguleeritakse osaliselt reageerinud kaltsineeriva gaasi voogude juhtimisega läbi soojusvahetite 8, kus see jahutatakse pärast absorptsiooni (või kuivatatud õhu) kuumutatud gaasivoogudega. Pärast kontakti viimise kolmandat etappi jahutatakse röstimisgaas soojusvahetites 8 ja suunatakse vahepealsesse monohüdraadi absorbeerijasse 10, mida niisutatakse läbi happekollektori 12 ringleva väävelhappega, mille kontsentratsioon on ligi 98,3%. Pärast vääveltrioksiidi ekstraheerimist absorberis 10 ja sellest tulenevat kõrvalekallet peaaegu saavutatud tasakaalust kuumutatakse gaas uuesti soojusvahetites 8 süttimistemperatuurini ja suunatakse neljandasse kontaktifaasi.

Selles skeemis lisatakse gaasi jahutamiseks pärast neljandat etappi ja täiendavaks tasakaalu segamiseks osa kuivatatud õhust. Kontaktaparaadis reageerinud gaasid juhitakse jahutamiseks läbi ökonomaiseri 3 ja suunatakse lõplikku 11 monohüdraadi absorbeerijasse 11, kust vääveloksiide mittesisaldavad gaasid paisatakse läbi väljalasketoru 13 atmosfääri.

Paigaldamise käivitamiseks (viimiseks etteantud tehnoloogilisele, eelkõige temperatuurirežiimile) on ette nähtud käivitusahi 4 ning käivitusahju soojusvahetid 5 ja 6. Need seadmed lülitatakse välja pärast paigaldise töörežiimi viimist.

3 Jäätmed väävelhappetehnoloogias ja nende kõrvaldamise meetodid

Väävelhappe tootmisel eraldub lekkivate seadmete ja vääveldioksiidi mittetäieliku muutumise tõttu väävelanhüdriidiks atmosfääriõhku märkimisväärses koguses vääveloksiide. Näiteks ühekordsel kokkupuutel ulatub SO2 muundumisaste SO3-ks 98% ja vääveldioksiidi sisaldus heitgaasides ületab lubatud heitgaaside norme 5 või enam korda. Seetõttu on selliste süsteemide jaoks ette nähtud spetsiaalsed heitgaaside puhastusjaamad. Väävelhappe tootmine topeltkontakti meetodil tagab konversiooni kuni 99,8%, samas kui SO2 eraldumine atmosfääri väheneb 2–3 korda võrreldes üheetapilise kontakteerimisega ning täiendavat gaasi puhastamist pole vaja. Süsteemi tootlikkus tõuseb 20-25% ja tooraine kasutusmäär tõuseb.

Oleumitehaste väävelhappeasrosoolide lenduvad heitkogused jäävad vahemikku 0,5–5 kg/t valmistoote kohta.

Väävelhappe tootmise heitgaaside puhastamiseks kasutatakse kõige laialdasemalt ammoniaagi meetodeid: ammoniaaksulfaat kaubandusliku ammooniumsulfaadi või selle lahuste tootmisega ja tsükliline ammoniaak 100% vääveldioksiidi ja kaubandusliku ammooniumvesiniksulfiti tootmisega. Need gaasipuhastusmeetodid võimaldavad kasutada vääveldioksiidi ja samal ajal saada väärtuslikke tooteid. Seega muutub väävelhappe tootmine järk-järgult jäätmevabaks. Praegu püütakse õhusaasteaineid tavaliselt ühel järgmistest meetoditest:

· Protsessi muutmine saasteaine moodustumise vältimiseks või minimeerimiseks.

· Uute tõhusamate seadmete paigaldamine.

· Elektrifiltrid, tsüklonid, pesutornid jne.

· Keemiliste või füüsikaliste protsesside kasutamine, nagu adsorptsioon, absorptsioon, järelpõletus, topeltkontakt, katalüütiline neutraliseerimine jne.

· Disainlahendused, näiteks kahekordsed, mitte ühekordsed ventiilid ja suletud klapisüsteemid, mis püüavad heitmeid.

· Paigalduse konstruktsioon peab tagama seadmete usaldusväärse ja ohutu töö, kontrolli ja puhastamise, pesemise, puhastamise ja parandamise võimaluse, samuti vajalike katsete läbiviimise.

· Torustikud, silindrid, mahutid värvitakse nende sisule vastavate värvidega ja varustatakse pealdisega ladustatava või transporditava aine nimetusega. Väävelhappe tootmisprotsessi jälgimiseks on paigaldatud automaatjuhtimisvahendid.

Kui väävelpüriidist toodetakse vääveldioksiidi, tekib püriidi tuhk. Püriidist tuhk koosneb peamiselt rauast (40-63%), väikeste väävli (1-2%), vase (0,33-0,47%), tsingi (0,42-1,35%), plii (0,32-0,58%), vääris- ( 10-20 g/t) ja muud metallid.

Ahjust väljuv gaas on saastunud tuhatolmu ja muude lisanditega. Tolmu kontsentratsioon vääveldioksiidis, olenevalt ahjude konstruktsioonist, tooraine kvaliteedist ja jahvatusastmest, jääb vahemikku 1 kuni 200 g/m3. Röstgaaside maht on sadu tuhandeid kuupmeetreid päevas. Enne töötlemist puhastatakse need gaasid tsüklonites ja kuivades (agar) elektrostaatilistes filtrites jääktolmusisalduseni umbes 0,1 g/m3. Ahjugaase täiendavalt puhastatakse järjestikuse pesemise teel jahutatud 60–75% (õõnestornides) ja 25–40% (pakitud tornides) väävelhappega, püüdes tekkiva udu märgadesse elektrostaatilistesse filtritesse. Ahjugaaside tolmust täiendava puhastamise protsessiga kaasneb muda teke, mis koguneb pesuosakonna seadmetesse ja märgadesse elektrostaatilistesse filtritesse.

Seega on väävelpüriitidest väävelhappe tootmisel tekkivateks tahketeks jäätmeteks püriidist tuhk, tsüklonite ja kuivade elektrostaatiliste filtrite tolm, settepaakidesse, kollektoritesse ja happekülmikutesse kogutud pesutornide muda ning märgade elektrostaatiliste filtrite muda.

Väävelpüriidi põletamisel moodustavad püriidijäätmed ~70% püriidi massist. 1 tonni toodetud happe kohta on tuha saagis heal juhul 0,55 tonni Kuna väävelhappe tootmise tooraineks koos spetsiaalselt selleks kaevandatud väävelpüriidiga on sulfiidmaakide rikastamisel tekkivad jäätmed. flotatsioonimeetodit ja kivisöe rikastamisel tekkivaid jäätmeid, siis eristatakse kolme tüüpi püriidist tuhkhaake (püriitidest saadud tuhk, sulfiidmaagi rikastamise flotatsioonijäätmete tuhk, süsinikku sisaldav tuhk), mis erinevad üksteisest oluliselt nii keemilise koostise kui ka füüsikalise koostise poolest. omadused. Kaht esimest tüüpi tuhka eristab märkimisväärne vase, tsingi, hõbeda, kulla ja muude metallide sisaldus.

Püriidituhkru taaskasutamine on võimalik mitmes suunas: värviliste metallide kaevandamiseks ning raua ja terase tootmiseks, tsemendi- ja klaasitööstuses, põllumajanduses jne.

