Химия

оорганзми шкдникв сльськогосподарських культур, тому його використовують для обкурювання овочесховищ з метою перевезення ягд фруктв. Срчистий газ знебарвлю багато природних фарб, тому з його допомогою виблюють солому, шовк, вовну та нш матерали. Застосовують його також для консервування фруктв ягд та як дезнфкувальний засб для знищення плсен у пдвалах, льохах, винних бочках, бродильних чанах. Фзологчна дя. Оксид сульфуру IV SO2 токсичний. Невелика концентраця його у повтр виклика подразнення

слизових оболонок дихальних органв очей. Тривала дя навть малих концентрацй оксиду сульфуру IV призводить до виникнення у людини бронхту, гастриту та нших хвороб, у тому числ, можливо, й раку легенв. Оксид сульфуру V SO2 вважаться найнебезпечншим для здоровя людини, оскльки виклика загальне ослаблення органзму у поднанн з ншими забрудниками спричиню скорочення середньо тривалост життя. Вплив на навколишн середовище. Доксид сульфуру SO2 один з основних забрудникв повтря, вн отрую навколишн

середовище. Звдки ж береться доксид сульфуру SO2 у повтр Природним джерелом SO2 окиснення срководню Н2S атмосферним киснем й озоном 2H2S 3O2 2SO2 2H2O H2S O3 SO2 H2O Основними антропогенними джерелами доксиду сульфуру SO2 спалювання палива, виплавляння металв димов гази, робота автомобльного транспорту вихлопн гази. Доксид сульфуру SO2, потрапляючи у повтря, виклика утворення кислотних дощв, шкдливих для усього живого.

Як же утворюються кислотн дощ В атмосфер доксид сульфуру SO2 пд впливом незначних клькостей розпорошених металв та хнх солей в основному Fе Мn окиснються до триоксиду сульфуру SO3 2SO2 O2 2SO3 , який взамод з краплинами вологи, утворюючи сторонню для повтря речовину сульфатну кислоту SO3 H2O H2SO4 Аналогчним чином роблять свй внесок у появу кислотних дощв й оксиди нтрогену 2NO

O2 2NO2 2NO2 H2O HNO3 HNO2 Кислотн опади дощ, град, снг тощо негативно впливають на водн екосистеми, на рст дерев та сльськогосподарських культур. Вплив кислотних опадв на жив органзми, у тому числ на людину, ще недостатньо вивчений. Проте вдомо, що в умовах забруднення атмосфери димовими газами, що утворюються у процес спалювання палива, або вдхдними газами переробки сульфуровмсно сировини чи викидами металургйних пдпримств не слд ходити пд дощем з непокритою головою це може стати причиною випадання

волосся. Оксид сульфуру V SO3 триоксид сульфуру безбарвна рдина, яка за температури, нижчо вд 17 С, кристалзуться, перетворюючись на довг шовковист кристали. Дуже летка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражу слизов оболонки й дихальн шляхи, виклика тяжк опки шкри, енергйно руйну органчн сполуки. Збергають його у запаяних скляних посудинах. Оксид сульфуруV на повтр димить, бурхливо взамод з водою з видленням велико клькост теплоти, утворюючи

сульфатну кислоту SO3 H2O H2SO4 Вн може навть вбирати вологу з повтря, утворюючи блий туман, що складаться з найдрбнших краплинок сульфатно кислоти. Оксид сульфуру V розчиняться у концентрованй сульфатнй кислот Н2SO4, цей розчин називаться олеумом. Добувають оксид сульфуру V у результат окиснення SO2 киснем повтря напишть рвняння реакц. За звичайних умов ця реакця вдбуваться дуже повльно.

Значно швидше легше вона вдбуваться за температури 450 600 С за наявност каталзатора оксиду ванадю V V2O5. Застосовуться оксид сульфуру V SO3 у виробництв сульфатно кислоти H2SO4. У лабораторнй практиц вн використовуться як водовбирний засб. 5. РОЗВЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА НАДЛИШОК Ви знате, що речовини взамодють у певних спввдношеннях. Але часто одна з вихдних речовин береться у надлишку, щоб забезпечити повншу взамодю ншо речовини.

Реакця мж речовинами вдбуваться доти, доки повнстю прореагу одна з них, а надлишок ншо речовини залишаться. Вн участ в реакц не бере. Тому, розвязуючи задач цього типу, потрбно 1 зясувати насамперед, яка саме з вихдних речовин узята у надлишку, бо надлишок не реагуватиме 2 дальш обчислення робити за тю речовиною, яка прореагувала повнстю. Звернть увагу, що пвд час розвязування задач можлив рзн варанти. Для прикладу розглянемо розвязування конкретних задач.

Задача 1. До розчину, який мстить 1,42 г сульфату натрю, долили розчин, що мстить 2,8 г нтрату барю. Утворений осад вдфльтрували. Як речовини мстяться у фльтрат Дано m Na2SO4 1,42 г m BaNO32 2,8 г Речовини у фльтрат Аналзуючи умову задач, бачимо, що для обох солей, як реагують одна з одною, зазначена певна маса, яка може бути стехометричною. Але, як правило, це ознака того, що задача на надлишок, а вн не реагуватиме.

Тому визначамо передусм, яка з вихдних речовин узята у надлишку. Для цього складамо рвняння реакц 1,42 г 2,8 г Na2SO4 Ba NO32 BaSo4 2NaNO3 М 463264 М 1372896 142 гмоль 261 гмоль m 142 г m 261 г З рвняння реакц видно, що 142 г Na2SO4 взамод з 261 г ВаNO32, а якщо Nа2SO4 узято 1,42 г, тобто у 100 раз менше, то й маса

ВаNO32, що реагуватиме, буде у 100 раз меншою 2,61 г. Отже, нтрат барю ВаNO32 узято у надлишку. Цей надлишок становитиме 2,8 г - 2,61 г 0,19 г, мститиметься вн у фльтрат разом з нтратом натрю NaNO3, який залишився в розчин, коли осад ВаSO4 вдфльтрували. Вдповдь у фльтрат мстяться нтрат натрю NаNОз надлишок нтрату барю

ВаNO32 . Задача 2. У розчин, що мстить дкий натр масою 20 г, пропустили оксид сульфуру IV обмом 15 л н.у Визначте масу сол, яка утворилась внаслдок реакц. Дано m NaOH 20 г V SO2 15 л mсол Ознакою того, що дана задача на надлишок, зазначення в умов даних обох речовин, що взамодють мж собою. Тож потрбно спочатку зясувати, яка речовина узята у надлишку. Для цього слд скласти рвняння реакц. Але як це зробити, якщо ми не знамо, яка сль утворилась

Адже може бути або середня, або кисла сль. Якщо надлишок дкого натру, то утворються середня сль, а якщо надлишок оксиду сульфуру V, то кисла сль чому Обрунтуйте. Припускамо, що утворилася середня сль, тод Перший спосб 1 Яка з вихдних речовин у надлишку, якщо утворються середня сль 2NaOH SO2 Na2So4 H2O v 2 моль v 1 моль M 40 гмоль Vm 22,4 лмоль m 40 2 80 г

V 22,4 л Дзнамось, яку кльксть речовини становлять 20 г NаОН VNaOH 0,25 моль Зясовумо мольне спввдношення речовин, як взамодють. З рвняння реакц видно, що vNaOH vSO2 21, тобто кльксть речовини SO2 вдвч менша, отже, якщо взамод 0,25 моль NаОН, то SO2 вдвч менше, а саме 0,125 моль 21 0,250,125. Обчислюмо, яку кльксть речовини становлять 15 л

SO2 VNaOH 0,25 моль 0,67 0,125, отже, SO2 у надлишку. А ми вже знамо, якщо SO2 у надлишку, то утворються кисла сль чому. Складамо нше рвняння реакц за ним переврямо, чи справд сль кисла, й обчислюмо масу NaOH SO2 Na2SO4 v 1 моль v 1 моль M 104 гмоль M 40 гмоль Vm 22,4 лмоль m 104 г m 40 г V 22,4 л VNaOH 0,5 моль vNaOH vSO2 1 1 1 1 0,5 0,5 vSO2 0,67 моль 0,67 0,5,

