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23.1 硫酸的用途

23.1 硫酸的用途. 硫酸的用途廣泛，可用來製造多種不同的產品。. 圖 23.1 硫酸的各種用途. 23.1 硫酸的用途. 製造肥料. 硫酸的主要用途是製造肥料。. 硫酸銨是一種常用的氮肥，製造原料包括氨和硫酸。. 23.1 硫酸的用途. 製造非皂性清潔劑. 非皂性清潔劑是由精煉石油所得的烴先與濃硫酸反應，再與氫氧化鈉反應製成。. 圖 23.2 非皂性清潔劑. 23.1 硫酸的用途. 製造油漆添加劑. 硫酸亦用於製備硫酸鋇和硫酸鈣，這些化學品會用作油漆添加劑。. 23.2 二氧化硫的用途. 製造硫酸. 二氧化硫的主要用途是作為生產硫酸的中介體。.

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23.1 硫酸的用途

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Presentation Transcript

  1. 23.1硫酸的用途 • 硫酸的用途廣泛，可用來製造多種不同的產品。 圖 23.1 硫酸的各種用途

  2. 23.1硫酸的用途 • 製造肥料 • 硫酸的主要用途是製造肥料。 • 硫酸銨是一種常用的氮肥，製造原料包括氨和硫酸。

  3. 23.1硫酸的用途 • 製造非皂性清潔劑 • 非皂性清潔劑是由精煉石油所得的烴先與濃硫酸反應，再與氫氧化鈉反應製成。 圖 23.2 非皂性清潔劑

  4. 23.1硫酸的用途 • 製造油漆添加劑 • 硫酸亦用於製備硫酸鋇和硫酸鈣，這些化學品會用作油漆添加劑。

  5. 23.2二氧化硫的用途 • 製造硫酸 • 二氧化硫的主要用途是作為生產硫酸的中介體。 • 作為工業漂白劑 • 二氧化硫是常用的工業漂白劑，可以漂白羊毛、絲綢、紙張及其他易損壞的物料。

  6. 23.2二氧化硫的用途 • 作為防腐劑 • 許多食品（如果汁和乾果）都以二氧化硫作為防腐劑。 圖 23.3 二氧化硫可作為這些食品的防腐劑

  7. 水 硫 98% 硫酸 二氧化硫 三氧化硫 空氣 稀釋室 儲存器 淨化器和 乾燥器 淨化器和 乾燥器 發煙 硫酸 98% 硫酸 燃燒室 催化反應室 (450 °C，常壓) 吸收塔 空氣 23.3硫酸的製造 ─接觸法 • 採用接觸法可大量製造廉價的硫酸。 圖 23.4 接觸法的流程圖

  8. 23.3硫酸的製造 ─接觸法 • 二氧化硫的製備及提純 • 製備二氧化硫的原料包括硫和硫礦石，例如黃鐵礦（FeS2）和閃鋅礦（ZnS）。

  9. 在空氣中燃燒硫或 燒硫礦石可製得二氧化硫。 S(s) + O2(g) SO2(g) 4FeS2(s) + 11O2(g) 2Fe2O3(s) + 8SO2(g) 23.3硫酸的製造 ─接觸法 • 二氧化硫的製備及提純

  10. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 23.3硫酸的製造 ─接觸法 • 把二氧化硫轉化為三氧化硫 • 在常壓和 450 oC 下，把二氧化硫和空氣通過催化劑。 • 可使用鉑（Pt）或氧化釩 (V)（V2O5）作為催化劑。 • 三氧化硫的產量百分比為 98%。

  11. H2SO4(l) + SO3(g) H2S2O7(l) 23.3硫酸的製造 ─接觸法 • 把三氧化硫轉化為硫酸 • 在吸收塔內，三氧化硫會溶於 98% 的硫酸中，形成發煙硫酸（H2S2O7）。

  12. H2S2O7(l) + H2O(l) 2H2SO4(l) 23.3硫酸的製造 ─接觸法 • 把三氧化硫轉化為硫酸 • 發煙硫酸經適量的水稀釋後，便形成 98% 硫酸。 • 三氧化硫與水的反應非常劇烈。如果把它直接溶於水，會釋出大量熱能，並形成硫酸霧，阻礙了溶解過程。