4 Gaaside, aurude ja tolmu suurimad lubatud kontsentratsioonid väävelhappe tootmisel

Ained	Tööstusruumide tööpiirkonna õhus, mg/m3	Asustatud alade atmosfääriõhus
		maksimaalne üksikannus, mg/m3	keskmine päevane, mg/m3
Mineraalne ja taimne tolm, SiO2 ja mürgiste ainete vaba
Arseen ja arseenanhüdriidid
Arseeni vesinik
Lämmastikoksiidid (N2O3 osas)
Vingugaas
Tsemendi, savi, mineraalide ja nende segude tolm, mis ei sisalda vaba SiO2
Vanaadiumpentoksiidi tolm
Elavhõbe metall
Plii ja selle anorgaanilised ühendid
Amorfne seleen
Seleenanhüdriid
Väävelhape, väävelanhüdriid
Vääveldioksiid
Vesiniksulfiid
Fosfor vesinik
Vesinikfluoriid
Vesinikkloriid ja vesinikkloriidhape (HC1 osas)

PÕHISEADMETE DISAIN

Absorberites ekstraheerib väävelhape gaasisegust ainult vääveltrioksiidi, ülejäänud gaas eemaldatakse pärast absorberite läbimist atmosfääri. Tavaliselt imendub SO3 kahes järjestikku ühendatud absorberis: esimeses - oleum ja teises - monohüdraat.

Absorptsiooniosakonna töö põhinäitaja on SO3 absorptsiooni täielikkus; monohüdraadi absorbeerija optimaalsel režiimil on heitgaasid peaaegu läbipaistvad, need sisaldavad ainult väävelhappe jälgi. Kui monohüdraadi absorbeerijat niisutav happe kontsentratsioon on väiksem või suurem kui 98,3% H2SO4, tekib udu ja heitgaasid muutuvad nähtavaks. Monohüdraadi neelduris tekib udu ka kõrge gaasiniiskuse korral. Tavaliselt jääb pärast kuivatustorne gaasi sisse 0,01% veeauru. Kuna kontaktaparaadi järgne gaas sisaldab suures koguses SO3, siis gaasi jahutamisel muundub veeaur täielikult H2SO4 auruks, mille kontsentratsioon on samuti 0,01% ehk 0,437 g/m3.

Väävelhappeaur kondenseerub absorberdüüsi pinnale. Kastmishappe väga madalal temperatuuril või kõrge gaasiniiskuse korral (väävelhappe sisaldus gaasis on üle 0,437 g/m3) kondenseerub osa väävelhappe aurust mahus, moodustades udu, mis ei ladestu. neeldurites ja satub atmosfääri.

Tehnilise kontakthappe kujul kaubanduslike toodete valmistamisel eemaldatakse see tavaliselt kuivatustornidest. Selleks hoitakse ühes kuivatustornis kontakttehnilise väävelhappe standardnõuetele vastavat happekontsentratsiooni ja selle kogunedes kantakse see kogumisest lattu. Sellistel juhtudel tekib absorptsiooniosas (kus toimub lahjendus) oluliselt rohkem soojust kui oleumi vabanemisel, kuna monohüdraati tuleb lahjendada veega.

1
Oleumi absorbeerija

Riis. 3 Oleumabsorberi konstruktsioon

Terasest kest; 2 - luugid; 3 - kaitse kaanel; 4 - toru happe tarnimiseks; 5 - survepaak; 6 - varras plaatide riputamiseks; 7 - tassidega terasplaat happe jaotamiseks; 8 - otsik (rõngaste rea 150x150, 120X120, 100x100, 80x80 mm alt, ülalt on 143 rida rõngaid 50x50 mm); 9 - rest; 10 - alus (terastoru); 11 - happekindla kattega terasvõrk: 12 - põhi (happekindel tellis); 13 - tugitalad; 14 - gaasikast.

Vanades tehastes vooderdatakse absorbeerivad seinad happekindlate tellistega, rest on monteeritud andesiidist või muust happekindlast plaadist. Uutes kontakttehastes oleumabsorberi terasseinad ei ole vooderdatud ja rest on kokku pandud terastaladest.

Happe ühtlaseks jaotamiseks üle neeldumisdüüsi kasutatakse erinevaid seadmeid ja seadmeid - terasplaate, millesse sisestatakse teras- või portselantorud, jaotusrennid, pihustid jne. Uutes kontakttehastes paigaldatakse terasest happejaoturid, mis on disainilt sarnased seadmetega. kuivatushappe jaotamiseks. Kuna isegi kõigi ooleumi kujul olevate toodete valmistamiseks peab oleumi neelduris imenduma vaid 1/3 vääveltrioksiidist, võib gaasi kokkupuutepind selles oleva niisutava oleumiga olla väike, mille tulemusena oleum osadesse tehastesse on paigaldatud ilma düüsita absorbendid. Vajalik kontaktpind gaasi ja vedeliku vahel luuakse oleumi pihustamisega.

Oleumi absorbeerija suurus ja niisutamiseks tarnitava oleumi kogus sõltuvad väävelhappesüsteemi toimimisest. Tavaliselt vajab 1 t/h toodet düüsi pinda absorberis 600–1000 m2, gaasi kiirusega düüsis kuni 1 m/s ja niisutustihedusega 10-12 m3/m2 ristlõike kohta. oleumi absorbeerijast.

2 Monohüdraadi absorbeerija

Monohüdraadi absorbeerijat niisutatakse 98,3% väävelhappega. Absorberis neelab hape SO3 ja selle kontsentratsioon suureneb. Monohüdraadikollektoris lahjendatakse hapet vee või kuivatava happega algkontsentratsioonini ja juhitakse uuesti läbi külmkapi, et niisutada monohüdraadi absorbeerijat; Kastmistihedus on ca 20m3/(m2*h).

Riis. 4 Monohüdraadi absorbeerija konstruktsioon

Terasest kest: 2 - happekindel tellis; 3 - asbest; 4 - luugid; 5 - vardad plaadi riputamiseks; 6 - survepaak; 7 - happe toitetoru; 8 - kaitse kaanel; 9 - kate; 10 - happejaotur pliidil; 11 - vaateaken; 12 - otsik (alt on kaks rida rõngaid 150 X 150. 120x 120. 100x100 80X 80mm, üleval 144 rida rõngaid 60X 50 mm, rõngaste peal lahtiselt 80X80 mm); 13 - gaasikast; 14 - terasest tugitala; 15 - tellistest kaartega tugikonstruktsioon; 16 - tellistest rest.

Mõnes paigaldises on oleumi neelduja ühendatud monohüdraadi neelduriga šundi kujul. Sel juhul jagatakse anhüdriidjahuti järel olev gaas kaheks vooluks, millest üks suunatakse otse monohüdraadi absorbeerijasse ja teine ​​siseneb esmalt oleumi absorbeerijasse ja sealt monohüdraadisse. See skeem võimaldab oleumi neeldurit kasutusele võtta ainult juhtudel, kui on vaja oleumi vabastada.

Pakutakse välja teistsugune absorptsioonitorni konstruktsioon, mis sisaldab (joonis 5): happekindla telliskiviga vooderdatud korpust (1), tangentsiaalselt tehtud sisselasketoru gaasi- või õhusegu sisestamiseks (2), silindrilist gaasijaotust happekindla telliskiviga (3) vooderdatud võre, millel on igal tasandil erineva pikkusega läbivad kanalid gaasi läbilaskmiseks. Gaasi jaotusvõrgul on sama läbimõõduga silindriline korpus vooderdatud happekindla tellisega (4). Torni korpus on täidetud otsikuga (5) ja varustatud happejaotusseadmega (6).

