Molekularna formula h2so4. Žveplova kislina - kemične lastnosti in industrijska proizvodnja

Strukturna formula

Resnična, empirična ali bruto formula: H2SO4

Kemična sestava žveplove kisline

Molekulska teža: 98,076

Žveplova kislina H 2 SO 4 je močna dvobazična kislina, ki ustreza najvišjemu oksidacijskemu stanju žvepla (+6). V normalnih pogojih je koncentrirana žveplova kislina težka oljnata tekočina, brez barve in vonja, kislega "bakrenega" okusa. V tehnologiji se žveplova kislina imenuje njene mešanice z vodo in žveplovim anhidridom SO 3. Če je molsko razmerje SO 3 : H 2 O manjše od 1, potem je to vodna raztopina žveplove kisline, če je več kot 1 - raztopina SO 3 v žveplovi kislini (oleum).

ime

V XVIII-XIX stoletju so žveplo za smodnik proizvajali iz žveplovega pirita (pirita) v obratih za vitriol. Žveplovo kislino so takrat imenovali "vitriolovo olje" (praviloma je bil kristalinični hidrat, ki je po konsistenci podoben olju), od tod izvira ime njenih soli (ali bolje rečeno kristalnih hidratov) - vitriol.

Pridobivanje žveplove kisline

Industrijska (kontaktna) metoda

V industriji se žveplova kislina proizvaja z oksidacijo žveplovega dioksida (žveplov plin, ki nastane pri zgorevanju žvepla ali pirita) v trioksid (žveplov anhidrid), čemur sledi interakcija SO 3 z vodo. Žveplova kislina, pridobljena s to metodo, se imenuje tudi kontaktna (koncentracija 92-94%).

Dušikova (stolpna) metoda

Prej so žveplovo kislino pridobivali izključno po dušikovi metodi v posebnih stolpih, kislino pa so imenovali stolpna kislina (75-odstotna koncentracija). Bistvo te metode je oksidacija žveplovega dioksida z dušikovim dioksidom v prisotnosti vode.

Še en način

V tistih redkih primerih, ko vodikov sulfid (H 2 S) izpodriva sulfat (SO 4 -) iz soli (s kovinami Cu, Ag, Pb, Hg), je žveplova kislina stranski produkt. Sulfidi teh kovin imajo največjo trdnost, pa tudi izrazito črno barvo.

Fizikalne in fizikalno-kemijske lastnosti

Zelo močna kislina, pri 18 o C pK a (1) = -2,8, pK a (2) = 1,92 (K z 1,2 10 -2); dolžine vezi v molekuli S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kot HOSOH 104°, OSO 119°; zavre in tvori azeotropno zmes (98,3 % H 2 SO 4 in 1, 7 % H 2 O z vreliščem 338,8 ° C). Žveplova kislina, ki ustreza 100 % vsebnosti H 2 SO 4, ima sestavo (%): 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. Meša se z vodo in SO 3 v vseh razmerjih. V vodnih raztopinah žveplova kislina skoraj popolnoma disociira na H 3 O + , HSO 3 + in 2HSO 4 - . Tvori hidrate H 2 SO 4 nH 2 O, kjer je n = 1, 2, 3, 4 in 6,5.

Oleum

Raztopini žveplovega anhidrida SO 3 v žveplovi kislini imenujemo oleum, tvorita dve spojini H 2 SO 4 SO 3 in H 2 SO 4 2SO 3. Oleum vsebuje tudi pirožveplove kisline. Vrelišče vodnih raztopin žveplove kisline narašča s povečanjem njene koncentracije in doseže maksimum pri vsebnosti 98,3 % H 2 SO 4 . Vrelišče oleuma se z naraščajočo vsebnostjo SO 3 znižuje. S povečanjem koncentracije vodnih raztopin žveplove kisline se skupni parni tlak nad raztopinami zmanjša in pri vsebnosti 98,3 % H 2 SO 4 doseže minimum. S povečanjem koncentracije SO 3 v oleumu se skupni parni tlak nad njim poveča. Parni tlak nad vodnimi raztopinami žveplove kisline in oleja lahko izračunamo z enačbo:

