h2so4 molekulinė formulė. Sieros rūgštis – cheminės savybės ir pramoninė gamyba

Struktūrinė formulė

Tikra, empirinė arba grubi formulė: H2SO4

Cheminė sieros rūgšties sudėtis

Molekulinė masė: 98,076

Sieros rūgštis H 2 SO 4 yra stipri dvibazinė rūgštis, atitinkanti didžiausią sieros oksidacijos laipsnį (+6). Įprastomis sąlygomis koncentruota sieros rūgštis yra sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis, rūgštaus „vario“ skonio. Technologijoje sieros rūgštis vadinama jos mišiniais su vandeniu ir sieros anhidridu SO 3. Jei SO 3: H 2 O molinis santykis yra mažesnis nei 1, tai yra vandeninis sieros rūgšties tirpalas, jei daugiau nei 1 - SO 3 tirpalas sieros rūgštyje (oleumas).

vardas

XVIII-XIX amžiuje siera parakui buvo gaminama iš sieros piritų (pirito) vitriolio gamyklose. Sieros rūgštis tuo metu buvo vadinama „vitriolio aliejumi“ (paprastai tai buvo kristalinis hidratas, savo konsistencija primenantis aliejų), todėl ir kilo jos druskų (tiksliau – kristalinių hidratų) pavadinimas – vitriolis.

Sieros rūgšties gavimas

Pramoninis (kontaktinis) metodas

Pramonėje sieros rūgštis susidaro oksiduojant sieros dioksidą (sieros dujas, susidarančias degant sierai arba piritams) iki trioksido (sieros anhidrido), o vėliau SO 3 sąveikaujant su vandeniu. Šiuo metodu gauta sieros rūgštis dar vadinama kontaktine (koncentracija 92-94%).

Azoto (bokšto) metodas

Anksčiau sieros rūgštis buvo gaunama išskirtinai azoto metodu specialiuose bokštuose, o rūgštis buvo vadinama bokšto rūgštimi (75% koncentracija). Šio metodo esmė – sieros dioksido oksidavimas azoto dioksidu, esant vandeniui.

Kitas būdas

Tais retais atvejais, kai vandenilio sulfidas (H 2 S) išstumia sulfatą (SO 4 -) iš druskos (su metalais Cu, Ag, Pb, Hg), sieros rūgštis yra šalutinis produktas. Šių metalų sulfidai pasižymi didžiausiu stiprumu, taip pat išskirtine juoda spalva.

Fizinės ir fizikinės-cheminės savybės

Labai stipri rūgštis, 18 o C temperatūroje pK a (1) \u003d -2,8, pK a (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 10 -2); ryšių ilgiai molekulėje S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kampas HOSOH 104°, OSO 119°; užverda, sudarydamas azeotropinį mišinį (98,3 % H 2 SO 4 ir 1,7 % H 2 O, kurio virimo temperatūra 338,8 °C). Sieros rūgštis, atitinkanti 100 % H 2 SO 4 kiekį, turi sudėtį (%): 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. Visomis proporcijomis maišosi su vandeniu ir SO 3. Vandeniniuose tirpaluose sieros rūgštis beveik visiškai disocijuoja į H 3 O +, HSO 3 + ir 2HSO 4 -. Sudaro hidratus H 2 SO 4 nH 2 O, kur n = 1, 2, 3, 4 ir 6,5.

Oleum

Sieros anhidrido SO 3 tirpalai sieros rūgštyje vadinami oleumu, jie sudaro du junginius H 2 SO 4 SO 3 ir H 2 SO 4 2SO 3. Oleum taip pat yra pirosieros rūgščių. Sieros rūgšties vandeninių tirpalų virimo temperatūra didėja didėjant jos koncentracijai ir pasiekia maksimumą, kai H 2 SO 4 yra 98,3%. Didėjant SO 3 kiekiui, oleumo virimo temperatūra mažėja. Didėjant vandeninių sieros rūgšties tirpalų koncentracijai, bendras garų slėgis tirpaluose mažėja ir, esant 98,3% H 2 SO 4, pasiekia minimumą. Padidėjus SO 3 koncentracijai oleume, bendras garų slėgis virš jo didėja. Garų slėgis sieros rūgšties ir oleumo vandeniniuose tirpaluose gali būti apskaičiuojamas pagal lygtį:

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

koeficientų A ir B reikšmės priklauso nuo sieros rūgšties koncentracijos. Garai virš vandeninių sieros rūgšties tirpalų susideda iš vandens garų, H 2 SO 4 ir SO 3 mišinio, o garų sudėtis skiriasi nuo skysčio sudėties esant visoms sieros rūgšties koncentracijoms, išskyrus atitinkamą azeotropinį mišinį. Kylant temperatūrai, disociacija didėja. Oleumas H 2 SO 4 · SO 3 turi didžiausią klampumą, didėjant temperatūrai, η mažėja. Sieros rūgšties elektrinė varža yra minimali, kai koncentracija SO 3 ir 92 % H 2 SO 4, o didžiausia, kai koncentracija 84 ir 99,8 % H 2 SO 4 . Oleumui mažiausias ρ yra esant 10 % SO 3 koncentracijai. Kylant temperatūrai, sieros rūgšties ρ didėja. 100 % sieros rūgšties dielektrinė konstanta 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); krioskopinė konstanta 6,12, ebulioskopinė konstanta 5,33; sieros rūgšties garų difuzijos koeficientas ore kinta priklausomai nuo temperatūros; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Cheminės savybės

