Какая связь между диоксидом серы и серной кислотой?
Основная связь между диоксидом серы и серной кислотой заключается в том, что диоксид серы является прекурсором в промышленном производстве серной кислоты. Существует два промышленных процесса производства серной кислоты, каждый из которых включает окисление диоксида серы до триоксида серы и последующее объединение триоксида серы с водой с образованием кислоты. Диоксид серы и серная кислота также являются серьезными загрязнителями. Они являются основными источниками кислотных дождей.
Диоксид серы (SO 2 ) - острый токсичный газ - образуется при сжигании серы по реакции S + O 2 → SO 2 . Он также образуется в результате сгорания многих веществ, содержащих серу, таких как сероводород и различные органические соединения серы, содержащиеся в ископаемом топливе. Нагрев серосодержащих руд и минералов - например, железных пиритов (FeS 2 ) - является еще одним способом получения газа: 3FeS 2 + 8O 2 → Fe 3 O 4 + 6SO 2 . Производство диоксида серы и серной кислоты является одним из важнейших секторов химической промышленности и обеспечивает основную часть мирового производства серы.
Серную кислоту получали в ранние времена дистилляцией сульфата железа II, или «зеленого купороса», а затем нагреванием смеси селитры (NaNO 3 ) и серы вместе с паром. В 18 веке началось промышленное производство серной кислоты с использованием диоксида серы с использованием процесса, который первоначально назывался процессом в свинцовой камере. Диоксид серы получают сжиганием серы или нагревом пиритов железа и окисляют до триоксида серы (SO 3 ) диоксид азота (NO 2 ): SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO. Диоксид азота для реакции первоначально был получен путем термического разложения селитры, но позднее был получен путем окисления аммиака с использованием катализатора. Реакция происходила в покрытых свинцом камерах, в которые направляли брызги воды, растворяя триоксид серы с образованием серной кислоты, которая накапливается в нижней части камеры.
Способ изготовления свинцовой камеры в настоящее время в основном заменен контактным процессом. Это избавляет от необходимости в диоксиде азота путем взаимодействия диоксида серы с воздухом с образованием триоксида серы. В нормальных условиях эта реакция очень медленная; однако, это происходит быстро, когда используется подходящий катализатор. Платина была эффективна для этой цели, но в современном контактном процессе используется пятиокись ванадия.
Диоксид серы и серная кислота, хотя и имеют огромное промышленное значение, также являются основными загрязнителями и являются крупнейшими источниками кислотных дождей. В воздухе диоксид серы медленно окисляется до триоксида серы, который реагирует с влагой в атмосфере с образованием разбавленной серной кислоты. Это может выпасть в виде кислотных дождей, которые могут повредить жизнь растений и каменные здания, или могут вступить в реакцию с другими загрязнителями с образованием частиц сульфата, которые могут выступать в качестве ядер конденсации и могут играть роль в образовании облаков.