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

vrednosti koeficientov A in B so odvisne od koncentracije žveplove kisline. Para nad vodnimi raztopinami žveplove kisline je sestavljena iz zmesi vodne pare, H 2 SO 4 in SO 3, medtem ko se sestava hlapov od sestave tekočine razlikuje pri vseh koncentracijah žveplove kisline, razen pri ustrezni azeotropni zmesi. Ko se temperatura dvigne, se disociacija poveča. Oleum H 2 SO 4 ·SO 3 ima največjo viskoznost, z naraščanjem temperature η pada. Električna upornost žveplove kisline je minimalna pri koncentraciji SO 3 in 92 % H 2 SO 4 ter največja pri koncentraciji 84 in 99,8 % H 2 SO 4 . Za oleum je najmanjši ρ pri koncentraciji 10 % SO 3 . Ko se temperatura dvigne, se ρ žveplove kisline poveča. Dielektrična konstanta 100 % žveplove kisline 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); krioskopska konstanta 6,12, ebulioskopska konstanta 5,33; difuzijski koeficient hlapov žveplove kisline v zraku se spreminja s temperaturo; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Kemijske lastnosti

Žveplova kislina v koncentrirani obliki pri segrevanju je dokaj močno oksidacijsko sredstvo. Oksidira HI in delno HBr v proste halogene. Oksidira številne kovine (izjeme: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). V tem primeru se koncentrirana žveplova kislina reducira v SO 2 . Na mrazu v koncentrirani žveplovi kislini se Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba pasivizirajo in reakcije ne potekajo. Z najmočnejšimi redukcijskimi sredstvi se koncentrirana žveplova kislina reducira na S in H 2 S. Koncentrirana žveplova kislina absorbira vodno paro, zato se uporablja za sušenje plinov, tekočin in trdnih snovi, na primer v eksikatorjih. Koncentrirano H 2 SO 4 pa vodik delno reducira, zato ga ni mogoče uporabiti za sušenje. Loči vodo iz organskih spojin in hkrati pušča črni ogljik (premog), koncentrirana žveplova kislina vodi do zoglenitve lesa, sladkorja in drugih snovi. Razredčen H 2 SO 4 s svojim sproščanjem sodeluje z vsemi kovinami, ki so v elektrokemični seriji napetosti levo od vodika. Oksidacijske lastnosti za razredčeno H 2 SO 4 niso značilne. Žveplova kislina tvori dve vrsti soli: srednje - sulfate in kisle - hidrosulfate, pa tudi estre. Poznani sta peroksomonožveplova (ali Carojeva kislina) H 2 SO 5 in peroksodižveplova H 2 S 2 O 8 kislini. Žveplova kislina reagira tudi z bazičnimi oksidi, da nastane sulfat in voda. V obratih za obdelavo kovin se raztopina žveplove kisline uporablja za odstranjevanje plasti kovinskega oksida s površine kovinskih izdelkov, ki so med proizvodnim procesom izpostavljeni močnemu segrevanju. Torej, železov oksid se odstrani s površine pločevine z delovanjem segrete raztopine žveplove kisline. Kvalitativna reakcija na žveplovo kislino in njene topne soli je njihova interakcija s topnimi barijevimi solmi, pri kateri nastane bela oborina barijevega sulfata, netopen v vodi in kislinah, na primer.

Aplikacija

Žveplova kislina se uporablja:

• pri predelavi rud, zlasti pri pridobivanju redkih elementov, vključno z uranom, iridijem, cirkonijem, osmijem itd.;
• pri proizvodnji mineralnih gnojil;
• kot elektrolit v svinčenih baterijah;
• pridobivanje različnih mineralnih kislin in soli;
• pri proizvodnji kemičnih vlaken, barvil, dima in eksplozivnih snovi;
• v naftni, kovinskopredelovalni, tekstilni, usnjarski in drugih industrijah;
• v živilski industriji - registriran kot aditiv za živila E513 (emulgator);
• v industrijski organski sintezi v reakcijah:
• dehidracija (pridobivanje dietil etra, estrov);
• hidratacija (etanol iz etilena);
• sulfoniranje (sintetični detergenti in intermediati pri proizvodnji barvil);
• alkilacija (pridobivanje izooktana, polietilen glikola, kaprolaktama) itd.
• Za rekuperacijo smol v filtrih pri proizvodnji destilirane vode.

Svetovna proizvodnja žveplove kisline pribl. 160 milijonov ton na leto. Največji porabnik žveplove kisline je proizvodnja mineralnih gnojil. Za fosfatna gnojila P 2 O 5 se po masi porabi 2,2-3,4-krat več žveplove kisline, za (NH 4) 2 SO 4 žveplove kisline pa 75 % mase porabljene (NH 4) 2 SO 4. Zato se tovarne žveplove kisline običajno gradijo v povezavi z obrati za proizvodnjo mineralnih gnojil.

