A h2so4 molekulaképlete. Kénsav - kémiai tulajdonságok és ipari termelés

Szerkezeti képlet

Igaz, empirikus vagy bruttó képlet: H2SO4

A kénsav kémiai összetétele

Molekulatömeg: 98,076

Kénsav A H 2 SO 4 egy erős kétbázisú sav, amely a kén legmagasabb oxidációs állapotának (+6) felel meg. Normál körülmények között a tömény kénsav nehéz olajos folyadék, színtelen és szagtalan, savanyú "rézszerű" ízű. A technológiában a kénsavat vízzel és kénsav-anhidriddel SO 3 alkotott keverékeinek nevezik. Ha az SO 3:H 2 O mólaránya kisebb, mint 1, akkor ez a kénsav vizes oldata, ha több, mint 1 - SO 3 kénsavban (óleumban) készült oldata.

Név

A XVIII-XIX. században a lőporhoz használt ként kénpiritekből (pirit) állították elő vitriolgyárakban. A kénsavat akkoriban "vitriololajnak" nevezték (általában kristályos hidrát volt, konzisztenciájában olajra emlékeztetett), innen ered a sói (vagy inkább kristályos hidrátjai) neve - vitriol.

Kénsav beszerzése

Ipari (kontakt) módszer

Az iparban a kénsavat a kén-dioxid (kén vagy piritek elégetésekor keletkező kénes gáz) trioxiddá (kénsavanhidriddé) történő oxidációjával állítják elő, majd ezt követi a SO 3 vízzel való kölcsönhatása. Az ezzel a módszerrel kapott kénsavat kontaktnak is nevezik (koncentráció 92-94%).

Nitrózus (torony) módszer

Korábban a kénsavat kizárólag salétromos módszerrel nyerték speciális tornyokban, és a savat toronysavnak nevezték (75%-os koncentráció). Ennek a módszernek a lényege a kén-dioxid nitrogén-dioxiddal történő oxidációja víz jelenlétében.

Egy másik módja

Azokban a ritka esetekben, amikor a hidrogén-szulfid (H 2 S) kiszorítja a szulfátot (SO 4 -) a sóból (Cu, Ag, Pb, Hg fémekkel), a kénsav melléktermék. Ezeknek a fémeknek a szulfidjai a legnagyobb szilárdságúak, valamint jellegzetes fekete színűek.

Fizikai és fizikai-kémiai tulajdonságok

Nagyon erős sav, 18 o C-on pKa (1) \u003d -2,8, pKa (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 10 -2); kötéshosszak a molekulában S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, szög HOSOH 104°, OSO 119°; felforr, azeotróp elegyet képezve (98,3% H 2 SO 4 és 1,7% H 2 O, forráspontja 338,8 °C). A 100% H 2 SO 4 tartalomnak megfelelő kénsav összetétele (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 - - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 2 O 7, - 0,04, HS 2 O 7 - - 0,05. Vízzel és SO 3-mal minden arányban elegyíthető. Vizes oldatokban a kénsav szinte teljesen disszociál H 3 O + -ra, HSO 3 + -ra és 2HSO 4 - -re. H 2 SO 4 nH 2 O hidrátokat képez, ahol n = 1, 2, 3, 4 és 6,5.

Oleum

A kénsav SO 3 kénsavban készült oldatait óleumnak nevezzük, két vegyületet képeznek: H 2 SO 4 SO 3 és H 2 SO 4 2SO 3. Az óleum pirokénsavat is tartalmaz. A kénsav vizes oldatainak forráspontja koncentrációjának növekedésével növekszik, és 98,3% H 2 SO 4 tartalomnál éri el a maximumot. Az óleum forráspontja a SO 3 tartalom növekedésével csökken. A kénsav vizes oldatainak koncentrációjának növekedésével az oldatok teljes gőznyomása csökken, és 98,3% H 2 SO 4 tartalommal eléri a minimumot. Az óleum SO 3 koncentrációjának növekedésével a felette lévő teljes gőznyomás nő. A kénsav és óleum vizes oldatai feletti gőznyomás a következő egyenlettel számítható ki:

log p=A-B/T+2,126

az A és B együtthatók értéke a kénsav koncentrációjától függ. A kénsav vizes oldatai feletti gőz vízgőz, H 2 SO 4 és SO 3 keverékéből áll, míg a gőz összetétele a kénsav minden koncentrációjában eltér a folyadék összetételétől, kivéve a megfelelő azeotróp keveréket. A hőmérséklet emelkedésével a disszociáció fokozódik. A H 2 SO 4 ·SO 3 óleum viszkozitása a legnagyobb, a hőmérséklet emelkedésével η csökken. A kénsav elektromos ellenállása minimális SO 3 és 92% H 2 SO 4 koncentrációnál, maximális pedig 84 és 99,8% H 2 SO 4 koncentrációnál. Az óleum esetében a minimális ρ 10% SO 3 koncentrációnál van. A hőmérséklet emelkedésével a kénsav ρ értéke nő. 100%-os kénsav dielektromos állandója 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); krioszkópos állandó 6,12, ebulioszkópiai állandó 5,33; a levegőben lévő kénsavgőz diffúziós együtthatója a hőmérséklet függvényében változik; D = 1,67 10-5T3/2 cm2/s.