Koncentruota sieros rūgštis kaitinama yra gana stiprus oksidatorius. Oksiduoja HI ir iš dalies HBr iki laisvųjų halogenų. Oksiduoja daugelį metalų (išimtys: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). Šiuo atveju koncentruota sieros rūgštis redukuojama iki SO 2 . Šaltyje koncentruotoje sieros rūgštyje Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba yra pasyvinami ir reakcijos nevyksta. Su stipriausiais reduktoriais koncentruota sieros rūgštis redukuojama iki S ir H 2 S. Koncentruota sieros rūgštis sugeria vandens garus, todėl naudojama dujoms, skysčiams ir kietoms medžiagoms džiovinti, pavyzdžiui, eksikatoriuose. Tačiau koncentruotą H 2 SO 4 vandenilis iš dalies redukuoja, todėl jo negalima naudoti džiovinimui. Suskaidydama vandenį iš organinių junginių ir tuo pat metu palikdama juodąją anglį (anglį), koncentruota sieros rūgštis sukelia medienos, cukraus ir kitų medžiagų suanglėjimą. Atskiestas H 2 SO 4 sąveikauja su visais metalais, kurie yra elektrocheminėje įtampų serijoje į kairę nuo vandenilio. Atskiesto H 2 SO 4 oksidacinės savybės yra nebūdingos. Sieros rūgštis sudaro dvi druskų serijas: vidutinę - sulfatus ir rūgštinę - hidrosulfatus, taip pat esterius. Žinomos peroksomonosulfuro (arba Caro rūgšties) H 2 SO 5 ir peroksodisulfuro H 2 S 2 O 8 rūgštys. Sieros rūgštis taip pat reaguoja su baziniais oksidais, sudarydama sulfatą ir vandenį. Metalo apdirbimo įmonėse sieros rūgšties tirpalas naudojamas metalo oksido sluoksniui pašalinti nuo metalo gaminių, kurie gamybos proceso metu yra stipriai kaitinami, paviršiaus. Taigi geležies oksidas pašalinamas iš lakštinio geležies paviršiaus, veikiant pašildytu sieros rūgšties tirpalu. Kokybinė reakcija į sieros rūgštį ir jos tirpias druskas yra jų sąveika su tirpiomis bario druskomis, kurių metu susidaro baltos bario sulfato nuosėdos, netirpios, pavyzdžiui, vandenyje ir rūgštyse.

Taikymas

Sieros rūgštis naudojama:

• apdorojant rūdas, ypač išgaunant retus elementus, įskaitant uraną, iridį, cirkonį, osmį ir kt.;
• mineralinių trąšų gamyboje;
• kaip elektrolitas švino akumuliatoriuose;
• gauti įvairių mineralinių rūgščių ir druskų;
• cheminio pluošto, dažiklių, dūmus formuojančių ir sprogstamųjų medžiagų gamyboje;
• naftos, metalo apdirbimo, tekstilės, odos ir kitose pramonės šakose;
• maisto pramonėje – registruotas kaip maisto priedas E513 (emulsiklis);
• pramoninėje organinėje sintezėje reakcijose:
• dehidratacija (dietilo eterio, esterių gavimas);
• hidratacija (etanolis iš etileno);
• sulfoninimas (sintetiniai plovikliai ir tarpiniai produktai dažų gamyboje);
• alkilinimas (gaunamas izooktanas, polietilenglikolis, kaprolaktamas) ir kt.
• Dervoms regeneruoti filtruose gaminant distiliuotą vandenį.

Pasaulyje pagaminama maždaug sieros rūgšties. 160 milijonų tonų per metus. Didžiausias sieros rūgšties vartotojas yra mineralinių trąšų gamyba. P 2 O 5 fosfatinėms trąšoms pagal masę sunaudojama 2,2-3,4 karto daugiau sieros rūgšties, o (NH 4) 2 SO 4 sieros rūgščiai – 75 % sunaudotos (NH 4) 2 SO 4 masės. Todėl sieros rūgšties gamyklos dažniausiai statomos kartu su mineralinių trąšų gamybos įrenginiais.