  13. 23.4濃硫酸的性質 • 由於濃硫酸具有氧化和脫水性質，因此它的腐蝕性很強。

  14. 2H2SO4(l) + 2e– SO42–(aq) + SO2(g) + 2H2O(l) +6 +4 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的氧化性質 • 濃硫酸是強氧化劑，在反應過程中它被還原為二氧化硫（SO2），硫的氧化數由 +6 降至 +4。

  15. Cu(s) Cu2+(aq) + 2e–……………………(i) 2H2SO4(l) + 2e– SO42–(aq) + SO2(g) + 2H2O(l)…………..(ii) 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的氧化性質 • 氧化金屬 • 熱的濃硫酸可以氧化大部分金屬。例如，它可與鋅和銅反應，生成二氧化硫氣體。 • 銅的氧化作用的半反應式是： • 濃硫酸的還原作用的半反應式是：

  16. (i)+(ii) Cu(s) + 2H2SO4(l) CuSO4(aq) + SO2(g) + 2H2O(l) 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的氧化性質 • 氧化金屬 • 熱的濃硫酸可以氧化大部分金屬。例如，它可與鋅和銅反應，生成二氧化硫氣體。 • 把上述兩個半反應式合拼，便得到濃硫酸與銅的氧化還原反應的平衡方程式：

  17. 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的氧化性質 • 氧化金屬 圖 23.5 稀硫酸和濃硫酸與鋅的反應 圖 23.6 稀硫酸和濃硫酸與銅的反應

  18. C(s) + 2H2SO4(l) CO2(g) + 2SO2(g) + 2H2O(l) 0 +4 S(s) + 2H2SO4(l) 3SO2(g) + 2H2O(l) 0 +4 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的氧化性質 • 氧化非金屬 • 熱的濃硫酸可以氧化非金屬，例如碳和硫。

  19. 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 濃硫酸對水的吸力極強。它可除去化合物中的結晶水或水的成分元素，所以濃硫酸是一種脫水劑。

  20. CuSO4 5H2O(s) CuSO4(s) + 5H2O(l) 濃硫酸 藍色 白色 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對水合硫酸銅 (II) 晶體的作用 • 濃硫酸除去了晶體中的結晶水。

  21. 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對水合硫酸銅 (II) 晶體的作用 圖 23.7 濃硫酸除去了水合硫酸銅 (II) 晶體的水分

  22. C12H22O11(s) 12C(s) + 11H2O(g) 濃硫酸 白色 黑色 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對糖晶體的作用 • 濃硫酸除去化合物中水的成分元素（即氫和氧）。

  23. 濃硫酸 糖晶體 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對糖晶體的作用 圖 23.8 把濃硫酸加在糖晶體上時，白色的糖會變成深啡色，繼而變成黑色

  24. 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對糖晶體的作用 • 濃硫酸把糖晶體中的氫和氧原子移去。反應中有水和碳生成。 • 生成的水變成水蒸氣，令黑色的碳粒子發大如鬆軟的蛋糕一樣。

  25. 濃硫酸 碳 糖晶體 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對糖晶體的作用 圖 23.8 把濃硫酸加在糖晶體上時，白色的糖會變成深啡色，繼而變成黑色

  26. (C6H10O5)n(s) 6nC(s) + 5nH2O(g) 濃硫酸 纖維素 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對紙的作用 • 濃硫酸可除去所有碳水化合物如紙張、木材以至我們皮膚的水分。

  27. 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸的脫水性質 • 對紙的作用 圖 23.9 濃硫酸把組成紙的纖維素脫水後剩下碳

  28. 23.4濃硫酸的性質 • 濃硫酸作為乾燥劑 • 濃硫酸常被用作乾燥劑，用來弄乾氫氣、二氧化硫氣體、氯氣和其他酸性氣體。 圖 23.10 讓氣體流經濃硫酸，令它變乾

  29. 23.4濃硫酸的性質 • 稀釋濃硫酸 • 稀釋濃硫酸時，必須慢慢地把濃硫酸加入大量水中，並不斷攪拌。 圖 23.11 稀釋濃硫酸時應把濃硫酸慢慢加入大量水中，並不斷攪拌

  30. 23.4濃硫酸的性質 • 稀釋濃硫酸 • 如果把水加入濃硫酸中，釋出的熱能會令水變成水蒸氣，使酸的微滴從容器濺出。

  31. S(s) + O2(g) SO2(g) 23.5二氧化硫的性質 • 在工業上，一般採用在空氣中燃燒硫的方法製備二氧化硫。

  32. SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq) 亞硫酸 23.5二氧化硫的性質 • 二氧化硫溶液的漂白作用 • 二氧化硫氣體溶於水時，會與水反應，生成亞硫酸。 • 二氧化硫溶液能漂白是因為亞硫酸根離子（來自亞硫酸）的還原作用。

