H2So4 вода. Концентрация и плотность серной кислоты. Зависимость плотности серной кислоты от концентрации в аккумуляторе автомобиля

Кислоты — классификация, получение и свойства. H2So4 вода


Серная кислота: химические свойства - Популярная химия

Любая кислота представляет собой сложное вещество, молекула которого содержит один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.

Формула серной кислоты - h3SO4. Следовательно, в состав молекулы серной кислоты входят два атома водорода и кислотный остаток SO4.

Образуется серная кислота при взаимодействии оксида серы с водой

SO3+h3O —> h3SO4

Чистая 100%-я серная кислота (моногидрат)  - тяжёлая жидкость, вязкая как масло, без цвета и запаха, с кислым «медным» вкусом. Уже при температуре +10 °С она застывает и превращается в кристаллическую массу.

Концентрированная серная кислота содержит приблизительно 95% h3 SO4. И застывает она при температуре ниже  –20°С.

Взаимодействие с водой

Серная кислота хорошо растворяется в воде, смешиваясь с ней в любых соотношениях. При этом выделяется большое количество тепла.

Серная кислота способна поглощать пары воды из воздуха. Это её свойство используют в промышленности для осушения газов. Осушают газы, пропуская их через специальные ёмкости с серной кислотой. Конечно же, этот способ можно применять только  для тех газов, которые не вступают в реакцию с ней.

Известно, что при попадании серной кислоты на многие органические вещества, особенно углеводы, эти вещества обугливаются. Дело в том, что углеводы, как и вода, содержат и водород, и кислород. Серная кислота отнимает у них эти элементы. Остаётся уголь.

В водном растворе h3SO4 индикаторы лакмус и метиловый оранжевый окрашиваются в красный цвет, что говорит о том, что этот раствор имеет кислый вкус.

Взаимодействие с металлами

Как и любая другая кислота, серная кислота способна замещать атомы водорода на атомы металла в своей молекуле. Взаимодействует она практически со всеми металлами.

В разбавленном виде серная кислота реагирует с металлами как обычная кислота. В результате реакции образуется соль с кислотным остатком SO4 и водород.

Zn + h3SO4 = ZnSO4 + h3

А концентрированная серная кислота является очень сильным окислителем. Она окисляет все металлы, независимо от их положения в ряду напряжений. И при реакции с металлами она сама восстанавливается до SO2. Водород не выделяется.

Сu + 2 h3SO4 (конц) = CuSO4 + SO2 + 2h3O

Zn + 2 h3SO4 (конц) = ZnSO4 + SO2 + 2h3O

А вот золото, железо, алюминий, металлы платиновой группы в серной кислоте не окисляются. Поэтому серную кислоту перевозят в стальных цистернах.

Сернокислые соли, которые получаются в результате таких реакций, называют сульфатами. Они не имеют цвета, легко кристаллизуются. Некоторые из них хорошо растворяются в воде. Малорастворимыми являются  только CaSO4  и PbSO4 .  Почти не растворяется в воде BaSO4.

Взаимодействие с основаниями

Реакция взаимодействия кислоты с основаниями называется реакцией нейтрализации. В результате реакции нейтрализации серной кислоты образуется соль, содержащая кислотный остаток SO4, и вода h3O.

Примеры реакций нейтрализации серной кислоты:

h3SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 h3O

h3SO4 +  CaOH = CaSO4 + 2 h3O

Серная кислота вступает в реакцию нейтрализации как с растворимыми, так и с нерастворимыми основаниями.

Так как в молекуле серной кислоты два атома водорода, и для её нейтрализации требуется два основания, то она относится к двухосновным кислотам.

Взаимодействие с основными оксидами

Из школьного курса химии нам известно, что оксидами называют сложные вещества, в состав которых входят два химических элемента, одним из которых является кислород в степени окисления -2 . Основными оксидами называют оксиды 1, 2 и некоторых 3 валентных металлов. Примеры основных оксидов: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

С основными оксидами серная кислота вступает в реакцию нейтрализации. В результате такой реакции, как и в реакции с основаниями, образуются соль и вода. Соль содержит кислотный остаток SO4.

CuO + h3SO4 = CuSO4 + h3O

Взаимодействие с солями

Серная кислота взаимодействует с солями более слабых или летучих кислот, вытесняя из них эти кислоты. В результате такой реакции образуется соль с кислотным остатком SO4 и кислота

h3SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Применение серной кислоты и её соединений

Бариева каша ВaSO4 способна задерживать рентгеновские лучи. Заполняя ею полые органы человеческого организма, рентгенологи исследуют их.

