Молекулярна формула h2so4. Сірчана кислота — хімічні властивості та промислове виробництво

Структурна формула

Справжня, емпірична або брутто-формула: H 2 SO 4

Хімічний склад Сірчаної кислоти

Молекулярна вага: 98,076

Сірчана кислота H 2 SO 4 - сильна двоосновна кислота, що відповідає найвищому ступеню окиснення сірки (+6). За звичайних умов концентрована сірчана кислота – важка масляниста рідина без кольору та запаху, з кислим «мідним» смаком. У техніці сірчаної кислотою називають її суміші як із водою, і з сірчаним ангідридом SO 3 . Якщо молярне відношення SO 3: H 2 O менше 1, це водний розчин сірчаної кислоти, якщо більше 1 - розчин SO 3 в сірчаній кислоті (олеум).

Назва

У XVIII-XIX століттях сірку для пороху виготовляли із сірчаного колчедану (пірит) на купоросних заводах. Сірчану кислоту в той час називали «купоросним маслом» (як правило це був кристалогідрат, що за консистенцією нагадує масло), очевидно звідси походження назви її солей (а точніше саме кристалогідратів) - купороси.

Одержання сірчаної кислоти

Промисловий (контактний) спосіб

У промисловості сірчану кислоту отримують окисленням діоксиду сірки (сірчистий газ, що утворюється в процесі спалювання сірки або сірчаного колчедана) до триоксиду (сірчаного ангідриду) з подальшою взаємодією SO 3 з водою. Отриману даним способом сірчану кислоту також називають контактною (концентрація 92-94%).

Нітрозний (баштовий) спосіб

Раніше сірчану кислоту отримували виключно нітрозним методом у спеціальних вежах, а кислоту називали вежевою (концентрація 75%). Сутність цього методу полягає в окисленні діоксиду сірки діоксидом азоту у присутності води.

Інший спосіб

У окремих випадках, коли сірководень (H 2 S) витісняє сульфат(SO 4 -) із солі (з металами Cu,Ag,Pb,Hg) побічним продуктом є сірчана кислота. Сульфіди цих металів мають високу міцність, а також характерне чорне забарвлення.

Фізичні та фізико-хімічні властивості

Дуже сильна кислота, при 18 о pK a (1) = −2,8, pK a (2) = 1,92 (К z 1,2 10 -2); довжини зв'язків у молекулі S=O 0,143 нм, S-OH 0,154 нм, кут HOSOH 104°, OSO 119°; кипить, утворюючи азеотропну суміш (98,3 % H 2 SO 4 та 1,7 % H 2 Про з температурою кипіння 338,8 про З). Сірчана кислота, що відповідає 100% вмісту H 2 SO 4 , має склад (%): 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. Змішується з водою і SO 3 у всіх співвідношеннях. У водних розчинах сірчана кислота практично повністю дисоціює на H 3 Про + , HSO 3 + і 2НSO 4 - . Утворює гідрати H 2 SO 4 ·nH 2 O, де n = 1, 2, 3, 4 та 6,5.

Олеум

Розчини сірчаного ангідриду SO 3 в сірчаній кислоті називаються олеумом, вони утворюють дві сполуки H 2 SO 4 ·SO 3 і H 2 SO 4 ·2SO 3 . Олеум містить також піросерні кислоти. Температура кипіння водних розчинів сірчаної кислоти підвищується зі зростанням її концентрації і досягає максимуму за вмістом 98,3 % H 2 SO 4 . Температура кипіння олеуму зі збільшенням вмісту SO 3 знижується. При збільшенні концентрації водних розчинів сірчаної кислоти загальний тиск пари над розчинами знижується і при вмісті 98,3% H 2 SO 4 досягає мінімуму. Зі збільшенням концентрації SO 3 в олеумі загальний тиск пари над ним підвищується. Тиск пари над водними розчинами сірчаної кислоти та олеуму можна обчислити за рівнянням:

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

величини коефіцієнтів А та В залежать від концентрації сірчаної кислоти. Пар над водними розчинами сірчаної кислоти складається з суміші парів води, H 2 SO 4 і SO 3 при цьому склад пари відрізняється від складу рідини при всіх концентраціях сірчаної кислоти, крім відповідної азеотропної суміші. З підвищенням температури посилюється дисоціація. Максимальну в'язкість має олеум H 2 SO 4 ·SO 3 з підвищенням температури η знижується. Електричний опір сірчаної кислоти мінімальний при концентрації SO 3 і 92 % H 2 SO 4 і максимально при концентрації 84 і 99,8 % H 2 SO 4 . Для олеуму мінімальне при концентрації 10 % SO 3 . З підвищенням температури сірчаної кислоти збільшується. Діелектрична проникність 100%-ної сірчаної кислоти 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); кріоскопічна стала 6,12, ебуліоскопічна стала 5,33; коефіцієнт дифузії пари сірчаної кислоти у повітрі змінюється залежно від температури; D = 1,67 · 10⁻⁵T3/2 см²/с.

