Formula molecolare di h2so4. Acido solforico - proprietà chimiche e produzione industriale

Formula strutturale

Formula vera, empirica o grossolana: H2SO4

Composizione chimica dell'acido solforico

Peso molecolare: 98.076

Acido solforico H 2 SO 4 è un acido bibasico forte, corrispondente al più alto stato di ossidazione dello zolfo (+6). In condizioni normali, l'acido solforico concentrato è un liquido oleoso pesante, incolore e inodore, con un sapore acido "ramato". Nella tecnologia, l'acido solforico è chiamato le sue miscele sia con acqua che con anidride solforica SO 3. Se il rapporto molare di SO 3: H 2 O è inferiore a 1, allora questa è una soluzione acquosa di acido solforico, se superiore a 1 - una soluzione di SO 3 in acido solforico (oleum).

Nome

Nei secoli XVIII-XIX, lo zolfo per polvere da sparo veniva prodotto dalle piriti di zolfo (pirite) negli impianti di vetriolo. L'acido solforico a quel tempo era chiamato "olio di vetriolo" (di regola era un idrato cristallino, di consistenza simile all'olio), da cui l'origine del nome dei suoi sali (o meglio idrati cristallini) - vetriolo.

Ottenere acido solforico

Metodo industriale (a contatto).

Nell'industria, l'acido solforico è prodotto dall'ossidazione dell'anidride solforosa (gas solforoso prodotto durante la combustione di zolfo o piriti) a triossido (anidride solforica), seguita dall'interazione di SO 3 con acqua. L'acido solforico ottenuto con questo metodo è anche chiamato contatto (concentrazione 92-94%).

Metodo nitroso (torre).

In precedenza, l'acido solforico veniva ottenuto esclusivamente con il metodo nitroso in apposite torri e l'acido era chiamato acido della torre (concentrazione del 75%). L'essenza di questo metodo è l'ossidazione dell'anidride solforosa con biossido di azoto in presenza di acqua.

Un altro modo

In quei rari casi in cui l'idrogeno solforato (H 2 S) sostituisce il solfato (SO 4 -) dal sale (con metalli Cu, Ag, Pb, Hg), l'acido solforico è un sottoprodotto. I solfuri di questi metalli hanno la massima resistenza, oltre a un caratteristico colore nero.

Proprietà fisiche e fisico-chimiche

Un acido molto forte, a 18 o C pK a (1) \u003d -2,8, pK a (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 10 -2); lunghezze di legame nella molecola S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, angolo HOSOH 104°, OSO 119°; bolle, formando una miscela azeotropica (98,3% H 2 SO 4 e 1,7% H 2 O con un punto di ebollizione di 338,8 ° C). L'acido solforico, corrispondente al 100% di contenuto di H 2 SO 4, ha una composizione (%): 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, SA 2 O 7 - - 0,05. Miscibile con acqua e SO 3 in tutte le proporzioni. In soluzioni acquose, l'acido solforico si dissocia quasi completamente in H 3 O + , HSO 3 + e 2HSO 4 - . Forme idrata H 2 SO 4 nH 2 O, dove n = 1, 2, 3, 4 e 6,5.

Oleum

Le soluzioni di anidride solforica SO 3 nell'acido solforico sono chiamate oleum, formano due composti H 2 SO 4 SO 3 e H 2 SO 4 2SO 3. Oleum contiene anche acidi pirosolforici. Il punto di ebollizione delle soluzioni acquose di acido solforico aumenta con l'aumento della sua concentrazione e raggiunge un contenuto massimo del 98,3% H 2 SO 4 . Il punto di ebollizione dell'oleum diminuisce all'aumentare del contenuto di SO 3. Con un aumento della concentrazione di soluzioni acquose di acido solforico, la pressione di vapore totale sulle soluzioni diminuisce e, con un contenuto del 98,3% di H 2 SO 4, raggiunge un minimo. Con un aumento della concentrazione di SO 3 in oleum, la pressione di vapore totale al di sopra di essa aumenta. La tensione di vapore su soluzioni acquose di acido solforico e oleum può essere calcolata dall'equazione:

log p=AB/T+2.126

i valori dei coefficienti A e B dipendono dalla concentrazione di acido solforico. Il vapore su soluzioni acquose di acido solforico è costituito da una miscela di vapore acqueo, H 2 SO 4 e SO 3, mentre la composizione del vapore differisce dalla composizione del liquido a tutte le concentrazioni di acido solforico, ad eccezione della corrispondente miscela azeotropica. Quando la temperatura aumenta, la dissociazione aumenta. L'oleum H 2 SO 4 ·SO 3 ha la viscosità massima, all'aumentare della temperatura η diminuisce. La resistenza elettrica dell'acido solforico è minima a una concentrazione di SO 3 e 92% H 2 SO 4 e massima a una concentrazione di 84 e 99,8% H 2 SO 4 . Per oleum, il minimo ρ è ad una concentrazione del 10% SO 3 . All'aumentare della temperatura, il ρ dell'acido solforico aumenta. Costante dielettrica dell'acido solforico al 100% 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); costante crioscopica 6.12, costante ebulioscopica 5.33; il coefficiente di diffusione del vapore di acido solforico nell'aria varia con la temperatura; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Proprietà chimiche