отже, SO2 у надлишку, сль кисла. Це означа, що подальш розрахунки треба проводити за дким натром, оскльки вн прореагував повнстю. 2 Яка маса утворено сол mM v mNаНSO3 104 гмоль 0,5 моль 52 г. Вдповдь mNаНSO3 52 г. Другий спосб 1 Яка з вихдних речовин у надлишку, якщо утворються середня сль 20г 15л 2NaOH SO2 Na2SO4 H2O v 2 моль v 1 моль M 40 гмоль Vm 22,4 лмоль m 80 г V 22,4 л З рвняння реакц видно, що 80 г NаОН повнстю взамодють з 22,4 л

SO2, а 20 г NаОН з х л SO2, отже 80 20 22,4 х x 5,6 лSO2 За умовою задач пропускали 15 л SO2, а прореагувало лише 5,6 л. Отже, оксид сульфуру V взято у надлишку. Це означа, що сль, яка утворються, кисла. У такому раз треба скласти нше хмчне рвняння за ним переврити, чи справд утворються кисла сль NaOH SO2 NaHSO3 v 1 моль v 1 моль M 104 гмоль M 40 гмоль

Vm 22,4 лмоль m 104г m 40 г V 22,4 л 40 20 22,4 х х 11,2 SO2 Сль кисла NаНSO3, у даному раз SO2 у надлишку. 2 Тепер можна обчислювати масу утворено сол. Ви памятате, що розрахунок ведеться за речовиною, яка прореагувала повнстю, тобто за гдроксидом натрю NаОН. З рвняння реакц видно, якщо взамод SO2 i 40 г NаОН, то утворються 104г NаНSO3, а якщо з

SO2 взамод 20 г NаОН, то х г сол гдросульфту натрю 40 20 104 х x 52 г. Вдповдь mNаНSO3 52 г. 6. СУЛЬФАТНА КИСЛОТА Сульфатна кислота H2SO4 безводна, 100 -ва важка безбарвна олста рдина. Густина концентрованого розчину wH2SO4 98 за звичайних умов 1,84 гсм3. Вона нелетка, запаху не ма. Надзвичайно ггроскопчна.

Активно вбира вологу. Змшуться з водою у будь-яких спввдношеннях. Розчинення сульфатно кислоти у вод супроводжуться видленням велико клькост теплоти, що може призвести до закипання води розбризкування кислоти. Сульфатна кислота дка рдина, тому треба остергатись, щоб вона не потрапила на шкру й одяг. А якщо це сталося, треба швидко змити великою клькстю води, псля чого нейтралзувати розчином соди знову змити водою. Памятайте таке правило не можна воду доливати до концентровано сульфатно

кислоти Для розбавляння кислоту треба доливати до води невеликими порцями. Хмчн властивост сульфатно кислоти багато в чому залежать вд концентрац. В лабораторях та промисловост використовують розбавлену концентровану сульфатну кислоту, хоча такий подл дещо умовний. Розбавлена сульфатна кислота виявля вс хмчн властивост, характерн для кислот. 1. Дисоцаця кислоти. Сульфатна кислота двохосновна, належить до сильних кислот.

У водних розчинах вона дисоцю на йони за двома ступенями за першим практично повнстю ступнь Н2SO4 H HSO4- гдросульфат-он II ступнь НSO4- HSO4 2- сульфат-он Ось чому в процес нейтралзац розчинв сульфатно кислоти H2SO4 утворюються два ряди солей середн сол сульфати кисл сол гдросульфати. 2. Взамодя з основами. Якщо у пробрку з розбавленою сульфатною кислотою добавити дв-три крапл фолетового

лакмусу, розчин набува червоного забарвлення кисле середовище. Потм у цю пробрку доливатимемо краплями розчин гдроксиду натрю доти, доки вмст пробрки набуде фолетового забарвлення нейтральне середовище 2NаОН Н2SO4 Nа2SO4 2Н2O сульфат натрю Якщо ж розчину лугу NаОН не вистача для нейтралзац ус кислоти, то сль, що утворються, буде кислою NаОН Н2SO4 NаНSO4 H2O гдросульфат натрю Отже, гдросульфати утворюються тод, коли кислота береться у

