Получение so3

В промышленности SO₃ получают окислением SO₂ кислородом в присутствии катализатора

2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃

В лабораторных условиях SO₃ можно получить из концентрированной серной кислоты:

H₂SO₄ + P₂O₅ = 2HPO₃ + SO₃

а также разложением гидросульфатов или сульфатов:

2 NaHSO₄ Na₂SO₄ + SO₃ + H₂O

Fe₂(SO₄)₃ Fe₂O₃ + 3SO₃ (в смеси с SO₂ и O₂)

Серная кислота Физические свойства

С ерная кислота (Н₂SO₄) – это кислородсодержащая, сильная двухосновная кислота. Структурная формула ее выглядит следующим образом:

В чистом виде H₂SO₄ представляет собой бесцветную вязкую маслянистую жидкость, почти в 2 раза тяжелее Н₂О (ρ = 1,84 г/см³). Она обладает большой термической устойчивостью и не разлагается на SO₃ и H₂O вплоть до температуры кипения (≈ 340^оС).

С водой серная кислота смешивается в любых соотношениях. При её растворении в Н₂О выделяется большое количество энергии за счет образования прочных гидратов H₂SO₄ ∙ nН₂О (n ≤ 4).

Если в концентрированную серную кислоту добавлять воду, то ее первые порции, достигнув поверхности жидкости, моментально нагреваются до температуры кипения (≈ 100^оС) и превращаются в пар, вызывая разбрызгивание капелек кислоты. Чтобы предотвратить это, необходимо в ходе разбавления тонкой струйкой приливать в воду более тяжелую и высококипящую серную кислоту.

Концентрированная серная кислота очень активно поглощает влагу (в том числе и из воздуха) за счет образования с молекулами воды прочных гидратов. Поэтому 100%-ная H₂SO₄ при хранении очень быстро превращается в 96-98%-ную. Это ее свойство широко используется для сушки различных газов, органических жидкостей, не взаимодействующих с кислотой.

Она даже может отнимать химически связанную воду от органических веществ: спиртов, углеводов, бумаги, древесины – выступая дегидратирующим реагентом:

С₆Н₁₂О₆ 6С + 6Н₂О

С₂Н₅ОН С₂Н₄ + Н₂О

Чистая серная кислота (w(H₂SO₄) > 96%) содержит в своем составе недиссоциированные молекулы. Самопроизвольная ионизация крайне незначительна:

2H₂SO₄ HSO₄⁻ + H₃SO₄⁺

По мере разбавления водой содержание молекул H₂SO₄ в растворе уменьшается, зато возрастает количество ионов H⁺ и HSO₄⁻ вследствие протекания диссоциации кислоты по первой стадии:

H₂SO₄ H⁺ + HSO₄⁻

Уже в растворах с массовой долей серной кислоты 70-80% первичная диссоциация проходит почти полностью и содержание молекул H₂SO₄ в них невелико.

При дальнейшем разбавлении растворов начинается диссоциация по второй стадии:

HSO₄⁻ H⁺ + SO₄²⁻

Серную кислоту относят к сильным электролитам и принято считать, что в разбавленном водном растворе (w ≤ 20%) она диссоциирует практически полностью и присутствует в виде ионов H⁺ и SO₄²⁻

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻

Однако даже для сильно разбавленных растворов экспериментально определенная величина α во вторичной диссоциации не достигает 100%.

Это объясняется тем, что мы измеряем в таком случае не истинную, а кажущуюся степень диссоциации, обусловленную электростатическим взаимодействием между ионами.

Таким образом, форма нахождения кислоты, а, значит, и ее свойства во многом зависят от концентрации раствора.

При этом чаще всего пользуются такими понятиями, как «концентрированная» H₂SO₄ (w ≈ 93-98%) и «разбавленная» H₂SO₄ (w (H₂SO₄) ≤ 20%). Химические свойства H₂SO₄ в области «средних» концентраций (90-30%) из-за одновременного присутствия в растворе молекул H₂SO₄, ионов H⁺, HSO₄⁻, SO₄²⁻ достаточно сложные и нами рассматриваться не будут.

Водные растворы серной кислоты кислы на вкус, окрашивают индикатор лакмус в красный цвет, при попадании на кожу вызывают ожоги различной степени тяжести, разъедают текстильные ткани.