Istorinė informacija

Sieros rūgštis buvo žinoma nuo seniausių laikų, gamtoje randama laisvos formos, pavyzdžiui, ežerų pavidalu prie ugnikalnių. Bene pirmasis rūgščių dujų, gautų deginant alūno arba geležies sulfato „žaliąjį akmenį“, paminėjimas randamas raštuose, priskiriamuose arabų alchemikui Jabirui ibn Hayyanui. IX amžiuje persų alchemikas Ar-Razi, kalcinuodamas geležies ir vario sulfato mišinį (FeSO 4 7H 2 O ir CuSO 4 5H 2 O), taip pat gavo sieros rūgšties tirpalą. Šį metodą ištobulino Europos alchemikas Albertas Magnusas, gyvenęs XIII a. Sieros rūgšties gamybos iš geležies sulfato schema – terminis geležies (II) sulfato skaidymas, po to mišinio aušinimas. Alchemiko Valentino (XIII a.) raštuose aprašomas sieros rūgšties gavimo būdas sugeriant dujas (sieros anhidridą), išsiskiriančias deginant sieros ir salietros miltelių mišinį vandeniu. Vėliau šis metodas sudarė vadinamojo pagrindą. „kameros“ metodas, atliekamas mažose kamerose, išklotose švinu, kuris netirpsta sieros rūgštyje. SSRS toks būdas egzistavo iki 1955. XV amžiaus alchemikai žinojo ir sieros rūgšties gavimo būdą iš pirito – sieros piritą, pigesnę ir įprastesnę už sierą žaliavą. Sieros rūgštis tokiu būdu buvo gaminama 300 metų, nedideliais kiekiais stiklinėse retortose. Vėliau, plėtojant katalizę, šis metodas pakeitė kamerinį sieros rūgšties sintezės metodą. Šiuo metu sieros rūgštis gaminama kataliziškai oksiduojant (V 2 O 5) sieros oksidą (IV) į sieros oksidą (VI), o vėliau sieros oksidą (VI) ištirpinant 70 % sieros rūgštyje, kad susidarytų oleumas. Rusijoje sieros rūgšties gamyba pirmą kartą buvo organizuota 1805 metais netoli Maskvos Zvenigorodo rajone. 1913 metais Rusija užėmė 13 vietą pasaulyje pagal sieros rūgšties gamybą.

Papildoma informacija

Smulkiausi sieros rūgšties lašeliai gali susidaryti vidurinėje ir viršutinėje atmosferoje dėl vandens garų ir vulkaninių pelenų, kuriuose yra daug sieros, reakcijos. Susidariusi suspensija dėl didelio sieros rūgšties debesų albedo apsunkina saulės šviesos patekimą į planetos paviršių. Todėl (taip pat ir dėl daugybės mažyčių vulkaninių pelenų dalelių viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, dėl kurių saulės šviesa taip pat sunkiai pasiekia planetą) po ypač stiprių ugnikalnių išsiveržimų gali įvykti reikšmingi klimato pokyčiai. Pavyzdžiui, dėl Ksudacho ugnikalnio (Kamčiatkos pusiasalis, 1907) išsiveržimo padidėjusi dulkių koncentracija atmosferoje išsilaikė apie 2 metus, o būdingi sidabriniai sieros rūgšties debesys buvo pastebėti net Paryžiuje. 1991 m. įvykęs Pinatubo ugnikalnio sprogimas, į atmosferą išmetęs 3 10 7 tonas sieros, lėmė, kad 1992 ir 1993 m. buvo daug šaltesni nei 1991 ir 1994 m.

Standartai

• Sieros rūgšties techninis GOST 2184-77
• Sieros rūgšties akumuliatorius. Specifikacijos GOST 667-73
• Ypatingo grynumo sieros rūgštis. Specifikacijos GOST 1422-78
• Reagentai. Sieros rūgšties. Specifikacijos GOST 4204-77

Sieros rūgšties fizinės savybės:
Sunkus riebus skystis („vitriolis“);
tankis 1,84 g/cm3; nelakus, gerai tirpus vandenyje – stipriai kaitinantis; t°pl. = 10,3 °C, vir \u003d 296 °C, labai higroskopiškas, pasižymi vandeniui šalinančiomis savybėmis (popieriaus, medžio, cukraus suanglėjimas).

Drėkinimo karštis yra toks didelis, kad mišinys gali užvirti, išsitaškyti ir nudeginti. Todėl į vandenį reikia dėti rūgšties, o ne atvirkščiai, kadangi į rūgštį įpylus vandens, rūgšties paviršiuje atsidurs lengvesnis vanduo, kuriame koncentruosis visa išsiskirianti šiluma.

Pramoninė sieros rūgšties gamyba (kontaktinis metodas):

1) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

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

Susmulkintas išgrynintas šlapias piritas (sieros piritas) pilamas iš viršaus į krosnį, kad būtų galima kūrenti. verdančioji lova“. Iš apačios (priešinio srauto principas) praleidžiamas deguonimi prisodrintas oras.
Iš krosnies išeina krosnies dujos, kurių sudėtis yra: SO 2, O 2, vandens garai (piritas buvo šlapias) ir smulkiausios pelenų dalelės (geležies oksidas). Dujos išvalomos nuo kietųjų dalelių priemaišų (ciklone ir elektrostatiniame nusodintuve) ir vandens garų (džiovinimo bokšte).
Kontaktiniame aparate sieros dioksidas oksiduojamas naudojant V 2 O 5 katalizatorių (vanadžio pentoksidą), kad padidėtų reakcijos greitis. Vieno oksido oksidacijos į kitą procesas yra grįžtamas. Todėl parenkamos optimalios tiesioginės reakcijos eigos sąlygos – padidėjęs slėgis (nes tiesioginė reakcija vyksta mažėjant bendram tūriui) ir ne aukštesnė kaip 500 C temperatūra (nes reakcija egzoterminė).