Хімічні властивості

Сірчана кислота у концентрованому вигляді при нагріванні – досить сильний окисник. Окислює HI та частково HBr до вільних галогенів. Окислює багато металів (виключення: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). При цьому концентрована сірчана кислота відновлюється до SO2. На холоді концентрованої сірчаної кислоти Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba пасивуються і реакції не протікають. Найбільш сильними відновниками концентрована сірчана кислота відновлюється до S і H 2 S. Концентрована сірчана кислота поглинає водяні пари, тому застосовується для сушіння газів, рідин і твердих тіл, наприклад, в ексикаторах. Однак концентрована H 2 SO 4 частково відновлюється воднем, через що не може застосовуватися для його сушіння. Відщеплюючи воду від органічних сполук і залишаючи при цьому чорний вуглець (вугілля), концентрована сірчана кислота призводить до обвуглювання деревини, цукру та інших речовин. Розведена H 2 SO 4 взаємодіє з усіма металами, що знаходяться в електрохімічному ряду напруг лівіше водню з його виділенням. Окисні властивості для розведеної H 2 SO 4 нехарактерні. Сірчана кислота утворює два ряди солей: середні – сульфати та кислі – гідросульфати, а також ефіри. Відомі пероксомоносерна (або кислота Каро) H 2 SO 5 і пероксодисерна H 2 S 2 O 8 кислоти. Сірчана кислота реагує також з основними оксидами, утворюючи сульфат та воду. На металообробних заводах розчин сірчаної кислоти застосовують видалення шару оксиду металу з поверхні металевих виробів, що піддаються у процесі виготовлення сильному нагріванню. Так, оксид заліза видаляється з листового заліза дією нагрітого розчину сірчаної кислоти. Якісною реакцією на сірчану кислоту та її розчинні солі є їх взаємодія з розчинними солями барію, при якому утворюється білий осад сульфату барію, нерозчинний у воді та кислотах, наприклад.

Застосування

Сірчану кислоту застосовують:

• в обробці руд, особливо при видобутку рідкісних елементів, у тому числі урану, іридію, цирконію, осмію тощо;
• у виробництві мінеральних добрив;
• як електроліт у свинцевих акумуляторах;
• для отримання різних мінеральних кислот та солей;
• у виробництві хімічних волокон, барвників, димоутворювальних та вибухових речовин;
• у нафтовій, металообробній, текстильній, шкіряній та інших галузях промисловості;
• у харчовій промисловості - зареєстрована як харчова добавка E513 (емульгатор);
• у промисловому органічному синтезі у реакціях:
• дегідратації (отримання діетилового ефіру, складних ефірів);
• гідратації (етанол з етилену);
• сульфування (синтетичні миючі засоби та проміжні продукти у виробництві барвників);
• алкілування (отримання ізооктану, поліетиленгліколю, капролактаму) та ін.
• Для відновлення смол у фільтрах на виробництві дистильованої води.

Світове виробництво сірчаної кислоти прибл. 160 млн. тонн на рік. Найбільший споживач сірчаної кислоти – виробництво мінеральних добрив. На P 2 O 5 фосфорних добрив витрачається в 2,2-3,4 рази більше за масою сірчаної кислоти, а (NH 4) 2 SO 4 сірчаної кислоти 75 % від маси витраченого (NH 4) 2 SO 4 . Тому сірчанокислотні заводи прагнуть будувати в комплексі із заводами з виробництва мінеральних добрив.