В медицине и строительстве широко применяют природный гипс CaSO4 * 2h3O, кристаллогидрат сульфата кальция. Глауберова соль Na2SO4 * 10h3O используется в медицине и ветеринарии, в химической промышленности - для производства соды и стекла. Медный купорос CuSO4 * 5h3O известен садоводам и агрономам, которые используют его для борьбы с вредителями и болезнями растений.

Серная кислота широко используется в различных отраслях промышленности: химической, металлообрабатывающей, нефтяной, текстильной, кожевенной и других.

ximik.biz

Концентрация и плотность серной кислоты. Зависимость плотности серной кислоты от концентрации в аккумуляторе автомобиля

Разбавленная и концентрированная серная кислота - это настолько важные химические продукты, что в мире их вырабатывается больше, чем любых других веществ. Экономическое богатство страны может быть оценено по объему производимой в ней серной кислоты.

Процесс диссоциации

Серная кислота находит применение в виде водных растворов различной концентрации. Она подвергается реакции диссоциации в два этапа, производя H+-ионы в растворе.

h3SO4 = H+ + HSO4- ;

HSO4- = H + + SO4-2 .

Серная кислота является сильной, и первый этап ее диссоциации происходит настолько интенсивно, что практически все исходные молекулы распадаются на H+-ионы и HSO4 -1 -ионы (гидросульфата) в растворе. Последние частично распадаются дальше, выделяя другой H+-ион и оставляя сульфат-ион (SO4-2 ) в растворе. Однако гидросульфат, будучи слабой кислотой, все же превалирует в растворе над H+ и SO4-2 . Полная диссоциация его происходит только, когда плотность раствора серной кислоты приближается к плотности воды, т. е при сильном разбавлении.плотность серной кислоты

Свойства серной кислоты

Она является особенной в том смысле, что может действовать как обычная кислота или как сильный окислитель - в зависимости от ее температуры и концентрации. Холодный разбавленный раствор серной кислоты реагирует с активными металлами с получением соли (сульфата) и выделением газа водорода. Например, реакция между холодной разбавленной Н2SO4 (в предположении ее полной двухэтапной диссоциации) и металлическим цинком выглядит так:

Zn + Н2SO4 =ZnSO4 + h3.

Горячая серная кислота концентрированная, плотность которой около 1,8 г/см3, может действовать в качестве окислителя, реагируя с материалами, которые обычно инертны к кислотам, такими, например, как металлическая медь. В процессе реакции медь окисляется, а масса кислоты уменьшается, образуется раствор сульфата меди (II) в воде и газообразная двуокись серы (SO2) вместо водорода, чего можно было бы ожидать при взаимодействии кислоты с металлом.

Cu + 2Н2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2h3 O.раствор серной кислоты

Как вообще выражается концентрация растворов

Собственно, концентрация любого раствора может быть выражена различными способами, но наиболее широко используется весовая концентрация. Она показывает количество граммов растворенного вещества в определенной массе или объеме раствора или растворителя (обычно 1000 г, 1000 см3, 100 см3 и 1 дм3). Вместо массы вещества в граммах можно брать его количество, выраженное в молях, – тогда получается молярная концентрация на 1000 г или 1 дм3 раствора.

Если молярная концентрация определена по отношению не к количеству раствора, а только к растворителю, то она носит название моляльности раствора. Для нее характерна независимость от температуры.

Зачастую весовую концентрацию указывают в граммах на 100 г растворителя. Умножая этот показатель на 100 %, получают ее в весовых процентах (процентная концентрация). Именно этот способ является наиболее часто употребляемым в применении к растворам серной кислоты.

Каждой величине концентрации раствора, определенной при данной температуре, соответствует вполне конкретная его плотность (например, плотность раствора серной кислоты). Поэтому иногда раствор характеризуют именно ею. Например, раствор Н2SO4, характеризующийся процентной концентрацией 95,72 %, имеет плотность 1,835 г/см3 при t = 20 °С. Как же определить концентрацию такого раствора, если дана только плотность серной кислоты? Таблица, дающая такое соответствие, является неотъемлемой принадлежностью любого учебника по общей или аналитической химии.