Sugerties bokšte sieros oksidą (VI) sugeria koncentruota sieros rūgštis.
Vandens sugėrimas nenaudojamas, nes sieros oksidas ištirpsta vandenyje, išskirdamas didelį šilumos kiekį, todėl susidariusi sieros rūgštis užverda ir virsta garais. Kad nesusidarytų sieros rūgšties rūkas, naudokite 98% koncentruotą sieros rūgštį. Sieros oksidas labai gerai tirpsta tokioje rūgštyje, sudarydamas oleumą: H 2 SO 4 nSO 3

Cheminės sieros rūgšties savybės:

H 2 SO 4 yra stipri dvibazė rūgštis, viena stipriausių mineralinių rūgščių, dėl didelio poliškumo H - O ryšys lengvai nutrūksta.

1) Sieros rūgštis disocijuoja vandeniniame tirpale , sudarydami vandenilio joną ir rūgšties liekaną:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Suvestinė lygtis:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Sieros rūgšties sąveika su metalais:
Praskiesta sieros rūgštis tirpina tik metalus, esančius įtampos serijoje į kairę nuo vandenilio:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Sieros rūgšties sąveikasu baziniais oksidais:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Sieros rūgšties sąveika suhidroksidai:
H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Mainų reakcijos su druskomis:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Sieros rūgšties ir tirpių sulfatų aptikimui naudojamas baltų BaSO 4 nuosėdų susidarymas (netirpus rūgštyse) (kokybinė sulfato jonų reakcija).

Ypatingos koncentruoto H 2 SO 4 savybės:

1) koncentruotas sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius ; sąveikaudami su metalais (išskyrus Au, Pt) atsikuria iki S +4 O 2, S 0 arba H 2 S -2, priklausomai nuo metalo aktyvumo. Nekaitinant nereaguoja su Fe, Al, Cr – pasyvuoja. Sąveikaujant su kintamo valentingumo metalais, pastarieji oksiduojasi į aukštesnes oksidacijos būsenas nei atskiesto rūgšties tirpalo atveju: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktyvus metalas

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0–6 e- → 2Al 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 8e → S 2– atsigavimas

4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Vidutinio aktyvumo metalas

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oksidacija
1│ S 6+ + 6e → S 0 - atsigavimas

Metalas neaktyvus

2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - atsigavimas

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

2) Koncentruota sieros rūgštis oksiduoja kai kuriuos nemetalus, kaip taisyklė, iki maksimalios oksidacijos būsenos, pati redukuoja ikiS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konc.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (konc.) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H2SO4 (konc.) → 5SO2 + 2H3PO4 + 2H2O

3) Sudėtingų medžiagų oksidacija:
Sieros rūgštis oksiduoja HI ir HBr iki laisvųjų halogenų:
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
Koncentruota sieros rūgštis negali oksiduoti chlorido jonų į laisvą chlorą, todėl mainų reakcijos būdu galima gauti HCl:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + HCl

Sieros rūgštis pašalina chemiškai surištą vandenį iš organinių junginių, kuriuose yra hidroksilo grupių. Dehidratuojant etilo alkoholį, kai yra koncentruota sieros rūgštis, susidaro etilenas:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Cukraus, celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių suanglėjimas susilietus su sieros rūgštimi taip pat paaiškinamas jų dehidratacija:
C6H12O6 + 12H2SO4 \u003d 18H2O + 12SO2 + 6CO2.

Tikslas: Susipažinti su sieros rūgšties sandara, fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, panaudojimu.

Edukacinės užduotys: Apsvarstykite sieros rūgšties fizikines ir chemines savybes (bendras su kitomis rūgštimis ir specifines), gaudami, parodydami didelę sieros rūgšties ir jos druskų reikšmę šalies ūkyje.

Edukacinės užduotys: Tęsti mokinių dialektinio-materialistinio gamtos supratimo formavimą.

Kūrimo užduotys: Bendrųjų ugdymosi įgūdžių ir gebėjimų ugdymas, darbas su vadovėliu ir papildoma literatūra, darbo kompiuteriu taisyklės, gebėjimas sisteminti ir apibendrinti, nustatyti priežasties-pasekmės ryšius, įtikinamai ir kompetentingai reikšti savo mintis, daryti išvadas, braižyti diagramas. , eskizas.

Per užsiėmimus

1. Praeities kartojimas.

Priekinė klasės apklausa. Palyginkite kristalinės ir plastinės sieros savybes. Paaiškinkite alotropijos esmę.

