Какие свойства проявляет разбавленная серная кислота

СЕРНАЯ КИСЛОТА — H2SO4

Физические свойства  серной кислоты

Тяжелая маслянистая жидкость («купоросное масло»); r = 1,84 г/см3; нелетучая, хорошо растворима в воде – с сильным нагревом; t°пл. = 10,3°C, t°кип. = 296°С, очень гигроскопична, обладает водоотнимающими свойствами (обугливание бумаги, дерева, сахара). 

Техника безопасности при обращении с концентрированной серной кислотой

Помните! Кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот! 

Производство серной кислоты

1-я стадия. Печь для обжига колчедана 

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + Q

Процесс гетерогенный:

1)     измельчение железного колчедана (пирита)

2)     метод «кипящего слоя»

3)     800°С; отвод лишнего тепла

4)     увеличение концентрации кислорода в воздухе 

2-я стадия. Контактный аппарат

После очистки, осушки и теплообмена сернистый газ поступает в контактный аппарат, где окисляется в серный ангидрид (450°С – 500°С; катализатор V2O5):

2SO2 + O2 → 2SO3

3-я стадия. Поглотительная башня

nSO3 + H2SO4(конц) → (H2SO4 • nSO3)  (олеум) 

Воду использовать нельзя из-за образования тумана. Применяют керамические насадки и принцип противотока. 

Химические свойства разбавленной серной кислоты

H2SO4 — сильная двухосновная кислота, водный раствор изменяет окраску индикаторов (лакмус и универсальный индикатор краснеют)

1) Диссоциация:

        H2SO4→ H+ + HSO4- (первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

        HSO4- → H+ + SO42-  (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

    H2SO4 образует два ряда солей — средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

2)     Взаимодействие с металлами: 

Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода:

        Zn0 + H2+1SO4(разб) → Zn+2SO4 + H20↑ 

        Zn0 + 2H+ → Zn2+ + H20↑ 

3)     Взаимодействие с основными и амфотерными  оксидами:

        CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

        CuO + 2H+ → Cu2+ + H2O

4)     Взаимодействие с основаниями:

                H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O (реакция нейтрализации)

          H+ + OH- → H2O

Если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

        H2SO4 + NaOH → NaНSO4 + H2O

        H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

          2H+ + Cu(OH)2 → Cu2+ + 2H2O 

5)     Взаимодействие с солями, если в результате реакции образуется осадок или выделяется газообразная летучая кислота:

    MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + H2O + CO2↑

    MgCO3 + 2H+ → Mg2+ + H2O + CO2­↑

Применение  серной кислоты 

Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Применение солей серной кислоты

Железный купорос FеSО4•7Н2O применяли раньше для лечения чесотки, гельминтоза и опухолей желез, в настоящее время используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Медный купорос CuSO4•5Н2O широко используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений.

«Глауберова соль» (мирабилит) Nа2SO4•10Н2O была получена немецким химиком  И. Р. Глаубером при действии серной кислоты на хлорид натрия, в медицине ее используют как слабительное средство.

«Бариевая каша» BaSO4 обладает способностью задерживать рентгеновские лучи в значительно большей степени, чем ткани организма. Это позволяет рентгенологам при заполнении «бариевой кашей» полых органов определить в них наличие анатомических изменений.

Гипс СаSO4•2Н2O находит широкое применение в строительном деле, в медицинской практике для накладывания гипсовых повязок, для изготовления гипсовых скульптур.

Тренажёр №1 — Сероводород. Оксиды серы

Тренажёр №2 — Свойства разбавленной серной кислоты

Дополнительные задания 

№1. Осуществите превращения по схеме:

1) Zn → ZnSO4 → Zn(OH)2→ ZnSO4 → BaSO4

2) S→ SO2 → SO3 → H2SO4 → K2SO4

№2. Закончите уравнения практически осуществимых реакций в полном и кратком ионном виде:

Na2CO3 + H2SO4 →

Cu + H2SO4 (раствор)→

Al(OH)3 + H2SO4 →

MgCl2 + H2SO4→

№3. Запишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием, гидроксидом железа (III), оксидом алюминия, нитратом бария и сульфитом калия в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

Концентрированной кислоты, техника безопасности при работе.

СЕРНАЯ КИСЛОТА. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Физические свойства: Безводная серная кислота — бесцветная маслянистая жидкость, кристаллизующаяся при 10,50С. С водой смешивается в любых соотношениях. При растворении в воде выделяется большое количество

теплоты. При этом образуются гидраты серной кислоты.

Т.к. растворение Н2SO4 в воде сопровождается выделением большого количества теплоты, необходимо эту операцию проводить с большой осторожностью. Во избежание разбрызгивания разогретого поверхностного слоя раствора следует серную кислоту вливать в воду.

Концентрированная серная кислота энергично поглощает влагу и поэтому применяется для осушки газов.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.