Absorptsioonitorn töötab järgmiselt:

Gaasi segu või õhk siseneb sisselaskeava tangentsiaaltoru (2) kaudu rõngakujulisse ruumi korpuse (1) ja gaasijaotusvõrgul (3) happekindlate tellistega (4) vooderdatud sisemise silindrilise korpuse vahel, jaotatakse mööda kogu rõngakujulise ruumi perimeetri ulatuses ja voolab ühtlaselt läbi gaasijaotusvõrgu gaasikanalite absorptsioonitorni (5) düüsini, millel toimuvad soojus- ja massiülekandeprotsessid. Düüsi niisutatakse kontsentreeritud väävelhappega läbi happejaotusseadmete (6)

Süsteemi toite jaoks Paigaldatakse 120 tonni ööpäevas absorberid läbimõõduga 3,3 m Teostatakse kastmishappe jaotamine süsteemi kasutades terasest või malmist vihmaveerennid, mis asuvad neelaja katte all. Oleumi neeldumiskõrgus 12 m ja monohüdraat - 13,5 m.

Tehaste imamisosakondade skeemid erinevad üksteisest vähe ning kasutatavad tehnoloogilised režiimid on samuti sarnased. Allpool on ligikaudsed standardid neeldumisosakonna tehnoloogilise režiimi kohta ühes kontakttehases:

Temperatuur absorberi väljalaskeava juures, °C, mitte üle oleum................................................ .............................................................. .................................. 60

monohüdraat ................................................... ...................................................... 60

Niisutushappe kontsentratsioon absorberis

oleumis, % SO3 (vaba)................................................ ........ ...........................20±1

monohüdraadis, % H2SO4................................................................ ...... 98,6±0,2

Neeldumisaste, %, mitte vähem................................................ ..................... 99.95

3 Absorberite tehnoloogilised omadused

Taimede produktiivsus, t/h

H2S04 ……………………………………………………………………………………….10

Konversiooniaste x……………………………………………………… 0,98 SO3 neeldumise täielikkus

oleumi neelduris y…………………………………………………………….0,5

kokku z……………………………………………………………………..0,9995

Keskendumine

oleum niisutab oleum absorber Co, % SO3 (vaba) ...20

monohüdraat cm, % H2SO4………………………………98

kuivatushape Sp, % H2SO4 ……………………………93

Röstgaasi kulu, m3/h…………………………………………………………. 26820

kaasa arvatud:

so2…………………………………………………………………………………… 2350

O2 ……………………………………………………………………………………….2220

N2 ……………………………………………………………………………………… 21460

H2O aurud…………………………………………………………… 660

SO3……………………………………………………………………………………130

Õhurõhk P, Pa………………………………..1,01*105

Vaakum kuivatustorni ees Pp, Pa…………………………,9*103

Gaasi temperatuur kuivatustorni sisselaskeava juures, °C…………………….32

Veeauru rõhk selles gaasis РН2O, Pa………………….4,75*103

VÄÄVELHAPETE TEHNOLOOGIA TEHNILISED JA MAJANDUSLIKUD NÄITAJAD

Väävelhappe maksumus sõltub oluliselt töödeldava tooraine tüübist, kuna väävli maksumus erinevates toorainetes ei ole sama. Näiteks püriitides on 1 tonni väävli maksumus 2 korda madalam kui looduslikus väävlis; metallurgiatööstuse heitgaasides sisalduva väävli maksumust ei võeta üldse arvesse.

Tooraine tüübi mõju maksumusele väljendub ka selles, et erinevate toorainetega töötamisel on tehnoloogiline skeem ja selle riistvara konstruktsioon erinev. Seega loodusliku väävli kasutamisel puudub vajadus gaasipesuks ning vesiniksulfiidi põletamisel pole vaja gaasipesu ja kuivatamist, mis vähendab tooraine töötlemise maksumust. Väävelhappe maksumus sõltub ka paljudest muudest teguritest: väävelhappetehase kaugusest tooraineallikatest, vee-, elektrikulust jne.

Väävelhappesüsteemi tootlikkuse tõusuga vähenevad tootmiskulud, kuna see vähendab amortisatsioonikulusid, suurendab tööviljakust, vähendab seadmete hoolduskulusid jne. Väävelhappe maksumus väheneb ka intensiivsuse suurenemisega. varustusest.

Väävelhappe tootmisprotsessi oluliseks näitajaks on tooraine töötlemise maksumus, mis sisaldab kõiki kulusid peale tooraine maksumuse. Töötlemise maksumus väheneb pidevalt, kuna täiustatakse tootmise tehnoloogilist skeemi, täiustatakse selle riistvaralist disaini, vähendatakse tarbimiskoefitsiente, suureneb süsteemi tootlikkus jne. Töötlemise maksumus on peamine näitaja, mis iseloomustab tehnilisi seadmeid ja tootmise korraldust. .

Tabel 8. Keskmised kulukoefitsiendid kontaktväävelhappe tootmisel sõltuvalt kasutatud tooraine tüübist (1 kg H2S04 kohta)

Tabel 9. Kulutegurid 1 tonni väävelhappe tootmisel puhtast väävlist DK-DA meetodil

JÄRELDUSED

Selles kokkuvõttes uuriti väävelhappe füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Selle peamisi rakendusvaldkondi on uuritud. Antud on olemasolevad meetodid happe valmistamiseks. On selgunud, et kõige tõhusam meetod väävelhappe tootmiseks on topeltkontakti ja topeltabsorptsiooni meetod. Esitatakse vajalikud viiteandmed. Röstgaasi tootmisel väävli põletamisel ei ole erinevalt raudpüriitide põletamisest vaja lisandeid eemaldada. Praegu jätkub tõhusate katalüsaatorite väljatöötamine maksimaalse konversiooniastmega vääveltrioksiidi tootmiseks, samuti ooleumi tootmiseks vajalike seadmete väljatöötamine, et vältida MPC ja MPE standarditele mittevastavaid heitmeid. Seevastu olenemata väävlit sisaldava tooraine tüübist on happetootmise jäätmeid soovitav kasutada teistes tööstusharudes (näiteks metallurgias püriidist tuhk). Kuna väävli ja püriidi varud on ammendunud, lahendab happe tooraine saamine heitgaasidest ka keskkonnaprobleemi. Seega püüdleb väävelhappetehnoloogia jäätmevaba tootmise poole.

BIBLIOGRAAFIA

1. Amelin A.G., Väävelhappe tehnoloogia, 2. väljaanne, M., 1983. - 360 lk.

GOST 2184-77 Tehniline väävelhape. Tehnilised andmed

GOST 667-73 Aku väävelhape. Tehnilised andmed

4. Melnikov E.Ya., Saltanova V.P., Naumova A.M., Blinova Zh.S. Anorgaaniliste ainete ja mineraalväetiste tehnoloogia. Õpik tehnikakoolidele. M.: Keemia, 1983. - 432 lk.

5. Boreskov G.K. Katalüüs väävelhappe tootmisel M.-L.: Goskhimizdat, 1954. - 348 lk.

RF patent nr 94025148/04 Dobkina E.I.; Kuznetsova S.M.; Larionov A.M. Vääveldioksiidi oksüdatsiooni katalüsaator//Vene patent nr 2080176, 05.27.1997

GOST 444-75 Väävli flotatsioonipüriit. Tehnilised andmed

8. GOST 127.1-93. Tehniline väävel. Tehnilised andmed

Kutepov A.M., Bondareva T.I., Berengarten M.G. Üldine keemiatehnoloogia. 3. väljaanne Õpik ülikoolide jaoks. - 3. väljaanne, muudetud. - M.: Akademkniga, 2004. - 528 lk.: ill.

