Серная кислота

Серная кислота - сильная двухосновная кислота, при н.у. маслянистая жидкость без цвета и запаха.

Обладает выраженным дегидратационным (водоотнимающим) действием. При попадании на кожу или слизистые оболочки приводит к тяжелым ожогам.

Замечу, что существует олеум - раствор SO3 в безводной серной кислоте, дымящее жидкое или твердое вещество. Олеум применяется при изготовлении красителей, органическом синтезе и в производстве серной кислот.

Серная кислота
Получение

Известны несколько способов получения серной кислоты. Применяется промышленный (контактный) способ, основанный на сжигании пирита, окислении образовавшегося SO2 до SO3 и последующим взаимодействием с водой.

FeS2 + O2 → (t) Fe2O3 + SO2

SO2 + O2 ⇄ (кат. - V2O5) SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Контактный способ производства серной кислоты

Нитрозный способ получения основан на взаимодействии сернистого газа с диоксидом азота IV в присутствии воды. Он состоит из нескольких этапов:

В окислительной башне смешивают оксиды азота (II) и (IV) с воздухом:

1. NO + O2 → NO2

Смесь газов подается в башни, орошаемые 75-ной% серной кислотой, здесь смесь оксидов азота поглощается с образованием нитрозилсерной кислоты:

2. NO + NO2 + 2H2SO4 = 2NO(HSO4) + H2O

В ходе гидролиза нитрозилсерной кислоты получают азотистую кислоту и серную:

3. NO(HSO4) + H2O = H2SO4 + HNO2

В упрощенном виде нитрозный способ можно записать так:

NO2 + SO2 + H2O = H2SO4 + NO

Нитрозный способ производства серной кислоты
Химические свойства
  • Кислотные свойства
  • 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)

    Ожог серной кислотой
  • Реакции с солями
  • 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 и карбонат натрия
  • Реакция с неметаллами
  • 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 с металлами
  • 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)

    Серная кислота и цинк

    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

    Лей кислоту в воду

    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

    Пассивирование железа

    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).

Пройдите тест для закрепления знаний

1. Как правильно готовить раствор серной кислоты?

Химик помни как оду: лей кислоту в воду! :)

2. Выберите продукт реакции железа и холодной концентрированной серной кислоты

Подсказка

3. Реакция концентрированной серной кислоты с малоактивными металлами сопровождается выделением

Реакция концентрированной серной кислоты с малоактивными металлами сопровождается выделением SO2

Ваш результат