Kémiai tulajdonságok

A kénsav koncentrált formában hevítve meglehetősen erős oxidálószer. A HI-t és részben a HBr-t szabad halogénné oxidálja. Sok fémet oxidál (kivétel: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). Ebben az esetben a tömény kénsavat SO 2 -dá redukálják. Hidegben tömény kénsavban a Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba passziválódik, és a reakciók nem mennek végbe. A legerősebb redukálószerekkel a tömény kénsavat S-vé és H 2 S-vé redukálják. A tömény kénsav felszívja a vízgőzt, így gázok, folyadékok és szilárd anyagok szárítására használják, például exszikkátorokban. A tömény H 2 SO 4 azonban a hidrogén hatására részben redukálódik, ezért szárítására nem használható. A tömény kénsav a vizet a szerves vegyületekből leválasztja, és egyúttal fekete szenet (szenet) hagy maga után, a fa, a cukor és más anyagok elszenesedéséhez vezet. A hígított H 2 SO 4 felszabadulásával kölcsönhatásba lép minden olyan fémmel, amely a hidrogéntől balra lévő elektrokémiai feszültségsorban található. A híg H 2 SO 4 oxidációs tulajdonságai nem jellemzőek. A kénsav két sósorozatot képez: közepes - szulfátok és savas - hidroszulfátok, valamint észterek. A peroxomokénsav (vagy Caro-sav) H 2 SO 5 és peroxo-kénsav H 2 S 2 O 8 ismert. A kénsav bázikus oxidokkal is reagál, és szulfátot és vizet képez. Fémfeldolgozó üzemekben kénsavas oldatot használnak a fémoxid réteg eltávolítására a gyártási folyamat során erős melegítésnek kitett fémtermékek felületéről. Tehát a vas-oxidot fűtött kénsavoldat hatására távolítják el a vaslemez felületéről. A kénsavra és oldható sóira adott minőségi reakció az oldható báriumsókkal való kölcsönhatása, amelyben fehér bárium-szulfát csapadék képződik, amely például vízben és savakban oldhatatlan.

Alkalmazás

A kénsavat használják:

• ércek feldolgozása során, különösen ritka elemek kitermelésében, beleértve az uránt, irídiumot, cirkóniumot, ozmiumot stb.;
• ásványi műtrágyák gyártásában;
• elektrolitként ólom akkumulátorokban;
• különféle ásványi savak és sók előállítása;
• vegyi szálak, színezékek, füstképző és robbanásveszélyes anyagok gyártása során;
• az olaj-, fém-, textil-, bőr- és egyéb iparágakban;
• az élelmiszeriparban - élelmiszer-adalékanyagként regisztrálva E513 (emulgeálószer);
• ipari szerves szintézisben reakciókban:
• dehidratálás (dietil-éter, észterek kinyerése);
• hidratálás (etanol etilénből);
• szulfonálás (szintetikus detergensek és színezékek gyártási közbenső termékei);
• alkilezés (izooktán, polietilénglikol, kaprolaktám kinyerése) stb.
• Szűrőkben lévő gyanták visszanyerésére desztillált víz gyártása során.

A világ kénsavtermelése kb. évi 160 millió tonna. A kénsav legnagyobb fogyasztója az ásványi műtrágyák gyártása. A P 2 O 5 foszfát műtrágyáknál 2,2-3,4-szer több kénsavat fogyasztanak el tömeg szerint, az (NH 4) 2 SO 4 kénsavnál pedig az elfogyasztott (NH 4) 2 SO 4 tömegének 75%-át. Ezért a kénsav üzemeket általában az ásványi műtrágyákat előállító üzemekkel együtt építik.

