Сярна киселина и нейните соли. Серни съединения (1U)

Серният оксид (IV) е силно разтворим във вода (40 обема SO2 се разтварят в 1 обем вода при 200C). В този случай се образува сярна киселина, която съществува само във воден разтвор:

SO2+ H2O = H2SO3

Реакцията на SO2 с вода е обратима. Във воден разтвор серен оксид (IV) и сярна киселина са в химично равновесие, което може да бъде изместено. Когато H2SO3 се свързва с алкали (неутрализиране на киселина), реакцията протича към образуването на сярна киселина; Когато SO2 се отстрани (чрез продухване през азотен разтвор или нагряване), реакцията протича към изходните материали. Разтвор на сярна киселина винаги съдържа серен оксид (IV), който му придава остра миризма.

Сярната киселина има всички свойства на киселините. В разтвор H2SO3 се дисоциира стъпаловидно:

Н2SO3 H+ + HSO4 –

HSO3 -H++ SO3 2-

Като двуосновна киселина образува две серии соли - сулфити и хидросулфити. Сулфитите се образуват, когато киселината се неутрализира напълно с алкали:

Н2SO3 + 2NаОН = NaHSО4+ 2Н2О

Хидросулфитите се получават при липса на алкали (в сравнение с количеството, необходимо за пълно неутрализиране на киселината):

Н2SO3+NаОН = NaНSO3+ Н2О

Подобно на серен (IV) оксид, сярната киселина и нейните соли са силни редуциращи агенти. В същото време се увеличава степента на окисление на сярата. Така H2SO3 лесно се окислява до сярна киселина дори от атмосферния кислород:

2H2SO3+O2= 2H2SO4

Следователно разтворите на сярна киселина, които са били съхранявани дълго време, винаги съдържат сярна киселина.

Окисляването на сярна киселина с бром и калиев перманганат става още по-лесно:

H2SO3+ Br2+ H2O = H2SO4 + 2HBr

5Н2S03+ 2КмnО4= 2Н2SO4+ 2МnSO4+ К2SO4+ 2Н2О

Серният (IV) оксид и сярната киселина обезцветяват много багрила, образувайки безцветни съединения с тях. Последният може да се разложи отново при нагряване или излагане на светлина, което води до възстановяване на цвета. Следователно избелващият ефект на SO2 и H2SO4 се различава от избелващия ефект на хлора. Обикновено серен (IV) оксид се използва за избелване на вълна, коприна и слама (тези материали се разрушават от хлорна вода).

Важно приложение се намира в разтвор на калциев хидросулфит Ca(HSO3)2 (сулфитна луга), който се използва за обработка на дървесни влакна и хартиена маса.

Сероводород и сулфиди

Сероводородът H2S е безцветен газ с мирис на развалени яйца. Той е силно разтворим във вода (при 20 °C 2,5 обема сероводород се разтварят в 1 обем вода). Разтвор на сероводород във вода се нарича сероводородна вода или хидросулфидна киселина (проявява свойствата на слаба киселина).

Сероводородът е много отровен газ, който засяга нервната система. Поради това е необходимо да се работи с него в абсорбатори или с херметически затворени устройства. Допустимото съдържание на H2S в промишлени помещения е 0,01 mg на 1 литър въздух.

Сероводородът се среща естествено във вулканични газове и във водите на някои минерални извори, например Пятигорск; Мацеста. Образува се по време на гниенето на съдържащи сяра органични вещества от различни растителни и животински остатъци. Това обяснява характерната неприятна миризма на канализацията, помийните ями и сметищата.

Сероводородът може да се получи чрез директно комбиниране на сяра с водород при нагряване:

Но обикновено се получава чрез действието на разредена солна или сярна киселина върху железен (II) сулфид:

2HCl + FeS = FeCl2+ H2S

Тази реакция често се провежда в апарат на Kipp.