Zgodovinski podatki

Žveplova kislina je znana že od antike, v naravi se pojavlja v prosti obliki, na primer v obliki jezer v bližini vulkanov. Morda prvo omembo kislih plinov, pridobljenih s kalciniranjem alum ali železovega sulfata "zelenega kamna", najdemo v spisih, ki jih pripisujejo arabskemu alkimistu Jabirju ibn Hayyanu. V 9. stoletju je perzijski alkimist Ar-Razi s kalciniranjem mešanice železovega in bakrovega sulfata (FeSO 4 7H 2 O in CuSO 4 5H 2 O) dobil tudi raztopino žveplove kisline. To metodo je izpopolnil evropski alkimist Albert Magnus, ki je živel v 13. stoletju. Shema za proizvodnjo žveplove kisline iz železovega sulfata - toplotna razgradnja železovega (II) sulfata, čemur sledi hlajenje zmesi. Zapisi alkimista Valentina (XIII. stoletje) opisujejo metodo za proizvodnjo žveplove kisline z absorpcijo plina (žveplovega anhidrida), ki se sprosti pri sežiganju mešanice žvepla in salitre v prahu z vodo. Kasneje je ta metoda postala osnova t.i. "komorna" metoda, ki se izvaja v majhnih komorah, obloženih s svincem, ki se ne raztopi v žveplovi kislini. V ZSSR je taka metoda obstajala do leta 1955. Alkimisti 15. stoletja so poznali tudi metodo za pridobivanje žveplove kisline iz pirita – žveplovega pirita, cenejše in pogostejše surovine od žvepla. Žveplovo kislino so na ta način proizvajali 300 let, v majhnih količinah v steklenih retortah. Kasneje je ta metoda zaradi razvoja katalize nadomestila komorno metodo za sintezo žveplove kisline. Trenutno se žveplova kislina proizvaja s katalitično oksidacijo (na V 2 O 5) žveplovega oksida (IV) v žveplov oksid (VI) in naknadno raztapljanjem žveplovega oksida (VI) v 70 % žveplovi kislini, da nastane oleum. V Rusiji je bila proizvodnja žveplove kisline prvič organizirana leta 1805 blizu Moskve v okrožju Zvenigorod. Leta 1913 je bila Rusija po proizvodnji žveplove kisline na 13. mestu na svetu.

Dodatne informacije

Najmanjše kapljice žveplove kisline lahko nastanejo v srednji in zgornji atmosferi kot posledica reakcije vodne pare in vulkanskega pepela, ki vsebuje velike količine žvepla. Nastala suspenzija zaradi visokega albeda oblakov žveplove kisline otežuje dostop sončne svetlobe do površine planeta. Zato (in tudi zaradi velikega števila drobnih delcev vulkanskega pepela v zgornjem delu atmosfere, ki prav tako otežujejo dostop sončne svetlobe do planeta) lahko po posebej močnih vulkanskih izbruhih pride do bistvenih podnebnih sprememb. Na primer, zaradi izbruha vulkana Ksudach (polotok Kamčatka, 1907) je povečana koncentracija prahu v ozračju vztrajala približno 2 leti, značilne srebrne oblake žveplove kisline pa so opazili celo v Parizu. Eksplozija vulkana Pinatubo leta 1991, ki je v ozračje poslala 3 10 7 ton žvepla, je privedla do dejstva, da sta bili leti 1992 in 1993 precej hladnejši kot leti 1991 in 1994.

Standardi

• Žveplova kislina tehnična GOST 2184-77
• Akumulator žveplove kisline. Specifikacije GOST 667-73
• Žveplova kislina posebne čistosti. Specifikacije GOST 1422-78
• Reagenti. Žveplova kislina. Specifikacije GOST 4204-77

Fizikalne lastnosti žveplove kisline:
Težka oljnata tekočina ("vitriol");
gostota 1,84 g/cm3; nehlapen, zelo topen v vodi - z močnim segrevanjem; t°pl. = 10,3°C, bp \u003d 296 ° C, zelo higroskopičen, ima lastnosti odstranjevanja vode (zoglenitev papirja, lesa, sladkorja).

Toplota hidracije je tako velika, da lahko mešanica zavre, škropi in povzroči opekline. Zato je treba vodi dodajati kislino in ne obratno, saj bo ob dodajanju vode v kislino lažja voda na površini kisline, kjer se bo koncentrirala vsa sproščena toplota.