10. O.A. Fedyaeva Tööstusökoloogia . Loengukonspektid. - Omsk: Omski Riikliku Tehnikaülikooli kirjastus, 2007. - 145 lk.

Väävelhappe käsiraamat / Under. toim. K.M. Vaarikad. - M.: Keemia, 1971.

12. Syromyatnikov V.D. , Igin V.V. , Filatov Yu.V., Suštšov V.S. , Golous V.I. Patent RU 2240976 Absorptsioonitorn.

13. Sokolovsky A.A., Yashke E.V. Mineraalväetiste ja hapete tehnoloogia. - M.: Keemia, 1979. - 384 lk.

14. Abstraktne ajakiri "Keemia".

Füüsikalised omadused.

Puhas 100% väävelhape (monohüdraat) on värvitu õline vedelik, mis tahkub +10 °C juures kristalseks massiks. Reaktiivse väävelhappe tihedus on tavaliselt 1,84 g/cm 3 ja see sisaldab umbes 95% H2SO4. See kõveneb ainult alla -20 °C.

Monohüdraadi sulamistemperatuur on 10,37 °C sulamissoojuse juures 10,5 kJ/mol. Normaaltingimustes on see väga viskoosne vedelik, millel on väga kõrge dielektriline konstant (e = 100 temperatuuril 25 °C). Monohüdraadi väike sisemine elektrolüütiline dissotsiatsioon toimub paralleelselt kahes suunas: [H 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2·10 -4 ja [H 3 O + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 ·10-5. Selle molekulaarset ioonilist koostist saab ligikaudselt iseloomustada järgmiste andmetega (%):

H2SO4 HSO 4 - H3SO4+ H3O+ HS 2 O 7 - H2S2O7 99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

Isegi väikeste koguste vee lisamisel muutub dissotsiatsioon domineerivaks vastavalt järgmisele skeemile:

H2O + H2SO4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Keemilised omadused.

H2SO4 on tugev kahealuseline hape.

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

Esimene samm (keskmiste kontsentratsioonide korral) viib 100% dissotsiatsioonini:

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

1) Koostoime metallidega:

a) lahjendatud väävelhape lahustab ainult vesinikust vasakul asuvas pingereas olevaid metalle:

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

b) kontsentreeritud H 2 +6 SO 4 on tugev oksüdeerija; metallidega suhtlemisel (va Au, Pt) saab selle redutseerida kuni S +4 O 2, S 0 või H 2 S -2 (Fe, Al, Cr ei reageeri ka kuumutamata - need on passiveeritud):

2Ag 0 + 2H 2 + 6 SO 4 --> Ag 2 + 1 SO 4 + S + 4 O 2 + 2 H 2 O

8Na 0 + 5H 2 + 6 SO 4 --> 4Na 2 + 1 SO 4 + H 2 S - 2 + 4 H 2 O

2) kontsentreeritud H 2 S +6 O 4 reageerib koos kuumutamisel mõned mittemetallid tugevate oksüdeerivate omaduste tõttu muutudes madalama oksüdatsiooniastmega väävliühenditeks (näiteks S +4 O 2):

C0 + 2H2S +6O4 (konts.) --> C +4O2 + 2S +4O2 + 2H2O

S0 + 2H2S +6O4 (konts.) --> 3S +4O2 + 2H2O

2P0 + 5H2S +6O4 (konts.) --> 5S +4O2 + 2H3P +5O4 + 2H2O

3) aluseliste oksiididega:

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

CuO + 2H + --> Cu 2+ + H2O

4) hüdroksiididega:

H 2 SO 4 + 2 NaOH --> Na 2 SO 4 + 2 H 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+ + 2H2O

5) vahetusreaktsioonid sooladega:

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

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

Väävelhappe ja lahustuvate sulfaatide tuvastamiseks kasutatakse valge BaSO 4 sademe moodustumist (hapetes lahustumatu).

Monohüdraat (puhas, 100% väävelhape) on ioniseeriv lahusti, mis on oma olemuselt happeline. Paljude metallide sulfaadid lahustuvad selles hästi (muutudes vesiniksulfaatideks), teiste hapete soolad aga reeglina ainult siis, kui neid saab solvolüüsida (muundudes vesiniksulfaatideks). Lämmastikhape käitub monohüdraadis nõrga alusena

HNO3 + 2H2SO4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 -

perkloor – nagu väga nõrk hape

H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 -

Fluorosulfoon- ja klorosulfoonhapped osutuvad veidi tugevamateks hapeteks (HSO 3 F > HSO 3 Cl > HClO 4). Monohüdraat lahustab hästi paljusid orgaanilisi aineid, mis sisaldavad üksikute elektronpaaridega aatomeid (võimelised siduma prootonit). Mõned neist saab seejärel muutumatul kujul tagasi eraldada, lahjendades lahust lihtsalt veega. Monohüdraadil on kõrge krüoskoopiline konstant (6,12°) ja seda kasutatakse mõnikord molekulmasside määramise keskkonnana.

Kontsentreeritud H 2 SO 4 on üsna tugev oksüdeerija, eriti kuumutamisel (tavaliselt redutseeritakse SO 2 -ks). Näiteks oksüdeerib see HI ja osaliselt HBr (kuid mitte HCl) vabadeks halogeenideks. See oksüdeerib ka palju metalle - Cu, Hg jne (kuld ja plaatina on H 2 SO 4 suhtes stabiilsed). Nii et koostoime vasega järgib võrrandit:

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

Oksüdeeriva ainena toimides redutseeritakse väävelhape tavaliselt SO 2 -ks. Kuid kõige võimsamate redutseerivate ainetega saab selle redutseerida S-ks ja isegi H 2 S-ks. Kontsentreeritud väävelhape reageerib vesiniksulfiidiga vastavalt võrrandile:

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

Tuleb märkida, et seda redutseerib osaliselt ka vesinikgaas ja seetõttu ei saa seda kuivatamiseks kasutada.

Riis. 13. Väävelhappe lahuste elektrijuhtivus.

Kontsentreeritud väävelhappe lahustumisega vees kaasneb oluline soojuse eraldumine (ja süsteemi kogumahu mõningane vähenemine). Monohüdraat peaaegu ei juhi elektrivoolu. Vastupidi, väävelhappe vesilahused on head juhid. Nagu on näha joonisel fig. 13, ligikaudu 30% happel on maksimaalne elektrijuhtivus. Kõvera miinimum vastab hüdraadile koostisega H 2 SO 4 · H 2 O.

Soojuse eraldumine monohüdraadi vees lahustamisel on (olenevalt lahuse lõppkontsentratsioonist) kuni 84 kJ/mol H 2 SO 4. Vastupidi, segades 66% väävelhapet, mis on eelnevalt jahutatud temperatuurini 0 °C, lumega (1:1 massi järgi), on võimalik saavutada temperatuuri langus -37 °C-ni.