Történelmi információk

A kénsav az ókor óta ismert, a természetben szabad formában fordul elő, például tavak formájában a vulkánok közelében. A timsó vagy vas-szulfát „zöld kő” égetésével nyert savas gázok talán első említése Dzsabir ibn Hajjan arab alkimistának tulajdonított írásokban található. A 9. században Ar-Razi perzsa alkimista vas és réz-szulfát keverékét (FeSO 4 7H 2 O és CuSO 4 5H 2 O) kalcinálva kénsavoldatot is kapott. Ezt a módszert Albert Magnus európai alkimista tökéletesítette, aki a 13. században élt. A kénsav vas-szulfátból történő előállításának sémája - vas(II)-szulfát hőbontása, majd a keverék hűtése. Valentine alkimista (XIII. század) írásai egy kénsav előállításának módszerét írják le a kén- és sópor keverékének vízzel való elégetésekor felszabaduló gáz (kén-anhidrid) elnyelésével. Ezt követően ez a módszer képezte az alapját az ún. "kamrás" módszer, amelyet kis kamrákban hajtanak végre, amelyeket ólommal béleltek, amely nem oldódik kénsavban. A Szovjetunióban egy ilyen módszer 1955-ig létezett. A 15. század alkimistái is ismertek egy módszert a kénsav piritből történő előállítására - kénpirit, amely olcsóbb és gyakoribb nyersanyag, mint a kén. A kénsavat 300 éven keresztül, kis mennyiségben üvegretortában állították elő így. Később a katalízis fejlődése miatt ez a módszer felváltotta a kénsav szintézisének kamrás módszerét. Jelenleg a kénsavat a (IV) kén-oxid katalitikus oxidációjával (V 2 O 5-ön) állítják elő kén-oxiddá (VI), majd a (VI) kén-oxidot 70%-os kénsavban oldva óleumot állítanak elő. Oroszországban először 1805-ben szervezték meg a kénsav előállítását Moszkva közelében, a Zvenigorod kerületben. 1913-ban Oroszország a 13. helyet foglalta el a világon a kénsav gyártásában.

további információ

A legkisebb kénsavcseppek a középső és felső légkörben képződhetnek vízgőz és nagy mennyiségű ként tartalmazó vulkáni hamu reakciója következtében. A keletkező szuszpenzió a kénsavfelhők magas albedója miatt megnehezíti a napfény eljutását a bolygó felszínére. Ezért (és a felső légkörben található nagyszámú apró vulkáni hamu részecskének köszönhetően, amelyek szintén megnehezítik a napfénynek a bolygóra jutását) a különösen erős vulkánkitörések után jelentős klímaváltozások következhetnek be. Például a Ksudach vulkán (Kamcsatka-félsziget, 1907) kitörése következtében körülbelül 2 évig fennmaradt a megnövekedett porkoncentráció a légkörben, és még Párizsban is megfigyeltek jellegzetes ezüstös kénsavfelhőket. A Pinatubo vulkán 1991-es robbanása, amely 3 10 7 tonna ként juttatott a légkörbe, oda vezetett, hogy 1992 és 1993 sokkal hidegebb volt, mint 1991 és 1994.

Szabványok

• Műszaki kénsav GOST 2184-77
• Kénsav akkumulátor. Műszaki adatok GOST 667-73
• Különleges tisztaságú kénsav. Műszaki adatok GOST 1422-78
• Reagensek. Kénsav. Műszaki adatok GOST 4204-77

A kénsav fizikai tulajdonságai:
Nehéz olajos folyadék ("vitriol");
sűrűsége 1,84 g/cm3; nem illékony, vízben jól oldódik - erős melegítéssel; t°pl. = 10,3 °C, fp \u003d 296 °C, nagyon higroszkópos, vízelvezető tulajdonságokkal rendelkezik (papír, fa, cukor elszenesedése).

A hidratálás hője olyan nagy, hogy a keverék felforrhat, kifröccsenhet és égési sérüléseket okozhat. Ezért kell savat adni a vízhez, és nem fordítva, mivel amikor vizet adunk a savhoz, könnyebb víz kerül a sav felületére, ahol az összes felszabaduló hő koncentrálódik.

Kénsav ipari gyártása (kontaktus módszer):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (óleum)

A zúzott tisztított nedves piritet (kén-piritet) felülről öntik a kemencébe a tüzeléshez. fluidágyas". Alulról (ellenáramlási elv) oxigénnel dúsított levegő áramlik át.
A kemencéből kemencegáz jön ki, melynek összetétele: SO 2, O 2, vízgőz (nedves volt a pirit) és a salak legkisebb részecskéi (vas-oxid). A gázt megtisztítják a szilárd részecskék szennyeződéseitől (ciklonban és elektrosztatikus leválasztóban) és vízgőztől (szárítótoronyban).
Az érintkező berendezésben a kén-dioxidot V 2 O 5 katalizátorral (vanádium-pentoxid) oxidálják a reakciósebesség növelése érdekében. Az egyik oxid oxidációja a másiké reverzibilis. Ezért a közvetlen reakció lefolyásának optimális körülményeit választják meg - megnövelt nyomást (mivel a közvetlen reakció a teljes térfogat csökkenésével megy végbe) és 500 C-nál nem magasabb hőmérsékletet (mivel a reakció exoterm).

