Відмінності між версіями «Учнівська вікі-сторінка "Цікаве поруч з нами"»
(→Результати дослідження) |
(→Результати дослідження) |
||
| (не показано 5 проміжних версій цього учасника) | |||
| Рядок 10: | Рядок 10: | ||
==Тема дослідження== | ==Тема дослідження== | ||
| − | Яким чином одержують кислоти? | + | Яким чином одержують [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%96%D1%8F:%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B8 кислоти?] |
==Проблема дослідження== | ==Проблема дослідження== | ||
| Рядок 26: | Рядок 26: | ||
'''Сульфатна кислота''' | '''Сульфатна кислота''' | ||
| − | |||
Великий внесок у виробництво сульфатної кислоти зробив Іван Ададуров.Учений провів понад 20 досліджень з удосконалення технології виробництва сульфатної кислоти. За його пропозицією свинцеві труби в продукційній частині виробництва сульфатної кислоти нітрозним способом замінили на залізні та чавунні. | Великий внесок у виробництво сульфатної кислоти зробив Іван Ададуров.Учений провів понад 20 досліджень з удосконалення технології виробництва сульфатної кислоти. За його пропозицією свинцеві труби в продукційній частині виробництва сульфатної кислоти нітрозним способом замінили на залізні та чавунні. | ||
Розробив новий метод одержання сірчаної кислоти — через контактне окислення вологого оксиду сірки, який одержували, окислюючи сірководень. | Розробив новий метод одержання сірчаної кислоти — через контактне окислення вологого оксиду сірки, який одержували, окислюючи сірководень. | ||
| − | Самий древнiй метод отримання – термiчним розкладом залiзного купоросу | + | Самий древнiй метод отримання – термiчним розкладом залiзного купоросу FeSO<sub>4</sub>, нинi сiрчана кислота виробляється двома способами: |
- нiтрозним; | - нiтрозним; | ||
- контактним. | - контактним. | ||
Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це контактний. Як сировина використо¬вується пірит FeS<sub>2</sub> | Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це контактний. Як сировина використо¬вується пірит FeS<sub>2</sub> | ||
| − | (залізний або сірчаний колчедан), гази, які утворюються в якості відходів при відновленні кольорових металів із їх руд, сірководень | + | (залізний або сірчаний колчедан), гази, які утворюються в якості відходів при відновленні кольорових металів із їх руд, сірководень H<sub>2</sub>S, який міститься в газах при коксуванні вугілля, а також вільна сірка. |
Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добу¬вання діоксиду сульфуру: | Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добу¬вання діоксиду сульфуру: | ||
| − | 4FeS<sub>2</sub> + | + | 4FeS<sub>2</sub> + 110<sub>2</sub> = 2Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 8SO<sub>2</sub> ; = -13476 кДж. |
Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру SO2, ще кисень, азот, водяну пару та інші доміш¬ки. Його очищають, висушують і подають на другу стадію виробництва у контактний апарат. | Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру SO2, ще кисень, азот, водяну пару та інші доміш¬ки. Його очищають, висушують і подають на другу стадію виробництва у контактний апарат. | ||
| − | Друга стадія — окиснення діоксиду сульфуру і добуван¬ня триоксиду сульфуру: | + | Друга стадія — окиснення діоксиду сульфуру і добуван¬ня триоксиду сульфуру: V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Окиснення відбувається в контактному апараті за наяв¬ності каталізатора і високої температури. |
| − | Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню рівноваги у бік утворен¬ня | + | Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню рівноваги у бік утворен¬ня SO<sub>3</sub> сприятимуть низька температура і високий тиск. |
| − | Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосу¬вати майже неможливо, бо | + | Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосу¬вати майже неможливо, бо SO<sub>2</sub> одразу перейде у рідкий стан. І низькі температури використати не можна, бо швидкість реакції буде надто малою. Тому й застосовують каталізатор V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, щоб пришвидшити процес, а каталізатор сам стає активним лише при 450°С. Ось чому, незважаючи на екзотермічність реакції, використовують ще додаткове нагрівання. Теплоту, яка виділяється під час реакції, відво¬дять і використовують для нагрівання випалювального газу, який встигає охолонути, проходячи складну систему очис¬них споруд перед надходженням у контактний апарат (див. схему виробництва сульфатної кислоти на слайді). |
| + | [[Файл:Процес.jpg|thumb|left| Контактний апарат]] | ||
| + | |||
Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здійснюється склад¬но, бо ця реакція оборотна й екзотермічна. Умови її здій¬снення визначаються в основному згідно з принципом Ле Шательє^ | Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здійснюється склад¬но, бо ця реакція оборотна й екзотермічна. Умови її здій¬снення визначаються в основному згідно з принципом Ле Шательє^ | ||
Третя стадія виробництва — поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатної кислоти H2SO4. | Третя стадія виробництва — поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатної кислоти H2SO4. | ||
| Рядок 52: | Рядок 53: | ||
3NO2 + H2 → 2HNO3 + NO | 3NO2 + H2 → 2HNO3 + NO | ||
| − | Як правило, монооксид азоту який отримується в результаті реакціїї, знову окислюється киснем повітря та може бути використаний для отримання додаткового діоксиду азоту. Майже чиста азотна кислота може бути утворена шляхом реакції сірчаної кислотою з з натрієвою сіллю. | + | Як правило, [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4_%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%82%D1%83(II)монооксид азоту] який отримується в результаті реакціїї, знову окислюється киснем повітря та може бути використаний для отримання додаткового діоксиду азоту. Майже чиста азотна кислота може бути утворена шляхом реакції сірчаної кислотою з з натрієвою сіллю. |
2 NaNO3 + H2SO4 → 2 HNO3 + Na2SO4 | 2 NaNO3 + H2SO4 → 2 HNO3 + Na2SO4 | ||
| Рядок 72: | Рядок 73: | ||
==Висновки== | ==Висновки== | ||
| − | У даній статті | + | У даній статті ми проаналізували добування кислот різними способами.З'ясували, які з них є найбільш перспективними. Дали короткий опис історії розвитку сособів добування кислот. |
==Корисні ресурси== | ==Корисні ресурси== | ||
Поточна версія на 15:57, 22 серпня 2012
Зміст
Назва проекту
Способи одержання кислот
Автори проекту
1 група 8 класу "Хіміки"
Тема дослідження
Яким чином одержують кислоти?
Проблема дослідження
Дослідження та порівняння різних способів добування кислот.Вивчення розвиток способів добування кислот.
Гіпотеза дослідження
Синтез кислот - це багатоступінчатий, складний процес.
Мета дослідження
З'ясувати який з зі способів добування кислот є найбільш економічно вигіднішим.Проаналізувати зміни об'ємів добування кислот. Дослідити, розвиток промисловості з добування килот в Україні.
Результати дослідження
Сульфатна кислота Великий внесок у виробництво сульфатної кислоти зробив Іван Ададуров.Учений провів понад 20 досліджень з удосконалення технології виробництва сульфатної кислоти. За його пропозицією свинцеві труби в продукційній частині виробництва сульфатної кислоти нітрозним способом замінили на залізні та чавунні. Розробив новий метод одержання сірчаної кислоти — через контактне окислення вологого оксиду сірки, який одержували, окислюючи сірководень. Самий древнiй метод отримання – термiчним розкладом залiзного купоросу FeSO4, нинi сiрчана кислота виробляється двома способами: - нiтрозним; - контактним. Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це контактний. Як сировина використо¬вується пірит FeS2 (залізний або сірчаний колчедан), гази, які утворюються в якості відходів при відновленні кольорових металів із їх руд, сірководень H2S, який міститься в газах при коксуванні вугілля, а також вільна сірка. Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добу¬вання діоксиду сульфуру: 4FeS2 + 1102 = 2Fe2O3 + 8SO2 ; = -13476 кДж. Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру SO2, ще кисень, азот, водяну пару та інші доміш¬ки. Його очищають, висушують і подають на другу стадію виробництва у контактний апарат. Друга стадія — окиснення діоксиду сульфуру і добуван¬ня триоксиду сульфуру: V2O5 Окиснення відбувається в контактному апараті за наяв¬ності каталізатора і високої температури. Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню рівноваги у бік утворен¬ня SO3 сприятимуть низька температура і високий тиск. Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосу¬вати майже неможливо, бо SO2 одразу перейде у рідкий стан. І низькі температури використати не можна, бо швидкість реакції буде надто малою. Тому й застосовують каталізатор V2O5, щоб пришвидшити процес, а каталізатор сам стає активним лише при 450°С. Ось чому, незважаючи на екзотермічність реакції, використовують ще додаткове нагрівання. Теплоту, яка виділяється під час реакції, відво¬дять і використовують для нагрівання випалювального газу, який встигає охолонути, проходячи складну систему очис¬них споруд перед надходженням у контактний апарат (див. схему виробництва сульфатної кислоти на слайді).
Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здійснюється склад¬но, бо ця реакція оборотна й екзотермічна. Умови її здій¬снення визначаються в основному згідно з принципом Ле Шательє^ Третя стадія виробництва — поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатної кислоти H2SO4. Добутий у контактному апараті триоксид сульфуру SO3 надходить у поглинальну башту — абсорбер1, де поглинаєть¬ся концентрованою сульфатною кислотою (масова частка H2SO4 96—98%). В абсорбері SO3 взаємодіє з водою, що міститься у концентрованому розчині сульфатної кислоти, утворюючи безводну, 100%-ву сульфатну кислоту, яка на¬зивається моногідратом: SO3 + Н2О = H2SO4; АН = -130,6 Чистою водою поглинати триоксид сульфуру SO3 не можна, оскільки утворюється дуже стійкий «туман» із дріб¬них крапель сульфатної кислоти, який погано конденсу¬ється. Кінцевий продукт виробництва — олеум (розчин SO3 y моногідраті). Його розбавляють водою до сульфатної кисло¬ти потрібної концентрації.
Нітратна кислота
Азотна кислота отримується шляхом реакції діоксиду азоту (NO2) з водою.
3NO2 + H2 → 2HNO3 + NO Як правило, азоту який отримується в результаті реакціїї, знову окислюється киснем повітря та може бути використаний для отримання додаткового діоксиду азоту. Майже чиста азотна кислота може бути утворена шляхом реакції сірчаної кислотою з з натрієвою сіллю.
2 NaNO3 + H2SO4 → 2 HNO3 + Na2SO4 Промислова нітратна кислота містить як правило 52% - 68% азотної кислоти. У сучасній хімічній промисловості нітратну кислоту добувають шляхом каталітичного окиснення аміаку до монооксиду азоту з наступним окисненням NO киснем [повітря] при 700—900 °C до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту і поглинанням останнього водою. Каталізатор — платинова сітка.
Хімічні процеси, що відбуваються при виробництві нітратної кислоти, можна представити рядом реакцій: Суміш аміаку з повітрям у певному співвідношенні спалюють у спеціальному приладі на платиновій сітці, яка служить каталізатором (без каталізатора аміак окиснюється до вільного азоту):
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O Одержуваний монооксид азоту охолоджують і окиснюють киснем повітря до діоксиду (гемітетраоксиду) азоту:
2NO + O2 = 2NO2 Суміш діоксиду і гемітетраоксиду поглинають водою і одержують розчин суміші нітратної і нітритної кислот:
N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2 Нітритна кислота нестійка, особливо при деякому нагріванні, і легко розкладається на монооксид і діоксид азоту і воду:
2HNO2 = NO + NO2 + H2O Процес поглинання оксидів азоту водою проводять при надлишку кисню. Тому утворюваний за останньою реакцією монооксид азоту відразу перетворюється в діоксид азоту і знову вступає в процес утворення нітратної кислоти. В результаті утворюється лише нітратна кислота.
Висновки
У даній статті ми проаналізували добування кислот різними способами.З'ясували, які з них є найбільш перспективними. Дали короткий опис історії розвитку сособів добування кислот.