H2S е по-малко стабилно съединение от водата. Това се дължи на големия размер на серния атом в сравнение с кислородния атом. Следователно H-0 връзката е по-къса и по-здрава от H-S връзката. При силно нагряване сероводородът почти напълно се разлага на сяра и водород:

Газообразният H2S гори във въздуха със син пламък, за да образува серен (IV) оксид и вода:

2H2S+ 3O2= 2SO2+ 2H2O

При липса на кислород се образуват сяра и вода:

2H2S+O2= 2S+ 2H2O

Тази реакция се използва за производство на сяра от сероводород в индустриален мащаб.

Сероводородът е доста силен редуциращ агент. Това негово важно химично свойство може да се обясни по следния начин. В разтвор H2S относително лесно отдава електрони на молекулите на кислорода във въздуха:

Н2S - 2е- = S + 2H + 2

O2 + 4e- = 2O 2- 1

В този случай H2S се окислява от атмосферния кислород до сяра, което прави водата от сероводород мътна. Общо уравнение на реакцията:

2H2S + O2 = 2S + 2H2O

Това обяснява и факта, че сероводородът не се натрупва в много големи количества в природата по време на разпадането на органични вещества - кислородът на въздуха го окислява до свободна сяра.

Сероводородът реагира енергично с разтвори на халогени. Например:

Н2S + I2 = 2HI + S

Сярата се освобождава и йодният разтвор се обезцветява.

Сероводородната киселина, като двуосновна киселина, образува две серии соли - средни (сулфиди) и кисели (хидросулфиди). Например, Na2S е натриев сулфид, NaHS е натриев хидросулфид. Почти всички хидросулфиди са силно разтворими във вода. Сулфидите на алкалните и алкалоземните метали също са разтворими във вода, докато други метали са практически неразтворими или слабо разтворими; някои от тях не се разтварят в разредени киселини. Следователно такива сулфиди могат лесно да бъдат получени чрез преминаване на сероводород през соли на съответния метал, например:

CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4

Някои сулфиди имат характерен цвят: CuS и РbS - черен, CdS - жълт, ZnS - бял, MnS - розов, SnS - кафяв, Sb2S3 - оранжев и др. Качественият анализ на катионите се основава на различната разтворимост на сулфидите и различните цветове на много от тях.

БИЛЕТ №39

Сярна киселина. Касова бележка. Физични и химични свойства. Значение на сярна киселина.

Сярната киселина H2SO4 е силна двуосновна киселина, съответстваща на най-високата степен на окисление на сярата (+6). При нормални условия концентрираната сярна киселина е тежка мазна течност, без цвят и мирис, с кисел вкус на мед. В технологията сярната киселина е смес от вода и серен анхидрид SO3. Ако моларното съотношение на SO3:H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - разтвор на SO3 в сярна киселина (олеум).

Сярната киселина е способна да реагира с кислород. Това произвежда сярна киселина. Тази реакция отнема много време и е възможна само ако правилата за съхранение са нарушени. Сярната киселина има както окислителни, така и редуциращи свойства. Може да се използва за производство на халогенни киселини. Воден разтвор реагира с хлор, за да образува солна и сярна киселина.

Когато реагира със силни редуциращи агенти, сярната киселина играе ролята на окислител. Едно такова вещество е сероводородът, газ с много неприятна миризма. Взаимодействайки с воден разтвор на сярна киселина, той образува сяра и вода. Солите на сярната киселина също имат редуциращи свойства. Делят се на сулфити и хидросулфити. Окислителните реакции на тези соли произвеждат сярна киселина.

Получаване на сярна киселина

Сярната киселина се образува само при взаимодействието на серен диоксид и вода. Трябва да получите серен диоксид. Това може да стане с помощта на мед и сярна киселина. Внимателно изсипете концентрирана сярна киселина в епруветка и пуснете парче мед в нея. Загрейте епруветката със спиртна лампа.

В резултат на нагряване се образуват меден сулфат (меден сулфат), вода и серен диоксид, които трябва да се пренесат в колба с чиста вода с помощта на специална тръба. По този начин може да се получи сярна киселина.