Az abszorpciós toronyban a kén-oxidot (VI) tömény kénsav abszorbeálja.
A vízfelvételt nem alkalmazzák, mert a kén-oxid nagy mennyiségű hő felszabadulásával oldódik vízben, így a keletkező kénsav felforr és gőzzé alakul. A kénsavköd képződésének elkerülése érdekében használjon 98%-os tömény kénsavat. A kén-oxid nagyon jól oldódik egy ilyen savban, és óleumot képez: H 2 SO 4 nSO 3

A kénsav kémiai tulajdonságai:

A H 2 SO 4 egy erős kétbázisú sav, az egyik legerősebb ásványi sav, a nagy polaritás miatt a H - O kötés könnyen felszakad.

1) A kénsav vizes oldatban disszociál hidrogéniont és savmaradékot képezve:
H 2SO 4 \u003d H + + HSO 4-;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Összefoglaló egyenlet:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) A kénsav kölcsönhatása fémekkel:
A hígított kénsav csak a hidrogéntől balra eső feszültségsorokban oldja a fémeket:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (razb) → Zn + 2 SO 4 + H 2

3) Kénsav kölcsönhatásbázikus oxidokkal:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) A kénsav kölcsönhatása ahidroxidok:
H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Cserereakciók sókkal:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
A (savakban oldhatatlan) BaSO 4 fehér csapadék képződését a kénsav és az oldható szulfátok kimutatására használják (a szulfátion kvalitatív reakciója).

A koncentrált H 2 SO 4 különleges tulajdonságai:

1) sűrített a kénsav az erős oxidálószer ; fémekkel való kölcsönhatás során (az Au, Pt kivételével) a fém aktivitásától függően S +4 O 2, S 0 vagy H 2 S -2 keletkezik. Melegítés nélkül nem reagál Fe, Al, Cr - passziválással. Változó vegyértékű fémekkel való kölcsönhatás során az utóbbiak oxidálódnak magasabb oxidációs állapotba mint híg savas oldat esetén: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktív fém

8 Al + 15 H 2 SO 4 (tömény) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0–6 e- → 2Al 3+ - oxidáció
3│ S 6+ + 8e → S 2– helyreállítás

4Mg+5H2SO4 →4MgSO4+H2S+4H2O

Közepes aktivitású fém

2Cr + 4 H 2 SO 4 (tömény) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oxidáció
1│ S 6+ + 6e → S 0 - visszanyerés

Fém inaktív

2Bi + 6H 2SO 4 (tömény) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oxidáció
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - helyreállítás

2Ag + 2H 2SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) A tömény kénsav egyes nemfémeket általában a maximális oxidációs állapotig oxidál, maga redukálódikS+4O2:

C + 2H 2SO 4 (tömény) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2SO 4 (tömény) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2SO 4 (tömény) → 5SO 2 + 2H 3PO 4 + 2H 2 O

3) Összetett anyagok oxidációja:
A kénsav a HI-t és a HBr-t szabad halogénné oxidálja:
2 KBr + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2 H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
A tömény kénsav nem tudja a kloridionokat szabad klórrá oxidálni, ami lehetővé teszi a HCl előállítását a cserereakcióval:
NaCl + H 2 SO 4 (tömény) = NaHS04 + HCl

A kénsav eltávolítja a kémiailag megkötött vizet a hidroxilcsoportokat tartalmazó szerves vegyületekből. Az etil-alkohol dehidratálása tömény kénsav jelenlétében etilén képződéséhez vezet:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

A cukor, a cellulóz, a keményítő és más szénhidrátok kénsavval való érintkezéskor történő elszenesedése szintén a kiszáradásukkal magyarázható:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Cél: Megismerni a kénsav szerkezetét, fizikai és kémiai tulajdonságait, felhasználását.

Oktatási feladatok: Tekintsük a kénsav fizikai és kémiai tulajdonságait (egyéb savakkal közös és specifikus), így nyerjük ki a kénsav és sói nemzetgazdasági jelentőségét.

Oktatási feladatok: A tanulók körében a dialektikus-materialista természetismeret kialakításának folytatása.

Fejlesztési feladatok:Általános nevelési készségek és képességek fejlesztése, munka tankönyvvel és kiegészítő szakirodalommal, asztali munkavégzés szabályai, rendszerezési és általánosítási képesség, ok-okozati összefüggések megállapítása, gondolatok meggyőző és hozzáértő kifejezése, következtetések levonása, diagramok rajzolása , vázlat.