H2SO4 vesilahuste tiheduse muutus koos selle kontsentratsiooniga (massiprotsentides) on toodud allpool:

5 10 20 30 40 50 60 15 °C 1,033 1,068 1,142 1,222 1,307 1,399 1,502 25 °C 1,030 1,064 1,137 1,215 1,299 1,391 1,494

70 80 90 95 97 100 15 °C 1,615 1,732 1,820 1,839 1,841 1,836 25 °C 1,606 1,722 1,809 1,829 1,831 1,827

Nagu nendest andmetest nähtub, määratakse väävelhappe kontsentratsiooni tiheduse järgi üle 90 massiprotsenti. % muutub väga ebatäpseks.

Veeauru rõhk erineva kontsentratsiooniga H2SO4 lahustel erinevatel temperatuuridel on näidatud joonisel fig. 15. Väävelhape võib toimida kuivatusainena ainult seni, kuni veeauru rõhk selle lahuse kohal on väiksem kui selle osarõhk kuivatatavas gaasis.

Riis. 15. Veeauru rõhk.

Riis. 16. Keemistemperatuurid võrreldes H 2 SO 4 lahustega. H 2 SO 4 lahused.

Lahjendatud väävelhappe lahuse keetmisel destilleeritakse sellest vesi ja keemistemperatuur tõuseb 337 °C-ni, kui 98,3% H 2 SO 4 hakkab destilleerima (joonis 16). Vastupidi, liigne väävelanhüdriid aurustub kontsentreeritumatest lahustest. Temperatuuril 337 °C keev väävelhappe aur dissotsieerub osaliselt H 2 O-ks ja SO 3 -ks, mis jahtumisel taasühendavad. Väävelhappe kõrge keemistemperatuur võimaldab seda kasutada väga lenduvate hapete eraldamiseks nende sooladest kuumutamisel (näiteks HCl NaCl-st).

Kviitung.

Monohüdraati võib saada kontsentreeritud väävelhappe kristallimisel temperatuuril -10 °C.

Väävelhappe tootmine.

1. etapp. Ahi püriitide põletamiseks.

4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Protsess on heterogeenne:

1) raudpüriidi (püriit) jahvatamine

2) "keevkiht" meetod

3) 800 °C; liigse kuumuse eemaldamine

4) hapniku kontsentratsiooni tõus õhus

2. etapp.Pärast puhastamist, kuivatamist ja soojusvahetust satub vääveldioksiid kontaktaparaati, kus see oksüdeerub väävelanhüdriidiks (450°C - 500°C; katalüsaator V 2 O 5):

2SO2 + O2<-->2SO 3

3. etapp. Absorptsioonitorn:

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

Vett ei saa kasutada udu tekkimise tõttu. Kasutatakse keraamilisi otsikuid ja vastuvoolu põhimõtet.

Rakendus.

Pea meeles! Väävelhape tuleks valada vette väikeste portsjonitena ja mitte vastupidi. Vastasel juhul võib tekkida äge keemiline reaktsioon, mille tagajärjeks on tõsised põletused.

Väävelhape on keemiatööstuse üks peamisi tooteid. Seda kasutatakse mineraalväetiste (superfosfaat, ammooniumsulfaat), erinevate hapete ja soolade, ravimite ja pesuainete, värvainete, tehiskiudude ja lõhkeainete tootmiseks. Seda kasutatakse metallurgias (maakide, nt uraani lagundamine), naftasaaduste puhastamiseks, kuivatusainena jne.

Praktiliselt on oluline, et väga tugev (üle 75%) väävelhape ei avaldaks mõju rauale. See võimaldab seda hoida ja transportida terasmahutites. Vastupidi, lahjendatud H 2 SO 4 lahustab rauda kergesti vesiniku vabanemisega. Oksüdeerivad omadused pole sellele sugugi iseloomulikud.

Tugev väävelhape imab tugevalt niiskust ja seetõttu kasutatakse seda sageli gaaside kuivatamiseks. See eemaldab paljudest vesinikku ja hapnikku sisaldavatest orgaanilistest ainetest vett, mida tehnoloogias sageli kasutatakse. Seda (nagu ka tugeva H 2 SO 4 oksüdeerivaid omadusi) seostatakse selle hävitava toimega taimede ja loomade kudedele. Kui väävelhape satub töötamise ajal kogemata teie nahale või riietuma, tuleb see kohe rohke veega maha pesta, seejärel niisutada kahjustatud piirkonda lahjendatud ammoniaagilahusega ja loputada uuesti veega.

Puhta väävelhappe molekulid.

Joonis 1. Vesiniksidemete skeem H 2 SO 4 kristallides.

Molekulid, mis moodustavad monohüdraadi kristalli (HO) 2 SO 2, on üksteisega ühendatud üsna tugevate (25 kJ/mol) vesiniksidemetega, nagu on skemaatiliselt näidatud joonisel fig. 1. (HO) 2 SO 2 molekulil endal on moonutatud tetraeedri struktuur, mille keskpunkti lähedal on väävliaatom, ja seda iseloomustavad järgmised parameetrid: (d(S-OH) = 154 pm, PHO-S-OH = 104°, d(S=O) = 143 pm, POSO = 119°. HOSO 3 - ioonis on d(S-OH) = 161 ja d(SO) = 145 pm ning SO 4 2 suunas liikumisel - ioon, tetraeeder omandab õige kuju ja parameetrid on joondatud.

Väävelhappe kristallhüdraadid.

Väävelhappe jaoks on teada mitmed kristalsed hüdraadid, mille koostis on näidatud joonisel fig. 14. Neist kõige veevaesem on oksooniumisool: H 3 O + HSO 4 - . Kuna vaadeldav süsteem on väga altid ülejahtumisele, on selles täheldatud tegelikud külmumistemperatuurid palju madalamad kui sulamistemperatuurid.

Riis. 14. Sulamistemperatuurid H 2 O·H 2 SO 4 süsteemis.

Lämmastikhape- HNO3, hapnikku sisaldav ühealuseline tugev hape. Tahke lämmastikhape moodustab kaks monokliinilise ja ortorombilise võrega kristallmodifikatsiooni. Lämmastikhape seguneb veega mis tahes vahekorras. Vesilahustes dissotsieerub see peaaegu täielikult ioonideks. Moodustab aseotroopse segu veega kontsentratsiooniga 68,4% ja keemistemperatuuriga 120 °C 1 atm juures. Tuntud on kaks tahket hüdraati: monohüdraat (HNO3 H2O) ja trihüdraat (HNO3 3H2O).
Väga kontsentreeritud HNO3 on valguses toimuva lagunemisprotsessi tõttu tavaliselt pruuni värvi:

HNO3 ---> 4NO2 + O2 + 2H2O

Kuumutamisel laguneb lämmastikhape sama reaktsiooni järgi. Lämmastikhapet saab destilleerida (lagunemata) ainult alandatud rõhul.

Lämmastikhape on tugev oksüdeerija , kontsentreeritud lämmastikhape oksüdeerib väävli väävelhappeks ja fosfori fosforhappeks; mõned orgaanilised ühendid (näiteks amiinid ja hüdrasiin, tärpentin) süttivad kokkupuutel kontsentreeritud lämmastikhappega spontaanselt.

Lämmastiku oksüdatsiooniaste lämmastikhappes on 4-5. Oksüdeeriva ainena toimides saab HNO redutseerida erinevateks toodeteks:

Milline neist ainetest tekib, st kui sügavalt lämmastikhape antud juhul redutseerub, sõltub redutseerija olemusest ja reaktsioonitingimustest, eelkõige happe kontsentratsioonist. Mida suurem on HNO kontsentratsioon, seda vähem see väheneb. Kontsentreeritud happega reageerimisel vabaneb see kõige sagedamini.