Она является двухосновной кислотой.

Структурная формула:

HO O

S

HO O

Концентрированная серная кислота — энергичныйокислитель:

1. При нагревании окисляет большинство металлов, в том числе и медь, серебро, ртуть. В зависимости от активности металла в качестве продуктов восстановления могут быть: S0, SO2, H2S, но чаще до SO2.

Например: При взаимодействии с медью и другими малоактивными металлами при нагревании образуется SO2.

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O

Восстановитель окислитель

Cu0 — 2ē — Cu+2 1 пр.ок-я вос-ль

SO42- + 4H- +2ē — SO20 +2H2O 1пр. вос-я ок-ль

На холоду концентрированная серная кислота (выше 93%) не взаимодей- ствует с такими активными металлами, как алюминий, железо, хром.

Объясняется это явление пассивацией металлов. Такая особенность серной кислоты широко используется для транспортировки последней в железной таре.

2. При кипячении окисляет такие неметаллы, как серу, углерод:

S + 2 Н2SО4= 3 SO2 +2 H2O

С + 2 H2SO4 = СO2 + 2 SO2 + 2 Н2O

3. Водоотнимающее действие (обугливание).

СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.

1. Изменяет окраску индикатора.

2. Взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

Nа2O + Н2SO4 = Nа2SO4 + Н2O

ZnO + Н2SO4 = ZnSO4 + H2O

3. С основаниями (реакция нейтрализации):

Н2SO4 + 2КОН = K2SO4 + Н2O

3Н2SO4 + 2 Al(OH)3 = Al2(SO4)3 + 6 Н2O

4. С солями:

H2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4 ↓+ 2 HNO3

Выводы :

1.Безводная серная кислота — бесцветная маслянистая жидкость, кристаллизующаяся при 10,50С. С водой смешивается в любых соотношениях.

2.Т.к. растворение Н2SO4 в воде сопровождается выделением большого количества теплоты, необходимо эту операцию проводить с большой осторожностью. Во избежание разбрызгивания разогретого поверхностного слоя раствора следует серную кислоту вливать в воду.

3.Концентрированная серная кислота энергично поглощает влагу и поэтому применяется для осушки газов.

4.Серная кислота является двухосновной кислотой.

5.Концентрированная серная кислота — энергичныйокислитель.

· При нагревании окисляет большинство металлов, в том числе и медь, серебро, ртуть. В зависимости от активности металла в качестве продуктов восстановления могут быть: S0, SO2, H2S, но чаще до SO2.

· .На холоду концентрированная серная кислота (выше 93%) не взаимодействует с такими активными металлами, как алюминий, железо, хром.

· При кипячении окисляет такие неметаллы, как серу, углерод.

· Водоотнимающее действие (обугливание).

6.СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.

· Изменяет окраску индикатора.

· Взаимодействует:

· с основными и амфотерными оксидами.

· С основаниями (реакция нейтрализации).

· С солями.

Сульфаты. Качественная реакция на сульфат- ион

Реактивом на сульфат-ион является хлорид бария.

Хлорид бария BaCl2 осаждает из разбавленных растворов сульфатов белый кристаллический ни в чем нерастворимый осадок сульфата бария:

BaCl2 + Nа2SO4 = BaSO4↓ + 2 NаCl

Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓

реакция фармакопейная.

Техника выполнения: к 2 каплям раствора сульфата натрия Na2SO4 добавляют раствор хлорида бария BaCl2 и наблюдают выпадение осадка.

Выводы :

1.Реактивом на сульфат-ион является хлорид бария.

2.Хлорид бария BaCl2 осаждает из разбавленных растворов сульфатов белый кристаллический ни в чем нерастворимый осадок сульфата бария.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Оксид серы((VI))

Oксид серы(VI) образуется при каталитическом окислении сернистого газа:

2SO2+O2⇄t,k2SO3.

При обычных условиях это жидкость, которая реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO3+H2O=H2SO4.

Эта реакция протекает даже с парами воды. Поэтому оксид серы((VI)) дымит на воздухе.

Особенностью оксида серы((VI)) является его способность растворяться в концентрированной серной кислоте с образованием олеума.

Оксид серы((VI)) — типичный кислотный оксид. Он реагирует с основаниями и основными оксидами c образованием солей:

SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O,

SO3+CaO=CaSO4.

Степень окисления серы в этом оксиде — (+6). Это максимальное значение для серы, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он может быть только окислителем.

Серная кислота H2SO4 — важнейшее соединение серы. Чистая серная кислота представляет собой  бесцветную вязкую маслянистую жидкость, котoрая почти в два раза тяжелее воды.

Серная кислота неограниченно смешивается с водой. Растворение серной кислоты сопровождается сильным разогреванием раствора, и может происходить его разбрызгивание. Поэтому серную кислоту растворяют осторожно: тонкой струйкой кислоту вливают в воду при постоянном перемешивании.