L'acido solforico in forma concentrata quando riscaldato è un agente ossidante abbastanza forte. Ossida HI e parzialmente HBr per liberare alogeni. Ossida molti metalli (eccezioni: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). In questo caso, l'acido solforico concentrato viene ridotto a SO 2 . A freddo in acido solforico concentrato, Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba vengono passivati ​​e le reazioni non procedono. Con gli agenti riducenti più forti, l'acido solforico concentrato viene ridotto a S e H 2 S. L'acido solforico concentrato assorbe il vapore acqueo, quindi viene utilizzato per essiccare gas, liquidi e solidi, ad esempio negli essiccatori. Tuttavia, l'H 2 SO 4 concentrato viene parzialmente ridotto dall'idrogeno, motivo per cui non può essere utilizzato per l'essiccazione. Separando l'acqua dai composti organici e lasciando allo stesso tempo carbone nero (carbone), l'acido solforico concentrato porta alla carbonizzazione di legno, zucchero e altre sostanze. L'H 2 SO 4 diluito interagisce con tutti i metalli che si trovano nella serie elettrochimica di tensioni a sinistra dell'idrogeno con il suo rilascio. Le proprietà ossidanti per H 2 SO 4 diluito non sono caratteristiche. L'acido solforico forma due serie di sali: medi - solfati e acidi - idrosolfati, nonché esteri. Sono noti gli acidi perossomonsolforico (o acido di Caro) H 2 SO 5 e perossodisolforico H 2 S 2 O 8. L'acido solforico reagisce anche con gli ossidi basici per formare solfato e acqua. Negli impianti di lavorazione dei metalli, una soluzione di acido solforico viene utilizzata per rimuovere uno strato di ossido metallico dalla superficie dei prodotti in metallo soggetti a forte riscaldamento durante il processo di fabbricazione. Quindi, l'ossido di ferro viene rimosso dalla superficie della lamiera mediante l'azione di una soluzione riscaldata di acido solforico. Una reazione qualitativa all'acido solforico e ai suoi sali solubili è la loro interazione con i sali solubili di bario, in cui si forma un precipitato bianco di solfato di bario, insolubile in acqua e acidi, per esempio.

Applicazione

L'acido solforico viene utilizzato:

• nella lavorazione dei minerali, in particolare nell'estrazione di elementi rari, tra cui uranio, iridio, zirconio, osmio, ecc.;
• nella produzione di fertilizzanti minerali;
• come elettrolita nelle batterie al piombo;
• ottenere vari acidi e sali minerali;
• nella produzione di fibre chimiche, coloranti, fumogeni ed esplosivi;
• nell'industria petrolifera, metalmeccanica, tessile, della pelle e altre;
• nell'industria alimentare - registrato come additivo alimentare E513 (emulsionante);
• nella sintesi organica industriale nelle reazioni:
• disidratazione (ottenendo dietiletere, esteri);
• idratazione (etanolo da etilene);
• solfonazione (detergenti sintetici e intermedi nella produzione di coloranti);
• alchilazione (ottenimento di isoottano, polietilenglicole, caprolattame), ecc.
• Per il recupero delle resine nei filtri nella produzione di acqua distillata.

Produzione mondiale di acido solforico ca. 160 milioni di tonnellate all'anno. Il maggior consumatore di acido solforico è la produzione di fertilizzanti minerali. Per i fertilizzanti fosfatici P 2 O 5, viene consumata in massa 2,2-3,4 volte più acido solforico e per (NH 4) 2 SO 4 acido solforico il 75% della massa consumata (NH 4) 2 SO 4. Pertanto, gli impianti di acido solforico tendono ad essere costruiti insieme agli impianti per la produzione di fertilizzanti minerali.