Lahjendatud lämmastikhappega reageerimisel madala aktiivsusega metallidega nt vasega eraldub NO. Aktiivsemate metallide puhul - raud, tsink - tekib.

Väga lahjendatud lämmastikhape reageerib aktiivsed metallid-tsink, magneesium, alumiinium - ammooniumiooni moodustumisega, mis annab happega ammooniumnitraadi. Tavaliselt moodustatakse mitu toodet korraga.

Kuld, mõned plaatinarühma metallid ja tantaal on lämmastikhappe suhtes inertsed kogu kontsentratsioonivahemikus, teised metallid reageerivad sellega, reaktsiooni kulgemise määrab selle kontsentratsioon. Seega reageerib kontsentreeritud lämmastikhape vasega, moodustades lämmastikdioksiidi ja lahjendatud lämmastikhapet (II):

Cu + 4HNO3----> Cu(NO3)2 + NO2 + 2H2O

3Cu + 8 HNO3 ----> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Enamik metallist c reageerib lämmastikhappega, vabastades lämmastikoksiidid erinevates oksüdatsiooniastmetes või nende segudes; lahjendatud lämmastikhape võib reageerides aktiivsete metallidega reageerida, vabastades vesiniku ja redutseerides nitraadiiooni ammoniaagiks.

Mõned metallid (raud, kroom, alumiinium), mis reageerivad lahjendatud lämmastikhappega, passiveeritakse kontsentreeritud lämmastikhappega ja on selle mõjudele vastupidavad.

Lämmastik- ja väävelhappe segu nimetatakse "melangiks". Lämmastikhapet kasutatakse laialdaselt nitroühendite tootmiseks.

Segu, mis koosneb kolmest mahust vesinikkloriidhappest ja ühest mahust lämmastikhappest, nimetatakse "aqua regiaks". Aqua regia lahustab enamikku metalle, sealhulgas kulda. Selle tugevad oksüdeerivad omadused tulenevad tekkivast kloorist ja nitrosüülkloriidist:

3HCl + HNO3 ----> NOCl + 2 =2H2O

Väävelhape- raske õline vedelik, millel pole värvi. Seguneb veega mis tahes vahekorras.

Kontsentreeritud väävelhapeimab aktiivselt vett õhust ja eemaldab selle teistest ainetest. Kui orgaanilised ained satuvad kontsentreeritud väävelhappesse, söestuvad need, näiteks paber:

(C6H10O5)n + H2SO4 => H2SO4 + 5nH2O + 6C

Kui kontsentreeritud väävelhape reageerib suhkruga, moodustub poorne süsiniku mass, mis sarnaneb musta kõvastunud käsnaga:

C12H22O11 + H2SO4 => C + H2O + CO2 + Q

Lahjendatud ja kontsentreeritud väävelhappe keemilised omadused on erinevad.

Lahjendatud lahused väävelhape reageerib metallidega , mis asub elektrokeemilises pingereas vesinikust vasakul, koos sulfaatide moodustumisega ja vesiniku vabanemisega.

Kontsentreeritud lahused väävelhappel on tugevad oksüdeerivad omadused, kuna selle molekulides on kõrgeima oksüdatsiooniastmega väävliaatom (+6), seetõttu on kontsentreeritud väävelhape tugev oksüdeerija. Mõned mittemetallid oksüdeeruvad järgmiselt:

S + 2H2SO4 => 3SO2 + 2H2O

C + 2H2SO4 => CO2 + 2SO2 + 2H2O

P4 + 8H2SO4 => 4H3PO4 + 7SO2 + S + 2H2O

H2S + H2SO4 => S + SO2 + 2H2O

Ta suhtleb metallidega , mis asub metallide elektrokeemilises pingereas vesinikust paremal (vask, hõbe, elavhõbe), koos sulfaatide, vee ja väävli redutseerimisproduktide moodustumisega. Kontsentreeritud lahused väävelhape ära reageeri madala aktiivsuse tõttu kulla ja plaatinaga.

a) madala aktiivsusega metallid redutseerivad väävelhappe vääveldioksiidiks SO2:

Cu + 2H2SO4 => CuSO4 + SO2 + 2H2O

2Ag + 2H2SO4 => Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

b) keskmise aktiivsusega metallidega on võimalikud reaktsioonid mis tahes kolmest väävelhappe redutseerimisproduktist vabanemisega:

Zn + 2H2SO4 => ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3Zn + 4H2SO4 => 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Zn + 5H2SO4 => 4ZnSO4 + H2S + 2H2O

c) väävel või vesiniksulfiid võivad vabaneda koos aktiivsete metallidega:

8K + 5H2SO4 => 4K2SO4 + H2S + 4H2O

6Na + 4H2SO4 => 3Na2SO4 + S + 4H2O

d) kontsentreeritud väävelhape ei suhtle külmas (st ilma kuumutamiseta) alumiiniumi, raua, kroomi, koobalti, nikliga - toimub nende metallide passiveerimine. Seetõttu võib väävelhapet transportida raudkonteinerites. Kuid kuumutamisel võivad nii raud kui ka alumiinium sellega suhelda:

2Fe + 6H2SO4 => Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

2Al + 6H2SO4 => Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

SEE. väävli redutseerimise sügavus sõltub metallide redutseerivatest omadustest. Aktiivsed metallid (naatrium, kaalium, liitium) redutseerivad väävelhappe vesiniksulfiidiks, metallid, mis asuvad pingevahemikus alumiiniumist rauani - vaba väävlini ja väiksema aktiivsusega metallid - vääveldioksiidiks.

Hapete saamine.

1. Hapnikuvabu happeid saadakse mittemetallide vesinikuühendite sünteesimisel lihtainetest ja seejärel saadud produktide lahustamisel vees

Mittemetall + H 2 = Mittemetalli vesinikside

H2 + Cl2 = 2HCl

2. Oksohapped saadakse happeoksiidide reageerimisel veega.

Happeline oksiid + H 2 O = oksohape

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

3. Enamikke happeid on võimalik saada soolade reageerimisel hapetega.

Sool + hape = sool + hape

2NaCl + H2SO4 = 2HCl + Na2SO4

Alused on keerulised ained, mille molekulid koosnevad metalliaatomist ja ühest või mitmest hüdroksiidrühmast.

Alused on elektrolüüdid, mis dissotsieeruvad, moodustades metallielementide katioone ja hüdroksiidi anioone.

Näiteks:
KON = K +1 + OH -1

6. Põhjuste klassifikatsioon:

1. Molekulis olevate hüdroksüülrühmade arvu järgi:

a) · Monohape, mille molekulid sisaldavad ühte hüdroksiidrühma.

b) · Dihapped, mille molekulid sisaldavad kahte hüdroksiidrühma.

c) · Trihapped, mille molekulid sisaldavad kolme hüdroksiidrühma.
2. Vastavalt vees lahustuvusele: lahustuv ja lahustumatu.

7.Aluste füüsikalised omadused:

Kõik anorgaanilised alused on tahked ained (välja arvatud ammooniumhüdroksiid). Alused on erinevat värvi: kaaliumhüdroksiid on valge, vaskhüdroksiid on sinine, raudhüdroksiid on punakaspruun.

Lahustuv põhjustel moodustavad lahuseid, mis tunduvad katsudes seebised, millest need ained ka oma nime said leelis.

Leelised moodustavad D.I. Mendelejevi perioodilisest keemiliste elementide süsteemist ainult 10 elementi: 6 leelismetalli - liitium, naatrium, kaalium, rubiidium, tseesium, frantsium ja 4 leelismuldmetalli - kaltsium, strontsium, baarium, raadium.