Industrijska proizvodnja žveplove kisline (kontaktna metoda):

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)

Zdrobljen prečiščen mokri pirit (žveplov pirit) se vlije od zgoraj v peč za žganje v " fluidizirana postelja". Od spodaj (načelo protitoka) prehaja zrak, obogaten s kisikom.
Iz peči izhaja plin iz peči, katerega sestava je: SO 2, O 2, vodna para (pirit je bil moker) in najmanjši delci pepela (železov oksid). Plin se očisti iz nečistoč trdnih delcev (v ciklonu in elektrofilterju) in vodne pare (v sušilnem stolpu).
V kontaktni napravi se žveplov dioksid oksidira z uporabo katalizatorja V 2 O 5 (vanadijev pentoksid), da se poveča hitrost reakcije. Proces oksidacije enega oksida v drugega je reverzibilen. Zato so izbrani optimalni pogoji za potek neposredne reakcije - povečan tlak (ker neposredna reakcija poteka z zmanjšanjem celotne prostornine) in temperatura, ki ni višja od 500 C (ker je reakcija eksotermna).

V absorpcijskem stolpu se žveplov oksid (VI) absorbira s koncentrirano žveplovo kislino.
Absorpcija vode se ne uporablja, ker se žveplov oksid raztopi v vodi s sproščanjem velike količine toplote, zato nastala žveplova kislina zavre in se spremeni v paro. Da bi preprečili nastanek meglice žveplove kisline, uporabite 98 % koncentrirano žveplovo kislino. Žveplov oksid se zelo dobro raztopi v takšni kislini in tvori oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Kemijske lastnosti žveplove kisline:

H 2 SO 4 je močna dvobazična kislina, ena najmočnejših mineralnih kislin, zaradi visoke polarnosti se vez H - O zlahka pretrga.

1) Žveplova kislina disociira v vodni raztopini , ki tvori vodikov ion in kislinski ostanek:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Povzetek enačbe:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Interakcija žveplove kisline s kovinami:
Razredčena žveplova kislina raztopi samo kovine v napetostnem nizu levo od vodika:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Interakcija žveplove kislinez osnovnimi oksidi:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Interakcija žveplove kisline zhidroksidi:
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) Reakcije izmenjave s solmi:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Nastanek bele oborine BaSO 4 (netopen v kislinah) se uporablja za odkrivanje žveplove kisline in topnih sulfatov (kvalitativne reakcije za sulfatni ion).

Posebne lastnosti koncentrirane H 2 SO 4:

1) koncentriran žveplova kislina je močno oksidacijsko sredstvo ; pri interakciji s kovinami (razen Au, Pt) se povrnejo na S +4 O 2 , S 0 ali H 2 S -2, odvisno od aktivnosti kovine. Brez segrevanja ne reagira s Fe, Al, Cr - pasiviranje. Pri interakciji s kovinami s spremenljivo valenco se slednje oksidirajo do višjih oksidacijskih stanj kot v primeru razredčene kislinske raztopine: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktivna kovina

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

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

Kovina srednje aktivnosti

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 - obnovitev

Kovina neaktivna

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+ - obnovitev

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

2) Koncentrirana žveplova kislina oksidira nekatere nekovine, običajno do največjega oksidacijskega stanja, sama pa se reducira naS+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+ 5H 2 SO 4 (konc) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Oksidacija kompleksnih snovi:
Žveplova kislina oksidira HI in HBr v proste halogene:
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
Koncentrirana žveplova kislina ne more oksidirati kloridnih ionov v prosti klor, kar omogoča pridobivanje HCl z reakcijo izmenjave:
NaCl + H2SO4 (konc.) = NaHSO4 + HCl

Žveplova kislina odstranjuje kemično vezano vodo iz organskih spojin, ki vsebujejo hidroksilne skupine. Dehidracija etilnega alkohola v prisotnosti koncentrirane žveplove kisline vodi do proizvodnje etilena:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Zoglenitev sladkorja, celuloze, škroba in drugih ogljikovih hidratov ob stiku z žveplovo kislino je razložena tudi z njihovo dehidracijo:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18 H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Cilj: Seznaniti se s strukturo, fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi, uporabo žveplove kisline.

Izobraževalne naloge: Razmislite o fizikalnih in kemijskih lastnostih (skupne z drugimi kislinami in specifične) žveplove kisline, pridobivanje pa pokaže velik pomen žveplove kisline in njenih soli v nacionalnem gospodarstvu.

Izobraževalne naloge: Nadaljevati oblikovanje dialektično-materialističnega razumevanja narave med učenci.

Razvojne naloge: Razvoj splošnih izobraževalnih veščin in sposobnosti, delo z učbenikom in dodatno literaturo, pravila za delo na namizju, sposobnost sistematizacije in posploševanja, vzpostavljanja vzročno-posledičnih odnosov, dokončno in kompetentno izražanje svojih misli, sklepanje, risanje diagramov , skica.

Med poukom

1. Ponavljanje preteklosti.

Frontalna razredna anketa. Primerjaj lastnosti kristalnega in plastičnega žvepla. Pojasni bistvo alotropije.

