硫酸アンモニウムから

硫酸アンモニウムから硫酸を作ることは
出来ないのでしょうか？

No.4 回答者： htms42 回答日時： 2010/12/31 12:30

＃１、＃２にある反応について

示されている反応は
２ＫＨＳＯ４⇒Ｋ２Ｓ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ　　（２１０℃）
Ｋ２Ｓ２Ｏ７⇒Ｋ２ＳＯ４＋ＳＯ３
を利用しています。
最初と最後を結んだ式を書けば
２ＫＨＳＯ４⇒Ｋ２ＳＯ４＋ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ　　　（１）
になります。
これは教科書に出てくる炭酸塩の反応
２ＮａＨＣＯ３⇒Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
と同じ反応です。（硫酸を加熱しても分解しません。Ｋ２Ｓ２Ｏ７を経由することでＨ２ＯとＳＯ３を別々に発生させているのです。）

そういうこことで言うとカリウム塩ではなくてナトリウム塩でも同じ反応が起こるでしょう。
２ＮａＨＳＯ４⇒Ｎａ２Ｓ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ　　（３２０℃）
Ｎａ２Ｓ２Ｏ７⇒Ｎａ２ＳＯ４＋ＳＯ３
（Ｎａ２ＳＯ４の方がＫ２ＳＯ４よりも安いだろうと思います。３２０℃と２１０℃と分解の起こり始める温度に違いがありますが硫酸アンモニウムの分解温度の方で３５０℃と設定されているのですから、どういう影響があるかは分かりません。硫酸ナトリウムの融点が結晶水の数によって大きく変わることが使いにくい理由かもしれません。無水物の融点は８８４℃です。）

これを踏まえて反応式を書くと
(ＮＨ４)２ＳＯ４⇒(ＮＨ４)ＨＳＯ４＋ＮＨ３
(ＮＨ４)ＨＳＯ４＋Ｋ２ＳＯ４⇒ＫＨＳＯ４＋ＮＨ３
ここまでがＮＨ３の追い出し反応です。まとめると
(ＮＨ４)２ＳＯ４＋Ｋ２ＳＯ４⇒２ＮＨ3+２ＫＨＳＯ４　　　（２）
これに上の式（１）を組み合わせます。
(ＮＨ４)２ＳＯ４＋Ｋ２ＳＯ４⇒２ＮＨ３＋ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＳＯ４
Ｋ２ＳＯ４は元に戻っていますから(ＮＨ４)２ＳＯ３が分解された式になっています。

この反応が可能になったのはＮＨ３が揮発性の塩基だというところに理由があるようです。
Ｋ２ＳＯ４はもうどうしようもないのです。
加熱しても分解しません。融点は１０６９℃です。
硫酸ナトリウムもどうしようもないでしょう。
ＮＨ３の回収が目的であればＣａＳＯ４に変えるのが簡単です。

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2010/12/28 09:28

どういう意味でこういう質問をされたのかがよく分かりません。

なぜ硫酸アンモニウムなのかもよく分かりません。
硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸銅、硫酸鉄、・・・いろいろあります。

高校生がされた質問であれば簡単な反応でという意味になるでしょう。
硝酸を硝酸カリウムから得るのと同じような操作が可能なのかという質問であるような気がします。
そういうことであれば「簡単な方法はない」という回答になります。

硝酸カリウムから硝酸を得る時には硫酸を使います。
どちらも強酸ですが硝酸が揮発性、硫酸が不揮発性であるということが決め手になっています。
ＫＮＯ３＋Ｈ２ＳＯ４→ＫＨＳＯ４＋ＨＮＯ３
これは教科書に載っている塩酸の製法と同じ内容の反応です。
ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→ＮａＨＳＯ４＋ＨＣｌ

こういう反応によく硫酸を使います。
反応の後には硫酸の塩が残ります。これを元に戻すのは難しいのです。

不揮発性の強酸という性質を持った物質の例は少ないです。
産業革命以前からずっと作られて利用されてきています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E9%85%B8

鉱石として産出する硫酸銅や、硫酸鉄を乾留すると得られるということですが加熱分解でＳＯ３が生じるというのが決め手になっています。
その後、硫黄と硝石を混ぜて燃焼させてＳＯ３を得るという方法になり、硝酸法、鉛室法に繋がっていきます。

硫酸アンモニウムを材料にして硫酸を作るというのは産業革命以前の方法に戻るという事と同じですからから目的がよく分かりません。硫酸の製法が目的ではなくて硫酸アンモニウムのリサイクルが目的であるということかもしれません。＃１に示されている特許というのも硫酸の製法としては意味を持ちません。処理に困っている硫酸アンモニウムを何とか利用したいという意味での工夫の一つとしてはあり得るかなという風に感じます。
アンモニアが揮発性であるという事で硫酸鉄の乾留よりもステップ数が多くなってしまうのです。
硫酸カルシウムに変えて石膏として利用する方が簡単です。
（石膏の用途も限られていますからこれでは対応できない状況になっているかもしれません。）

硫酸アンモニウムは肥料として大量に利用されていました。現在は塩化アンモニウムを使っています。
硫酸カルシウムのような水に溶けにくい物質ができれば畑の土が硬くなってしまいます。

現在硫黄は硫黄鉱石から得るということはやっていません。
多くの金属元素の鉱石は硫黄の化合物です。銅、銀、亜鉛、・・・
これらの金属の精錬ではＳＯ２が大量に生じます。
石油の脱硫によって生じる硫黄も大量にあります。
これらの硫黄が硫酸の原料になっています。産業廃棄物の利用です。
硫酸塩から硫酸を作るというのも廃棄物処理の問題になるかもしれませんが処理に必要なエネルギーに大きな違いがあります。

No.2 回答者： okormazd 回答日時： 2010/12/28 00:42

ばらばらになったので、つぎでどうか。

　　　　　　NH3↑　　　　　　　NH3↑　　　　　　　?　　　　　K2SO4
(NH4)2SO4　→　(NH4)HSO4　→　KHSO4　→　SO3　→　H2SO4
　　　　　　　350℃　　　　　　↑350℃　　　600℃　　　↑
　　　　　　　　　　　　　　　　K2SO4　　　　　　　　　　　H2O　　

No.1 回答者： okormazd 回答日時： 2010/12/28 00:37

下記のようなプロセス(Huter (German Patent 1,151,492))で、できるようだが、温度範囲の狭い高温加熱やエネルギー消費などで実用的ではないという。

他にもいくつか特許などあるようだが、効率よくできれば、需要はあるらしい。

　　　　　　　　NH3↑　　　　　　　　　NH3↑　　　　　　　　　　　　　?　　　　　　　　　　　K2SO4
(NH4)2SO4　　→　　(NH4)HSO4　　　→　　　KHSO4　　　→　　　SO3　　　→　　　H2SO4
　　　　　　　350℃　　　　　　　　　　↑　350℃　　　　　　600℃　　　　　　　↑
　　　　　　　　　　　　　　　　　　K2SO4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　H2O