2. Naujos medžiagos mokymasis.

Atidžiai išklausę pasaką, pamokos pabaigoje paaiškinsime, kodėl sieros rūgštis keistai elgėsi su vandeniu, medžiu ir auksiniu žiedu.

Skamba kaip garso įrašas.

Sieros rūgšties nuotykiai.

Vienoje chemijos karalystėje gyveno burtininkė, jos vardas buvo sieros rūgšties. Atrodė ne taip blogai, buvo bespalvis skystis, klampus kaip aliejus, bekvapis. Sieros rūgštis Norėjau išgarsėti, todėl išvykau į kelionę.

Ji jau vaikščiojo 5 valandas, o kadangi diena buvo per karšta, buvo labai ištroškusi. Ir staiga ji pamatė šulinį. — Vanduo! rūgštis sušuko ir, pribėgusi prie šulinio, palietė vandenį. Vanduo siaubingai šnypštė. Verkdama išsigandusi burtininkė nuskubėjo šalin. Žinoma, jaunoji rūgštis to nežinojo maišant sieros rūgšties vanduo išskiria didelį šilumos kiekį.

„Jei pateks vandens sieros rūgšties, tada vanduo, nespėjęs susimaišyti su rūgštimi, gali užvirti ir išmesti purslus sieros rūgšties. Šis įrašas pasirodė jauno keliautojo dienoraštyje, o paskui pateko į vadovėlius.

Kadangi rūgštis nenumalšino troškulio, tada, besidriekiantis medis, nusprendė atsigulti ir pailsėti pavėsyje. Bet jai taip pat nepasisekė. Kai tik Sieros rūgštis palietė medį, jis pradėjo anglėti. Nežinodama to priežasties, išsigandusi rūgštis pabėgo.

Netrukus ji atvyko į miestą ir nusprendė nueiti į pirmą pasitaikiusią parduotuvę. Paaiškėjo, kad jie buvo papuošalai. Artėjant prie vitrinų, rūgštis pamatė daug gražių žiedų. Sieros rūgštis Nusprendžiau išbandyti vieną žiedą. Paprašiusi pardavėjos auksinio žiedo, keliautoja užsimovė jį ant savo ilgo gražaus piršto. Žiedas burtininkei labai patiko ir ji nusprendė jį nusipirkti. Tuo ji galėtų pasigirti savo draugams!

Išėjus iš miesto, rūgštis nukeliavo namo. Pakeliui neapleido mintis, kodėl taip keistai elgėsi vanduo ir mediena, kai prie jos prisilietė, bet šiam auksiniam daiktui nieko neatsitiko? „Taip, nes yra aukso sieros rūgšties nesioksiduoja. Tai buvo paskutiniai žodžiai, kuriuos rūgštis parašė jo dienoraštyje.

Mokytojo paaiškinimas.

Sieros rūgšties elektroninės ir struktūrinės formulės.

Kadangi siera yra 3 periodinės sistemos periode, okteto taisyklė (aštuonių elektronų struktūra) nesilaikoma ir sieros atomas gali įgyti iki dvylikos elektronų. Sieros rūgšties elektroninės ir struktūrinės formulės yra šios:

(Šeši sieros elektronai pažymėti žvaigždute)

Kvitas.

Sieros rūgštis susidaro sąveikaujant sieros oksidui (5) su vandeniu (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

fizines savybes.

Sieros rūgštis yra bespalvis, sunkus, nelakus skystis. Ištirpinus vandenyje, įvyksta labai stiprus kaitinimas. Prisiminti, kad nepilkite vandens į koncentruotą sieros rūgštį!

Koncentruota sieros rūgštis sugeria vandens garus iš oro. Tai matyti, jei atviras indas su koncentruota sieros rūgštimi yra subalansuotas svarstyklėmis: po kurio laiko puodelis su indu paskęs.

Cheminės savybės.

Praskiesta sieros rūgštis turi visoms rūgštims bendrų savybių. Be to, sieros rūgštis turi specifinių savybių.

Cheminės sieros savybės - Priedas .

Mokytojas demonstruoja linksmą patirtį.

Trumpas saugos instruktažas.

Eskimo (anglis iš cukraus)

Įranga	Patirties planas	Išvestis
Cukraus pudra. koncentruota sieros rūgštis. Dvi cheminės stiklinės po 100-150 ml. Stiklo strypas. Svarstyklės.	Į stiklinę supilkite 30 g cukraus pudros. Stiklinėje išmatuokite 12 ml koncentruotos sieros rūgšties. Sumaišykite cukrų ir rūgštį stiklinėje stikline lazdele į purią masę (stiklinę lazdelę išimkite ir įdėkite į stiklinę vandens). Po kurio laiko mišinys tamsėja, sušyla ir netrukus iš stiklo pradeda lįsti porėta anglies masė - popsas	Cukraus karbonizacija sieros rūgštimi (koncentruota) paaiškinama šios rūgšties oksidacinėmis savybėmis. Reduktorius yra anglis. Procesas yra egzoterminis. 2H 2SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

Mokiniai užpildo lentelę su pramogine patirtimi sąsiuvinyje.

