Концентрована сірчана кислота не взаємодіє. Розведена сірчана кислота

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 кислотапри 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 з водою

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

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 лише для тих газів, які не вступають у реакцію із нею.

Відомо, що при попаданні сірчаної кислоти на багато органічні речовини, особливо вуглеводи, ці речовини обвугливаються. 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 помаранчевий 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 з кислотним залишком SO4 та водень.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

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

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

Zn + 2 H2SO4 (кінець) = 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 із розчинними, і з нерозчинними основами.

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

Взаємодія з основними оксидами

З шкільного курсухімії нам відомо, що оксидами називають складні речовини, до складу яких входять два хімічних елементів, одним із 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 оксидамисірчана 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 рентгенівське проміння. Заповнюючи нею порожнисті органи людського організму, 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, в хімічної 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 в різних галузяхпромисловості: хімічної, металообробної, нафтової, текстильної, шкіряної та інших.

Сторінка 2

Розведена сірчана кислота придатна для отримання кислот простих аніонів, які погано розчиняються у воді.

Розведена сірчана кислота, з якої була виведена бензолом бензолсульфокислота, знову концентрується в результаті введення сірчаного ангідриду. Бензольний екстракт дистилюється, і бензол повертається до циклу. Дистиляційним залишком є ​​чиста бензолсульфокислота. При цьому способі використання сірчаної кислоти найкраще. Недоліком є ​​незадовільний тепловий баланс і тривалість реакції. При проведенні процесу під тиском, при підвищеній температурі і концентруванні сірчаної кислоти в реакційних апаратах цей спосіб може стати економічним.

Розведена сірчана кислота реагує з металами, електродний потенціаляких р 0 з виділенням водню.

Розведена сірчана кислота не діє на сульфіди міді, тому пряме сірчанокислотне вилуговування руди, що містить значну кількість сульфідних мінералів міді, невигідно. Сульфат заліза є розчинником для сульфідних мінералів міді.

Розведена сірчана кислота не виявляє окисних властивостей, виняток становить її здатність розчиняти метали з відновленням Н до Н2 (див. розд. органічні сполукиабо частково, або повністю окислюються гарячою концентрованою сірчаною кислотою. Властивості сірчаної кислоти описані в розд.

Розведена сірчана кислота, на відміну концентрованої, майже діє на металеву мідь. Чим розбавленіша сірчана кислота, тим менш помітна взаємодія між ними. Пояснюється це відсутністю окисних властивостей у розведеної сірчаної кислоти.

Розведена сірчана кислота, очищена від органічних домішок може використовуватися частково для нейтралізації заводських лужних стоків, а також негашеного вапна з отриманням грануляту, що використовується у виробництві цементу, або порошкоподібного гідрофобного продукту, що застосовується в бітумному і цегляному виробництвах як наповнювач . має необмежений попит у багатьох галузях – будівельній, металургійній, медичній.

Розведена сірчана кислота при нагріванні з металевим оловом виділяє водень та утворює сульфат двовалентного олова.

Розведена сірчана кислота не взаємодіє з йодидами. На елементарний йод концентрована сірчана кислота діє.

Розведена сірчана кислота (понад 10% H2SO4) помітно руйнує деревину. У концентрованих розчинах сірчаної кислоти деревина обвуглюється. За підвищених температур навіть розбавлена ​​сірчана кислота руйнує деревину, викликаючи її гідроліз. У азотної кислотидеревина нестійка. Розведені розчини соляної кислоти(10 % НС1) за нормальної температури на деревину не діють. Приблизно так само веде себе деревина по відношенню до плавикової кислоти.

Кислоти з металом є специфічним для даних класів з'єднань. У її ході протон водню відновлюється і у зв'язці з кислотним аніоном замінюється на катіон металу. Це приклад реакції з утворенням солі, хоча існує і кілька типів взаємодій, які не підкоряються даним принципом. Вони протікають як окислювально-відновні та не супроводжуються виділенням водню.

Принципи реакцій кислот із металами

Усі реакції з металом призводять до утворення солей. Винятком є, мабуть, лише реакція благородного металу з царською горілкою, сумішшю соляної та будь-яка інша взаємодія кислот з металами призводить до утворення солі. Якщо кислота не є ні сірчаною концентрованою, ні азотною, то як продукт вищеплюється молекулярний водень.

Але коли реакцію вступає концентрована сірчана кислота, взаємодія з металами протікає за принципом окислювально-відновного процесу. Тому експериментально було виділено два типи взаємодій типових металів та міцних неорганічних кислот:

• взаємодія металів із розведеними кислотами;
• взаємодія із концентрованою кислотою.

Реакції за першим типом протікають із будь-якою кислотою. Винятком є ​​лише концентрована та азотна кислота будь-якої концентрації. Вони реагують за другим типом і призводять до утворення солей та продуктів відновлення сірки та азоту.

Типові взаємодія кислот із металами

Метали, розташовані лівіше водню в стандартному електрохімічному ряду, реагують з іншими кислотами різної концентрації за винятком азотної з утворенням солі та виділенням молекулярного водню. Метали, розташовані правіше водню серед електронегативності, що неспроможні реагувати із зазначеними вище кислотами і взаємодіють лише з азотної кислотою незалежно від її концентрації, з концентрованою сірчаною кислотою і з царської горілкою. Це типова взаємодія кислот із металами.

Реакції металів із концентрованою сірчаною кислотою

Реакції з розведеною азотною кислотою

Розведена азотна кислота реагує з металами, розташованими лівіше і правіше водню. У ході реакції з активними металамиутворюється аміак, який відразу ж розчиняється та взаємодіє з нітрат-аніоном, утворюючи ще одну сіль. З металами середньої активності кислота реагує із виділенням молекулярного азоту. З малоактивною реакція протікає з виділенням оксиду 2-валентного азоту. Найчастіше утворюється кілька продуктів відновлення сірки однієї реакції. Приклади реакцій запропоновані у графічному додатку нижче.

Реакції з концентрованою азотною кислотою

У даному випадкуокислювачем також виступає азот. Всі реакції закінчуються утворенням солі та виділенням Схеми перебігу окисно-відновних реакцій запропоновані на графічному додатку. При цьому окремої увагизаслуговує на реакцію з малоактивними елементами. Така взаємодія кислот із металами неспецифічна.

Реакційна здатність металів

Метали вступають у реакції з кислотами досить охоче, хоча є кілька інертних речовин. І це елементи, мають високий стандартний електрохімічний потенціал. Існує ряд металів, побудований на підставі даного показника. Він називається рядом електронегативності. Якщо метал стоїть у ньому лівіше водню, він здатний вступати у реакцію з розведеною кислотою.

Існує лише один виняток: залізо та алюміній за рахунок утворення на їх поверхні 3-валентних оксидів не можуть реагувати з кислотою без нагрівання. Якщо суміш підігрівається, то спочатку реакцію вступає оксидна плівка металу, а потім він сам розчиняється в кислоті. Метали, розташовані правіше водню в електрохімічному ряду активності, не можуть реагувати з неорганічною кислотою, у тому числі і з розведеною сірчаною. Винятків із правил два: ці метали розчиняються в концентрованій та розведеній азотній кислоті та царській горілці. В останній не можуть бути розчинені тільки родій, рутеній, іридій та осмій.