Химия.9 Класс. "Серная кислота"

Серная кислота

и её реакции

Се́рная кислота́ H 2 SO 4 — неорганическое вещество, сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6).

Способы получения

Промышленный (контактный) способ

В промышленности серную кислоту получают окислением диоксида серы (сернистый газ, образующийся в процессе сжигания серы или серного колчедана) до триоксида (серного ангидрида) с последующим взаимодействием SO 3 с водой. Получаемую данным способом серную кислоту также называют контактной (концентрация 92-94 %).

Способы получения

Нитрозный (башенный) способ

Раньше серную кислоту получали исключительно нитрозным методом в специальных башнях, а кислоту называли башенной (концентрация 75 %). Сущность этого метода заключается в окислении диоксида серы диоксидом азота в присутствии воды. Именно таким способом произошла реакция в воздухе Лондона во время Великого смога.

Химические свойства

Серная кислота – это сильная двухосновная кислота .

1. Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени:

H 2 SO 4 ⇄ H + + HSO 4 –

По второй ступени серная кислота диссоциирует частично, ведет себя, как кислота средней силы:

HSO 4 – ⇄ H + + SO 4 2–

Серная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами .

Например , серная кислота взаимодействует с оксидом магния :

H 2 SO 4 + MgO → MgSO 4 + H 2 O

Еще пример : при взаимодействии серной кислоты с гидроксидом калия образуются сульфаты или гидросульфаты:

H 2 SO 4 + КОН → KHSО 4 + H 2 O

H 2 SO 4 + 2КОН → К 2 SО 4 + 2H 2 O

Серная кислота взаимодействует с амфотерным гидроксидом алюминия:

3H 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O

Серная кислота вытесняет более слабые из солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.). Также серная кислота вытесняет летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI).

Например , серная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

Н 2 SO 4 + 2NaHCO 3 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O

Или с силикатом натрия:

H 2 SO 4 + Na 2 SiO 3 → Na 2 SO 4 + H 2 SiO 3

Концентрированная серная кислота реагирует с твердым нитратом натрия . При этом менее летучая серная кислота вытесняет азотную кислоту:

NaNO 3 (тв.) + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HNO 3

Аналогично – концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород из твердых хлоридов, например , хлорида натрия:

NaCl (тв.) + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl

Реакции с солями

Также серная кислота вступает в обменные реакции с солями .

Например , серная кислота взаимодействует с хлоридом бария:

H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород .

Например , серная кислота реагирует с железом. При этом образуется сульфат железа (II):

H 2 SO 4(разб.) + Fe → FeSO 4 + H 2

Серная кислота взаимодействует с аммиаком с образованием солей аммония:

H 2 SO 4 + NH 3 → NH 4 HSO 4

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем . При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO 2 . С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н 2 S.

Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде . При нагревании реакция возможна.

6H 2 SO 4(конц.) + 2Fe → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

6H 2 SO 4(конц.) + 2Al → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до сернистого газа :

2H 2 SO 4(конц.) + Cu → CuSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O

2H 2 SO 4(конц.) + Hg → HgSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O

2H 2 SO 4(конц.) + 2Ag → Ag 2 SO 4 + SO 2 ↑+ 2H 2 O

Качественная реакция на сульфат-ионы – взаимодействие с растворимыми солями бария. При этом образуется белый кристаллический осадок сульфата бария :

BaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl

Окислительные свойства концентрированной серной кислоты проявляются и при взаимодействии с неметаллами.

Например , концентрированная серная кислота окисляет фосфор, углерод, серу. При этом серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV):

5H 2 SO 4(конц.) + 2P → 2H 3 PO 4 + 5SO 2 ↑ + 2H 2 O

2H 2 SO 4(конц.) + С → СО 2 ↑ + 2SO 2 ↑ + 2H 2 O

2H 2 SO 4(конц.) + S → 3SO 2 ↑ + 2H 2 O

Уже при комнатной температуре концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород :

3H 2 SO 4(конц.) + 2KBr → Br 2 ↓ + SO 2 ↑ + 2KHSO 4 + 2H 2 O

5H 2 SO 4(конц.) + 8KI → 4I 2 ↓ + H 2 S↑ + K 2 SO 4 + 4H 2 O

H 2 SO 4(конц.) + 3H 2 S → 4S↓ + 4H 2 O