Informazioni storiche

L'acido solforico è noto fin dall'antichità, essendo presente in natura in forma libera, ad esempio sotto forma di laghi vicino a vulcani. Forse la prima menzione di gas acidi ottenuti calcinando allume o solfato di ferro "pietra verde" si trova in scritti attribuiti all'alchimista arabo Jabir ibn Hayyan. Nel IX secolo l'alchimista persiano Ar-Razi, calcinando una miscela di ferro e solfato di rame (FeSO 4 7H 2 O e CuSO 4 5H 2 O), ottenne anche una soluzione di acido solforico. Questo metodo fu perfezionato dall'alchimista europeo Albert Magnus, vissuto nel XIII secolo. Schema per la produzione di acido solforico da solfato ferroso - decomposizione termica del solfato di ferro (II), seguita da raffreddamento della miscela. Gli scritti dell'alchimista Valentino (XIII secolo) descrivono un metodo per produrre acido solforico assorbendo gas (anidride solforica) liberato dalla combustione di una miscela di polveri di zolfo e salnitro con acqua. Successivamente, tale metodo ha costituito la base del cosiddetto. Metodo "a camera", effettuato in piccole camere rivestite di piombo, che non si scioglie in acido solforico. In URSS, un tale metodo esisteva fino al 1955. Gli alchimisti del XV secolo conoscevano anche un metodo per ottenere acido solforico dalla pirite: la pirite di zolfo, una materia prima più economica e più comune dello zolfo. L'acido solforico è stato prodotto in questo modo per 300 anni, in piccole quantità in storte di vetro. Successivamente, in connessione con lo sviluppo della catalisi, questo metodo ha sostituito il metodo a camera per la sintesi dell'acido solforico. Attualmente, l'acido solforico è prodotto dall'ossidazione catalitica (su V 2 O 5) dell'ossido di zolfo (IV) in ossido di zolfo (VI) e successiva dissoluzione dell'ossido di zolfo (VI) in acido solforico al 70% per formare oleum. In Russia, la produzione di acido solforico fu organizzata per la prima volta nel 1805 vicino a Mosca, nel distretto di Zvenigorod. Nel 1913, la Russia si è classificata al 13° posto nel mondo per produzione di acido solforico.

Informazioni aggiuntive

Le più piccole goccioline di acido solforico possono formarsi nell'atmosfera media e superiore a causa della reazione del vapore acqueo e della cenere vulcanica contenente grandi quantità di zolfo. La sospensione risultante, dovuta all'elevata albedo delle nubi di acido solforico, rende difficile alla luce solare raggiungere la superficie del pianeta. Pertanto (e anche a causa di un gran numero di minuscole particelle di cenere vulcanica nell'alta atmosfera, che rendono anche difficile per la luce solare raggiungere il pianeta), possono verificarsi cambiamenti climatici significativi dopo eruzioni vulcaniche particolarmente forti. Ad esempio, a seguito dell'eruzione del vulcano Ksudach (Penisola di Kamchatka, 1907), un aumento della concentrazione di polvere nell'atmosfera persiste per circa 2 anni e anche a Parigi sono state osservate caratteristiche nubi argentate di acido solforico. L'esplosione del vulcano Pinatubo nel 1991, che ha inviato 3 10 7 tonnellate di zolfo nell'atmosfera, ha portato al fatto che il 1992 e il 1993 sono stati molto più freddi del 1991 e del 1994.

Standard

• Acido solforico tecnico GOST 2184-77
• Batteria all'acido solforico. Specifiche GOST 667-73
• Acido solforico di purezza speciale. Specifiche GOST 1422-78
• Reagenti. Acido solforico. Specifiche GOST 4204-77

Proprietà fisiche dell'acido solforico:
Liquido oleoso pesante ("vetriolo");
densità 1,84 g/cm3; non volatile, altamente solubile in acqua - con forte riscaldamento; t°pl. = 10,3°C, bp \u003d 296 ° C, molto igroscopico, ha proprietà di rimozione dell'acqua (carbonizzazione di carta, legno, zucchero).

Il calore di idratazione è così grande che la miscela può bollire, schizzare e causare ustioni. Pertanto, è necessario aggiungere acido all'acqua, e non viceversa, poiché quando l'acqua viene aggiunta all'acido, l'acqua più leggera sarà sulla superficie dell'acido, dove si concentrerà tutto il calore rilasciato.

Produzione industriale di acido solforico (metodo di contatto):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 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 (oleum)

La pirite bagnata purificata frantumata (piriti di zolfo) viene versata dall'alto nel forno per la cottura in " letto fluido". Dal basso (principio di controcorrente) viene fatta passare aria arricchita con ossigeno.
Il gas della fornace esce dal forno, la cui composizione è: SO 2, O 2, vapore acqueo (la pirite era bagnata) e le particelle più piccole di cenere (ossido di ferro). Il gas viene purificato dalle impurità di particelle solide (in un ciclone e precipitatore elettrostatico) e vapore acqueo (in una torre di essiccazione).
Nell'apparecchiatura di contatto, l'anidride solforosa viene ossidata utilizzando un catalizzatore V 2 O 5 (pentossido di vanadio) per aumentare la velocità di reazione. Il processo di ossidazione da un ossido all'altro è reversibile. Pertanto, vengono selezionate le condizioni ottimali per il corso della reazione diretta: aumento della pressione (perché la reazione diretta si verifica con una diminuzione del volume totale) e una temperatura non superiore a 500 C (perché la reazione è esotermica).

