Сульфат аммония

Сульфат аммония

Неорганическая, бинарная соль, образованная слабым основанием (NH4OH) и сильной кислотой (H2SO4).

Альтернативное название
Аммоний сернокислый

Формула

$(NH_4)_2SO_4$

Свойства сульфата аммония

Физические свойства

Свойство	Описание
Внешний вид	Бесцветные прозрачные кристаллы или белый порошок без запаха и слабой гигроскопичностью
Молярная масса	132,14052 г/моль
Плотность	1,769 г/см³ (20°C)
Температура плавления	235-280°C
Температура разложения	218°C
Растворимость	Растворим в воде (75,4 г/100 г при 20 °C), нерастворим в органических растворителях (ацетон, этанол, диэтиловый эфир)

Химические свойства

В водном растворе сульфат аммония диссоциирует на ионы:

$(NH_4)_2SO_4 ↔ SO_4^{2-} + 2NH_4^+$

Уравнение гидролиза:

$NH_4^+ + SO_4^{2-} + HOH ↔ NH_4OH + SO_4^{2-} + H^{+}$

Гидролиз осуществляется по катиону, накапливающиеся в системе ионы водорода обуславливают кислую среду раствора (pH < 7).

Сульфат аммония вступают в обменную реакцию с кислотами и другими солями:

$(NH_4)_2SO_4 + 2HCl = 2NH_4Cl + H_2SO_4$

$(NH_4)_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 = BaSO_4↓ + 2NH_4NO_3$

Взаимодействие с солями нитрата выступает качественной реакцией на сульфат-ион, т.к. позволяет его идентифицировать по образовавшемуся белому осадку сульфата бария.

Сульфат аммония вступает в обменную реакцию с оксидами, щелочами и гидроксидами щелочноземельных металлов:

$(NH_4)_2SO_4 + CaO = CaSO_4 + 2NH_3↑ + Н_2О$

$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + 2NH_3↑ + 2Н_2О$

Реакции, протекающие с выделением аммиака, позволяют качественно идентифицировать ион аммония по появлению едкого запаха аммиака и посинению лакмусовой бумаги.

Сульфат аммония вступает в реакцию разложения при нагревании до 147 °С:

$(NH_4)_2SO_4 = NH_4HSO_4 + NH_3↑$

При повышении температуры выше 500 °С образованный гидросульфат аммония кипит с разложением на серный ангидрид, аммиак и воду:

$NH_4HSO_4 = NH_3↑ + SO_3↑ + H_2O$

Сульфат аммония окисляется сильными окислителями, например, перманганатом калия, до молекулярного азота с образованием бурого осадка оксида марганца (IV):

$(NH_4)_2SO_4 + 2KMnO_4 = 2MnO_2↓ + K_2SO_4 + N_2↑ + 4H_2O$

Получение

Получение в лаборатории

Соль получают действием концентрированной серной кислоты на концентрированный раствор аммиака в приборе для получения растворимых веществ в твердом виде:

$2NH_3 + H_2SO_4 = (NH_4)_2SO_4$

Промышленный синтез

К основным способам получения относят синтез при переработки отходов, остающихся после производства капролактама, получение в результате обработки гипса (CaSO4) растворами карбоната аммония или газами – аммиаком и диоксидом углерода:

$CaSO_4 + (NH_4)_2CO_3 = (NH_4)_2SO_4 + CaCO_3$

$CaSO_4 + 2NH_3 + CO_2 + H_2O = (NH_4)_2SO_4 + CaCO_3$

Известен способ получения данной соли как побочный продукт синтеза соды (NaHCO3):

$Na_2SO_4 + 2СO_2 + 2NH_3 + 2Н_2O = 2NaHCO_3 + (NH_4)_2SO_4$

Применение

Сульфат аммония широко применяется в сельском хозяйстве в виде минерального удобрения, легко поглощаемого почвой. Аммонийный азот сульфата аммония легко усваивается растениями, а сера необходима для питания растительных культур, т.к. входит в состав некоторых синтезируемых растениями незаменимых аминокислот.

В биологической и токсикологической химии переосаждение сульфатом аммония является общим методом очистки белков.

В пищевой промышленности сульфат аммония зарегистрирован в качестве безопасной пищевой добавки E517, разрешенной к применению во всех странах.

Сульфат аммония применяют в производстве вискозного волокна, используют в технологии хлорирования воды с аммонизацией, благодаря чему сокращается расход хлора и образование вредной для человека хлорорганики, уменьшается коррозия труб.

Кроме того, сульфат аммония применяется для производства гербицидов, кормов для животных, выделки кож, строительной изоляции, а в средствах тушения пожаров выступает в качестве антипирена.

Примеры решения задач

Задача 1

Сколько сульфата аммония получается при производстве 1 т пищевой соды по аммиачному методу?

Решение

Составляем пропорцию:

84 г NaHCO3 – 53,5 г NH4Cl,

1 т NaHCO3 – х т NH4Cl

отсюда

х=1*53,5 / 84 = 0,637 т = 637 кг.

Ответ: 637 кг.

Задача 2

Сколько тепла выделится при сгорания 34 г аммиака в атмосфере хлора?

Решение

34 г
8NH3 + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl
8 моль
8 (1+16) г
136 г

Изменение энтальпии в ходе химической реакции:

$∆Hхр_0= ∆H_{прод}^0-∆H_{исх}^0 = ∆HN_{2(г)}^0+ 6∆H_{NH4Cl(к)}^0-8 ∆H_{NH3(г)}^0-3 ∆HCl_{2(г)}^0= = 0 + 6\cdot(-314,2) - 8\cdot(-46,19) -3\cdot0 = -1515,68 кДж$.

Составляем пропорцию:
136 г NH3 – 1515,68 кДж,
34 г NH3 – х кДж,

отсюда

х=34* 1515,68 / 136 = 378,92 кДж.

Ответ: 378,92 кДж.

Не получается самостоятельно разобраться с темой? Заказать написание статьи по химии!