2. Učenje nove snovi.

Po pozornem poslušanju pravljice bomo na koncu lekcije pojasnili, zakaj se je žveplova kislina čudno obnašala z vodo, lesom in zlatim prstanom.

Sliši se kot zvočni posnetek.

Pustolovščine žveplove kisline.

V enem kemičnem kraljestvu je živela čarovnica, njeno ime je bilo žveplova kislina. Ni bilo videti tako slabo, bila je brezbarvna tekočina, viskozna kot olje, brez vonja. Žveplova kislina Hotel sem biti slaven, zato sem šel na potovanje.

Hodila je že 5 ur, in ker je bil dan prevroč, je bila zelo žejna. In nenadoma je zagledala vodnjak. "Voda!" je vzkliknila kislina in stekla k vodnjaku, se dotaknila vode. Voda je strašno sikala. Z jokom je prestrašena čarovnica odhitela. Tega mlada kislina pri mešanju seveda ni vedela žveplova kislina voda sprošča veliko toplote.

"Če pride voda v stik z žveplova kislina, potem lahko voda, ki se nima časa mešati s kislino, zavre in vrže brizge žveplova kislina. Ta vpis se je pojavil v dnevniku mladega popotnika in nato vstopil v učbenike.

Ker jim kislina ni potešila žeje, se je razprostreno drevo odločilo, da se uleže in odpočije v senci. A tudi ji ni uspelo. enkrat Žveplova kislina se dotaknil drevesa, je začelo poogleneti. Ker ni vedel razloga za to, je prestrašena kislina pobegnila.

Kmalu je prišla v mesto in se odločila, da gre v prvo trgovino, ki ji je naletela na pot. Izkazalo se je, da so nakit. Ko se je približal izložbenim oknom, je kislina zagledala veliko lepih prstanov. Žveplova kislina Odločila sem se, da poskusim en prstan. Prosil prodajalca za zlati prstan, ga je popotnica nataknila na njen dolg lep prst. Čarovnici je bil prstan zelo všeč in odločila se je, da ga kupi. S tem bi se lahko pohvalila svojim prijateljem!

Ko je zapustil mesto, je kislina odšla domov. Na poti je ni zapustila misel, zakaj sta se voda in les ob dotiku z njo tako čudno obnašala, a tej zlati stvari se ni zgodilo nič? »Da, ker je zlato notri žveplova kislina ne oksidira. To so bile zadnje besede, ki jih je kislina zapisala v svoj dnevnik.

Razlaga učitelja.

Elektronske in strukturne formule žveplove kisline.

Ker je žveplo v 3. obdobju periodičnega sistema, se pravilo okteta (osmih elektronskih struktur) ne upošteva in žveplov atom lahko pridobi do dvanajst elektronov. Elektronske in strukturne formule žveplove kisline so naslednje:

(Šest žveplovih elektronov je označenih z zvezdico)

Potrdilo o prejemu.

Žveplova kislina nastane z interakcijo žveplovega oksida (5) z vodo (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

fizične lastnosti.

Žveplova kislina je brezbarvna, težka, nehlapna tekočina. Pri raztapljanju v vodi pride do zelo močnega segrevanja. Zapomni si to ne vlijte vode v koncentrirano žveplovo kislino!

Koncentrirana žveplova kislina absorbira vodno paro iz zraka. To je mogoče videti, če je odprta posoda s koncentrirano žveplovo kislino uravnotežena na tehtnici: čez nekaj časa bo skodelica s posodo potonila.

Kemijske lastnosti.

Razredčena žveplova kislina ima lastnosti, ki so skupne vsem kislinam. Poleg tega ima žveplova kislina posebne lastnosti.

Kemijske lastnosti žveplove - Dodatek .

Učiteljev prikaz zabavne izkušnje.

Kratek varnostni brifing.

Eskimo (oglje iz sladkorja)

oprema	Načrt izkušenj	Zaključek
Sladkor v prahu. koncentrirana žveplova kislina. Dva kemična kozarca po 100-150 ml. Steklena palica. Luske.	V čašo stresemo 30 g sladkorja v prahu. S čašo odmerite 12 ml koncentrirane žveplove kisline. Sladkor in kislino v kozarcu s stekleno palčko zmešamo v kašasto maso (stekleno paličico odstranimo in jo damo v kozarec vode). Čez nekaj časa mešanica potemni, se segreje in kmalu začne iz kozarca plaziti porozna premogovna masa - sladoled	Karbonizacija sladkorja z žveplovo kislino (koncentrirano) je razložena z oksidacijskimi lastnostmi te kisline. Redukcijsko sredstvo je ogljik. Postopek je eksotermen. 2H 2 SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

Učenci v zvezku izpolnijo tabelo z zabavno izkušnjo.