Nella torre di assorbimento, l'ossido di zolfo (VI) viene assorbito dall'acido solforico concentrato.
L'assorbimento d'acqua non viene utilizzato, poiché l'ossido di zolfo si dissolve in acqua con il rilascio di una grande quantità di calore, quindi l'acido solforico risultante bolle e si trasforma in vapore. Per evitare la formazione di nebbia di acido solforico, utilizzare acido solforico concentrato al 98%. L'ossido di zolfo si dissolve molto bene in un tale acido, formando oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Proprietà chimiche dell'acido solforico:

H 2 SO 4 è un forte acido bibasico, uno degli acidi minerali più forti, a causa dell'elevata polarità, il legame H - O si rompe facilmente.

1) L'acido solforico si dissocia in soluzione acquosa , formando uno ione idrogeno e un residuo acido:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Equazione riassuntiva:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) L'interazione dell'acido solforico con i metalli:
L'acido solforico diluito dissolve solo i metalli nella serie di tensioni a sinistra dell'idrogeno:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Interazione acido solforicocon ossidi basici:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) L'interazione dell'acido solforico conidrossidi:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Reazioni di scambio con i sali:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
La formazione di un precipitato bianco di BaSO 4 (insolubile in acidi) viene utilizzata per rilevare l'acido solforico e i solfati solubili (reazione qualitativa per lo ione solfato).

Proprietà speciali dell'H 2 SO 4 concentrato:

1) concentrato l'acido solforico è forte agente ossidante ; quando si interagisce con i metalli (tranne Au, Pt) recuperare a S +4 O 2 , S 0 o H 2 S -2 a seconda dell'attività del metallo. Senza riscaldamento, non reagisce con Fe, Al, Cr - passivazione. Quando interagiscono con metalli a valenza variabile, questi ultimi si ossidano a stati di ossidazione superiori che nel caso di una soluzione acida diluita: Fe0→ Fe 3+ , Cr 0→ Cr 3+ , Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

metallo attivo

8 Al + 15 H 2 SO 4 (conc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - ossidazione
3│ S 6+ + 8e → S 2– recupero

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Metallo di media attività

2Cr + 4 H 2 SO 4 (conc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - ossidazione
1│ S 6+ + 6e → S 0 - recupero

Metallo inattivo

2Bi + 6H 2 SO 4 (conc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - ossidazione
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - recupero

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

2) L'acido solforico concentrato ossida alcuni non metalli, di regola, al massimo stato di ossidazione, esso stesso viene ridotto aS+4O2:

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

S+ 2H 2 SO 4 (conc) → 3SO 2 + 2H 2 O

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

3) Ossidazione di sostanze complesse:
L'acido solforico ossida HI e HBr per liberare alogeni:
2 KBr + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
L'acido solforico concentrato non può ossidare gli ioni cloruro in cloro libero, il che consente di ottenere HCl mediante la reazione di scambio:
NaCl + H 2 SO 4 (conc.) = NaHSO 4 + Hcl

L'acido solforico rimuove l'acqua chimicamente legata dai composti organici contenenti gruppi idrossilici. La disidratazione dell'alcol etilico in presenza di acido solforico concentrato porta alla produzione di etilene:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

La carbonizzazione di zucchero, cellulosa, amido e altri carboidrati al contatto con l'acido solforico è spiegata anche dalla loro disidratazione:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Bersaglio: Per conoscere la struttura, le proprietà fisiche e chimiche, l'uso dell'acido solforico.

Compiti educativi: Considerare le proprietà fisiche e chimiche (comuni con altri acidi e specifiche) dell'acido solforico, ottenendo, mostrano la grande importanza dell'acido solforico e dei suoi sali nell'economia nazionale.

Compiti educativi: Continuare la formazione di una comprensione dialettica-materialistica della natura tra gli studenti.

Compiti di sviluppo: Sviluppo di abilità e abilità educative generali, lavoro con un libro di testo e letteratura aggiuntiva, regole per lavorare su un desktop, capacità di sistematizzare e generalizzare, stabilire relazioni di causa ed effetto, esprimere i propri pensieri in modo conclusivo e competente, trarre conclusioni, disegnare diagrammi , schizzo.