8. Aluste keemilised omadused:

1. Leeliste vesilahused muudavad indikaatorite värvi. fenoolftaleiin - karmiinpunane, metüüloranž - kollane. Selle tagab hüdroksorühmade vaba olemasolu lahuses. Seetõttu ei anna halvasti lahustuvad alused sellist reaktsiooni.

2. Suhelda :

a) koos happed: alus + hape = sool + vesi

KOH + HCl = KCl + H2O

b) koos happelised oksiidid: Leelis + happeoksiid = sool + H2O

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

c) koos lahendused: Leeliselahus + soolalahus = uus alus + uus sool

2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4

d) koos amfoteersed metallid: Zn + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2

Amfoteersed hüdroksiidid:

a) Reageerida hapetega, moodustades soola ja vee:

Vask(II)hüdroksiid + 2HBr = CuBr2 + vesi.

b). Reageerida leelistega: tulemus - sool ja vesi (seisund: sulandumine):

Zn(OH)2 + 2CsOH = sool + 2H2O.

V). Reageerige tugevate hüdroksiididega: tulemuseks on soolad, kui reaktsioon toimub vesilahuses: Cr(OH)3 + 3RbOH = Rb3

Kuumutamisel lagunevad vees lahustumatud alused aluseliseks oksiidiks ja veeks:

Lahustumatu alus = aluseline oksiid + H2O

Cu(OH)2 = CuO + H2O

soolad – need on happemolekulide vesinikuaatomite mittetäieliku asendamise saadused metalliaatomitega või alusmolekulides olevate hüdroksiidrühmade asendamise saadused happeliste jääkidega .

soolad- need on elektrolüüdid, mis dissotsieeruvad, moodustades metallielemendi katioonid ja happejäägi anioonid.

Näiteks:

K 2 CO 3 = 2K +1 + CO 3 2-

Klassifikatsioon:

Tavalised soolad. Need on happemolekuli vesinikuaatomite täieliku asendamise produktid mittemetallide aatomitega või hüdroksiidrühmade täielikul asendamisel alusmolekulis happeliste jääkidega.

Happe soolad. Need on mitmealuseliste hapete molekulide vesinikuaatomite mittetäieliku asendamise tooted metalliaatomitega.

Aluselised soolad. Need on polühappealuste molekulide hüdroksiidrühmade mittetäieliku asendamise tooted happeliste jääkidega.

Soolade tüübid:

Topeltsoolad- need sisaldavad kahte erinevat katiooni; need saadakse kristallimisel erinevate katioonide, kuid samade anioonidega soolade segalahusest.

Segatud soolad- need sisaldavad kahte erinevat aniooni.

Hüdraatsoolad(kristallilised hüdraadid) - need sisaldavad kristallisatsioonivee molekule.

Komplekssed soolad- need sisaldavad komplekskatiooni või kompleksaniooni.

Erirühma moodustavad orgaaniliste hapete soolad, mille omadused erinevad oluliselt mineraalsoolade omadustest. Mõned neist võib klassifitseerida orgaaniliste soolade eriklassi, nn ioonsete vedelike või muul viisil "vedelad soolad", orgaanilised soolad, mille sulamistemperatuur on alla 100 °C.

Füüsikalised omadused:

Enamik sooli on valged tahked ained. Mõned soolad on värvilised. Näiteks kaaliumoranždikromaat, roheline nikkelsulfaat.

Vastavalt vees lahustuvusele soolad jagunevad vees lahustuvateks, vees vähelahustuvateks ja lahustumatud.

Keemilised omadused:

Vesilahustes lahustuvad soolad dissotsieeruvad ioonideks:

1. Keskmised soolad dissotsieeruvad metallikatioonideks ja happejääkide anioonideks:

Happesoolad dissotsieeruvad metallikatioonideks ja kompleksanioonideks:

KHSO 3 = K + HSO 3

· Põhimetallid dissotsieeruvad happeliste jääkide komplekskatioonideks ja anioonideks:

AlOH(CH3COO)2 = AlOH + 2CH3COO

2. Soolad interakteeruvad metallidega, moodustades uue soola ja uue metalli: Me(1) + Sool(1) = Me(2) + Sool(2)

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu

3. Lahused interakteeruvad leelistega Soolalahus + leeliselahus = Uus sool + Uus alus:

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl

4. Soolad interakteeruvad hapetega Sool + hape = sool + hape:

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

5. Soolad võivad üksteisega suhelda Sool(1) + Sool(2) = Sool(3) + Sool(4):

AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3

6. Aluselised soolad interakteeruvad hapetega Aluseline sool + hape = keskmine sool + H 2 O:

CuOHCl + HCl = CuCl 2 + H 2 O

7. Happesoolad interakteeruvad leelistega Happesool + Leelis = Keskmine sool + H 2 O:

NaHS03 + NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O

8. Paljud soolad lagunevad kuumutamisel: MgCO 3 = MgO + CO 2

Soolade esindajad ja nende tähendus:

Soolasid kasutatakse laialdaselt nii tootmises kui ka igapäevaelus:

Vesinikkloriidhappe soolad. Kõige sagedamini kasutatavad kloriidid on naatriumkloriid ja kaaliumkloriid.

Naatriumkloriid (lauasool) eraldatakse järve- ja mereveest ning seda kaevandatakse ka soolakaevandustes. Lauasoola kasutatakse toiduks. Tööstuses kasutatakse naatriumkloriidi toorainena kloori, naatriumhüdroksiidi ja sooda tootmisel.

Kaaliumkloriidi kasutatakse põllumajanduses kaaliumväetisena.

Väävelhappe soolad. Ehituses ja meditsiinis kasutatakse laialdaselt poolvesipõhist kipsi, mis saadakse kivimi põletamisel (kaltsiumsulfaatdihüdraat). Veega segamisel kõvastub see kiiresti, moodustades kaltsiumsulfaatdihüdraadi, see tähendab kipsi.

Naatriumsulfaatdekahüdraati kasutatakse sooda tootmise toorainena.

Lämmastikhappe soolad. Enamasti kasutatakse nitraate põllumajanduses väetisena. Neist olulisemad on naatriumnitraat, kaaliumnitraat, kaltsiumnitraat ja ammooniumnitraat. Tavaliselt nimetatakse neid sooli nitraadideks.

Ortofosfaatidest on olulisim kaltsiumortofosfaat. See sool toimib mineraalide - fosforiitide ja apatiitide - põhikomponendina. Fosforiite ja apatiite kasutatakse toorainena fosfaatväetiste, nagu superfosfaat ja sade, tootmisel.

Süsihappe soolad. Kaltsiumkarbonaati kasutatakse lubja tootmiseks toorainena.

Naatriumkarbonaati (soodat) kasutatakse klaasitootmisel ja seebi valmistamisel.
- Kaltsiumkarbonaati leidub looduses ka lubjakivi, kriidi ja marmorina.

Materiaalne maailm, milles me elame ja millest me oleme pisike osa, on üks ja samas lõpmatult mitmekesine. Selle maailma keemiliste ainete ühtsus ja mitmekesisus avaldub kõige selgemalt ainete geneetilises seoses, mis kajastub nn geneetilises reas.

Geneetiline nimetada erinevate klasside ainete vahelist seost nende vastastikuste teisenduste põhjal.