Не забравяйте, че серният диоксид е вреден за хората. Причинява увреждане на дихателните пътища, загуба на апетит и главоболие. Продължителното вдишване може да причини припадък. Изисква се повишено внимание при работа с него.

Приложение на сярна киселина

Сярната киселина има антисептични свойства. Използва се за повърхностна дезинфекция и ферментация на зърно. Може да се използва за разлагане на определени вещества, които при взаимодействие със силни окислители (например хлор) се разлагат. Такива вещества включват вълна, коприна, хартия и някои други. Неговите антибактериални свойства се използват за предотвратяване на ферментацията на виното. Така благородната напитка може да се съхранява много дълго време, придобивайки благороден вкус и уникален аромат.

Сярната киселина се използва в производството на хартия. Добавянето на тази киселина е част от технологията за производство на сулфитна целулоза. След това се обработва с разтвор на калциев хидросулфит, за да се свържат влакната заедно.

Дата на публикуване 01/07/2013 16:35

Сярната киселина е неорганична двуосновна нестабилна киселина със средна сила. Нестабилно съединение, известно само във водни разтвори в концентрация не повече от шест процента. Когато се опитвате да изолирате чиста сярна киселина, тя се разпада на серен оксид (SO2) и вода (H2O). Например, когато концентрирана сярна киселина (H2SO4) реагира с натриев сулфит (Na2SO3), серен оксид (SO2) се освобождава вместо сярна киселина. Ето как изглежда реакцията:

Na2SO3 (натриев сулфит) + H2SO4 (сярна киселина) = Na2SO4 (натриев сулфат) + SO2 (серен диоксид) + H2O (вода)

Разтвор на сярна киселина

При съхранение е необходимо да се изключи достъпът на въздух. В противен случай сярната киселина, бавно абсорбираща кислород (O2), ще се превърне в сярна киселина.

2H2SO3 (сярна киселина) + O2 (кислород) = 2H2SO4 (сярна киселина)

Разтворите на сярна киселина имат доста специфична миризма (напомняща миризмата, оставаща след запалване на кибрит), чието присъствие може да се обясни с наличието на серен оксид (SO2), който не е химически свързан с водата.

Химични свойства на сярната киселина

1. Сярна киселина (формула H2SO3) може да се използва като редуциращ агент или окислител.

H2SO3 е добър редуциращ агент. С негова помощ е възможно да се получат халогеноводороди от свободни халогени. Например:

H2SO3 (сярна киселина) + Cl2 (хлор, газ) + H2O (вода) = H2SO4 (сярна киселина) + 2HCl (солна киселина)

Но когато взаимодейства със силни редуциращи агенти, тази киселина ще действа като окислител. Пример за това е реакцията на сярна киселина със сероводород:

H2SO3 (сярна киселина) + 2H2S (сероводород) = 3S (сяра) + 3H2O (вода)

2. Химичното съединение, което разглеждаме, образува два вида соли - сулфити (средни) и хидросулфити (киселинни). Тези соли са редуциращи агенти, точно като (H2SO3) сярна киселина. При окисляването им се образуват соли на сярната киселина. При калциниране на сулфити на активни метали се образуват сулфати и сулфиди. Това е реакция на самоокисление-самовъзстановяване. Например:

4Na2SO3 (натриев сулфит) = Na2S (натриев сулфид) + 3Na2SO4 (натриев сулфат)

Натриевите и калиевите сулфити (Na2SO3 и K2SO3) се използват при боядисване на тъкани в текстилната промишленост, при избелване на метали и във фотографията. Калциевият хидросулфит (Ca(HSO3)2), който съществува само в разтвор, се използва за преработка на дървесен материал в специална сулфитна маса. След това се използва за направата на хартия.