Durante le lezioni

1. Ripetizione del passato.

Indagine frontale in classe. Confronta le proprietà dello zolfo cristallino e plastico. Spiega l'essenza dell'allotropia.

2. Imparare nuovo materiale.

Dopo aver ascoltato attentamente il racconto, spiegheremo alla fine della lezione perché l'acido solforico si comporta in modo strano con acqua, legno e un anello d'oro.

Sembra una registrazione audio.

Le avventure dell'acido solforico.

In un regno chimico viveva una maga, il suo nome era acido solforico. Non sembrava così male, era un liquido incolore, viscoso come olio, inodore. Acido solforico Volevo essere famoso, così ho fatto un viaggio.

Camminava già da 5 ore, e siccome la giornata era troppo calda, aveva molta sete. E all'improvviso vide un pozzo. "Acqua!" esclamò acido, e correndo al pozzo, toccò l'acqua. L'acqua sbuffava terribilmente. Con un grido, la maga spaventata si precipitò via. Naturalmente, il giovane acido non lo sapeva quando si mescolava acido solforico l'acqua rilascia una grande quantità di calore.

"Se l'acqua viene a contatto con acido solforico, quindi l'acqua, non avendo il tempo di mescolarsi con l'acido, può bollire e gettare schizzi acido solforico. Questa voce è apparsa nel diario di un giovane viaggiatore e poi è entrata nei libri di testo.

Poiché l'acido non ha placato la loro sete, quindi, un albero tentacolare, ha deciso di sdraiarsi e riposare all'ombra. Ma nemmeno lei ci è riuscita. Una volta Acido solforico toccò l'albero, iniziò a carbonizzare. Non conoscendo il motivo, l'acido spaventato è scappato.

Ben presto venne in città e decise di recarsi nel primo negozio che si imbatté nella sua strada. Si sono rivelati gioielli. Avvicinandosi alle vetrine dei negozi, l'acido vide molti bellissimi anelli. Acido solforico Ho deciso di provare un anello. Chiedendo al venditore un anello d'oro, il viaggiatore lo mise sul suo lungo e bellissimo dito. Alla maga piacque molto l'anello e decise di comprarlo. Ecco cosa poteva vantare con i suoi amici!

Lasciando la città, l'acido è andato a casa. Lungo la strada, il pensiero non l'ha lasciata, perché l'acqua e il legno si sono comportati in modo così strano quando sono stati toccati da lei, ma non è successo nulla a questa cosa d'oro? «Sì, perché c'è l'oro acido solforico non si ossida. Queste furono le ultime parole scritte dall'acido nel suo diario.

Spiegazione dell'insegnante.

Formule elettroniche e strutturali dell'acido solforico.

Poiché lo zolfo si trova nel 3° periodo del sistema periodico, la regola dell'ottetto (otto strutture elettroniche) non viene rispettata e un atomo di zolfo può acquisire fino a dodici elettroni. Le formule elettroniche e strutturali dell'acido solforico sono le seguenti:

(I sei elettroni dello zolfo sono contrassegnati da un asterisco)

Ricevuta.

L'acido solforico è formato dall'interazione dell'ossido di zolfo (5) con l'acqua (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

Proprietà fisiche.

L'acido solforico è un liquido incolore, pesante e non volatile. Quando disciolto in acqua, si verifica un riscaldamento molto forte. ricordati che non versare acqua nell'acido solforico concentrato!

L'acido solforico concentrato assorbe il vapore acqueo dall'aria. Questo può essere visto se un recipiente aperto con acido solforico concentrato è bilanciato su una scala: dopo un po', la tazza con il recipiente affonderà.

Proprietà chimiche.

L'acido solforico diluito ha proprietà comuni a tutti gli acidi. Inoltre, l'acido solforico ha proprietà specifiche.

Proprietà chimiche del solforico - Appendice .

Dimostrazione da parte dell'insegnante di un'esperienza divertente.

Breve informativa sulla sicurezza.

Eskimo (carbone da zucchero)

Attrezzatura	Piano di esperienza	Conclusione
Zucchero a velo. acido solforico concentrato. Due bicchieri chimici da 100-150 ml. Bacchetta di vetro. Bilancia.	Versare 30 g di zucchero a velo in un becher. Usa un becher per misurare 12 ml di acido solforico concentrato. Mescolare lo zucchero e l'acido in un bicchiere con una bacchetta di vetro in una massa pastosa (togliere la bacchetta di vetro e metterla in un bicchiere d'acqua). Dopo un po ', la miscela si scurisce, si riscalda e presto una massa di carbone porosa inizia a strisciare fuori dal vetro - ghiacciolo	La carbonizzazione dello zucchero con acido solforico (concentrato) è spiegata dalle proprietà ossidanti di questo acido. L'agente riducente è il carbonio. Il processo è esotermico. 2H 2 SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

Gli studenti riempiono un tavolo con un'esperienza divertente in un quaderno.