Razmišljanje učencev o tem, zakaj se žveplova kislina tako čudno obnaša z vodo, lesom in zlatom.

Aplikacija.

Zaradi svojih lastnosti (zmožnost absorpcije vode, oksidativne lastnosti, nehlapnost) se žveplova kislina pogosto uporablja v nacionalnem gospodarstvu. Spada med glavne izdelke kemične industrije.

1. sprejem barvil;
2. pridobivanje mineralnih gnojil;
3. čiščenje naftnih derivatov;
4. elektrolitska proizvodnja bakra;
5. elektrolit v baterijah;
6. sprejemanje eksploziva;
7. sprejem barvil;
8. pridobivanje umetne svile;
9. prejemanje glukoze;
10. pridobivanje soli;
11. pridobivanje kislin.

Veliko se uporabljajo na primer soli žveplove kisline

Na2SO4*10H2O- kristalinični hidrat natrijevega sulfata (Glauberjeva sol)- uporablja se v proizvodnji sode, stekla, v medicini in veterini.

CaSO4*2H2O- hidratiziran kalcijev sulfat (naravni mavec)- uporablja se za pridobivanje polvodnega mavca, ki je potreben v gradbeništvu, in v medicini - za nanašanje mavčnih povojov.

CuSO4*5H2O– hidratiziran bakrov sulfat (2) (bakrov sulfat)- uporablja se v boju proti škodljivcem in rastlinskim boleznim.

Delo učencev z izvenbesedilno komponento učbenika.

Zanimivo je

... v zalivu Kara-Bogaz-Gol voda vsebuje 30% Glauberjeve soli pri temperaturi +5 ° C, ta sol se obori v obliki bele oborine, kot sneg, in z nastopom toplega vremena, sol se ponovno raztopi. Ker se v tem zalivu pojavlja in izginja Glauberjeva sol, so jo poimenovali mirabilit, kar pomeni "čudovita sol".

3. Vprašanja za utrjevanje učnega gradiva, zapisanega na tabli.

1. Pozimi med okenske okvirje včasih postavimo posodo s koncentrirano žveplovo kislino. Kaj je namen tega, zakaj se posode ne da napolniti s kislino do vrha?
2. Zakaj se žveplova kislina imenuje "kruh" kemije?

Domača naloga in navodila za njeno izvedbo.

Po potrebi napišite enačbe v ionski obliki.

Zaključek o lekciji, postavitev in komentiranje ocen.

Reference.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G., Kemija: Učbenik za 7.-11. razred večerne (izmenske) srednje šole pri 2 uri. Del 1-3 izdaja - M.: Izobraževanje, 1987.
2. Kemija v šoli št. 6, 1991.
3. Strempler Genrikh Ivanovič, Kemija v prostem času: knjig. za študente ob sredah. in stara. starost / sl. ur. s sodelovanjem V.N. Rastopchiny.- F .: Ch. ur. KSE, 1990.

Ima zgodovinsko ime: olje vitriola. Preučevanje kisline se je začelo v starih časih, v svojih spisih so jo opisali grški zdravnik Dioskorid, rimski naravoslovec Plinij starejši, islamski alkimisti Geber, Razi in Ibn Sina in drugi. Pri Sumercih je obstajal seznam vitriola, ki je bil razvrščen glede na barvo snovi. Danes beseda "vitriol" združuje kristalne hidrate dvovalentnih kovinskih sulfatov.

V 17. stoletju je nemško-nizozemski kemik Johann Glauber pridobil žveplovo kislino s sežiganjem žvepla z (KNO3) v prisotnosti .. Leta 1736 je Joshua Ward (farmacevt iz Londona) uporabil to metodo v proizvodnji. Ta čas lahko štejemo za izhodišče, ko se je žveplova kislina začela proizvajati v velikem obsegu. Njegovo formulo (H2SO4), kot se običajno domneva, je nekoliko kasneje ustanovil švedski kemik Berzelius (1779-1848).

Berzelius je z uporabo črkovnih simbolov (ki označujejo kemične elemente) in indeksov (ki označujejo število atomov določene vrste v molekuli) ugotovil, da ena molekula vsebuje 1 atom žvepla (S), 2 atoma vodika (H) in 4 atome kisika ( O). Od takrat je postala znana kakovostna in kvantitativna sestava molekule, torej je bila žveplova kislina opisana v jeziku kemije.