Історичні відомості

Сірчана кислота відома з давнини, зустрічаючись у природі у вільному вигляді, наприклад, у вигляді озер поблизу вулканів. Можливо, перша згадка про кислі гази, одержувані при прожарюванні галунів або залізного купоросу «зеленого каменю», зустрічається в творах, що приписуються арабському алхіміку Джабір ібн Хайяну. У IX столітті перський алхімік Ар-Разі, прожарюючи суміш залізного та мідного купоросу (FeSO 4 7H 2 O та CuSO 4 5H 2 O), також отримав розчин сірчаної кислоти. Цей спосіб удосконалив європейський алхімік Альберт Магнус, який жив у XIII столітті. Схема отримання сірчаної кислоти із залізного купоросу – термічне розкладання сульфату заліза (II) з подальшим охолодженням суміші. У працях алхіміка Валентина (XIII ст) описується спосіб отримання сірчаної кислоти шляхом поглинання водою газу (сірчаний ангідрид), що виділяється при спалюванні суміші порошків сірки та селітри. Згодом цей спосіб ліг в основу т.з. «камерного» способу, що здійснюється в невеликих камерах, фанерованих свинцем, який не розчиняється у сірчаній кислоті. У СРСР такий спосіб проіснував аж до 1955 р. Алхімікам XV відомий був також спосіб отримання сірчаної кислоти з піриту - сірчаного колчедану, більш дешевої та поширеної сировини, ніж сірка. Таким способом отримували сірчану кислоту протягом 300 років, невеликою кількістю у скляних ретортах. Згодом у зв'язку з розвитком каталізу цей метод витіснив камерний спосіб синтезу сірчаної кислоти. В даний час сірчану кислоту отримують каталітичним окисненням (на V 2 O 5) оксиду сірки (IV) в оксид сірки (VI), і подальшим розчиненням оксиду сірки (VI) у 70% сірчаної кислоти з утворенням олеуму. У Росії виробництво сірчаної кислоти вперше було організовано в 1805 під Москвою в Звенигородському повіті. У 1913 році Росія з виробництва сірчаної кислоти займала 13 місце у світі.

додаткові відомості

Найдрібніші крапельки сірчаної кислоти можуть утворюватися в середніх та верхніх шарах атмосфери внаслідок реакції водяної пари та вулканічного попелу, що містить велику кількість сірки. Завись, що вийшла, через високий альбедо хмар сірчаної кислоти, ускладнює доступ сонячних променів до поверхні планети. Тому (а також у результаті великої кількості найдрібніших частинок вулканічного попелу у верхніх шарах атмосфери, що також ускладнюють доступ сонячного світла до планети), після особливо сильних вулканічних вивержень можуть відбутися значні зміни клімату. Наприклад, в результаті виверження вулкана Ксудач (Півострів Камчатка, 1907) підвищена концентрація пилу в атмосфері трималася близько 2 років, а характерні сріблясті хмари сірчаної кислоти спостерігалися навіть у Парижі. Вибух вулкана Пінатубо в 1991 році, що відправив в атмосферу 3 10 7 тонн сірки, призвів до того, що 1992 і 1993 були значно холодніше, ніж 1991 і 1994.

Стандарти

• Кислота сірчана технічна ГОСТ 2184-77
• Кислота сірчана акумуляторна. Технічні умови ГОСТ 667-73
• Кислота сірчана особливої ​​чистоти. Технічні умови ГОСТ 1422-78
• Реактиви. Кислота сірчана. Технічні умови ГОСТ 4204-77

Фізичні властивості сірчаної кислоти:
Тяжка масляниста рідина («купоросне масло»);
густина 1,84 г/см3; нелетюча, добре розчинна у воді – із сильним нагріванням; t°пл. = 10,3 ° C, t ° кип. = 296°С, дуже гігроскопічна, має водовіднімні властивості (обвуглювання паперу, дерева, цукру).

Теплота гідратації настільки велика, що суміш може закипати, розбризкуватися та викликати опіки. Тому необхідно додавати кислоту до води, а не навпаки, оскільки при додаванні води до кислоти легша вода виявиться на поверхні кислоти, де і зосередиться вся теплота, що виділяється.

Промислове виробництво сірчаної кислоти (контактний спосіб):

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 (олеум)

Подрібнений очищений вологий пірит (сірчаний колчедан) зверху засипають у піч для випалу. киплячому шарі“. Знизу (принцип протитечії) пропускають повітря, збагачене киснем.
З печі виходить пічний газ, склад якого: SO 2 , O 2 пари води (пірит був вологий) і дрібні частинки недогарка (оксиду заліза). Газ очищають від домішок твердих частинок (у циклоні та електрофільтрі) та парів води (у сушильній вежі).
У контактному апараті відбувається окислення сірчистого газу з використанням каталізатора V 2 O 5 (п'ятиокис ванадію) для збільшення швидкості реакції. Процес окислення одного оксиду в інший є оборотним. Тому підбирають оптимальні умови протікання прямої реакції - підвищений тиск (бо пряма реакція йде зі зменшенням загального обсягу) і температура не вище 500 С (т.к екзотермічна реакція).