Mokinių samprotavimai, kodėl sieros rūgštis taip keistai elgėsi su vandeniu, medžiu ir auksu.

Taikymas.

Dėl savo savybių (gebėjimo sugerti vandenį, oksiduojančių savybių, nelakumo) sieros rūgštis plačiai naudojama šalies ūkyje. Jis priklauso pagrindiniams chemijos pramonės produktams.

1. dažų priėmimas;
2. mineralinių trąšų gavimas;
3. naftos produktų valymas;
4. elektrolitinė vario gamyba;
5. elektrolitas akumuliatoriuose;
6. sprogmenų priėmimas;
7. dažų priėmimas;
8. dirbtinio šilko gavimas;
9. gauti gliukozės;
10. druskų gavimas;
11. rūgščių gavimas.

Pavyzdžiui, plačiai naudojamos sieros rūgšties druskos

Na2SO4*10H2O– natrio sulfato kristalinis hidratas (Glauberio druska)- naudojamas sodos, stiklo gamyboje, medicinoje ir veterinarijoje.

CaSO4*2H2O- hidratuotas kalcio sulfatas (natūralus gipsas)- naudojamas pusiau vandeniniam gipsui gauti, kuris reikalingas statybose, o medicinoje - gipsiniams tvarsčiams klijuoti.

CuSO4*5H2O– hidratuotas vario sulfatas (2) (vario sulfatas)- naudojamas kovojant su kenkėjais ir augalų ligomis.

Mokinių darbas su netekstiniu vadovėlio komponentu.

Tai įdomu

... Kara-Bogaz-Gol įlankoje esant +5 ° C temperatūrai vandenyje yra 30% Glauberio druskos, ši druska nusėda baltų nuosėdų pavidalu, kaip sniegas, o prasidėjus šiltam orui, druska vėl ištirpsta. Kadangi šioje įlankoje atsiranda ir išnyksta Glauberio druska, ji buvo pavadinta stebuklingas, o tai reiškia „nuostabi druska“.

3. Mokomajai medžiagai įtvirtinti klausimai, užrašyti lentoje.

1. Žiemą tarp langų rėmų kartais įdedamas indas su koncentruota sieros rūgštimi. Koks tikslas tai daryti, kodėl negalima indo pripildyti rūgšties iki viršaus?
2. Kodėl sieros rūgštis vadinama chemijos „duona“?

Namų darbai ir jų vykdymo instrukcijos.

Jei reikia, parašykite lygtis jonine forma.

Pamokos išvados, pažymių nustatymas ir komentavimas.

Nuorodos.

1. Rudzitis G.E.Feldman F.G., Chemija: Vadovėlis vakarinės (pamaininės) vidurinės mokyklos 7-11 klasėms 2 val.1-3 dalis - M .: Edukacija, 1987 m.
2. 6 mokykloje chemija 1991 m.
3. Strempleris Genrikhas Ivanovičius, Chemija laisvalaikiu: knyga. studentams trečiadieniais. ir senas. amžius /Pav. red. dalyvaujant V. N. Rastopchiny.- F .: Ch. red. KSE, 1990 m.

Jis turi istorinį pavadinimą: vitriolio aliejus. Rūgštį pradėjo tyrinėti senovėje, ją savo raštuose aprašė graikų gydytojas Dioskoridas, romėnų gamtininkas Plinijus Vyresnysis, islamo alchemikai Geberis, Razi ir Ibn Sina ir kt. Šumeruose buvo vitriolio sąrašas, kuris buvo klasifikuojamas pagal medžiagos spalvą. Šiais laikais žodis „vitriolis“ jungia dvivalenčių metalų sulfatų kristalinius hidratus.

XVII amžiuje vokiečių-olandų chemikas Johannas Glauberis gaudavo sieros rūgštį deginant sierą su (KNO3) dalyvaujant.1736 metais gamyboje šį metodą panaudojo Joshua Ward (vaistininkas iš Londono). Šį laiką galima laikyti atskaitos tašku, kai sieros rūgštis buvo pradėta gaminti dideliu mastu. Jo formulę (H2SO4), kaip įprasta manyti, kiek vėliau nustatė švedų chemikas Berzelius (1779-1848).

Berzelius, naudodamas raidžių simbolius (žyminčius cheminius elementus) ir apatinius indeksus (nurodančius tam tikro tipo atomų skaičių molekulėje), nustatė, kad vienoje molekulėje yra 1 sieros atomas (S), 2 vandenilio atomai (H) ir 4 deguonies atomai ( O). Nuo to laiko tapo žinoma kokybinė ir kiekybinė molekulės sudėtis, tai yra, sieros rūgštis buvo aprašyta chemijos kalba.

Grafiniu pavidalu parodydamas atomų tarpusavio išsidėstymą molekulėje ir cheminius ryšius tarp jų (dažniausiai jie žymimi linijomis), informuoja, kad molekulės centre yra sieros atomas, kuris dvigubais ryšiais sujungtas su dviem deguonimi. atomai. Su kitais dviem deguonies atomais, prie kurių kiekvienas yra prijungtas po vandenilio atomą, tas pats sieros atomas yra sujungtas viengubais ryšiais.

