Сколько кислоты получится на практике
Из 32 г S теоретически получается 98 г H₂SO₄. Меняй выход: полоса отделяет полученный продукт от недополученного.
98 г — расчётная масса чистой H₂SO₄, а не масса раствора произвольной концентрации.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Сырьё сначала превращают в SO₂
Серу можно получить из разных природных и промышленных источников, но дальнейшая цепочка производства кислоты сходится к SO₂. При сжигании серы S + O₂ → SO₂. При окислении пирита получается также оксид железа(III).
Уравнение 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂ сохраняет Fe, S и O. В одной формульной единице FeS₂ два атома серы, поэтому один моль пирита может дать два моля SO₂ при полном превращении. Это важно для расчёта выхода кислоты.
Сера
S + O₂ → SO₂
Пирит
4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
Счёт серы
1 моль FeS₂ → 2 моль SO₂
Серу можно получить из разных природных и промышленных источников, но дальнейшая цепочка производства кислоты сходится к SO₂. При сжигании серы S + O₂ → SO₂.
От SO₂ к кислоте — несколько стадий
SO₂ окисляют кислородом до SO₃ в присутствии катализатора. Процесс обратим и зависит от условий. Газовую смесь предварительно очищают, потому что примеси могут снижать активность катализатора и загрязнять продукт.
SO₃ поглощают серной кислотой с последующим доведением состава водой; прямое смешение газа с водой создаёт кислотный туман. Суммарная химическая запись SO₃ + H₂O → H₂SO₄ верна по составу, но не описывает весь аппаратный процесс.
Получение SO₂
Окисление серосодержащего сырья
Очистка газов
Удаление мешающих примесей
Контактное окисление
2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃
Поглощение и доведение
Получение H₂SO₄ нужного состава
SO₂ окисляют кислородом до SO₃ в присутствии катализатора. Процесс обратим и зависит от условий.
Кристалл серы
Сера — пример твёрдого простого вещества неметалла.
Aram Dulyan · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Лабораторная стеклянная посуда
Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.
Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Практический выход сравнивают с теоретическим
Теоретическую массу продукта рассчитывают по уравнению при полном превращении выбранного сырья. Практическая масса — действительно полученная. Отношение η = m(практ.)/m(теор.) показывает долю реализованного результата; проценты получают умножением на 100.
Если расчёт обещал 100 кг продукта, а получено 85 кг, выход равен 85 %. Неполное превращение, побочные реакции и потери уменьшают результат. Массовую долю примеси в сырье учитывают до расчёта теоретической массы, а не смешивают с выходом.
| Величина | Смысл | Пример |
|---|---|---|
| Теоретическая масса | Максимум по уравнению | 100 кг |
| Практическая масса | Получено фактически | 85 кг |
| Выход | 85/100 · 100 % | 85 % |
Теоретическую массу продукта рассчитывают по уравнению при полном превращении выбранного сырья. Практическая масса — действительно полученная.
Расчёт связывает серу с кислотой
По сохранению атомов S один моль серы может дать один моль H₂SO₄, если остальные реагенты в избытке. Из 32 г S теоретически получится 98 г кислоты. При выходе 80 % практическая масса составит 98 · 0,80 = 78,4 г.
Если нужна заданная практическая масса, сначала делят её на долю выхода, получая теоретическую. Затем по стехиометрии находят сырьё. Деление на число 80 вместо 0,80 даёт ошибку в сто раз, поэтому запись процентов проверяют отдельно.
S
32 г = 1 моль
Теоретически H₂SO₄
1 моль = 98 г
Выход
80 % = 0,80
Практически
98 · 0,80 = 78,4 г
По сохранению атомов S один моль серы может дать один моль H₂SO₄, если остальные реагенты в избытке. Из 32 г S теоретически получится 98 г кислоты.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 24. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 24. Химические реакции получения серной кислоты.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах