Серная кислота

Строение молекулы H2SO4
H2SO4
Связь О-Н в H2SO4 является сильно полярной, поэтому у H2SO4 ярко выражены кислотные свойства
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

Производство серной кислоты
1-я стадия. Печь для обжига колчедана.
4FeS2 + 11O2 => 2Fe2O3 + 8SO2 + Q
2-я стадия. Окисление сернистого газа до серного ангидрида (450°С – 500°С; катализатор V2O5):
2SO2 + O2 ⬄ 2SO3
3-я стадия. Поглощение серного ангидрида
nSO3 + H2SO4(конц)=>(H2SO4 • nSO3)(олеум)
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

Физические свойства
Тяжелая маслянистая жидкость ("купоросное масло");
p = 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
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

Химические свойства
H2SO4 - сильная двухосновная кислота
H2SO4 ⬄ H+ + HSO4- ⬄2H+ + SO42-
1) Взаимодействие с металлами:
разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:
Zn0 + H2+1SO4(разб) => Zn+2SO4 + H2
2) с основными оксидами:
CuO + H2SO4 => CuSO4 + H2O
CuO + 2H+ => Cu2+ + H2O
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

3) с основаниями:
H2SO4 + 2NaOH => Na2SO4 + 2H2O
H+ + OH- => H2O
H2SO4 + Cu(OH)2 => CuSO4 + 2H2O
2H+ + Cu(OH)2 => Cu2+ + 2H2O
4) обменные реакции с солями:
MgCO3 + H2SO4 => MgSO4 +H2O + CO2
MgCO3 + 2H+ => Mg2+ + H2O + CO2
BaCl2 + H2SO4 => BaSO4↓ + 2HCl
Ba2+ + SO42- => BaSO4↓
Образование белого осадка BaSO4 (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008
5) концентрированная H2+6SO4 – сильный окислитель; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) может восстанавливаться до S+4O2, S0 или H2S-2 (без нагревания не реагируют с Fe; Al, Cr - пассивируются):
2Ag0 + 2H2 +6SO4 => Ag2+1SO4 + S+4O2 + 2H2O
8Na0 + 5H2 +6SO4 => 4Na2+1SO4 + H2S-2 + 4H2O
Чем более активен металл, тем более полно восстанавливается сера

6) концентрированная H2S+6O4 реагирует при нагревании с некоторыми неметаллами за счет своих сильных окислительных свойств, превращаясь в соединения серы более низкой степени окисления, (например, S+4O2):
С0 + 2H2S+6O4(конц) => C+4O2 + 2S+4O2 + 2H2O
S0 + 2H2S+6O4(конц) => 3S+4O2 + 2H2O
2P0 + 5H2S+6O4(конц) => 5S+4O2 + 2H3P+5O4 + 2H2O
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

6) Гигроскопичность серной кислоты
Концентрированная серная кислота жадно набирает воду отовсюду, образуя гидраты, и способна для этого даже разрушать молекулы. Древесина состоит из множества органических веществ, среди которых – целлюлоза (C6H7O2(OH)3)n . Концентрированная серная кислота разрушает органические молекулы, отнимая водород и кислород – составляющие воды. Разрушение органических молекул сопровождается выделением свободного углерода. Поэтому лучинка при соприкосновении с концентрированной серной кислотой чернеет, обугливается. Кислота ведет себя, как обезвоживающий агент.
ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008

Концентрированная серная кислота энергично обугливает сахарозу

Помните!
При приготовлении раствора кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот!

В природе встречается 180 минералов сульфатов, и на их долю приходится ~0,5 % массы земной коры.
Их даже много и в морской воде, особенно в лагунах по берегам морей.
Много сульфатов и в горячих водных растворах, просачивающихся из глубин Земли.

Серная кислота
в природе
Кислые озёра

Существуют предположения, что кислотное озеро возникло сравнительно недавно в результате извержения, произошедшего незаметно для людей.
Тот, кто сумел достичь его подножия, просто обязан подняться на кромку кратера.
Зрелище, которое открывается глазам, незабываемо: двухсотметровый провал кратера, дымящееся зеленое озеро, буйство красок на внутренних стенках.
В ясную ветреную погоду можно спуститься в кратер.
Это обитель «подземных духов»
Это одно из чудес камчатской природы

Серная кислота –
очень активная жидкость, особенно
концентрированная,
которая реагирует со
многими неорганическими веществами, также она легко действует на
органические соединения:
обугливает бумагу,
сахар, древесину, т.е. соединения,
которые содержат в себе углерод.
Хранят ее в стеклянной таре,
а перевозят в стальных цистернах

ВАСИЛИЙ КАДЕВИЧ 2008
Применение H2SO4
В производстве пластмассы
В производстве синтетического волокна
В средствах защиты растений
В моющих средствах
В лекарствах
В красителях и пигментах
В производстве взрывчатых веществ
Электролит в аккумуляторах
В очистке нефтепродуктов
В получении солей и кислот
В металлургии
В минеральных удобрениях

Применение серной кислоты.

Сульфат меди

Сульфат натрия.

Сульфат натрия.

СОЛИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
CaSO4• 2H2O - гипс CaSO4• 0,5H2O - алебастр
CuSO4• 5H2O – медный купорос
Na2SO4• 10H2O – мирабилит (глауберова соль)
MgSO4• 7H2O – горькая соль
К2SO4• Al2(SO4)3 • 24H2O – алюмокалиевые квасцы

Домашнее задание
Составьте инструкцию по правилам обращения с серной кислотой
• для лаборанта кабинета химии;
• для автолюбителя, который собирается приготовить раствор серной кислоты в качестве электролита для аккумулятора своего авто;
• для хозяйки, которая в магазине «Хозтовары» покупает концентрированную серную кислоту для и планирует почистить ею ванну, чайник от известкового налета.
Изучить § 34, упражнения 3,8,10 стр. 223
.

Лабораторный опыт № 7
Исследование химических свойств раствора серной кислоты
ВНИМАНИЕ !
При работе с кислотой будьте осторожны.
При попадании на руки тщательно вымойте их водой, при необходимости - нейтрализуйте раствором соды.

В пробирках в виде растворов представлены вещества:
NaCl, NaBr, NaI, NaF, H2SO4,
Na2CO3, Na2SO4, NaOH
Предложите план идентификации данных веществ.
Укажите качественную реакцию на серную кислоту и ее соли

Если эти утверждения верны на Ваш взгляд, то напротив них поставьте знак «+», а если нет, то знак «-»
1. Свойства концентрированной серной кислоты обусловлены тем, что
степень окисления серы в ней равна +6
2. Концентрированная серная кислота является восстановителем.
3. Концентрированную серную кислоту нельзя перевозить в стальных
цистернах, т.к. в состав стали входит железо
4. Концентрированная серная кислота не взаимодействует с металлами,
стоящими после водорода.
5. Концентрированная серная кислота взаимодействует с неметаллами
6. Концентрированная серная кислота диссоциирует практически
полностью с образованием ионов водорода и сульфат-ионов.
7. Продукты восстановления серы в серной кислоте могут быть со
степенями окисления +4, -2.
8. Алюминий в концентрированной серной кислоте разрушается.
9. На органические вещества концентрированная серная кислота не
действует
10. Концентрированная серная кислота может вытеснять другие кислоты
из их солей