надлишку. Бльшсть сульфатв добре розчиняються у вод. Малорозчинним сульфат кальцю СаSO4, ще менше розчиняться сульфат плюмбуму РbSO4 практично нерозчинним сульфат барю ВаSO4 див. таблицю розчинност. 3. Взамодя з оксидами металв. Сульфатна кислота реагу з оснбвними та амфотерними оксидами, утворюючи сол, наприклад МgО Н2SO4 МgSO4 Н2О ZnO Н2SO4 ZnSO4

H2O 4. Взамодя з солями. Сульфатна кислота сильна нелетка, одна з найстйкших з вдомих мнеральних кислот. Вона може вступати в реакцю обмну з солями, утвореними слабкшими або леткими кислотами навть сильними кислотами, якщо вони менш стйк Na2СО3 Н2SO4 NаSO4 СО Н2О 2КNО3 Н2SO4 К2SO4 2НNО3 2КСlO4 Н2SO4 К2SO4 2НС1O4 ВаС2 Н2SO4 ВаSO4 2НС1 Останн рвняння вдображу яксну реакцю на кислоту та сол, бо утворються нерозчинний

у вод сульфат барю ВаSO4. Сульфатна кислота може взамодяти з своми солями сульфатами. При цьому середн сол сульфати перетворюються на кисл сол гдросульфати Na2SO4H2SO42NaHSO4 Лабораторна робота 2 Визначення сульфат-онв у розчин Налийте у першу пробрку трохи розбавлено сульфатно кислоти, у другу розчину сульфату натрю, у третю розчину нтрату натрю. До кожно з проброк додайте клька крапель розчину хлориду барю або нтрату барю.

Що спостергаться До блого осаду, що утворився у двох пробрках чому, додайте по клька крапель розбавлено нтратно кислоти. Якщо осад не розчиняться, то це сульфат барю ВаSO4. Вн свдчить про те, що в цих пробрках розчини мстили йони SO42 Напишть рвняння здйснених реакцй у молекулярнй, повнй скороченй йонних формах. Отже, про наявнсть у розчин сульфатно кислоти та солей можна робити висновок на пдстав утворення блого

осаду ВаSO4, який практично не розчиняться н у вод, н в нтратнй кислот. Таким чином, реактивом на сульфат-они SO42- йони барю Ва2 Ва2 SO42- ВаSO4 5. Взамодя з металами. Розбавлена сульфатна кислота реагу, наприклад, з магнм, цинком, залзом з видленням водню Mg H2SO4 MgSO4 H2 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 Fe H2SO4 FeSO4 H2 Малоактивн метали мдь, србло, золото з розбавленою сульфатною кислотою не

реагують. Концентрована сульфатна кислота сильний окисник. Вона може взамодяти з малоактивними металами, наприклад з мддю 0 6 2 4 Cu 2H2SO4 CuSO4 SO2 2H2O 02 Cu -2eокисненняCu21Вдновник64 S 2eвдновленняS21Окисник Звернть увагу пд час взамод концентровано сульфатно кислоти з малоактивними металами вдновлються не Гдроген кислоти, а Сульфур, тому газоподбний водень

Н2 не видляться Застосування сульфатно кислоти сульфатв. Сульфатна кислота важливим продуктом хмчно промисловост. Вона у великих клькостях застосовуться у виробництв мнеральних добрив, волокон, пластмас, барвникв, вибухових речовин, у металург в процес добування мд, нкелю, урану та нших металв. Використовуться також як осушувач газв. Серед сульфатв велике практичне значення мають мцний залзний

купороси СuSО4 5Н2О FеSO4 7H2O. Вони використовуються в сльському господарств для боротьби з шкдниками рослин, у виробництв фарб, для просочення деревини як антисептичний засб. Купороси технчна назва кристалогдратв сульфатв деяких важких металв мд, залза, цинку, нкелю, тобто це сол, кристали яких мстять кристалзацйну воду. Гпс СаSO4 2Н2О сульфат кальцю СаSO4 використовують у будвництв, медицин та нших галузях.

Сульфат натрю Nа2SО4, застосовують у виробництв скла. Вн входить до складу природного мнералу Nа2SО4 10H2O глауберово сол, яка використовуться в медицин як проносний засб. Сульфати калю К2SO4 амоню NH42SO4, використовують як добрива. Сульфат барю ВаSO4 застосовують у виробництв паперу, гуми та бло мнерально фарби, а також у медицин для рентгеноскоп шлунку Барва каша. 7. Виробництво сульфатно кислоти.