У поглинальній вежі відбувається поглинання оксиду сірки (VI) концентрованою сірчаною кислотою.
Поглинання водою не використовують, тому що оксид сірки розчиняється у воді з виділенням великої кількості теплоти, тому сірчана кислота, що утворюється, закипає і перетворюється на пару. Для того, щоб не утворювалося сірчанокислотного туману, використовують 98% концентровану сірчану кислоту. Оксид сірки дуже добре розчиняється в такій кислоті, утворюючи олеум: H 2 SO 4 ·nSO 3

Хімічні властивості сірчаної кислоти:

H 2 SO 4 — сильна двоосновна кислота, одна з найсильніших мінеральних кислот, через високу полярність зв'язок Н – легко розривається.

1) У водному розчині сірчана кислота дисоціює , утворюючи іон водню та кислотний залишок:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 -;
HSO 4 - = H + + SO 4 2-.
Сумарне рівняння:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2-.

2) Взаємодія сірчаної кислоти з металами:
Розведена сірчана кислота розчиняє тільки метали, що стоять у ряді напруг лівіше водню:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (розб) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Взаємодія сірчаної кислотиз основними оксидами:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Взаємодія сірчаної кислоти згідроксидами:
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) Обмінні реакції із солями:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Утворення білого осаду BaSO 4 (нерозчинного в кислотах) використовується для виявлення сірчаної кислоти та розчинних сульфатів (якісна реакція на сульфат іон).

Особливі властивості концентрованої H 2 SO 4:

1) Концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем ; при взаємодії з металами (крім Au, Pt) відновлюватися до S +4 O 2 , S 0 або H 2 S -2 залежно від активності металу. Без нагрівання не реагує із Fe, Al, Cr – пасивація. При взаємодії з металами, що мають змінну валентність, останні окислюються до більш високих ступенів окиснення , ніж у випадку з розведеним розчином кислоти: Fe 0→ Fe 3+ , Cr 0→ Cr 3+ , Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Активний метал

8 Al + 15 H 2 SO 4(конц.) →4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - окислення
3│ S 6+ + 8e → S 2– відновлення

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

Метал середньої активності

2Cr + 4 H 2 SO 4(конц.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ — окиснення
1│ S 6+ + 6e → S 0 – відновлення

Метал малоактивний

2Bi + 6H 2 SO 4(конц.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – окислення
3│ S 6+ + 2e →S 4+ — відновлення

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

2) Концентрована сірчана кислота окислює деякі неметали як правило до максимального ступеня окиснення, сама відновлюється доS+4O 2:

С + 2H 2 SO 4 (конц) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (конц) → 3SO 2 + 2H 2 O

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

3) Окислення складних речовин:
Сірчана кислота окислює HI та НВг до вільних галогенів:
2 КВr + 2Н 2 SO 4 = К 2 SО 4 + SO 2 + Вr 2 + 2Н 2 О
2 КI + 2Н 2 SО 4 = К 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2Н 2 О
Концентрована сірчана кислота не може окислити хлорид-іони до вільного хлору, що дає змогу отримувати НСl по реакції обміну:
NаСl + Н 2 SO 4 (конц.) = NаНSO 4 + НСl

Сірчана кислота забирає хімічно зв'язану воду від органічних сполук, що містять гідроксильні групи. Дегідратація етилового спирту в присутності концентрованої сірчаної кислоти призводить до отримання етилену:
З 2 Н 5 ОН = З 2 Н 4 + Н 2 О.

Обвуглювання цукру, целюлози, крохмалю та ін. вуглеводів при контакті із сірчаною кислотою пояснюється також їх зневодненням:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2 .

Ціль:Ознайомитись із будовою, фізичними та хімічними властивостями, застосуванням сірчаної кислоти.

Освітні завдання:Розглянути фізичні та хімічні властивості (загальні з іншими кислотами та специфічні) сірчаної кислоти, отримання, показати велике значення сірчаної кислоти та її солей у народному господарстві.

Виховні завдання:Продовжити формування в учнів діалектико-матеріалістичного розуміння природи.

