Какие реагенты и в каком количестве максимально эффективно повысят pH до 7 в 1 м³ серной кислоты 94%?

Для повышения pH раствора серной кислоты (H₂SO₄) до нейтрального значения (pH 7), нужно нейтрализовать кислоту с помощью основания. Рассмотрим несколько вариантов реагентов, которые можно использовать, и рассчитаем примерное количество каждого из них для нейтрализации.

1. Гидроксид натрия (NaOH)
   Для нейтрализации серной кислоты можно использовать натрий гидроксид (щелочь). Реакция нейтрализации выглядит следующим образом:

   $$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$$

   При этом на 1 молекулу серной кислоты требуется 2 молекулы гидроксида натрия.

   Рассчитаем количество NaOH для нейтрализации 1 м³ серной кислоты 94%.
   1 м³ серной кислоты при плотности 1,84 г/мл и концентрации 94% содержит примерно 1736,2 кг кислоты.
   Молекулярная масса серной кислоты (H₂SO₄) составляет 98 г/моль. Это значит, что на 1 м³ раствора содержится около 17 724 моль серной кислоты.
   Для нейтрализации потребуется примерно в два раза больше моль NaOH, т.е. 35 448 моль.
   Молекулярная масса NaOH составляет 40 г/моль. Таким образом, для нейтрализации 1 м³ серной кислоты потребуется около 1 417 920 г (или 1417,9 кг) NaOH.

2. Гидроксид кальция (Ca(OH)₂)
   Этот реагент также может быть использован для нейтрализации кислоты, и его преимущества заключаются в том, что его легче применять в больших количествах. Реакция нейтрализации выглядит так:

   $$H_2SO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 + 2H_2O$$

   В данном случае 1 моль серной кислоты нейтрализуется 1 моль гидроксида кальция.
   На основе предыдущих расчетов, для нейтрализации 17 724 моль серной кислоты потребуется примерно 17 724 моль Ca(OH)₂, что эквивалентно 709 000 г (или 709 кг) гидроксида кальция.

3. Сода (NaHCO₃)
   Сода (бикарбонат натрия) также может использоваться для нейтрализации кислот, но в случае с серной кислотой реакция не является идеальной, и ее использование может привести к образованию CO₂, что может быть не очень удобным в больших масштабах. Реакция будет следующей:

   $$H_2SO_4 + 2NaHCO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + 2CO_2 + 2H_2O$$

   Для нейтрализации 1 м³ серной кислоты потребуется примерно 35 448 моль NaHCO₃, что составит около 1 526 000 г (или 1526 кг) бикарбоната натрия.

Резюме: Для эффективного и экономичного повышения pH раствора серной кислоты до 7, наиболее подходящими реагентами являются гидроксид натрия или гидроксид кальция. Гидроксид кальция предпочтительнее с точки зрения удобства работы, так как его потребность в массовом отношении меньше. Однако NaOH может быть более точно дозирован и контролируем, что бывает важно в некоторых случаях.