Kui anorgaanilises keemias moodustavad geenirea aluse ühe keemilise elemendi poolt moodustatud ained, siis orgaanilise keemia (süsinikuühendite keemia) geneetilise seeria aluse moodustavad ained, millel on sama arv süsinikuaatomeid. molekul.

Teadmiste kontroll:

1. Määratlege soolad, alused, happed, nende omadused, peamised iseloomulikud reaktsioonid.

2.Miks happed ja alused liidetakse hüdroksiidide rühmaks? Mis on neil ühist ja mille poolest nad erinevad? Miks tuleb alumiiniumsoola lahusele lisada leelist ja mitte vastupidi?

3. Ülesanne: Tooge näiteid reaktsioonivõrranditest, mis illustreerivad lahustumatute aluste üldisi omadusi.

4. Ülesanne: Määrake metalliliste elementide aatomite oksüdatsiooniaste antud valemites. Millist mustrit võib täheldada nende oksüdatsiooniastmete vahel oksiidis ja aluses?

KODUTÖÖ:

Läbitöötamine: L2.lk.162-172, loengukonspektide nr 5 ümberjutustamine.

Kirjutage diagrammide järgi üles võimalike reaktsioonide võrrandid, märkige reaktsioonide liigid: a) HCl + CaO ... ;
b) HCl + Al(OH)3...;
c) Mg + HCl...;
d) Hg + HCl ... .

Jaotage ained ühendite klassidesse. Ainete valemid: H 2 SO 4, NaOH, CuCl 2, Na 2 SO 4, CaO, SO 3, H 3 PO 4, Fe(OH) 3, AgNO 3, Mg(OH) 2, HCl, ZnO, CO 2 , Cu 2 O, NO 2

Loeng nr 6.

Teema: Metallid. Metallelementide asukoht perioodilisustabelis. Metallide leidmine loodusest. Metallid. Metallide koostoime mittemetallidega (kloor, väävel ja hapnik).

Varustus: keemiliste elementide perioodilisustabel, metallide kogum, metallide tegevussarjad.

Teemaõppe kava

(õppimiseks vajalike küsimuste loetelu):

1. Elementide - metallide asukoht perioodilisustabelis, nende aatomite ehitus.

2. Metallid kui lihtained. Metallist side, metallist kristallvõred.

3. Metallide üldised füüsikalised omadused.

4. Metallelementide ja nende ühendite levimus looduses.

5. Metallelementide keemilised omadused.

6. Korrosiooni mõiste.

Väävelhape on keskmise tugevusega anorgaaniline kahealuseline ebastabiilne hape. Ebastabiilne ühend, mida tuntakse ainult vesilahustes kontsentratsiooniga kuni kuus protsenti. Puhta väävelhappe eraldamisel laguneb see vääveloksiidiks (SO2) ja veeks (H2O). Näiteks kui kontsentreeritud väävelhape (H2SO4) reageerib naatriumsulfitiga (Na2SO3), eraldub väävelhappe asemel vääveloksiid (SO2). Reaktsioon näeb välja selline:

Na2SO3 (naatriumsulfit) + H2SO4 (väävelhape) = Na2SO4 (naatriumsulfaat) + SO2 (vääveldioksiid) + H2O (vesi)

Väävelhappe lahus

Selle ladustamisel tuleb välistada juurdepääs õhule. Vastasel juhul muutub aeglaselt hapnikku (O2) neelav väävelhape väävelhappeks.

2H2SO3 (väävelhape) + O2 (hapnik) = 2H2SO4 (väävelhape)

Väävelhappe lahustel on üsna spetsiifiline lõhn (meenutab pärast tiku süütamist järele jäänud lõhna), mille olemasolu on seletatav veega keemiliselt mitteseotud vääveloksiidi (SO2) olemasoluga.

Väävelhappe keemilised omadused

1. H2SO3) võib kasutada redutseeriva ainena või oksüdeeriva ainena.

H2SO3 on hea redutseerija. Tema abiga on võimalik saada vabadest halogeenidest vesinikhalogeniide. Näiteks:

H2SO3 (väävelhape) + Cl2 (kloor, gaas) + H2O (vesi) = H2SO4 (väävelhape) + 2HCl (vesinikkloriidhape)

Kuid tugevate redutseerivate ainetega suhtlemisel toimib see hape oksüdeeriva ainena. Näiteks on väävelhappe reaktsioon vesiniksulfiidiga:

H2SO3 (väävelhape) + 2H2S (vesiniksulfiid) = 3S (väävel) + 3H2O (vesi)

2. Keemiline ühend, mida me kaalume, moodustab kaks - sulfitid (keskmine) ja hüdrosulfitid (happelised). Need soolad on redutseerivad ained, nagu (H2SO3) väävelhape. Nende oksüdeerumisel tekivad väävelhappe soolad. Aktiivsete metallide sulfitide kaltsineerimisel tekivad sulfaadid ja sulfiidid. See on iseoksüdatsiooni-iseparanemise reaktsioon. Näiteks:

4Na2SO3 (naatriumsulfit) = Na2S + 3Na2SO4 (naatriumsulfaat)

Naatrium- ja kaaliumsulfite (Na2SO3 ja K2SO3) kasutatakse tekstiilitööstuses kangaste värvimisel, metallide pleegitamisel ja fotograafias. Kaltsiumhüdrosulfiti (Ca(HSO3)2), mis eksisteerib ainult lahuses, kasutatakse puitmaterjali töötlemiseks spetsiaalseks sulfittselluloosiks. Seejärel kasutatakse seda paberi valmistamiseks.

Väävelhappe pealekandmine

Väävelhapet kasutatakse:

Villa, siidi, puidumassi, paberi ja muude sarnaste ainete pleegitamiseks, mis ei talu tugevamate oksüdeerivate ainetega (näiteks kloor) pleegitamist;

Säilitus- ja antiseptikuna, näiteks tärklise tootmisel teravilja käärimise ärahoidmiseks või veinivaadis käärimisprotsessi tõkestamiseks;

Toidu säilitamiseks, näiteks köögiviljade ja puuviljade konserveerimisel;

Töödeldakse sulfittselluloosiks, millest seejärel toodetakse paber. Sel juhul kasutatakse kaltsiumhüdrosulfiti (Ca(HSO3)2) lahust, mis lahustab tselluloosikiude siduva erilise aine ligniini.

Väävelhape: valmistamine

Seda hapet saab toota vääveldioksiidi (SO2) lahustamisel vees (H2O). Vaja läheb kontsentreeritud väävelhapet (H2SO4), vaske (Cu) ja katseklaasi. Toimingute algoritm:

1. Valage kontsentreeritud väävelhape ettevaatlikult katseklaasi ja asetage sellesse vasetükk. Soojendage. Toimub järgmine reaktsioon:

Cu (vask) + 2H2SO4 (väävelhape) = CuSO4 (väävelsulfaat) + SO2 (vääveldioksiid) + H2O (vesi)

2. Vääveldioksiidi vool tuleb juhtida veega katseklaasi. Kui see lahustub, tekib see osaliselt veega, mille tulemusena moodustub väävelhape:

SO2 (vääveldioksiid) + H2O (vesi) = H2SO3

Niisiis, vääveldioksiidi läbi vee juhtimisel saate väävelhapet. Tasub arvestada, et see gaas mõjub ärritavalt hingamisteede membraanidele, võib põhjustada põletikku, aga ka isutust. Pikaajaline sissehingamine võib põhjustada teadvusekaotust. Seda gaasi tuleb käsitseda äärmise ettevaatusega ja ettevaatlikult.