Розвиваючі завдання:Розвиток загальнонавчальних умінь та навичок, робота з підручником та додатковою літературою, правила роботи на робочому столі, вміння систематизувати та узагальнювати, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, доказово та грамотно викладати свої думки, робити висновки, складати схеми, замальовувати.

Хід уроку

1. Повторення пройденого.

Фронтальне опитування класу. Порівняти властивості кристалічної та пластичної сірки. Пояснити сутність алотропії.

2. Вивчення нового матеріалу.

Уважно прослухавши казку, ми наприкінці уроку пояснимо, чому сірчана кислота поводилася дивно з водою, деревом та золотим кільцем.

Звучить аудіозапис.

Пригоди сірчаної кислоти.

В одному хімічному королівстві жила чарівниця, звали її Сірчаною кислотою. На вигляд вона була не така вже й погана: безбарвна рідина, в'язка як масло, без запаху. Сірчана кислотахотіла бути знаменитою, тому вирушила у подорож.

Вона йшла вже 5 годин, бо день був занадто спекотний, їй дуже захотілося пити. І раптом вона побачила колодязь. "Вода!" - Вигукнула кислота і, підбігши до колодязя, торкнулася води. Вода страшенно зашипіла. З криком злякана чарівниця кинулася геть. Звичайно ж, молода кислота не знала, що при змішуванні сірчаної кислотиз водою виділяється велика кількість теплоти.

«Якщо вода стикається з сірчаною кислотою, то вода, не встигнувши змішатися з кислотою, може закипіти і викинути бризки. сірчаної кислоти. Цей запис з'явився в щоденнику молодої мандрівниці, а потім увійшов до підручників.

Так як кислота не вгамувала спрагу, то, розлоге дерево, вирішила прилягти і відпочити в тіні. Але це в неї не вийшло. Як тільки Сірчана кислотадоторкнулася до дерева, воно почало опалювати. Не знаючи причин цього, злякана кислота втекла геть.

Незабаром вона прийшла в місто і вирішила зайти в перший магазин, що попався на її шляху. Ним виявився ювелірний. Підійшовши до вітрин, кислота побачила безліч прекрасних кілець. Сірчана кислотавирішила поміряти одне колечко. Попросивши у продавця золоте кільце, мандрівниця одягла його на свій довгий палець. Чарівниці дуже сподобалося обручку і вона вирішила його купити. Ось чим вона могла похвалитися перед своїми друзями!

Вийшовши із міста, кислота вирушила додому. У дорозі її не залишала думка, чому ж вода і дерево поводилися так дивно при дотику з нею, а з цією золотою річчю нічого не сталося? «Та тому, що золото в сірчаної кислотине окислюється». Це були останні слова, записані кислотою у своєму щоденнику.

Пояснення вчителя.

Електронна та структурна формули сірчаної кислоти.

Так сірка знаходиться в 3-му періоді періодичної системи, то правило октету (восьми електронна структура) не дотримується і атом сірки може придбати до дванадцяти електронів. Електронна та структурна формули сірчаної кислоти наступні:

(Шість електронів сірки позначені зірочкою)

Отримання.

Сірчана кислота утворюється при взаємодії оксиду сірки (5) з водою (SO 3 +H 2 O -> H 2 SO 4).

Фізичні властивості.

Сірчана кислота - безбарвна, важка, нелетюча рідина. При розчиненні у воді відбувається дуже сильне розігрівання. Пам'ятайте, що не можна вливати воду в концентровану сірчану кислоту!

Концентрована сірчана кислота поглинає з повітря водяну пару. У цьому можна переконатися, якщо відкритий посудину з концентрованою сірчаною кислотою врівноважити на терезах: через деякий час чашка з посудиною опуститься.

Хімічні властивості.

Розведена сірчана кислота має спільні властивості, характерні для всіх кислот. Крім того, сірчана кислота має специфічні властивості.

Хімічні властивості сірчаної – додаток .

Демонстрація вчителем цікавого досвіду.

Короткий інструктаж з техніки безпеки.