Приложение на сярна киселина

Използва се сярна киселина:

– за избелване на вълна, коприна, дървесна маса, хартия и други подобни вещества, които не издържат на избелване с по-силни окислители (например хлор);

– като консервант и антисептик, например за предотвратяване на ферментацията на зърно при производството на нишесте или за предотвратяване на процеса на ферментация във винени бъчви;

– за консервиране на храни, например при консервиране на зеленчуци и плодове;

– при преработката на дървесен чипс в сулфитна целулоза, от която след това се произвежда хартия. В този случай се използва разтвор на калциев хидросулфит (Ca(HSO3)2), който разтваря лигнина, специално вещество, което свързва целулозните влакна.

Сярна киселина: получаване

Тази киселина може да се получи чрез разтваряне на серен диоксид (SO2) във вода (H2O). Ще ви трябват концентрирана сярна киселина (H2SO4), мед (Cu) и епруветка. Алгоритъм на действие:

1. Внимателно изсипете концентрирана сярна киселина в епруветка и след това поставете парче мед в нея. Загрявам. Получава се следната реакция:

Cu (мед) + 2H2SO4 (сярна киселина) = CuSO4 (серен сулфат) + SO2 (серен диоксид) + H2O (вода)

2. Потокът от серен диоксид трябва да бъде насочен в епруветка с вода. Когато се разтвори, частично протича химическа реакция с вода, което води до образуването на сярна киселина:

SO2 (серен диоксид) + H2O (вода) = H2SO3

Така че, като прекарате серен диоксид през вода, можете да получите сярна киселина. Струва си да се има предвид, че този газ има дразнещ ефект върху мембраните на дихателните пътища, може да причини възпаление, както и загуба на апетит. Продължителното му вдишване може да доведе до загуба на съзнание. С този газ трябва да се работи изключително предпазливо и внимателно.

В окислително-редукционните процеси серният диоксид може да бъде както окислител, така и редуциращ агент, тъй като атомът в това съединение има междинна степен на окисление +4.

Как SO 2 реагира с по-силни редуциращи агенти, като например:

SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O

Как реагира редукторът SO 2 с по-силни окислители, например с в присъствието на катализатор, с и т.н.:

2SO2 + O2 = 2SO3

SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O = H 2 SO 3 + 2HCl

Касова бележка

1) Серен диоксид се образува при изгаряне на сярата:

2) В промишлеността се получава чрез изпичане на пирит:

3) В лабораторията може да се получи серен диоксид:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Приложение

Серният диоксид се използва широко в текстилната промишленост за избелване на различни продукти. Освен това се използва в селското стопанство за унищожаване на вредни микроорганизми в оранжерии и мазета. Големи количества SO 2 се използват за производството на сярна киселина.

серен оксид (VI) – ТАКА 3 (серен анхидрид)

Серният анхидрид SO 3 е безцветна течност, която при температура под 17 o C се превръща в бяла кристална маса. Абсорбира много добре влагата (хигроскопичен).

Химични свойства

Киселинно-базови свойства

Как реагира типичен киселинен оксид, серен анхидрид:

SO 3 + CaO = CaSO 4

в) с вода:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Специално свойство на SO 3 е способността му да се разтваря добре в сярна киселина. Разтвор на SO 3 в сярна киселина се нарича олеум.

Образуване на олеум: H 2 SO 4 + н SO 3 = H 2 SO 4 ∙ н SO 3

Редокс свойства

Серният оксид (VI) се характеризира със силни окислителни свойства (обикновено редуциран до SO 2):

3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O

Получаване и използване

Серният анхидрид се образува при окисляването на серен диоксид:

2SO2 + O2 = 2SO3

В чистата си форма серният анхидрид няма практическо значение. Получава се като междинен продукт при производството на сярна киселина.

H2SO4

Споменаването на сярна киселина се среща за първи път сред арабските и европейските алхимици. Получава се чрез калциниране на железен сулфат (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) във въздух: 2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 или смес с: 6KNO 3 + 5S = 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, а освободените пари на серен анхидрид се кондензират. Поглъщайки влагата, те се превърнаха в олеум. В зависимост от метода на получаване, H 2 SO 4 се нарича масло от витриол или сярно масло. През 1595 г. алхимикът Андреас Либавиус установява идентичността на двете вещества.

