Серная кислота и экология биосферы (referat)

Посмотреть архив целиком

Муниципальное общеобразовательное учреждение

гимназия №26






Серная кислота

и экология биосферы

Реферат







Выполнила ученица 8-2 класса

Л.Глазунова





Челябинск 2004

Оглавление

Стр.

  1. Производство серной кислоты 3

  2. Свойства серной кислоты 4

  3. Применение серной кислоты 6

  4. Смог – что это такое? 7

  5. Диоксид серы 7

  6. Круговорот серы в биосфере 8

  7. Очистка газов от SO2 10

  8. Контроль атмосферы в г. Челябинске 10

  9. Литература 12
















1.Производство серной кислоты


Весь процесс можно разбить на три последовательных стадии: получение диоксида серы, окисление его до триоксида и поглощение триоксида серы.


Получение диоксида серы

Наиболее распространенным сырьем для получения SO2 является пирит FeS2, который подвергают обжигу:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Обжиг проводят в специальной печи. В результате обжига пирита получается обжиговый газ, который, кроме диоксида серы, содержит кислород, азот, пары воды и другие примеси. Некоторые из этих примесей вредны для последующих процессов производства кислоты, поэтому обжиговый газ подвергают тщательной очистке от твердых частиц и влаги. Осушение газа проводится концентрированной серной кислотой. Иногда в качестве сырья для получения серной кислоты используют диоксид серы, содержащийся в отходящих газах других производств или полученный сжиганием серы.


Получение триоксида серы

Вторая стадия производства серной кислоты – окисление диоксида серы кислородом воздуха до триоксида. Окисление проводят при температуре 400 – 600 градусов по Цельсию в присутствии катализаторов.


Поглощение триоксида серы

Полученный оксид серы (VI) поступает в поглотительную башню, стенки которой орошаются концентрированной серной кислотой (массовая доля H2SO4 98%). Поглощение триоксида серы водой неэффективно: образуется «туман» из мелких капелек серной кислоты, который долго конденсируется.

Конечный продукт производства – раствор SO3 в серной кислоте, называемый олеумом. Он может быть разбавлен водой до серной кислоты нужной концентрации.

Рис. 1 Схема производства серной кислоты

1-печь для обжига; 2,3-пылеулавливатели; 4-осушительная башня; 5-контактный аппарат; 6-поглотительная башня.

2.Свойства серной кислоты

Серная кислота представляет собой бесцветную вязкую жидкость, плотность 1,83 г/мл (200С). Температура плавления серной кислоты составляет 10,30С, температура кипения 296,20С.

Химические свойства серной кислоты во многом зависит от ее концентрации. В лабораториях и промышленности применяют разбавленную и концентрированную серную кислоту, хотя это деление условно (четкую границу между ними провести нельзя).

Взаимодействие с металлами

Разбавленная серная кислота взаимодействует с некоторыми металлами, например с железом, цинком, магнием, с выделением водорода:

Fe + H24 = FeSO4 + H2

Некоторые малоактивные металлы, такие как медь, серебро, золото, с разбавленной серной кислотой не реагируют.

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. Она окисляет многие металлы. Продуктами восстановления кислоты обычно является оксид серы (IV), сероводород и сера (H2S и S образуется в реакциях кислоты с активными металлами - магнием, кальцием, натрием, калием и др.). Примеры реакций:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2+ 2H2O

Mg + 2H2SO4 = Mg SO4 + SO2+ 2H2O или

4Mg + 5H2SO4 = 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Серная кислота высокой концентрации (практически безводная) не взаимодействует с железом в результате пассивации металла. Явление пассивации связанно с образованием на поверхности металла прочной сплошной пленки, состоящей из оксидов или других любых соединений, которая препятствует контакту металла с кислотой. Благодаря пассивации можно перевозить и хранить концентрированную серную кислоту в стальной таре. Концентрированная серная кислота пассивирует также алюминий, никель, хром, титан.


Взаимодействие с неметаллами

Концентрированная серная кислота может окислять неметаллы, например:

S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O

Окислительные свойства концентрированной серной кислоты могут также проявлятся с некоторыми сложными веществами – восстановителями, например:

2KBr + 2H2SO4 = Br2 + SO2 + K2SO4 + 2H2O


Взаимодействие с основными оксидами и основаниями

Серная кислота проявляет все типичные свойства кислот. Так, она реагирует с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием солей. Как двусоставная кислота H2SO4 образует два типа солей: средние соли – сульфаты и кислые соли – гидросульфаты. Примеры реакций:

Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

сульфат алюминия

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O

сульфат калия

KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O

гидросульфат калия

Гидросульфаты образуются, когда кислота берется в избытке. Многие соли серной кислоты выделяются из растворов виде кристаллогидратов, например

Al2 (SO4)318H2O

Na2SO4 10H2O.

Взаимодействие с солями

С некоторыми солями кислота вступает в реакции обмена, например:

CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O

BaCl2+ H2SO4 = ВаSO4 + 2HCl

Последняя реакция является качественной на серную кислоту и ее соли: об их присутствии в растворе судят по образованию белого осадка BaSO4, который практически не растворяется в концентрированной азотной кислоте.