Az órák alatt

1. A múlt megismétlése.

Frontális osztályfelmérés. Hasonlítsa össze a kristályos és a képlékeny kén tulajdonságait! Magyarázd meg az allotrópia lényegét!

2. Új anyag elsajátítása.

A mese figyelmes meghallgatása után az óra végén elmagyarázzuk, miért viselkedett furcsán a kénsav vízzel, fával és aranygyűrűvel.

Úgy hangzik, mint egy hangfelvétel.

A kénsav kalandjai.

Az egyik vegyi birodalomban élt egy varázslónő, így hívták kénsav. Nem nézett ki olyan rosszul, színtelen folyadék volt, viszkózus, mint az olaj, szagtalan. Kénsav Híres akartam lenni, ezért kirándultam.

Már 5 órája sétált, és mivel túl meleg volt a nap, nagyon szomjas volt. És hirtelen meglátott egy kutat. "Víz!" – kiáltott fel sav, és a kúthoz futva megérintette a vizet. A víz rettenetesen sziszegett. A rémült varázslónő sírva rohant el. Ezt persze a fiatal sav keverve nem tudta kénsav a víz nagy mennyiségű hőt bocsát ki.

"Ha víz érintkezik kénsav, akkor a víz, mivel nincs ideje összekeverni a savval, felforrhat és kifröccsenhet kénsav. Ez a bejegyzés megjelent egy fiatal utazó naplójában, majd bekerült a tankönyvekbe.

Mivel a sav nem oltotta szomjukat, egy terebélyes fa úgy döntött, hogy lefekszik és megpihen az árnyékban. De neki sem sikerült. Amint Kénsav megérintette a fát, elszenesedni kezdett. Ennek okát nem tudva, a riadt sav elszaladt.

Hamarosan megérkezett a városba, és elhatározta, hogy elmegy az első üzletbe, amely szembekerült vele. Kiderült, hogy ékszerek. A kirakatokhoz közeledve a sav sok szép gyűrűt látott. KénsavÚgy döntöttem, kipróbálok egy gyűrűt. Aranygyűrűt kérve az eladótól, az utazó felhúzta hosszú, gyönyörű ujjára. A varázslónőnek nagyon tetszett a gyűrű, és úgy döntött, megveszi. Ezzel büszkélkedhetett a barátai előtt!

A várost elhagyva a sav hazament. Útközben nem hagyta el a gondolat, hogy miért viselkedett olyan furcsán a víz és a fa, amikor hozzáérnek, de ezzel az aranylóval nem történt semmi? – Igen, mert az arany benne van kénsav nem oxidálódik. Ezek voltak az utolsó szavak, amelyeket acid írt a naplójába.

Tanári magyarázat.

A kénsav elektronikus és szerkezeti képletei.

Mivel a kén a periódusos rendszer 3. periódusában van, az oktett szabályt (nyolc elektronszerkezet) nem tartják be, és egy kénatom akár tizenkét elektront is felvehet. A kénsav elektronikus és szerkezeti képlete a következő:

(A kén hat elektronja csillaggal van jelölve)

Nyugta.

A kénsav a kén-oxid (5) és víz (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4) kölcsönhatása során keletkezik.

fizikai tulajdonságok.

A kénsav színtelen, nehéz, nem illékony folyadék. Vízben oldva nagyon erős felmelegedés lép fel. Emlékezz arra tömény kénsavba ne öntsön vizet!

A tömény kénsav felszívja a levegőből a vízgőzt. Ez látható, ha egy nyitott edény tömény kénsavval egyensúlyban van egy mérlegen: egy idő után az edényt tartalmazó csésze elsüllyed.

Kémiai tulajdonságok.

A hígított kénsav minden savra jellemző tulajdonságokkal rendelkezik. Ezenkívül a kénsav sajátos tulajdonságokkal rendelkezik.

A kénsav kémiai tulajdonságai - Függelék .

A tanár bemutatója egy szórakoztató élményről.

Rövid biztonsági tájékoztató.

eszkimó (szén cukorból)

Felszerelés	Élményterv	Kimenet
Porcukor. tömény kénsav. Két vegyszeres pohár 100-150 ml-es. Üveg rúd. Mérleg.	Öntsön 30 g porcukrot egy főzőpohárba. Egy főzőpohár segítségével mérjünk ki 12 ml tömény kénsavat. A cukrot és a savat egy pohárban üvegrúddal pépes masszává keverjük (az üvegrudat kivesszük és egy pohár vízbe tesszük). Egy idő után a keverék elsötétül, felmelegszik, és hamarosan porózus szénmassza kezd kimászni az üvegből - popsikát	A cukor kénsavval (tömény) történő karbonizálása ennek a savnak az oxidáló tulajdonságaival magyarázható. A redukálószer a szén. A folyamat exoterm. 2H 2SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

A tanulók egy füzetbe töltenek ki egy táblázatot egy szórakoztató élménnyel.