Дълго време маслото от витриол не се използва широко. Интересът към него нараства значително след 18 век. Открит е процесът на получаване на индигокармин, устойчиво синьо багрило, от индиго. Първата фабрика за производство на сярна киселина е основана близо до Лондон през 1736 г. Процесът се извършва в оловни камери, на дъното на които се излива вода. В горната част на камерата се изгаря разтопена смес от селитра и сяра, след което в нея се вкарва въздух. Процедурата се повтаря, докато на дъното на контейнера се образува киселина с необходимата концентрация.

През 19 век методът беше подобрен: вместо селитра започнаха да използват азотна киселина (тя дава, когато се разлага в камерата). За връщане на азотни газове в системата бяха конструирани специални кули, които дадоха името на целия процес - процес на кула. Фабрики, работещи по метода на кулата, съществуват и днес.

Сярната киселина е тежка маслена течност, без цвят и мирис, хигроскопична; добре се разтваря във вода. Когато концентрираната сярна киселина се разтваря във вода, се отделя голямо количество топлина, така че трябва внимателно да се излее във водата (а не обратното!) и разтворът да се разбърка.

Разтвор на сярна киселина във вода със съдържание на H 2 SO 4 по-малко от 70% обикновено се нарича разредена сярна киселина, а разтвор с повече от 70% е концентрирана сярна киселина.

Химични свойства

Киселинно-базови свойства

Разредената сярна киселина проявява всички характерни свойства на силните киселини. Тя реагира:

H 2 SO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Процесът на взаимодействие на Ba 2+ йони със SO 4 2+ сулфатни йони води до образуването на бяла неразтворима утайка BaSO 4 . Това качествена реакция към сулфатен йон.

Редокс свойства

В разредения H 2 SO 4 окислителите са H + йони, а в концентрирания H 2 SO 4 окислителите са SO 4 2+ сулфатни йони. SO 4 2+ йони са по-силни окислители от H + йони (виж диаграмата).

IN разредена сярна киселинаметалите, които са в електрохимичните серии на напрежение, се разтварят към водород. В този случай се образуват метални сулфати и се освобождава следното:

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Металите, които са разположени след водорода в електрохимичната серия на напрежение, не реагират с разредена сярна киселина:

Cu + H 2 SO 4 ≠

Концентрирана сярна киселинае силен окислител, особено при нагряване. Окислява много и някои органични вещества.

Когато концентрираната сярна киселина взаимодейства с металите, които се намират след водорода в електрохимичната серия на напрежение (Cu, Ag, Hg), се образуват метални сулфати, както и редукторният продукт на сярната киселина - SO 2.

С по-активни метали (Zn, Al, Mg) концентрираната сярна киселина може да се редуцира до свободна сярна киселина. Например, когато сярната киселина реагира с, в зависимост от концентрацията на киселината, различни продукти на редукция на сярна киселина - SO 2, S, H 2 S - могат да се образуват едновременно:

Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

На студено концентрираната сярна киселина пасивира някои метали, например и затова се транспортира в железни цистерни:

Fe + H 2 SO 4 ≠

Концентрираната сярна киселина окислява някои неметали (и т.н.), като се редуцира до серен оксид (IV) SO 2:

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

Получаване и използване

В промишлеността сярната киселина се произвежда чрез контактен метод. Процесът на получаване протича на три етапа:

1. Получаване на SO 2 чрез изпичане на пирит:

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

1. Окисляване на SO 2 до SO 3 в присъствието на катализатор – ванадиев (V) оксид:

2SO2 + O2 = 2SO3

1. Разтваряне на SO 3 в сярна киселина:

H2SO4+ н SO 3 = H 2 SO 4 ∙ н SO 3

Полученият олеум се транспортира в железни цистерни. Сярна киселина с необходимата концентрация се получава от олеум чрез добавянето му към вода. Това може да се изрази чрез диаграмата:

H2SO4∙ н SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Сярната киселина намира разнообразни приложения в голямо разнообразие от области на националната икономика. Използва се за изсушаване на газове, при производството на други киселини, за производство на торове, различни багрила и лекарства.