Ескімо (Вугілля із цукру)

Обладнання	План досвіду	Висновок
Цукрова пудра. Концентрована сірчана кислота. Дві хімічні склянки по 100-150 мл. Скляна паличка. Терези.	30 г цукрової пудри пересипати у хімічну склянку. Відміряти мензуркою 12 мл концентрованої сірчаної кислоти. Змішати в склянці скляною паличкою цукор і кислоту в кашоподібну масу (скляну паличку вийняти та покласти у склянку з водою). Через деякий час суміш темніє, розігрівається і невдовзі зі склянки починає виповзати пориста вугільна маса. ескімо	Обвуглювання цукру сірчаною кислотою (концентрованою) пояснюється окисними властивостями цієї кислоти. Відновником є ​​вуглець. Процес екзотермічний. 2Н 2 SO 4 +C 12 Про 11 + Н22 -> 11С+2SO 2 +13Н 2 Про+СО 2

Заповнення учнями таблиці з цікавим досвідом у зошит.

Міркування учнів про те, чому Сірчана кислота поводилася так дивно з водою, деревом та золотом.

Застосування.

Завдяки своїм властивостям (здатність поглинати воду, окисні властивості, нелетючість) сірчану кислоту широко застосовують у народному господарстві. Вона належить до основних продуктів хімічної промисловості.

1. отримання барвників;
2. одержання мінеральних добрив;
3. очищення нафтопродуктів;
4. електролітичне отримання міді;
5. електроліт в акумуляторах;
6. одержання вибухових речовин;
7. отримання барвників;
8. отримання штучного шовку;
9. одержання глюкози;
10. одержання солей;
11. одержання кислот.

Солі сірчаної кислоти широко використовують, наприклад

Na 2 SO 4 * 10H 2 O– кристалогідрат сульфату натрію (Глауберова сіль)- застосовують у виробництві соди, скла, у медицині та ветеринарії.

CaSO 4 * 2H 2 O– кристалогідрат сульфату кальцію (природний гіпс)- Застосовують для отримання напівводного гіпсу, необхідного в будівництві, а в медицині - для накладання гіпсових пов'язок.

CuSO 4 * 5H 2 O– кристалогідрат сульфату міді (2) (мідний купорос)- використовують у боротьбі зі шкідниками та хворобами рослин.

Робота учнів із позатекстовим компонентом підручника.

Це цікаво

…у затоці Кара-Богаз-Гол у воді міститься 30% глауберової солі за температури +5°С ця сіль випадає як білого осаду, як сніг, і з настанням теплого часу сіль знову розчиняється. Так як у цій затоці глауберова сіль то утворюється, то зникає, вона була названа мірабілітомщо означає «дивовижна сіль».

3. Питання закріплення навчального матеріалу, записані на дошці.

1. Взимку між рамами вікон іноді поміщають посудину з концентрованою сірчаною кислотою. З якою метою це роблять, чому посудину не можна заповнювати кислотою догори?
2. Чому сірчану кислоту називають «хлібом» хімії?

Домашнє завдання та інструктаж щодо його виконання.

Де це потрібно, складіть рівняння у іонному вигляді.

Висновок з уроку, виставлення та коментування позначок.

Використана література.

1. Рудзітіс Г.Е.Фельдман Ф.Г., Хімія: Навчальний посібник для 7-11 класів вечірньої (змінної) середньої загальноосвітньої школи в 2 ч. Ч 1-3 видання - М.: Просвітництво, 1987.
2. Хімія у школі №6, 1991.
3. Штремплер Генріх Іванович, Хімія на дозвіллі: Кн. для учнів середовищ. та старий. віку/Мал. авт. за участю В.М. Розтопчини. - Ф.: Гол. ред. КСЕ, 1990.

Має історичну назву: купоросна олія. Вивчення кислоти почалося з давніх-давен, у своїх працях її описували: грецький лікар Діоскорид, римський натураліст Пліній Старший, ісламські алхіміки Гебер, Разі та Ібн Сіна, інші. У Шумерах існував перелік купоросів, які класифікувалися за кольором речовини. В наш час слово «купорос» поєднує кристалогідрати сульфатів двовалентних металів.

У 17 столітті, німецько-голландський хімік Йоган Глаубер отримав сірчану кислоту шляхом спалювання сірки з (KNO3) у присутності У 1736 Джошуа Уорд (фармацевт з Лондона) цей метод використав у виробництві. Цей час вважатимуться точкою відліку, як у вже великих масштабах стала випускатися сірчана кислота. Формула її (H2SO4), як прийнято вважати, була встановлена ​​шведським хіміком Берцеліусом (1779-1848) німого пізніше.

Берцеліус за допомогою літерних символів (позначають хімічні елементи) та нижніх цифрових індексів (вказують на кількість у молекулі атомів даного виду) встановив, що в одній молекулі міститься 1 атом сірки (S), 2 атоми водню (H) та 4 атоми кисню (O ). З цього часу став відомий якісний та кількісний склад молекули, тобто мовою хімії описана сірчана кислота.