Найбльш сучасний спосб добування сульфатно кислоти у промисловост - це кнтактний. Як сировина використовуться прит FeS2 залзий, срчаний, колчедан. Перша стадя процесу випалювання колчедану добування доксиду сульфуру 4FеS2 11O2 2Fе2О3 8SO2 ДH -13 476 кДж. Цей процес вдбуваться у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Вн мстить, окрм доксиду сульфуру SO2, ще кисень, азот, водяну пару та нш домшки.

Його очищають, висушують подають на другу стадю виробництва у контактний апарат. Друга стадя окиснення доксиду сульфуру добування триоксиду сульфуру V2O5 2SO2 O2 2SO3, ДH -197,9 кДж. Окиснення вдбуваться в контактному апарат за наявност каталзатора високо температури. Але ви можете запитати, навщо тут висока температура, якщо реакця екзотермчна. Адже ми знамо, що згдно з принципом Ле Шатель змщенню рвноваги у бк утворення

SO3 сприятимуть низька температура високий тиск. Це справедливо, але рч у тм, що високий тиск застосувати майже неможливо, бо SO3 одразу перейде у рдкий стан. низьк температури використати не можна, бо швидксть реакц буде надто малою. Тому й застосовують каталзатор V2O5, щоб пришвидшити процес, а каталзатор сам ста активним лише при 450 С. Ось чому, незважаючи на екзотермчнсть реакц, використовують ще додаткове нагрвання.

Теплоту, яка видляться пд час реакц, вдводять використовують для нагрвання випалювального газу, який встига охолонути, проходячи складну систему очисних споруд перед надходженням у контактний апарат див. схему виробництва сульфатно кислоти на вклейц. Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здйснються складно, бо ця реакця оборотна й екзотермчна. Умови здйснення визначаються в основному згдно з принципом

Ле Шатель. Третя стадя виробництва поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатно кислоти Н2SO4. Добутий у контактному апарат триоксид сульфуру SO3 надходить у поглинальну башту абсорбер Абсорбця вд лат. аbsorptio- поглинання-вбирання газв або рдин усм об мом а не поверхнею ншо речовини де поглинаться концентрованою сульфатною кислотою масова частка Н2SO4 96 98 . В абсорбер SO3 взамод з водою, що мститься у концентрованому розчин сульфатно кислоти,

утворюючи безводну, 100 -ву сульфатну кислоту, яка називаться моногдратом SO3 Н2О Н2SO4 ДH -130,6 кДж Чистою водою поглинати триоксид сульфуру SO3 не можна, оскльки утворються дуже стйкий туман з дрбних крапель сульфатно кислоти, який погано конденсуться. Кнцевий продукт виробництва олеум розчин SO3 у моногдрат. Його розбавляють водою до сульфатно кислоти потрбно концентрац.

Охорона прац та навколишнього середовища у виробництв сульфатно кислоти. Захист босфери вд забруднення викидами хмчних виробництв найважливша проблема сучасност. У виробництв сульфатно кислоти можуть бути втрати якось клькост доксиду SO2 триоксиду сульфуру SO3 та викидання х в атмосферу, що спричиню кислотн дощ. Вони сприяють пдвищенню кислотност рунтв зниженню врожав, збльшенню кислотност водойм загибел його

мешканцв. Кислотн дощ спричинюють корозю металв, руйнують лакофарбов покриття. Пд х згубною дю руйнуються будвельн матерали, памятники архтектури. Щоб запобгти утворенню кислотних дощв забезпечити охорону здоровя працвникв, намагаються не допускати викидання оксиду сульфуру IV SO2 в атмосферу в цехи заводу. З цю метою свочасно ремонтують апаратуру, встановлюють фльтри, поглинач, вентиляцю, суворо додержують

технологчного режиму, використовують засоби ндивдуального захисту працвникв, удосконалюють й автоматизують виробнич процеси, герметизують устаткування та апаратуру, впроваджують принцип безвдхдност та ефективн методи очищення вдхдних газв. З них тепер вловлюють SO2 знову повертають його у виробництво. Застосовують також методи добування цнних побчних продуктв з промислових вдходв. Над проблемою повно утилзац Утилзаця - вд лат. utilis - корисний - доцльне застосування