Соли на сярна киселина

Повечето сулфати са силно разтворими във вода (CaSO 4 е слабо разтворим, PbSO 4 е още по-малко разтворим и BaSO 4 е практически неразтворим). Някои сулфати, съдържащи вода от кристализация, се наричат ​​витриоли:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O меден сулфат

FeSO 4 ∙ 7H 2 O железен сулфат

Всеки има соли на сярната киселина. Връзката им с топлината е специална.

Сулфатите на активните метали (,) не се разлагат дори при 1000 o C, докато други (Cu, Al, Fe) се разлагат при леко нагряване до метален оксид и SO 3:

CuSO 4 = CuO + SO 3

Изтегли:

Изтеглете безплатно резюме по темата: "Производство на сярна киселина по контактен метод"

Можете да изтеглите резюмета по други теми

*в записаното изображение е снимка на меден сулфат

Сярна киселина H 2 SO 4 е една от силните двуосновни киселини. В разредено състояние той окислява почти всички метали с изключение на златото и платината. Реагира интензивно с неметали и органични вещества, превръщайки някои от тях във въглища. Когато приготвяте разтвор на сярна киселина, винаги трябва да я добавяте към водата, а не обратното, за да избегнете пръскане на киселината и кипене на водата. При 10 °C се втвърдява, образувайки прозрачна стъкловидна маса. При нагряване 100% сярна киселина лесно губи серен анхидрид (серен триоксид SO3), докато концентрацията му стане 98%. В това състояние обикновено се използва в лаборатории. В концентрирано (безводно) състояние сярната киселина е безцветна, димяща във въздуха (поради изпарения), мазна течност с характерна миризма (температура на кипене = 338 ° C). Той е много силен окислител. Това вещество има всички свойства на киселините:

Химични свойства на сярната киселина

H 2 SO 4 + Fe → FeSO 4 + H 2;

2H 2 SO 4 + Cu → CuSO 4 + SO 2 +2H 2 O - в този случай киселината е концентрирана.

H 2 SO 4 + CuO → CuSO 4 + H 2 O

Полученият син разтвор е CuSO 4 - разтвор на меден сулфат. Сярна киселина се нарича още масло от витриол, тъй като реакциите с метали и техните оксиди образуват витриол. Например, по време на химическа реакция с желязо (Fe) се образува светлозелен разтвор на железен сулфат.

Химическа реакция с основи и алкали (или реакция на неутрализация)

H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Сярна киселина(или по-правилно, разтвор на серен диоксид във вода) образува два вида соли: сулфитиИ хидросулфити. Тези соли са редуциращи агенти.

H 2 SO 4 + NaOH → NaHSO 3 + H 2 O - тази реакция протича в излишък сярна киселина

H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + 2H 2 O - и тази реакция протича с излишък от натриев хидроксид

Сярна киселинаима избелващ ефект. Всеки знае, че хлорната вода има подобен ефект. Но разликата е, че за разлика от хлора, серният диоксид не разрушава багрилата, а образува неоцветени химични съединения с тях!

В допълнение към основното свойства на киселините сярна киселинае в състояние да обезцвети разтвор на калиев перманганат съгласно следното уравнение:

5H 2 SO 3 +2KMnO 4 → 2 H 2 SO 4 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O

Тази реакция произвежда бледорозов разтвор, състоящ се от калиев и манганов сулфат. Цветът се дължи на манганов сулфат.

Сярна киселинаможе да обезцвети брома

H 2 SO 3 + Br 2 + H 2 O → H 2 SO 4 + 2HBr

Тази реакция произвежда разтвор, състоящ се от две силни киселини: сярна и бромна.

Ако сярната киселина се съхранява в присъствието на въздух, този разтвор се окислява и се превръща в сярна киселина

2H 2 SO 3 + O 2 → 2H 2 SO 2