skip to Main Content

Науч. рук. Н.И. Морозова, СУНЦ МГУ

София Назарова (презентация)

Серная кислота – сильная двухосновная кислота, обладает окислительными свойствами. Ежегодно в мире получают около 100 млн. тонн серной кислоты, около трети ее используют для производства удобрений, еще треть потребляет химическая промышленность при производстве синтетических моющих средств, пластмасс и других реактивов. Также серная кислота применяется в производстве тканей и лекарств[1].
В наше время распространены два способа промышленного производства серной кислоты: контактный и нитрозный. Оба они основаны на окислении сернистого ангидрида.
Целью данной работы является синтез серной кислоты нитрозным способом, основанный на методике для практикума СУНЦ МГУ, но с некоторыми модификациями. А также сравнение результата синтеза с результатом без модификаций на основе работ учащихся СУНЦ МГУ прошлых лет.
Для этого была собрана установка по методике для химического практикума СУНЦ МГУ. В колбе Вюрца был получен бурый газ NO2 по реакции:
4HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Далее газом была заполнена колба с тремя выходами, после чего был подан сернистый ангидрид SO2, полученный по реакции:
H2SO4 + Na2SO3 = H2O + SO2 + Na2SO4
По методике далее необходимо наполнить колбу сернистым ангидридом, после чего добавить 2-3 мл воды для ополаскивания. В ходе данной работы вода добавлялась по 2 мл каждые 5-10 минут с начала работы. NO2, SO2 и вода прореагировали с образованием нитрозилгидросульфата – промежуточного продукта реакции. Этот процесс занял около 40 минут. Он кристаллизовался на стенках колбы, покрывая всю ее поверхность белыми кристаллами.
3NO2 + 2SO2 + H2O = 2NOHSO4 + NO
Проанализировав фотографии курсовой работы “Синтез серной кислоты нитрозным способом” Божко Дарьи 2015-го года, который был выполнен по методике практикума, стало понятно, что кристаллизация пошла иным путем: кристаллами покрылась вся колба. В предыдущей работе кристаллизация шла не так активно.
Далее нитрозилгидросульфат смыли со стенок водой, этот процесс сопровождался реакцией гидролиза, продуктом которого и является серная кислота.
2NOHSO4 + H2O = 2H2SO4 + NO + NO2
Полученный продукт представлял собой синеватую жидкость. Цвет объяснялся большим количеством примесей азотистой кислоты, помешивание жидкости привело к распаду азотистой кислоты, выходу бурого газа и обесцвечиванию раствора.
Далее был качественно проверен состав продукта, это действительно серная кислота (определение pH и реакция осаждения нитратом бария) с примесями азотной кислоты.
В работе, выполненной по методике практикума, раствор не был окрашен в голубой цвет, что говорит о существенном минусе данной модификации – повышенное загрязнение.
Итог работы показал, что модификация методики с увеличением количества воды на этапе кристаллизации не является целесообразной, так как приводит к повышенному загрязнению продукта.

Источники:

  1. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попов В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. Т2. Экзамен, 2002, 384 с.
  2. Коренев Ю.М., Морозова Н.И., Жиров А.И. Практикум по неорганической химии. МАКС Пресс, 2013, 72 с.
  3. Божко Д. Синтез серной кислоты нитрозным способом. СУНЦ МГУ, 2015.