Grafični prikaz medsebojne razporeditve atomov v molekuli in kemičnih vezi med njimi (običajno so označene s črtami) sporoča, da je v središču molekule žveplov atom, ki je povezan z dvojnimi vezmi z dvema kisikoma. atomi. Z ostalima dvema atomoma kisika, na vsakega od katerih je vezan atom vodika, je isti atom žvepla povezan z enojnimi vezmi.

Lastnosti

Žveplova kislina je rahlo rumenkasta ali brezbarvna, viskozna tekočina, topna v vodi pri kateri koli koncentraciji. Je močan mineral in je zelo agresiven do kovin (koncentrirano ne sodeluje z železom brez segrevanja, ampak ga pasivira), kamnin, živalskih tkiv ali drugih materialov. Zanj je značilna visoka higroskopnost in izrazite lastnosti močnega oksidanta. Pri temperaturi 10,4 °C se kislina strdi. Pri segrevanju na 300 °C skoraj 99 % kisline izgubi žveplov anhidrid (SO3).

Njegove lastnosti se spreminjajo glede na koncentracijo vodne raztopine. Obstajajo običajna imena za kislinske raztopine. Za razredčeno kislino se šteje do 10%. Baterija - od 29 do 32%. Pri koncentraciji manj kot 75% (kot je določeno v GOST 2184) se imenuje stolp. Če je koncentracija 98%, bo to že koncentrirana žveplova kislina. Formula (kemična ali strukturna) ostane v vseh primerih nespremenjena.

Ko se koncentriran žveplov anhidrid raztopi v žveplovi kislini, nastane oleum ali dišeča žveplova kislina, lahko njegovo formulo zapišemo takole: H2S2O7. Čista kislina (H2S2O7) je trdna snov s tališčem 36°C. Za reakcije hidratacije žveplove kisline je značilno sproščanje toplote v velikih količinah.

Razredčena kislina reagira s kovinami, pri reakciji s katerimi kaže lastnosti močnega oksidanta. V tem primeru se žveplova kislina reducira, formula tvorjenih snovi, ki vsebujejo reduciran (do +4, 0 ali -2) žveplov atom, je lahko: SO2, S ali H2S.

Reagira z nekovinami, kot sta ogljik ali žveplo:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reagira z natrijevim kloridom:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Zanj je značilna reakcija elektrofilne substitucije vodikovega atoma, ki je vezan na benzenski obroč aromatske spojine s skupino -SO3H.

Potrdilo o prejemu

Leta 1831 je bila patentirana kontaktna metoda za pridobivanje H2SO4, ki je trenutno glavna. Danes se večina žveplove kisline proizvaja s to metodo. Kot surovino se uporablja sulfidna ruda (pogosteje železov pirit FeS2), ki jo žgajo v posebnih pečeh in nastaja plin za praženje. Ker je temperatura plina 900 ° C, se ohladi z žveplovo kislino s koncentracijo 70%. Nato se plin očisti od prahu v ciklonu in elektrofilterju, v pralnih stolpih s kislino s koncentracijo 40 in 10 % katalitskih strupov (As2O5 in fluora), na mokrih elektrofiltrih pa iz kislega aerosola. Nato se plin za praženje, ki vsebuje 9 % žveplovega dioksida (SO2), posuši in dovaja v kontaktno napravo. Po prehodu skozi 3 plasti vanadijevega katalizatorja se SO2 oksidira v SO3. Za raztapljanje nastalega žveplovega anhidrida se uporablja koncentrirana žveplova kislina. Formula za raztopino žveplovega anhidrida (SO3) v brezvodni žveplovi kislini je H2S2O7. V tej obliki se oleum v jeklenih rezervoarjih odpelje do potrošnika, kjer ga razredčimo do želene koncentracije.

Aplikacija

H2SO4 ima zaradi svojih različnih kemičnih lastnosti širok spekter uporabe. Pri sami proizvodnji kisline je kot elektrolit v svinčenih baterijah, za izdelavo različnih čistil, pomemben reagent tudi v kemični industriji. Uporablja se tudi v proizvodnji: alkoholov, plastike, barvil, gume, etra, lepil, mil in detergentov, farmacevtskih izdelkov, celuloze in papirja, naftnih derivatov.

Vsaka kislina je kompleksna snov, katere molekula vsebuje enega ali več vodikovih atomov in kislinski ostanek.

Formula žveplove kisline je H2SO4. Zato sestava molekule žveplove kisline vključuje dva atoma vodika in kislinski ostanek SO4.

Žveplova kislina nastane, ko žveplov oksid reagira z vodo

SO3+H2O -> H2SO4

Čista 100% žveplova kislina (monohidrat) je težka tekočina, viskozna kot olje, brez barve in vonja, kislega "bakrenega" okusa. Že pri temperaturi +10 ° C se strdi in spremeni v kristalno maso.