Savybės

Sieros rūgštis yra šiek tiek gelsvas arba bespalvis, klampus skystis, tirpus vandenyje bet kokia koncentracija. Tai stiprus mineralas ir labai agresyvus metalams (koncentruotas nekaitindamas sąveikauja su geležimi, o ją pasyvina), uolienoms, gyvūnų audiniams ar kitoms medžiagoms. Jam būdingas didelis higroskopiškumas ir ryškios stipraus oksidatoriaus savybės. 10,4 °C temperatūroje rūgštis sukietėja. Kaitinant iki 300 °C, beveik 99 % rūgšties netenka sieros anhidrido (SO3).

Jo savybės kinta priklausomai nuo vandeninio tirpalo koncentracijos. Yra bendri rūgščių tirpalų pavadinimai. Praskiesta rūgštis laikoma iki 10%. Baterija - nuo 29 iki 32%. Kai koncentracija mažesnė nei 75% (kaip nustatyta GOST 2184), jis vadinamas bokštu. Jei koncentracija yra 98%, tai jau bus koncentruota sieros rūgštis. Formulė (cheminė arba struktūrinė) visais atvejais išlieka nepakitusi.

Koncentruotą sieros anhidridą ištirpinus sieros rūgštyje, susidaro oleumas arba dūmuojanti sieros rūgštis, jo formulę galima parašyti taip: H2S2O7. Gryna rūgštis (H2S2O7) yra kieta medžiaga, kurios lydymosi temperatūra yra 36 °C. Sieros rūgšties hidratacijos reakcijos pasižymi dideliu šilumos išsiskyrimu.

Praskiesta rūgštis reaguoja su metalais, su jais reaguodama įgauna stipraus oksidatoriaus savybes. Šiuo atveju sieros rūgštis redukuojama, susidariusių medžiagų, turinčių redukuotą (iki +4, 0 arba -2) sieros atomą, formulė gali būti: SO2, S arba H2S.

Reaguoja su nemetalais, tokiais kaip anglis arba siera:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reaguoja su natrio chloridu:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Jam būdinga vandenilio atomo, prijungto prie aromatinio junginio benzeno žiedo, elektrofilinio pakeitimo reakcija -SO3H grupe.

Kvitas

1831 metais buvo patentuotas kontaktinis H2SO4 gavimo būdas, kuris šiuo metu yra pagrindinis. Šiuo metu dauguma sieros rūgšties pagaminama šiuo metodu. Žaliava naudojama sulfidinė rūda (dažniau geležies piritas FeS2), kuri kūrenama specialiose krosnyse, susidaro skrudinimo dujos. Kadangi dujų temperatūra yra 900 ° C, jos atšaldomos 70% koncentracijos sieros rūgštimi. Tada dujos išvalomos nuo dulkių ciklone ir elektrostatiniame nusodintuve, plovimo bokštuose – rūgštimi, kurios koncentracija yra 40 ir 10 % katalizinių nuodų (As2O5 ir fluoro), o šlapiuose elektrostatiniuose nusodintuvuose – nuo ​​rūgštinio aerozolio. Tada skrudinimo dujos, kuriose yra 9% sieros dioksido (SO2), išdžiovinamos ir tiekiamos į kontaktinį aparatą. Praleidus 3 vanadžio katalizatoriaus sluoksnius, SO2 oksiduojasi iki SO3. Susidariusiam sieros anhidridui ištirpinti naudojama koncentruota sieros rūgštis. Sieros anhidrido (SO3) tirpalo bevandenėje sieros rūgštyje formulė yra H2S2O7. Šioje formoje oleumas plieninėse talpyklose transportuojamas vartotojui, kur jis praskiedžiamas iki norimos koncentracijos.

Taikymas

Dėl skirtingų cheminių savybių H2SO4 yra plačiai naudojamas. Gaminant pačią rūgštį, kaip elektrolitą švino rūgšties akumuliatoriuose, gaminant įvairias valymo priemones, ji taip pat yra svarbus reagentas chemijos pramonėje. Jis taip pat naudojamas gaminant: alkoholius, plastikus, dažus, kaučiuką, eterį, klijus, muilus ir ploviklius, vaistus, celiuliozę ir popierių, naftos produktus.

Bet kuri rūgštis yra sudėtinga medžiaga, kurios molekulėje yra vienas ar daugiau vandenilio atomų ir rūgšties liekana.

Sieros rūgšties formulė yra H2SO4. Todėl sieros rūgšties molekulės sudėtis apima du vandenilio atomus ir rūgšties liekaną SO4.

Sieros rūgštis susidaro, kai sieros oksidas reaguoja su vandeniu

SO3+H2O -> H2SO4

Gryna 100% sieros rūgštis (monohidratas) yra sunkus skystis, klampus kaip aliejus, bespalvis ir bekvapis, rūgštaus „vario“ skonio. Jau esant +10 ° C temperatūrai, jis sukietėja ir virsta kristaline mase.