Diákok érvelése arról, hogy a kénsav miért viselkedik olyan furcsán vízzel, fával és arannyal.

Alkalmazás.

Tulajdonságai (vízfelvevő képesség, oxidáló tulajdonságok, nem illékonyság) miatt a kénsavat széles körben használják a nemzetgazdaságban. A vegyipar fő termékei közé tartozik.

1. színezékek fogadása;
2. ásványi műtrágyák beszerzése;
3. olajtermékek tisztítása;
4. réz elektrolitikus előállítása;
5. elektrolit az akkumulátorokban;
6. robbanóanyagok fogadása;
7. színezékek fogadása;
8. mesterséges selyem beszerzése;
9. glükóz fogadása;
10. sók fogadása;
11. savak beszerzése.

Széles körben használják például a kénsav sóit

Na2SO4*10H2O– nátrium-szulfát kristályos hidrát (Glauber só)- szóda, üveggyártásban, gyógyászatban és állatgyógyászatban használják.

CaSO4*2H2O- hidratált kalcium-szulfát (természetes gipsz)- félvizes gipsz előállítására használják, amely az építőiparban és az orvostudományban szükséges - gipszkötések felhordásához.

CuSO4*5H2O– hidratált réz-szulfát (2) (rézszulfát)- kártevők és növénybetegségek elleni küzdelemben használják.

A tanulók munkája a tankönyv szövegen kívüli komponensével.

Ez érdekes

... a Kara-Bogaz-Gol-öbölben a víz +5 °C hőmérsékleten 30% Glauber-sót tartalmaz, ez a só fehér csapadék formájában válik ki, mint a hó, és a meleg idő beálltával a só ismét feloldódik. Mivel a Glauber-só megjelenik és eltűnik ebben az öbölben, elnevezték csodálható, ami "csodálatos sót" jelent.

3. A táblára írt kérdések az oktatási anyag konszolidálásához.

1. Télen az ablakkeretek közé néha tömény kénsavat tartalmazó edényt helyeznek. Mi a célja ennek, miért nem lehet savval a tetejéig megtölteni az edényt?
2. Miért nevezik a kémia "kenyerének" a kénsavat?

Házi feladat és utasítások a végrehajtásához.

Adott esetben írja le az egyenleteket ionos formában.

Következtetések a leckéről, érdemjegyek felállítása és kommentálása.

Hivatkozások.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G., Kémia: Tankönyv az esti (műszakos) középiskola 7-11. osztályai számára 2 órás 1-3. rész - M .: Oktatás, 1987.
2. Kémia az 1991. évi 6. számú iskolában.
3. Strempler Genrikh Ivanovich, Kémia szabadidőben: Könyv. diákoknak szerdán. és régi. kor /Fig. szerk. V.N. részvételével. Rastopchiny.- F .: Ch. szerk. KSE, 1990.

Történelmi neve van: vitriololaj. A sav tanulmányozása az ókorban kezdődött, írásaikban Dioszkoridész görög orvos, Idősebb Plinius római természettudós, Geber, Razi és Ibn Sina iszlám alkimisták és mások írták le. A suméroknál volt egy lista a vitriolról, amelyet az anyag színe szerint osztályoztak. Napjainkban a "vitriol" szó kétértékű fém-szulfátok kristályos hidrátjait egyesíti.

A 17. században Johann Glauber német-holland kémikus a kénsavat (KNO3) jelenlétében elégetve állított elő, 1736-ban Joshua Ward (londoni gyógyszerész) ezt a módszert alkalmazta a gyártás során. Ezt az időt tekinthetjük a kiindulópontnak, amikor a kénsavat nagyüzemben kezdték előállítani. Képletét (H2SO4), ahogyan azt általában hiszik, a svéd kémikus, Berzelius (1779-1848) állapította meg valamivel később.

Berzelius betűjelekkel (amelyek kémiai elemeket jelölnek) és alsó indexekkel (az adott típusú atomok számát jelölve egy molekulában) azt találta, hogy egy molekula 1 kénatomot (S), 2 hidrogénatomot (H) és 4 oxigénatomot tartalmaz ( O ). Azóta ismertté vált a molekula minőségi és mennyiségi összetétele, vagyis a kémia nyelvén leírták a kénsavat.