Koncentrirana žveplova kislina vsebuje približno 95 % H2SO4. In zmrzne pri temperaturah pod -20 ° C.

Interakcija z vodo

Žveplova kislina je zelo topna v vodi, mešanje z njo v poljubnem razmerju. Pri tem se sprosti velika količina toplote.

Žveplova kislina lahko absorbira vodno paro iz zraka. Ta lastnost se uporablja v industriji za sušenje plinov. Plini se posušijo tako, da jih spustimo skozi posebne posode z žveplovo kislino. Seveda se ta metoda lahko uporablja samo za tiste pline, ki z njo ne reagirajo.

Znano je, da ko žveplova kislina pride v stik s številnimi organskimi snovmi, predvsem z ogljikovimi hidrati, te snovi zoglenejo. Dejstvo je, da ogljikovi hidrati, tako kot voda, vsebujejo tako vodik kot kisik. Žveplova kislina jih oropa teh elementov. Kar ostane, je premog.

V vodni raztopini H2SO4 se indikatorja lakmus in metil oranžna obarvata rdeče, kar kaže, da ima ta raztopina kisel okus.

Interakcija s kovinami

Kot katera koli druga kislina je žveplova kislina sposobna nadomestiti atome vodika s kovinskimi atomi v svoji molekuli. Vzajemno deluje s skoraj vsemi kovinami.

razredčena žveplova kislina reagira s kovinami kot običajna kislina. Kot rezultat reakcije nastane sol s kislim ostankom SO4 in vodik.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

AMPAK koncentrirana žveplova kislina je zelo močan oksidant. Oksidi vse kovine, ne glede na njihov položaj v napetostnem nizu. In ko reagira s kovinami, se sam reducira na SO2. Vodik se ne sprošča.

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

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

Toda zlato, železo, aluminij, kovine platinske skupine ne oksidirajo v žveplovi kislini. Zato se žveplova kislina prevaža v jeklenih rezervoarjih.

Soli žveplove kisline, ki nastanejo kot posledica takšnih reakcij, imenujemo sulfati. So brezbarvni in zlahka kristalizirajo. Nekateri od njih so zelo topni v vodi. Le CaSO4 in PbSO4 sta slabo topna. BaSO4 je skoraj netopen v vodi.

Interakcija z bazami

Reakcija kisline z bazo se imenuje reakcija nevtralizacije. Kot rezultat nevtralizacijske reakcije žveplove kisline nastane sol, ki vsebuje kislinski ostanek SO4 in vodo H2O.

Primeri reakcij nevtralizacije žveplove kisline:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

Žveplova kislina vstopi v nevtralizacijsko reakcijo tako s topnimi kot netopnimi bazami.

Ker sta v molekuli žveplove kisline dva atoma vodika in sta za njeno nevtralizacijo potrebni dve bazi, spada med dvobazične kisline.

Interakcija z bazičnimi oksidi

Iz šolskega tečaja kemije vemo, da okside imenujemo kompleksne snovi, ki vključujejo dva kemična elementa, od katerih je eden kisik v oksidacijskem stanju -2. Osnovni oksidi se imenujejo oksidi 1, 2 in nekaterih 3 valentnih kovin. Primeri bazičnih oksidov: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

Z bazičnimi oksidi žveplova kislina vstopi v nevtralizacijsko reakcijo. Kot posledica takšne reakcije, kot pri reakciji z bazami, nastaneta sol in voda. Sol vsebuje kislinski ostanek SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Interakcija s soljo

Žveplova kislina reagira s solmi šibkejših ali hlapnih kislin in te kisline izpodriva iz njih. Kot rezultat te reakcije nastane sol s kislim ostankom SO4 in kislina

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Uporaba žveplove kisline in njenih spojin

Barijeva kaša BaSO4 lahko upočasni rentgenske žarke. Napolnijo ga z votlimi organi človeškega telesa, jih radiologi pregledajo.

V medicini in gradbeništvu se pogosto uporablja naravni mavec CaSO4 * 2H2O, kalcijev sulfat hidrat. Glauberjeva sol Na2SO4 * 10H2O se uporablja v medicini in veterini, v kemični industriji - za proizvodnjo sode in stekla. Bakrov sulfat CuSO4 * 5H2O poznajo vrtnarji in agronomi, ki ga uporabljajo za zatiranje škodljivcev in rastlinskih bolezni.

Žveplova kislina se pogosto uporablja v različnih industrijah: kemični, kovinski, naftni, tekstilni, usnjarski in drugih.