Серная кислота очень гигроскопична и используется для осушки разных веществ.

Химические свойства серной кислоты зависят от её концентрации.

Серная кислота любой концентрации реагирует:

• с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием соли и воды:

H2SO4+CuO=CuSO4+H2O,

H2SO4+Zn(OH)2=ZnSO4+2H2O;

• с солями, если образуется газ или нерастворимое вещество:

H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑,

H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl.

Разбавленная кислота реагирует только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода. В реакции образуются сульфаты и выделяется водород. Окислительные свойства  в этом случае проявляют атомы водорода:

H2+1SO4+Zn0=Zn+2SO4+H2↑0.

Концентрированная кислота реагирует:

• со всеми металлами, кроме золота и платины, за счёт сильных окислительных свойств атома серы:

2H2S+6O4+Cu0=Cu+2SO4+S+4O2+2H2O.

В реакциях с активными металлами продуктами реакции могут быть сернистый газ, сероводород или сера.

• С твёрдыми солями других кислот:

H2SO4(к)+2NaNO3(тв)=Na2SO4+2HNO3.

• Со многими органическими веществами (происходит обугливание сахара, бумаги, древесины и т. д., так как отнимается вода):

Серная кислота образует два ряда солей. Средние соли называются сульфатами (Na2SO4,CaSO4), а кислые — гидросульфатами (NaHSO4,Ca(HSO4)2). 

Качественной реакцией на серную кислоту и её соли является реакция с растворимыми солями бария — выпадает белый осадок сульфата бария:

Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl,SO42−+Ba2+=BaSO4↓.

Серная кислота — одно из важнейших химических веществ. Она используется:

• для получения других кислот;
• для производства минеральных удобрений;
• для очистки нефтепродуктов;
• в свинцовых аккумуляторах;
• в производстве моющих средств, красителей, лекарств.

Соли серной кислоты также находят применение. Медный купорос CuSO4⋅5H2O используется для борьбы с заболеваниями растений, гипс CaSO4⋅2H2O применяется в строительстве, сульфат бария BaSO4 — в медицине.

В водном растворе диссоциирует ступенчато.

H2SO4 ⇄ H+ + HSO4-

HSO4- ⇄ H+ + SO42-

Сильная кислота. Реагирует с основными оксидами, основаниями, образуя соли — сульфаты.

MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O

KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O (гидросульфат калия, соотношение 1:1 — кислая соль)

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O (сульфат калия, соотношение 2:1 — средняя соль)

С солями реакция идет, если в результате выпадает осадок, образуется газ или слабый электролит (вода). Серная кислота, как и многие
другие кислоты, способна растворять осадки.

BaBr2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HBr

MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2↑ + H2O

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O

Серная кислота окисляет неметаллы — серу и углерод — соответственно до угольной кислоты (нестойкой) и сернистого газа.

S + H2SO4 → SO2 + H2O

C + H2SO4 → CO2 + SO2 + H2O

Реакции разбавленная серной кислоты с металлами не составляют никаких трудностей: она реагирует как самая обычная кислота, например HCl.
Все металлы, стоящие до водорода, вытесняют из серной кислоты водород, а стоящие после — не реагируют с ней.

Подчеркну, что реакции разбавленной серной кислоты с железом и хромом не сопровождаются переходом этих элементов в максимальную степень окисления.
Они окисляются до +2.

Fe + H2SO4(разб.) → FeSO4 + H2↑

Zn + H2SO4(разб.) → ZnSO4 + H2↑

Cu + H2SO4(разб.) ⇸ (реакция не идет, медь не может вытеснить водород из кислоты)

Концентрированная серная кислота ведет себя совершенно по-иному. Водород никогда не выделяется, вместо него с активными металлами
выделяется H2S, с металлами средней активности — S, с малоактивными металлами — SO2.

Na + H2SO4(конц.) → Na2SO4 + H2S + H2O

Zn + H2SO4(конц.) → ZnSO4 + S + H2O

Cu + H2SO4(конц.) → CuSO4 + SO2 + H2O

Холодная концентрированная серная кислота пассивирует Al, Cr, Fe, Ni, Ba, Co. При нагревании или амальгамировании
данных металлов реакция идет.

Обратите особое внимание, что при реакции железа, хрома с концентрированной серной кислотой достигается степень окисления +3.
В подобных реакциях с разбавленной серной кислотой (написаны выше) достигается степень окисления +2.

Fe + H2SO4(конц.) → (t) Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Cr + H2SO4(конц.) → (t) Cr2(SO4)3 + SO2 + H2O

Иногда в тексте задания даны подсказки. Например, если написано, что выделился газ с неприятным запахом тухлых яиц — речь идет
об H2S, если же написано, что выделилось простое вещество — речь о сере (S).