Koncentruotoje sieros rūgštyje yra apie 95% H2SO4. Ir užšąla esant žemesnei nei -20 ° C temperatūrai.

Sąveika su vandeniu

Sieros rūgštis gerai tirpsta vandenyje, maišosi su ja bet kokiu santykiu. Taip išskiriamas didelis šilumos kiekis.

Sieros rūgštis gali sugerti vandens garus iš oro. Ši savybė pramonėje naudojama dujoms džiovinti. Dujos džiovinamos leidžiant jas per specialius indus su sieros rūgštimi. Žinoma, šis metodas gali būti naudojamas tik toms dujoms, kurios su juo nereaguoja.

Yra žinoma, kad sieros rūgščiai kontaktuojant su daugeliu organinių medžiagų, ypač su angliavandeniais, šios medžiagos suanglėja. Faktas yra tas, kad angliavandeniuose, kaip ir vandenyje, yra ir vandenilio, ir deguonies. Sieros rūgštis atima iš jų šiuos elementus. Liko anglis.

Vandeniniame H2SO4 tirpale lakmuso ir metilo oranžinės spalvos indikatoriai nusidažo raudonai, o tai rodo, kad šis tirpalas yra rūgštaus skonio.

Sąveika su metalais

Kaip ir bet kuri kita rūgštis, sieros rūgštis savo molekulėje gali pakeisti vandenilio atomus metalo atomais. Jis sąveikauja su beveik visais metalais.

praskiesta sieros rūgštimi reaguoja su metalais kaip įprasta rūgštis. Dėl reakcijos susidaro druska su rūgštine liekana SO4 ir vandeniliu.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

BET koncentruota sieros rūgštis yra labai stiprus oksidatorius. Jis oksiduoja visus metalus, nepaisant jų padėties įtampos serijoje. O reaguodamas su metalais jis pats redukuojasi iki SO2. Vandenilis neišleidžiamas.

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

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

Bet auksas, geležis, aliuminis, platinos grupės metalai sieros rūgštyje nesioksiduoja. Todėl sieros rūgštis gabenama plieninėse talpyklose.

Sieros rūgšties druskos, kurios susidaro dėl tokių reakcijų, vadinamos sulfatais. Jie yra bespalviai ir lengvai kristalizuojasi. Kai kurie iš jų labai gerai tirpsta vandenyje. Tik CaSO4 ir PbSO4 yra mažai tirpūs. BaSO4 beveik netirpsta vandenyje.

Sąveika su bazėmis

Rūgšties reakcija su baze vadinama neutralizacijos reakcija. Dėl sieros rūgšties neutralizavimo reakcijos susidaro druska, kurioje yra rūgšties liekanos SO4 ir vandens H2O.

Sieros rūgšties neutralizavimo reakcijų pavyzdžiai:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

Sieros rūgštis patenka į neutralizacijos reakciją su tirpiomis ir netirpiomis bazėmis.

Kadangi sieros rūgšties molekulėje yra du vandenilio atomai, o jai neutralizuoti reikia dviejų bazių, ji priklauso dvibazinėms rūgštims.

Sąveika su baziniais oksidais

Iš mokyklos chemijos kurso žinome, kad oksidai vadinami kompleksinėmis medžiagomis, kurios apima du cheminius elementus, iš kurių vienas yra deguonis, kurio oksidacijos būsena -2. Baziniai oksidai vadinami 1, 2 ir kai kurių 3 valentinių metalų oksidais. Bazinių oksidų pavyzdžiai: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

Su baziniais oksidais sieros rūgštis patenka į neutralizacijos reakciją. Dėl tokios reakcijos, kaip ir reaguojant su bazėmis, susidaro druska ir vanduo. Druskoje yra rūgšties liekanos SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Druskos sąveika

Sieros rūgštis reaguoja su silpnesnių arba lakiųjų rūgščių druskomis, išstumdama šias rūgštis iš jų. Dėl šios reakcijos susidaro druska su rūgštine liekana SO4 ir rūgštimi

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Sieros rūgšties ir jos junginių naudojimas

Bario košė BaSO4 gali atitolinti rentgeno spindulius. Pripildę jį tuščiaviduriais žmogaus kūno organais, radiologai juos tiria.

Medicinoje ir statyboje plačiai naudojamas natūralus gipsas CaSO4 * 2H2O, kalcio sulfatas. Glauberio druska Na2SO4 * 10H2O naudojama medicinoje ir veterinarijoje, chemijos pramonėje – sodos ir stiklo gamybai. Vario sulfatas CuSO4 * 5H2O yra žinomas sodininkams ir agronomams, kurie jį naudoja kenkėjų ir augalų ligų kontrolei.

Sieros rūgštis plačiai naudojama įvairiose pramonės šakose: chemijos, metalo apdirbimo, naftos, tekstilės, odos ir kt.