Показує у графічному вигляді взаємне розташування молекулі атомів і хімічних зв'язків з-поміж них (їх прийнято позначати лініями), інформує, що у центрі молекули перебуває атом сірки, який пов'язаний подвійними зв'язками із двома атомами кисню. З іншими двома атомами кисню, кожного з яких прикріплений атом водню, той самий атом сірки з'єднаний одинарними зв'язками.

Властивості

Сірчана кислота - злегка жовтувата або безбарвна, в'язка рідина, розчинна у воді за будь-яких концентрацій. Вона є сильною мінеральною і відрізняється високою агресивністю по відношенню до металів (концентрована не взаємодіє із залізом без нагрівання, а пасивує його), гірським породам, тканинам тварин або іншим матеріалам. Характеризується високою гігроскопічністю та яскраво вираженими властивостями сильного окислювача. При температурі 10,4 оС кислота твердне. При нагріванні до 300 оС майже 99% кислота втрачає сірчаний ангідрид (SO3).

Властивості її змінюються залежно від концентрації водного розчину. Існують загальноприйняті назви розчинів кислоти. Розведеною кислотою вважається до 10 %. Акумуляторна - від 29 до 32%. При концентрації менше 75% (як встановлено ГОСТ 2184) її називають баштовою. Якщо концентрація 98%, це буде вже сірчана кислота концентрована. Формула (хімічна чи структурна) завжди залишається незмінною.

При розчиненні в сірчаній кислоті концентрованої сірчаного ангідриду утворюється олеум або димна сірчана кислота, її формула може бути записана так: H2S2O7. Чиста кислота (H2S2O7) є твердою речовиною з температурою плавлення 36 °С. Реакції гідратації сірчаної кислоти характеризуються виділенням тепла у великій кількості.

Розведена кислота вступає у реакцію з металами, реагуючи з якими, виявляє властивості сильного окисника. При цьому відновлюється сірчана кислота, формула утворених речовин, що містять відновлений (+4, 0 або -2) атом сірки, може бути: SO2, S або H2S.

Реагує з неметалами, наприклад, вуглецем або сіркою:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Входить у реакцію з хлоридом натрію:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Для неї характерна реакція електрофільного заміщення атома водню, приєднаного до бензольного кільця ароматичного з'єднання, на групу -SO3H.

Отримання

В 1831 був запатентований контактний метод отримання H2SO4, що є в даний час основним. Сьогодні більшість сірчаної кислоти виробляється з допомогою цього методу. Як сировина застосовується сульфідна руда (частіше залізний колчедан FeS2), який обпалюють у спеціальних печах, при цьому утворюється випалювальний газ. Оскільки температура газу дорівнює 900 оС, його охолоджують сірчаною кислотою з концентрацією 70 %. Потім газ у циклоні та електрофільтрі очищають від пилу, у промивних вежах кислотою з концентрацією 40 та 10 % від каталітичних отрут (As2O5 та фтору), на мокрих електрофільтрах від аерозолю кислоти. Далі випалювальний газ, що містить 9% сірчистого ангідриду (SO2), осушують та подають у контактний апарат. Пройшовши через 3 шари ванадієвого каталізатора, SO2 окислюється SO3. Для розчинення сірчаного ангідриду, що утворився, застосовується концентрована сірчана кислота. Формула розчину сірчаного ангідриду (SO3) у безводній сірчаній кислоті являє собою H2S2O7. У такому вигляді олеум у сталевих цистернах транспортується до споживача, де його розбавляють до необхідної концентрації.

Застосування

Завдяки різним хімічним властивостям H2SO4 має широкий спектр застосування. У виробництві самої кислоти, як електроліт у свинцево-кислотних акумуляторах, для виготовлення різних засобів для чищення, також є важливим реагентом у хімічній промисловості. Вона використовується також у виробництві: спиртів, пластмас, барвників, гуми, ефіру, клеїв, мила та миючих засобів, фармацевтичної продукції, целюлози та паперу, нафтопродуктів.

Будь-яка кислота є складною речовиною, молекула якої містить один або кілька атомів водню і кислотний залишок.

Формула сірчаної кислоти – H2SO4. Отже, до складу молекули сірчаної кислоти входять два атоми водню та кислотний залишок SO4.