вдходв та переробки вдходв виробництва сульфатно кислоти нин працюють нженери технки. Адже реалзаця принципу безвдхдност да змогу не тльки стотно збльшувати вихд кислоти, пщвищувати ефективнсть виробництва, а й охороняти здоровя людей збергати чистоту навколишнього середовища. 8. РОЗВЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА ВИХД ПРОДУКТУ Ви розумте, що в основ виробництва сульфатно кислоти так само будь-якого ншого хмко-технологчного процесу лежить хмчне перетворення речовин хмчн реакц. хню суть виражають

хмчними рвняннями, що складаються на основ закону збереження маси речовин. Знання закону збереження маси да змогу не тльки складати рвняння реакцй, а й проводити за ними рзн розрахунки, у тому числ обчислювати вихд продукту виробництва. Вихд продукту важливий показник ефективност виробничого процесу. На його пдстав роблять висновок про повноту використання сировини тощо.

Рч у тм, що в реальних виробничих умовах через оборотнсть багатьох реакцй виробнич втрати вихд продукту реакц завжди менший вд того, який мав би утворитись згдно з рвнянням реакц на пдстав закону збереження маси. Отже, практичний вихд продукту завжди менший за теоретичний. Вихд продукту це вдношення фактично добутого продукту до максимально можливого, обчисле-ного за рвнянням реакц. Вихд продукту виражають у частках одиниц або у вдсотках.

Звернть увагу, що для розвязування задач на вихд продукту зовсм не ма значення, як його обчислювати за вдношенням мас, обмв чи клькост речовини. В усх цих випадках буде знайдено те саме значення шукано величини. Розглянемо конкретн приклади. Задача 1. З 320 т срчаного колчедану, масова частка Сульфуру в якому 45 , добуто сульфатну кислоту масою 405 т у перерахунку на безводну. Обчислити вихвд сульфатно кислоти. Дано m FeS2 320 т w

S 450,45 m H2SO4 405 т вихд H2SO4 1. Обчислюмо масу Сульфуру, що мститься у 320 т срчаного колчедану mS 320 т 0,45 144 т. 2. Обчислюмо масу сульфатно кислоти, яку можна було б добути теоретично з цього Сульфуру 144 т. S H2SO4 M32гмоль M98гмоль m 32г m98г з запису видно, що 32 г 32 кг, 32 т Сульфуру вдповдають 98 г 98 кг, 98 т сульфатно кислоти

Н2SO4, а 144 т Сульфуру х т сульфатно кислоти, отже mH2SO4 144т . 98т 441 т 32т 3. Обчислюмо вихд сульфатно кислоти. Ми бачимо, що теоретично можна було б добути 441 т сульфатно кислоти, а фактично добули лише 405 т. Отже, вдношення практично добутого продукту до теоретично можливого буде виходом продукту вихд H2SO4 405т 0,918, або 91,8 441т Вдповдь вихд сульфатно кислоти становить 91,8 .

Задача 2. Обчислити масу доксиду сульфуру, яку можна добути з 1 т срчаного колчедану з масовою часткою Сульфуру 45 , якщо вихд SO2 становить 98 . 1. Обчислюмо масу Сульфуру, що мститься вт колчедану mS 1000 кг 0,45 450 кг. 2. Знаходимо, яку масу SO2 можна добути з 450 кг Сульфуру теоретично S SO2 M32гмоль M323264 гмоль m32 г m64 г Теоретично виходить, що з будь-яко маси

Сульфуру S утворються вдвч бльше доксиду сульфуру SO2 , тобто з 450 кг S утворються 900 кг SO2 32 кг S 64 кг SO2x900 кг SO2450кг S х 3. Знаходимо масу доксиду сульфуру, яка фактично утворилась. Теоретичний вихд SO2, що становить 900 кг, приймамо за 100 , або за одиницю, тод практичний вихд, який ми шукамо, становитиме 98 , або 0,98, звдси mSO2 900 кг 0,98 882 кг.

Вдповдь маса SO2, якщо вихд 98 , становить 882кг.