Серная кислота и сульфаты. Производство серной кислоты

• Оксиды неметаллов имеют молекулярную (СO₂, SO₂, P₄O₁₀) или атомную (SiO₂) кристаллическую решётку. Оксиды с молекулярной решёткой – газы (СO₂, SO₂, NO, NO₂), летучие жидкости (SO₃) – хорошо растворимы в воде. Оксиды с атомной решёткой – твёрдые тугоплавкие вещества (SiO₂) – в воде не растворяются.
• Неметаллы образуют кислотные и несолеобразующие (СО, NO, SiO) оксиды. Кислотные оксиды при растворении в воде образуют кислотные гидроксиды:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃; SO₃ + H₂O = H₂SO₄; СO₂ + H₂O = H₂СO₃; P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃РO₄.

• Кислотные оксиды и гидроксиды реагируют с основаниями и основными оксидами:

СO₂ + 2NaOH = Na₂СO₃ + H₂O; 2HNO₃ + CaO = Ca(NO₃)₂ + H₂O.

• Окислительно-восстановительные свойства оксидов и гидроксидов неметаллов:

  • восстановительные:

СО + CuO = Cu + СO₂; 2NO + O₂ = 2NO₂;

5HNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5HNO₃ + 3H₂O;

• окислительные:

2NO₂ + 8HI = N₂ + 4I₂ + 4H₂O; Zn + 2H₂SO_4(конц) = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O.

• Производство серной кислоты контактным методом:

  • сырьё: S, FeS₂, H₂S;
  • обжиг сырья:

S + O₂ = SO₂; 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂; H₂S + O₂ = H₂O + SO₂;

• каталитическое окисление SO₂:

SO₂ + O₂ = SO₃; катализатор V₂O₅, t = 450 °С;

• растворение SO₃ в H₂SO₄ с образованием олеума: SO₃ + H₂O = H₂SO₄;
• научные принципы производства H₂SO₄: непрерывность процесса, теплообмен, противоток, применение катализатора, увеличение площади контакта реагентов.