実験・自由研究のおすすめ2020|簡単おもしろ科学、化学、理科、工作のネタ帳

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高校生向け

硫酸の作り方を知る自由研究

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研究の動機
硫酸の製造方法を知りたい

硫酸の製造方法

概要

概要
化学発展の原点は、錬金術にあります。いろいろな金属を溶かす硫酸の発見は、8世紀のイスラム世界の錬金術師、ジャービル・イブン=ハイヤーンであり、緑礬(りょくばん、硫酸第一鉄を主体とする鉱石)を乾留して硫酸を得たとされています。

緑礬(りょくばん)つまり、硫酸第一鉄を加熱するとどうなるのでしょうか。
2FeSO4+2H2O→2FeO+2H2SO4 と硫酸が生成します。これは大変な発見で、各種の金属を溶かすことができる液体なわけですから、錬金術師として名を残す出来事だった訳です。

工業的手法

工業的手法
今では工業的製法によって、
硫酸の原料は二酸化硫黄(SO2)で、石油の脱硫による回収硫黄から得ています。
硫酸は二酸化硫黄を酸化し水と反応させることで製造されています。
酸化の方法は大きく接触法と硝酸法に分かれますが、2004年現在、日本国内ではすべて接触法で硫酸を製造しています。
接触法では、二酸化硫黄を酸化するために五酸化二バナジウムを表面に付着させたペレットやタブレットを用います。固体触媒を使い二酸化硫黄ガスを直接酸化させるため不純物の少ない三酸化硫黄(無水硫酸)が得られます。
三酸化硫黄と水との反応はあまりにも激しく、生成物が飛散しやすいため、吸収塔内で反応生成物である三酸化硫黄を濃硫酸に過剰に吸収させて発煙硫酸 (H2SO4·nSO3) とし、純水の希釈水で最終製品である93%、95 %、98 %の濃硫酸を得ます。

14世紀には、バレンティヌスは硫黄と硝石を併せて燃焼させると硫酸が得られることを発見しました。
18世紀にイギリスの化学技術者ジョン・ローバックが反応容器の素材をそれまでのガラスから鉛に変え、鉛室法の基礎を確立しました。硫酸の製造コストを大幅に引き下げることができたため、鉛室法の工場はイギリス中に広まりました。
19世紀には、イオウの燃焼室、グローバー塔、鉛室、ゲイ=リュサック塔を直列に接続し、グローバー塔とゲイ=リュサック塔の間で硫酸を循環させるシステムができあがりました。

希硫酸を濃縮する方法

希硫酸を濃縮する方法

ケルダールフラスコを用いて加熱し水分を蒸発させます。硫酸が高濃度になると飛散しますが、首の長いケルダールフラスコを用いることで還流し、飛散を抑制できます。

参考にしたURL:https://www.weblio.jp/wkpja/content/%E7%A1%AB%E9%85%B8_%E7%89%A9%E7%90%86%E7%9A%84%E6%80%A7%E8%B3%AA

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