Il ragionamento degli studenti sul perché l'acido solforico si comporta in modo così strano con l'acqua, il legno e l'oro.

Applicazione.

Per le sue proprietà (capacità di assorbire acqua, proprietà ossidanti, non volatilità), l'acido solforico è ampiamente utilizzato nell'economia nazionale. Appartiene ai principali prodotti dell'industria chimica.

1. ricevere coloranti;
2. ottenere fertilizzanti minerali;
3. pulizia di prodotti petroliferi;
4. produzione elettrolitica di rame;
5. elettrolito nelle batterie;
6. ricevere esplosivi;
7. ricevere coloranti;
8. ottenere seta artificiale;
9. ricevere glucosio;
10. ottenere sali;
11. ottenere acidi.

Ad esempio, i sali dell'acido solforico sono ampiamente utilizzati

Na 2 SO 4 * 10 H 2 O– solfato di sodio cristallino idrato (sale di Glauber)- utilizzato nella produzione di soda, vetro, in medicina e veterinaria.

CaSO4*2H2O- solfato di calcio idrato (gesso naturale)- utilizzato per ottenere gesso semi-acquoso, necessario in edilizia e in medicina - per l'applicazione di bende di gesso.

CuSO4*5H2O– solfato di rame idrato (2) (solfato di rame)- utilizzato nella lotta contro parassiti e fitopatie.

Il lavoro degli studenti con la componente extratestuale del libro di testo.

È interessante

... nella baia di Kara-Bogaz-Gol, l'acqua contiene il 30% di sale di Glauber ad una temperatura di +5 ° C, questo sale precipita sotto forma di un precipitato bianco, come la neve, e con l'inizio della stagione calda, il sale si scioglie di nuovo. Dal momento che il sale di Glauber appare e scompare in questa baia, è stato chiamato mirabile, che significa "sale meraviglioso".

3. Domande per consolidare il materiale didattico, scritte alla lavagna.

1. In inverno, a volte tra i telai delle finestre viene posizionato un recipiente con acido solforico concentrato. Qual è lo scopo di fare questo, perché il recipiente non può essere riempito di acido fino in cima?
2. Perché l'acido solforico è chiamato il "pane" della chimica?

Compiti a casa e istruzioni per la sua attuazione.

Se del caso, scrivere le equazioni in forma ionica.

Conclusione sulla lezione, impostazione e commento dei voti.

Riferimenti.

1. Rudzitis GE Feldman FG, Chimica: un libro di testo per i gradi 7-11 di una scuola secondaria serale (turno) alle ore 2. Edizione parte 1-3 - M.: Istruzione, 1987.
2. Chimica a scuola n. 6, 1991.
3. Strempler Genrikh Ivanovich, Chimica nel tempo libero: Libro. per studenti il ​​mercoledì. e vecchio. età /Fig. ed. con la partecipazione di V.N. Rastopchiny.- F.: Ch. ed. KSE, 1990.

Ha un nome storico: olio al vetriolo. Lo studio dell'acido iniziò in tempi antichi, fu descritto nei loro scritti dal medico greco Dioscoride, dal naturalista romano Plinio il Vecchio, dagli alchimisti islamici Geber, Razi e Ibn Sina e altri. Nei Sumeri esisteva un elenco di vetriolo, classificato in base al colore della sostanza. Al giorno d'oggi, la parola "vetriolo" combina idrati cristallini di solfati metallici bivalenti.

Nel 17° secolo, il chimico tedesco-olandese Johann Glauber ottenne acido solforico bruciando zolfo con (KNO3) in presenza di.Nel 1736, Joshua Ward (farmacista londinese) utilizzò questo metodo nella produzione. Questa volta può essere considerata un punto di partenza, quando l'acido solforico iniziò a essere prodotto su larga scala. La sua formula (H2SO4), come comunemente si crede, fu stabilita poco dopo dal chimico svedese Berzelius (1779-1848).

Berzelius, usando i simboli delle lettere (che denotano elementi chimici) e pedici (che indicano il numero di atomi di un dato tipo in una molecola), ha scoperto che una molecola contiene 1 atomo di zolfo (S), 2 atomi di idrogeno (H) e 4 atomi di ossigeno ( O). Da quel momento è diventata nota la composizione qualitativa e quantitativa della molecola, cioè l'acido solforico è stato descritto nel linguaggio della chimica.