Grafikus formában ábrázolva a molekulában lévő atomok kölcsönös elrendeződését és a közöttük lévő kémiai kötéseket (ezeket általában vonallal jelöljük), tájékoztat arról, hogy a molekula közepén egy kénatom található, amelyet kettős kötéssel kapcsolnak össze két oxigénnel. atomok. A másik két oxigénatomhoz, amelyekhez egy-egy hidrogénatom kapcsolódik, ugyanaz a kénatom kapcsolódik egyes kötéssel.

Tulajdonságok

A kénsav enyhén sárgás vagy színtelen, viszkózus folyadék, vízben bármilyen koncentrációban oldódik. Erős ásvány, erősen agresszív fémekkel (a tömény nem lép kölcsönhatásba a vassal melegítés nélkül, hanem passziválja), kőzetekkel, állati szövetekkel vagy egyéb anyagokkal szemben. Jellemzője a magas higroszkóposság és az erős oxidálószer kifejezett tulajdonságai. 10,4 °C hőmérsékleten a sav megszilárdul. 300 °C-ra melegítve a sav csaknem 99%-a kénsav-anhidridet (SO3) veszít.

Tulajdonságai a vizes oldat koncentrációjától függően változnak. A savas oldatoknak vannak általános elnevezései. A hígított savat 10%-ig tekintjük. Akkumulátor - 29-32%. 75%-nál kisebb koncentrációban (a GOST 2184 szerint) toronynak nevezik. Ha a koncentráció 98%, akkor az már tömény kénsav lesz. A képlet (kémiai vagy szerkezeti) minden esetben változatlan marad.

Ha tömény kénsav-anhidridet oldunk kénsavban, óleum vagy füstölgő kénsav keletkezik, képlete a következőképpen írható fel: H2S2O7. A tiszta sav (H2S2O7) szilárd anyag, olvadáspontja 36 °C. A kénsav hidratációs reakcióit nagy mennyiségű hő felszabadulása jellemzi.

A híg sav reakcióba lép fémekkel, amelyekkel reakcióba lépve erős oxidálószer tulajdonságait mutatja. Ebben az esetben a kénsavat redukálják, a redukált (legfeljebb +4, 0 vagy -2) kénatomot tartalmazó képződő anyagok képlete lehet: SO2, S vagy H2S.

Reagál nem fémekkel, például szénnel vagy kénnel:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reagál nátrium-kloriddal:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Jellemzője egy aromás vegyület benzolgyűrűjéhez kapcsolódó hidrogénatom elektrofil szubsztitúciós reakciója -SO3H csoporttal.

Nyugta

1831-ben szabadalmaztatták a H2SO4 előállításának érintkezési módszerét, amely jelenleg a fő. Ma a legtöbb kénsavat ezzel a módszerrel állítják elő. Nyersanyagként szulfidércet (gyakrabban vaspirit FeS2) használnak, amelyet speciális kemencékben égetnek el, és pörkölőgáz képződik. Mivel a gáz hőmérséklete 900 ° C, 70% -os koncentrációjú kénsavval hűtik. Ezután a gázt megtisztítják a portól a ciklonban és az elektrosztatikus leválasztóban, a mosótornyokban 40 és 10% katalitikus mérgek (As2O5 és fluor) koncentrációjú savval, valamint a nedves elektrosztatikus leválasztókon savas aeroszolból. Ezután a 9% kén-dioxidot (SO2) tartalmazó pörkölőgázt megszárítják, és az érintkező berendezésbe vezetik. 3 réteg vanádiumkatalizátoron való áthaladás után az SO2 SO3-dá oxidálódik. A képződött kénsav-anhidrid feloldásához tömény kénsavat használnak. A kénsav-anhidrid (SO3) vízmentes kénsavban készült oldatának képlete: H2S2O7. Ebben a formában az óleumot acéltartályokban szállítják a fogyasztóhoz, ahol a kívánt koncentrációra hígítják.

Alkalmazás

Különböző kémiai tulajdonságai miatt a H2SO4 széles körű felhasználási területtel rendelkezik. Maga a sav előállítása során, mint elektrolit ólom-savas akkumulátorokban, különféle tisztítószerek gyártásához, a vegyiparban is fontos reagens. Használják még: alkoholok, műanyagok, színezékek, gumi, éter, ragasztók, szappanok és mosószerek, gyógyszerek, cellulóz és papír, kőolajtermékek gyártásában.

Bármely sav összetett anyag, amelynek molekulája egy vagy több hidrogénatomot és egy savmaradékot tartalmaz.

A kénsav képlete H2SO4. Ezért a kénsavmolekula összetétele két hidrogénatomot és egy SO4 savmaradékot tartalmaz.

A kén-oxid vízzel való reakciója során kénsav keletkezik

SO3+H2O -> H2SO4

A tiszta 100%-os kénsav (monohidrát) nehéz folyadék, viszkózus, mint az olaj, színtelen és szagtalan, savanyú "réz" ízű. Már +10 ° C hőmérsékleten megszilárdul és kristályos masszává alakul.