Утворюється сірчана кислота під час взаємодії оксиду сірки з водою

SO3+H2O -> H2SO4

Чиста 100% сірчана кислота (моногідрат) - важка рідина, в'язка як масло, без кольору і запаху, з кислим «мідним» смаком. Вже за температури +10 °З вона застигає і перетворюється на кристалічну масу.

Концентрована сірчана кислота містить приблизно 95% H2SO4. І застигає вона за температури нижче –20°С.

Взаємодія із водою

Сірчана кислота добре розчиняється у воді, змішуючись із нею у будь-яких співвідношеннях. При цьому виділяється велика кількість тепла.

Сірчана кислота здатна поглинати пари води із повітря. Це її властивість використовують у промисловості для осушення газів. Осушують гази, пропускаючи їх через спеціальні ємності із сірчаною кислотою. Звичайно ж, цей спосіб можна застосовувати тільки для газів, які не вступають у реакцію з нею.

Відомо, що при попаданні сірчаної кислоти на органічні речовини, особливо вуглеводи, ці речовини обвугливаются. Справа в тому, що вуглеводи, як і вода, містять і водень, і кисень. Сірчана кислота забирає в них ці елементи. Залишається вугілля.

У водному розчині H2SO4 індикатори лакмус та метиловий оранжевий забарвлюються у червоний колір, що говорить про те, що цей розчин має кислий смак.

Взаємодія з металами

Як і будь-яка інша кислота, сірчана кислота здатна замінювати атоми водню на атоми металу у своїй молекулі. Взаємодіє вона майже з усіма металами.

У розведеному вигляді сірчана кислотареагує із металами як звичайна кислота. В результаті реакції утворюється сіль із кислотним залишком SO4 та водень.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

А концентрована сірчана кислотає дуже сильним окисником. Вона окислює всі метали, незалежно від їхнього становища у ряді напруг. І за реакції з металами вона сама відновлюється до SO2. Водень не виділяється.

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

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

А ось золото, залізо, алюміній, метали платинової групи у сірчаній кислоті не окислюються. Тому сірчану кислоту перевозять у сталевих цистернах.

Сірчанокислі солі, які утворюються внаслідок таких реакцій, називають сульфатами. Вони не мають кольору, легко кристалізуються. Деякі їх добре розчиняються у воді. Малорозчинними є лише CaSO4 та PbSO4. Майже не розчиняється у воді BaSO4.

Взаємодія з основами

Реакція взаємодії кислоти з основами називається реакцією нейтралізації. В результаті реакції нейтралізації сірчаної кислоти утворюється сіль, що містить кислотний залишок SO4 і вода H2O.

Приклади реакцій нейтралізації сірчаної кислоти:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

Сірчана кислота входить у реакцію нейтралізації як з розчинними, і з нерозчинними основами.

Так як у молекулі сірчаної кислоти два атоми водню, і для її нейтралізації потрібно дві основи, вона відноситься до двоосновних кислот.

Взаємодія з основними оксидами

Зі шкільного курсу хімії нам відомо, що оксидами називають складні речовини, до складу яких входять два хімічні елементи, одним з яких є кисень у ступені окислення -2. Основними оксидами називають оксиди 1, 2 та деяких 3 валентних металів. Приклади основних оксидів: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

З основними оксидами сірчана кислота входить у реакцію нейтралізації. В результаті такої реакції, як і реакції з основами, утворюються сіль і вода. Сіль містить кислотний залишок SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Взаємодія із солями

Сірчана кислота взаємодіє з солями слабкіших або летких кислот, витісняючи їх ці кислоти. В результаті такої реакції утворюється сіль з кислотним залишком SO4 та кислота

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Застосування сірчаної кислоти та її сполук

Барієва каша ВaSO4 здатна затримувати рентгенівські промені. Заповнюючи нею порожнисті органи організму людини, рентгенологи досліджують їх.

У медицині та будівництві широко застосовують природний гіпс CaSO4*2H2O, кристалогідрат сульфату кальцію. Глауберова сіль Na2SO4*10H2O використовується в медицині та ветеринарії, у хімічній промисловості - для виробництва соди та скла. Мідний купорос CuSO4*5H2O відомий садівникам та агрономам, які використовують його для боротьби зі шкідниками та хворобами рослин.

Сірчана кислота широко використовується у різних галузях промисловості: хімічної, металообробної, нафтової, текстильної, шкіряної та інших.