Mostrando in forma grafica la disposizione reciproca degli atomi in una molecola e i legami chimici tra di loro (di solito sono indicati da linee), informa che al centro della molecola c'è un atomo di zolfo, che è collegato da doppi legami con due ossigeno atomi. Con gli altri due atomi di ossigeno, a ciascuno dei quali è attaccato un atomo di idrogeno, lo stesso atomo di zolfo è collegato da legami singoli.

Proprietà

L'acido solforico è un liquido viscoso leggermente giallastro o incolore, solubile in acqua a qualsiasi concentrazione. È un minerale forte ed è molto aggressivo nei confronti dei metalli (il concentrato non interagisce con il ferro senza riscaldarlo, ma lo passiva), rocce, tessuti animali o altri materiali. È caratterizzato da un'elevata igroscopicità e dalle proprietà pronunciate di un forte agente ossidante. Ad una temperatura di 10,4 °C, l'acido solidifica. Quando riscaldato a 300 °C, quasi il 99% dell'acido perde anidride solforica (SO3).

Le sue proprietà cambiano a seconda della concentrazione della sua soluzione acquosa. Ci sono nomi comuni per le soluzioni acide. L'acido diluito è considerato fino al 10%. Batteria - dal 29 al 32%. A una concentrazione inferiore al 75% (come stabilito in GOST 2184), è chiamata torre. Se la concentrazione è del 98%, sarà già acido solforico concentrato. La formula (chimica o strutturale) rimane in ogni caso invariata.

Quando l'anidride solforica concentrata viene disciolta in acido solforico, si forma oleum o acido solforico fumante, la sua formula può essere scritta come segue: H2S2O7. L'acido puro (H2S2O7) è un solido con un punto di fusione di 36°C. Le reazioni di idratazione dell'acido solforico sono caratterizzate dal rilascio di calore in grandi quantità.

Un acido diluito reagisce con i metalli, reagendo con i quali mostra le proprietà di un forte agente ossidante. In questo caso, l'acido solforico viene ridotto, la formula delle sostanze formate contenenti un atomo di zolfo ridotto (fino a +4, 0 o -2) può essere: SO2, S o H2S.

Reagisce con non metalli come carbonio o zolfo:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reagisce con il cloruro di sodio:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

È caratterizzato dalla reazione di sostituzione elettrofila di un atomo di idrogeno attaccato all'anello benzenico di un composto aromatico da parte del gruppo -SO3H.

Ricevuta

Nel 1831 fu brevettato il metodo di contatto per ottenere H2SO4, che attualmente è il principale. Oggi, la maggior parte dell'acido solforico viene prodotta utilizzando questo metodo. La materia prima utilizzata è il minerale di solfuro (più spesso pirite di ferro FeS2), che viene cotto in forni speciali e si forma gas di torrefazione. Poiché la temperatura del gas è di 900 ° C, viene raffreddato con acido solforico con una concentrazione del 70%. Quindi il gas viene pulito dalla polvere nel ciclone e nel precipitatore elettrostatico, nelle torri di lavaggio con acido con una concentrazione del 40 e 10% di veleni catalitici (As2O5 e fluoro) e su precipitatori elettrostatici umidi da aerosol acido. Successivamente, il gas di tostatura contenente il 9% di anidride solforosa (SO2) viene essiccato e alimentato nell'apparecchiatura di contatto. Dopo aver attraversato 3 strati di catalizzatore al vanadio, SO2 viene ossidato a SO3. Per sciogliere l'anidride solforica formata, viene utilizzato acido solforico concentrato. La formula per una soluzione di anidride solforica (SO3) in acido solforico anidro è H2S2O7. In questa forma, l'oleum in serbatoi di acciaio viene trasportato al consumatore, dove viene diluito alla concentrazione desiderata.

Applicazione

A causa delle sue diverse proprietà chimiche, H2SO4 ha una vasta gamma di applicazioni. Nella produzione dell'acido stesso, come elettrolita nelle batterie al piombo, per la produzione di vari detergenti, è anche un importante reagente nell'industria chimica. Viene inoltre utilizzato nella produzione di: alcoli, materie plastiche, coloranti, gomma, etere, adesivi, saponi e detergenti, prodotti farmaceutici, cellulosa e carta, prodotti petroliferi.

Qualsiasi acido è una sostanza complessa, la cui molecola contiene uno o più atomi di idrogeno e un residuo acido.

La formula dell'acido solforico è H2SO4. Pertanto, la composizione della molecola di acido solforico comprende due atomi di idrogeno e il residuo acido SO4.