A tömény kénsav körülbelül 95% H2SO4-et tartalmaz. És lefagy -20 ° C alatti hőmérsékleten.

Kölcsönhatás vízzel

A kénsav vízben jól oldódik, bármilyen arányban keveredik vele. Ezzel nagy mennyiségű hő szabadul fel.

A kénsav képes elnyelni a levegőből a vízgőzt. Ezt az ingatlant az iparban használják gázok szárítására. A gázokat kénsavval speciális tartályokon átengedve szárítják. Természetesen ez a módszer csak azokra a gázokra alkalmazható, amelyek nem lépnek reakcióba vele.

Ismeretes, hogy amikor a kénsav sok szerves anyaggal, különösen szénhidráttal érintkezik, ezek az anyagok elszenesednek. A helyzet az, hogy a szénhidrátok, akárcsak a víz, hidrogént és oxigént is tartalmaznak. A kénsav megfosztja őket ezektől az elemektől. Ami marad, az a szén.

A H2SO4 vizes oldatában a lakmusz és a metilnarancs indikátorok pirosra váltanak, ami azt jelzi, hogy ennek az oldatnak savanyú íze van.

Kölcsönhatás fémekkel

Mint minden más sav, a kénsav is képes a hidrogénatomokat fématomokkal helyettesíteni a molekulájában. Szinte minden fémmel kölcsönhatásba lép.

híg kénsavat normál savként reagál a fémekkel. A reakció eredményeként só képződik savas maradékkal, SO4 és hidrogén.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

DE tömény kénsav nagyon erős oxidálószer. Minden fémet oxidál, függetlenül a feszültségsoron belüli helyzetüktől. És amikor fémekkel reagál, maga is SO2-dá redukálódik. Hidrogén nem szabadul fel.

Сu + 2 H2SO4 (konc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2 H2SO4 (konc) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

De az arany, a vas, az alumínium, a platina csoport fémei nem oxidálódnak a kénsavban. Ezért a kénsavat acéltartályokban szállítják.

Az ilyen reakciók eredményeként kapott kénsavsókat szulfátoknak nevezzük. Színtelenek és könnyen kristályosodnak. Némelyikük vízben jól oldódik. Csak a CaSO4 és a PbSO4 nehezen oldódik. A BaSO4 vízben szinte oldhatatlan.

Kölcsönhatás az alapokkal

A sav és a bázis reakcióját közömbösítési reakciónak nevezzük. A kénsav semlegesítési reakciója eredményeként a savmaradékot SO4 és vizet H2O tartalmazó só képződik.

Példák a kénsav semlegesítési reakcióira:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

A kénsav semlegesítési reakcióba lép mind az oldható, mind az oldhatatlan bázisokkal.

Mivel a kénsavmolekulában két hidrogénatom van, semlegesítéséhez két bázis szükséges, ezért a kétbázisú savak közé tartozik.

Kölcsönhatás bázikus oxidokkal

Az iskolai kémia tantárgyból tudjuk, hogy az oxidokat komplex anyagoknak nevezzük, amelyek két kémiai elemet tartalmaznak, amelyek közül az egyik az oxigén -2 oxidációs állapotú. A bázikus oxidokat 1, 2 és néhány 3 vegyértékű fémek oxidjainak nevezzük. Példák bázikus oxidokra: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

Bázikus oxidokkal a kénsav semlegesítési reakcióba lép. Egy ilyen reakció eredményeként, mint a bázisokkal való reakcióban, só és víz képződik. A só SO4 savmaradékot tartalmaz.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Só kölcsönhatás

A kénsav reakcióba lép gyengébb vagy illékony savak sóival, kiszorítva ezeket a savakat. A reakció eredményeként egy savas SO4 maradékot tartalmazó só és egy sav keletkezik

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

A kénsav és vegyületeinek alkalmazása

A BaSO4 báriumkása képes késleltetni a röntgensugárzást. Az emberi test üreges szerveivel megtöltve a radiológusok megvizsgálják azokat.

Az orvostudományban és az építőiparban széles körben használják a természetes gipsz CaSO4 * 2H2O, kalcium-szulfát-hidrátot. A Na2SO4 * 10H2O glaubersót az orvostudományban és az állatgyógyászatban, a vegyiparban használják szóda és üveg előállítására. A réz-szulfát CuSO4 * 5H2O ismert a kertészek és agronómusok számára, akik kártevők és növényi betegségek leküzdésére használják.

A kénsavat széles körben használják különféle iparágakban: vegyipar, fémmegmunkálás, kőolaj, textil, bőr és mások.