Nguyên liệu sản xuất Axit sunfuric trong nghiệp?

Nguyên liệu sản xuất Axit sunfuric trong nghiệp? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

1. Axit sunfuric là gì?

- H₂SO₄ là cụm từ viết tắt của axit sunfuric, cái tên này bắt nguồn từ tiếng Pháp là acidesulfurique. Axit sunfuric là một chất dạng lỏng nhưng hơi sệt lại như dầu, không có mùi, rất khó bay hơi và có phân tử khối nặng gấp 2 lần phân tử nước. Trọng lượng riêng của H₂SO₄ đặc 98%, với mật độ (kí hiệu là D) là 1,87g/cm³ và nồng độ mol là 18. Đây là một trong những axit vô cơ mạnh nhất trong hóa học, chính vì vậy nó rất dễ hòa tan trong nước dù bất kể môi trường và tỉ lệ nào.

- Đặc biệt, bạn không thể tìm thấy bất kì H₂SO₄ đặc nói riêng và H₂SO₄ nói chung trên Trái Đất. Bởi vì áp lực giữa axit H₂SO₄ và nước khác nhau.

- Ngoài ra, H₂SO₄ đặc còn có những dạng khác như axit sunfuric loãng, axit phân bón, axit ắcquy – chì,... Để phân biệt những dạng trên, thì ta hãy chú ý đến nồng độ của chúng. Trong đó, nồng độ axit H₂SO₄ đặc là cao nhất và thấp nhất là nồng độ của axit H₂SO₄ loãng.

2. Tính chất của axit sunfuric

Tính chất vật lý

- Khối lượng: 98,079 g/Mol

- Tỷ trọng: 1,84g/cm³

- Độ sôi: 337 độ C

- Độ nóng chảy: 10 độ C

- Dạng tồn tại của Axit sunfuric là chất lỏng, sánh, nhớt, không mùi, không bay hơi, nặng gấp 2 lần nước, tan vô hạn trong nước.

- H₂SO₄ đặc thường hút nước mạnh, tỏa nhiệt nhiều, có thể gây bỏng.

- Có thể làm than hóa các chất hữu cơ.

Tính chất hóa học

* H₂SO₄ là axit mạnh

- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

- Tác dụng với bazơ (trong đó kim loại đã có mức oxi hóa cao nhất) tạo thành muối và nước.

- Tác dụng với oxit bazơ (trong đó kim loại đã có mức oxi hóa cao nhất) tạo thành muối và nước.

- Tác dụng với muối (trong đó kim loại đã có số oxi hóa cao nhất) tạo thành muối và nước.

* Tính oxi hóa mạnh

- Trong H₂SO₄, S có mức oxi hóa cao nhất (+6) nên H₂SO₄ đặc nóng còn có tính oxi hóa mạnh.

* Tác dụng với kim loại

- H₂SO₄ đặc phản ứng được với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) → muối trong đó kim loại có hóa trị cao + H₂O + SO₂ (S, H₂S).

- Sản phẩm khử của S+6 tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại: kim loại có tính khử càng mạnh thì S+6 bị khử xuống mức oxi hóa càng thấp.

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

2H₂SO₄ + Cu → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

5H₂SO₄ + 4Zn → 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O

- Chú ý: Bài tập kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc thường gặp nhất là tạo khí SO₂, khi giải thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố:

+ n_e = n_{kim loại.hóa trị kim loại} = 2n_SO2

+ n_{H2SO4 phản ứng} = 2n_SO2

+ m_muối = m_{kim loại} + 96n_SO2

- H₂SO₄đặc nguội thụ động với Al, Fe và Cr.

* Tác dụng với phi kim → oxit phi kim + H2O + SO2

S + 2H₂SO₄ → 3SO₂ + 2H₂O (t⁰)

C + 2H₂SO₄ → CO₂ + 2H₂O + 2SO₂ (t⁰)

2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

* Tác dụng với các chất khử khác

2H₂SO₄ + 2FeSO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2H₂O

2FeO + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

- Chú ý: Axit sunfuric đặc còn có khả năng hấp thụ SO₃ tạo thành oleum có công thức tổng quát là H₂SO₄.n_SO3.

3. Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric trong nông nghiệp

- Nguyên liệu sản xuất H₂SO₄ trong công nghiệp là quặng pirit sắt (FeS₂) hoặc lưu huỳnh, không khí và nước.

- Các giai đoạn sản xuất axit sunfuric:

+ Giai đoạn 1: Sản xuất SO₂ bằng cách đốt FeS₂ hoặc S:

+ Giai đoạn 2: Oxi hóa SO₂ với xúc tác V₂O₅ ở nhiệt độ 450^oC:

+ Giai đoạn 3: Cho SO₃ tác dụng với nước tạo thành H₂SO₄.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄.

4. Mục đích của việc sản xuất

- Axít sulfuric là hóa chất thương mại rất quan trọng, và thực vậy sản lượng axít sulfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó. Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric (60% sản lượng toàn thế giới) là trong "phương pháp ướt" của việc sản xuất axít phốtphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân hóa học phốtphat cũng như natri triphốtphat để làm bột giặt. Trong phương pháp này đá phốtphat được sử dụng, và hơn 100 triệu tấn được sản xuất hàng năm. Nguyên liệu thô được chi ra dưới đây là floro-apatit, mặc dù thành phần chính xác có thể dao động nhiều. Nó được xử lý bằng axít sulfuric 93% để tạo ra sulfat canxi, hiđrô florua (HF) và axít phốtphoric. HF được loại ra trong dạng axít florosilicic. Quy trình tổng quan có thể biểu diễn như sau:

Ca.5F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ + 10H₂O –> 5CaSO₄.2H₂O + HF + 3H₃PO₄

- Các loại phân bón sulfat như amoni sulfat được sản xuất từ axít sulfuric, mặc dù với sản lượng ít hơn so với các phốtphat.

- Một ứng dụng quan trọng khác của axíit sulfuric là để sản xuất nhôm sulfat, còn được biết như là phèn làm giấy. Nó có thể phản ứng với một lượng nhỏ xà phòng trên các sợi bột giấy nhão đế tạo ra cacboxylat nhôm dạng giêlatin, nó giúp làm đông lại các sợi bột giấy thành bề mặt cứng của giấy.

- Nó cũng được sử dụng để sản xuất nhôm hiđrôxít, là chất được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp chất, cũng như để cải thiện mùi vị của nước. Sulfat nhôm được tạo ra từ phản ứng của bô xít với axít sulfuric:

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ –> Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

- Axít sulfuric cũng được sử dụng cho các mục đích khác trong công nghiệp hóa chất.

- Ví dụ, nó là chất xúc tác axít thông thường để chuyển hóa cyclohexanoneoxim thành caprolactam, sử dụng để sản xuất nylon (nilông).

- Nó cũng được sử dụng để sản xuất axít clohiđric từ muối ăn bằng công nghệ Mannheim. Phần nhiều H₂SO₄ được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất xúc tác cho phản ứng của isobutan với isobutylen để tạo ra isooctan, là hợp chất làm tăng chi số octan của xăng. Axít sulfuric cũng là quan trọng cho sản xuất các loại thuốc nhuộm. Hỗn hợp của axít sulfuric với nước được sử dụng làm chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy axít-chì trong đó nó tham gia vào phản ứng thuận nghịch để chì (Pb) và chì điôxít chuyển hóa thành chì (II) sulfat. Axít sulfuric cũng là thành phần cơ bản của một số chất làm sạch các cống rãnh, được sử dụng để làm sạch các vật cản có chứa giấy, giê rách và các vật liệu khác mà không dễ làm sạch bằng các dung dịch xút ăn da.

- Hằng năm sản xuất 160 triệu tấn H₂SO₄. Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất.

-------------------------------

Ngoài Nguyên liệu sản xuất Axit sunfuric trong nghiệp? đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.