L'acido solforico si forma quando l'ossido di zolfo reagisce con l'acqua

SO3+H2O -> H2SO4

L'acido solforico puro al 100% (monoidrato) è un liquido pesante, viscoso come l'olio, incolore e inodore, con un sapore acido di "rame". Già ad una temperatura di +10°C si solidifica e si trasforma in una massa cristallina.

L'acido solforico concentrato contiene circa il 95% di H2SO4. E gela a temperature inferiori a -20°C.

Interazione con l'acqua

L'acido solforico è altamente solubile in acqua, mescolandosi con esso in qualsiasi rapporto. Questo rilascia una grande quantità di calore.

L'acido solforico è in grado di assorbire il vapore acqueo dall'aria. Questa proprietà è utilizzata nell'industria per l'essiccazione dei gas. I gas vengono essiccati facendoli passare attraverso appositi contenitori con acido solforico. Naturalmente, questo metodo può essere utilizzato solo per quei gas che non reagiscono con esso.

È noto che quando l'acido solforico viene a contatto con molte sostanze organiche, in particolare i carboidrati, queste sostanze vengono carbonizzate. Il fatto è che i carboidrati, come l'acqua, contengono sia idrogeno che ossigeno. L'acido solforico li priva di questi elementi. Ciò che resta è il carbone.

In una soluzione acquosa di H2SO4, gli indicatori tornasole e arancio metile diventano rossi, il che indica che questa soluzione ha un sapore aspro.

Interazione con i metalli

Come qualsiasi altro acido, l'acido solforico è in grado di sostituire gli atomi di idrogeno con atomi di metallo nella sua molecola. Interagisce con quasi tutti i metalli.

diluire l'acido solforico reagisce con i metalli come un normale acido. Come risultato della reazione, si forma un sale con un residuo acido SO4 e idrogeno.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

MA acido solforico concentratoè un agente ossidante molto forte. Ossida tutti i metalli, indipendentemente dalla loro posizione nella serie di tensioni. E quando reagisce con i metalli, esso stesso si riduce a SO2. L'idrogeno non viene rilasciato.

Cu + 2 H2SO4 (conc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

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

Ma i metalli del gruppo oro, ferro, alluminio e platino non si ossidano nell'acido solforico. Pertanto, l'acido solforico viene trasportato in serbatoi di acciaio.

I sali di acido solforico, che si ottengono a seguito di tali reazioni, sono chiamati solfati. Sono incolori e cristallizzano facilmente. Alcuni di loro sono altamente solubili in acqua. Solo CaSO4 e PbSO4 sono scarsamente solubili. BaSO4 è quasi insolubile in acqua.

Interazione con le basi

La reazione di un acido con una base è chiamata reazione di neutralizzazione. Come risultato della reazione di neutralizzazione dell'acido solforico si forma un sale contenente il residuo acido SO4 e acqua H2O.

Esempi di reazioni di neutralizzazione dell'acido solforico:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

L'acido solforico entra in una reazione di neutralizzazione con basi sia solubili che insolubili.

Poiché ci sono due atomi di idrogeno nella molecola di acido solforico e sono necessarie due basi per neutralizzarlo, appartiene agli acidi dibasici.

Interazione con ossidi basici

Dal corso di chimica della scuola, sappiamo che gli ossidi sono chiamati sostanze complesse, che includono due elementi chimici, uno dei quali è l'ossigeno allo stato di ossidazione -2. Gli ossidi basici sono chiamati ossidi di 1, 2 e alcuni 3 metalli di valenza. Esempi di ossidi basici: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

Con gli ossidi basici, l'acido solforico entra in una reazione di neutralizzazione. Come risultato di tale reazione, come nella reazione con le basi, si formano sale e acqua. Il sale contiene il residuo acido SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Interazione del sale

L'acido solforico reagisce con i sali di acidi più deboli o volatili, spostando questi acidi da essi. Come risultato di questa reazione, un sale con un residuo acido SO4 e un acido

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

L'uso dell'acido solforico e dei suoi composti

Il porridge di bario BaSO4 è in grado di ritardare i raggi X. Riempiendolo con gli organi cavi del corpo umano, i radiologi li esaminano.

In medicina e edilizia, il gesso naturale CaSO4 * 2H2O, solfato di calcio idrato è ampiamente utilizzato. Il sale di Glauber Na2SO4 * 10H2O è utilizzato in medicina e veterinaria, nell'industria chimica - per la produzione di soda e vetro. Il solfato di rame CuSO4 * 5H2O è noto a giardinieri e agronomi che lo usano per controllare parassiti e malattie delle piante.

L'acido solforico è ampiamente utilizzato in vari settori: chimico, metalmeccanico, petrolifero, tessile, cuoio e altri.