Урок №25. Оксид серы (VI). Серная кислота и её соли

Получение

1) 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (катализатор – V₂O₅, при 450˚С)

2) Fe₂(SO₄)₃ → Fe₂O₃ + 3SO₃­ (разложение при нагревании)

Химические свойства

1) Серный ангидрид - кислотный оксид.

Взаимодействие с водой

При растворении в воде дает сильную двухосновную серную кислоту:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Диссоциация протекает ступенчато:

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

HSO₄^- → H⁺ + SO₄^2- (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

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

2) Взаимодействие со щелочами

2NaOH + SO₃ → Na₂SO₄ + H₂O

NaOH + SO₃ (избыток) → NaHSO₄

3) Взаимодействие с основными оксидами

Na₂O + SO₃ → Na₂SO₄

2) SO₃ - сильный окислитель.

СЕРНАЯ КИСЛОТА - H₂SO₄

Физические свойства

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).

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

Видео "Разбавление серной кислоты водой"

Химические свойства разбавленной серной кислоты

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

1) Диссоциация протекает ступенчато:

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

HSO₄^- → H⁺ + SO₄^2- (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 левее 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) Обменные реакции с солями:

образование осадка

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓

Качественная реакция на сульфат-ион

Образование белого осадка BaSO₄ (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.

Видео "Качественная реакция на сульфит- и сульфат-ионы"

образование газа - как сильная нелетучая кислота серная вытесняет из солей другие менее сильные кислоты, например, угольную

MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O + CO₂↑

MgCO₃ + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂O + CO₂­↑

Применение серной кислоты

• в производстве минеральных удобрений;

• как электролит в свинцовых аккумуляторах;

• для получения различных минеральных кислот и солей;

• в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;

• в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;

• в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор);

• в промышленном органическом синтезе в реакциях:

• дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);

• гидратации (получение этанола);

• сульфирования (получение СМС и промежуточные продукты в производстве красителей);

• 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.

Задания для закрепления

№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.