Взаимодействие с водой

При растворение в воде серная кислота активно взаимодействует с ней образуя гидраты:

nH2O + H2SO4 = H2SO4 nH2O

Благодаря способности связывать воду серная кислота является хорошим осушителем.


3. Применение серной кислоты

Серная кислота – важнейший продукт химической промышленности. Она находит применение в производстве минеральных удобрений, волокон, пластмасс, красителей, взрывчатых веществ, в металлургии при получении меди, никеля, урана и других металлов. Используется как осушитель газов.

Большое практическое применение из солей серной кислоты имеют различные сульфаты. Медный и железный купоросы CuSO45H2O и FeSO47H2O используются в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений, в производстве красок, для пропитки древесины в качестве антисептического средства. Купоросами называют кристаллогидраты сульфатов некоторых металлов (меди, железа, цинка и никеля).

Гипс CaSO42H2O и сульфат кальция CaSO4 используют в строительстве, медицине и других областях. Из гипса при прокаливании получают алебастр CaSO40,5H2O:

CaSO42H2O = CaSO40.5H2O+1.5H2O

Алебастр, смешанный с водой, быстро затвердевает, превращаясь в гипс:

CaSO40,5H2O + 1,5Н2О = CaSO42H2O

Сульфат натрия Na2SO4 используется в производстве стекла. Сульфаты калия K2SO4 и аммония (NH4)2SO4 применяют как удобрения. Сульфат бария BaSO4 применяется в производстве бумаги, резины и минеральных красок.

4.Смог – что это такое?

Термин «смог» - производное от английских слов «смоук» (дым) и «фог» («туман»). Обычно термин смог ассоциируется у нас с Лондоном, однако такое явление наблюдается и в других городах.

Смог образуется преимущественно над большими городами в результате действия солнечного света на воздух, загрязненный выбросами углеводородов, оксидов азота и других продуктах сгорания топлива в автомобильных двигателях, на тепловых станциях и т. п. Смог представляет собой туман с голубоватой дымкой, содержащей вредные для человека вещества: диоксиды азота NO2 и серы SO2, монооксид углерода CO. Смог поражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей человека и животных. При больших концентрациях он действует удушающее. В 1952 г. в Лондоне погибло от смога в течение трех-четырех суток более 4000 человек. В1963 г. смог, опустившийся на Нью-Йорк, убил 350 человек. Постепенно гибнет под подушкой коричневого смога мегаполис Мехико.

Рис. 2 Cмог

Потери урожаев сельскохозяйственных культур и природной растительности при систематическом действии смога оценивается в более чем 1 млрд. долларов ежегодно, и цифра эта с каждым годом возрастает.


5. Диоксид серы SO2

Диоксид серы SO2 составляет более 95% всех техногенных выбросов серосодержащих веществ в атмосферу. По ряду данных, планетарный выброс SO2 составляет около 110,4 млн. т (без учета нефтепереработки и выплавки металлов). С учетом этих отраслей экономики американские ученые считают мировой выброс SO2 равным около 174 млн. т. Около 96% мирового выброса приходится на северное полушарие. Сравнительно большая доля стран Восточной и Западной Европы по этим видам загрязнения атмосферы объясняется высоким уровнем использования бурого угля в энергопроизводстве. Есть основания полагать, что ежегодные выбросы SO2 в атмосферу будут возрастать в связи с ростом потребления топлива.

Присутствие оксидов серы в атмосфере оказывает негативное влияние на жизнедеятельность животных и растений: диоксид серы взаимодействует с кислородом воздуха с образованием SO3 и в конечном счете H2SO4:

2SO2+ O2 = 2SO3

SO3+ H2O =H2SO4

Наиболее благоприятные условия протекания этой реакции находятся в пределах озонового слоя атмосферы, где в процессе распада молекул озона на O и О2 генерируется атомный кислород. В результате в стратосфере на высоте порядка 18 км присутствует слой высокой концентрации SO3.

Анализ данных о круговороте серы в окружающей среде показывает, что выброс техногенного диоксида серы составляет 30% от ее общего поступления в атмосферу.

Установлено, что в индустриальных регионах до 60% почвенной кислотности определяется образованием в атмосфере серной кислоты


6. Круговорот серы в биосфере.

Сера в значительном количестве присутствует в океане в окисленном виде в составе сульфат-иона Серобактерии в океане, почве и болотах восстанавливают ее из окисленного состояния и выделяют в атмосферу газообразный сероводород. Сероводород сравнительно быстро, за время порядка нескольких минут или десятков минут, окисляется в воздухе с образованием сернистого газа SO2. Дополнительными природными источниками сероводорода и сернистого газа являются вулканы, горячие источники и гейзеры. Сернистый газ хорошо растворяется в облачной воде с образованием сернистой кислоты H2SO3, которая в свою очередь быстро окисляется и превращается в серную кислоту. Поэтому, попав в облака, где всегда присутствует аммиак, щелочные или щелочноземельные металлы, сера быстро переходит снова в сульфатную форму и вместе с дождем или снегом выпадает из облаков на землю.


Случайные файлы

Файл
50472.rtf
99486.rtf
45776.rtf
12172.rtf
179647.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.