  33. SO32–(aq) + 染料 SO42–(aq) + (染料 – O) 無色 有色 無色 無色 23.5二氧化硫的性質 • 二氧化硫溶液的漂白作用 • 亞硫酸根離子（SO32–(aq)）可移去有色染料的氧，令染料變成無色。

  34. 二氧化硫 花朵被漂白 水 23.5二氧化硫的性質 • 二氧化硫溶液的漂白作用 圖 23.14 濕潤的二氧化硫對花朵的漂白作用

  35. 23.5二氧化硫的性質 • 二氧化硫溶液的漂白作用 • 二氧化硫漂白劑的漂白作用並不持久，被漂白的物質會在空氣中慢慢被氧化，這就是舊報紙變黃的原因。 圖 23.13 舊報紙（右）會變黃

  36. SO32–(aq) + H2O(I) SO42–(aq) + 2H+(aq) + 2e– +4 +6 23.5二氧化硫的性質 • 二氧化硫溶液的還原性質 • 二氧化硫溶液是良好的還原劑。 • 這是因為其溶液中的亞硫酸根離子具還原性質。 • 在氧化還原反應中，亞硫酸根離子會被氧化成硫酸根離子。

  37. 表23.1 二氧化硫溶液的還原作用 SO2 / SO32–與下列物質的反應 可見現象 離子方程式 5SO32–(aq) + 2MnO4–(aq) + 6H+(aq) 5SO42–(aq) + 2Mn2+(aq) + 3H2O(l) 紫色 無色 3SO32–(aq) + Cr2O72–(aq) + 8H+(aq) 3SO42–(aq) + 2Cr3+(aq) + 4H2O(l) 橙色 綠色 23.5二氧化硫的性質 MnO4–(aq) / H+(aq) Cr2O72–(aq) / H+(aq)

  38. 表23.1 二氧化硫溶液的還原作用 SO2 / SO32–與下列物質的反應 可見現象 離子方程式 SO32–(aq) + H2O(I) + Br2(aq) SO42–(aq) + 2H+(aq) + 2Br–(aq) 橙 / 棕色 無色 SO32–(aq) + H2O(I) + 2Fe3+(aq) SO42–(aq) + 2H+(aq) + 2Fe2+(aq) 黃色 淺綠色 23.5二氧化硫的性質 Br2(aq) Fe3+(aq)

  39. Cr2O72–(aq) + 3SO2(g) + 2H+(aq) 2Cr3+(aq) + 3SO42–(aq) + H2O(l) 橙色 綠色 23.6二氧化硫的檢驗 • 二氧化硫氣體具令人窒息的獨特氣味。 • 可用經酸化重鉻酸鉀溶液浸濕的濾紙作檢驗。 • 二氧化硫氣體把濾紙由橙色變成綠色。

  40. 23.6二氧化硫的檢驗 圖 23.15 二氧化硫把經酸化重鉻酸鉀溶液浸濕的濾紙由橙色變成綠色

  41. Na2SO3(s) + 2HCl(aq) 2NaCl(aq) + SO2(g) + H2O(l) 23.7稀酸對亞硫酸鹽的作用 • 把亞硫酸鹽和稀酸混合，一起加熱，會生成二氧化硫。 • 以亞硫酸鈉與稀氫氯酸的反應為例：

  42. 23.7稀酸對亞硫酸鹽的作用 • 由於二氧化硫的密度比空氣的高，可用向下導氣法收集。 圖 23.16 在實驗室內製備二氧化硫

  43. 表23.2 比較二氧化硫溶液和次氯酸根離子的漂白作用 二氧化硫溶液 次氯酸根離子 23.8比較二氧化硫溶液和次氯酸根離子的漂白作用 透過還原作用漂白物料 透過氧化作用漂白物料 漂白作用較慢和溫和 漂白作用較快和強烈 漂白作用並不持久，在一段時間後物料會回復原來的顏色 漂白作用較持久

  44. 23.9選擇化工廠的地點 • 為新化工廠選址時，須考慮下列各項因素： 原料的供應 可靠的電力和燃料供應 可靠的供水 良好的交通網絡 勞工 土地成本 對環境的影響 P. 46 / 46

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