Пример пересчета концентрации

Попробуем перейти от одного способа выражения концентрации раствора к другому. Предположим, что мы имеем раствор Н2SO4в воде с процентной концентрацией 60 %. Сначала определим соответствующую плотность серной кислоты. Таблица, содержащая процентные концентрации (первый столбец) и соответствующие им плотности водного раствора Н2SO4 (четвертый столбец), приведена ниже.плотность серной кислоты таблица

По ней определяем искомую величину, которая равна 1,4987 г/см3. Вычислим теперь молярность данного раствора. Для этого необходимо определить массу Н2SO4в 1 л раствора и соответствующее ей число молей кислоты.

Объем, который занимают 100 г исходного раствора:

100 / 1,4987 = 66,7 мл.

Так как в 66,7 миллилитрах 60%-ного раствора содержится 60 г кислоты, то в 1 л ее будет содержаться:

(60 / 66,7) х 1000 = 899, 55 г.

Молярный вес серной кислоты равен 98. Отсюда число молей, содержащихся в 899,55 г ее граммах, будет равно:

899,55 / 98 = 9,18 моль.

Зависимость плотности серной кислоты от концентрации приведена на рис. ниже.зависимость плотности серной кислоты от концентрации

Использование серной кислоты

Она применяется в различных отраслях промышленности. В производстве чугуна и стали она используется для очистки поверхности металла, прежде чем он покрывается другим веществом, участвует в создании синтетических красителей, а также других типов кислот, таких как соляная и азотная. Она также применяется в производстве фармпрепаратов, удобрений и взрывчатых веществ, а еще является важным реагентом при удалении примесей из нефти в нефтеперерабатывающей промышленности.

Это химическое вещество является невероятно полезным и в быту, и легко доступно как раствор серной кислоты, используемый в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях (например, тех, что стоят в автомобилях). Такая кислота, как правило, имеет концентрацию примерно от 30% до 35% h3SO 4 по весу, остальное - вода.

Для многих бытовых приложений 30% Н2SO4 будет более чем достаточно, чтобы удовлетворить свои потребности. Однако в промышленности требуется и значительно более высокая концентрация серной кислоты. Обычно в процессе производства она сначала получается достаточно разбавленной и загрязненной органическими включениями. Концентрированную кислоту получают в два этапа: сначала ее доводят до 70 %, а затем - на втором этапе - поднимают до 96-98 %, что является предельным показателем для экономически рентабельного производства.

Плотность серной кислоты и ее сорта

Хотя почти 99%-ную серную кислоту можно получить кратковременно при кипении, но последующая потеря SO3 в точке кипения приводит к снижению концентрации до 98,3%. Вообще, разновидность с показателем 98% более устойчива в хранении.

Товарные сорта кислоты различаются по ее процентной концентрации, причем для них выбраны те ее значения, при которых минимальны температуры кристаллизации. Это сделано для уменьшения выпадения кристаллов серной кислоты в осадок при транспортировке и хранении. Основные сорта таковы:

  • Башенная (нитрозная) - 75 %. Плотность серной кислоты этого сорта равна 1670 кг/м3. Получают его т.наз. нитрозным методом, при котором получаемый при обжиге первичного сырья обжиговый газ, содержащий двуокись серы SO2, в футерованных башнях (отсюда и название сорта) обрабатывают нитрозой (это тоже h3SO4, но с растворенными в ней оксидами азота). В результате выделяются кислота и оксиды азота, которые не расходуются в процессе, а возвращаются в производственный цикл.
  • Контактная - 92,5-98,0 %. Плотность серной кислоты 98%-ной этого сорта равна 1836,5 кг/м3. Получают ее также из обжигового газа, содержащего SO2, причем процесс включает окисление двуокиси до ангидрида SO3 при ее контакте (отсюда и название сорта) с несколькими слоями твердого ванадиевого катализатора.
  • Олеум - 104,5 %. Плотность его равна 1896,8 кг/м3. Это раствор SO3 в h3SO4, в котором первого компонента содержится 20 %, а кислоты - именно 104,5 %.
  • Высокопроцентный олеум - 114,6 %. Его плотность – 2002 кг/м3.
  • Аккумуляторная - 92-94 %.

Как устроен автомобильный аккумулятор

Работа этого одного из самых массовых электротехнических устройств полностью основана на электрохимических процессах, происходящих в присутствии водного раствора серной кислоты.

Автомобильный аккумулятор содержит разбавленный серно-кислотный электролит, а также положительный и отрицательный электроды в виде нескольких пластин. Положительные пластины выполнены из красновато-коричневого материала - диоксида свинца (PbO2), а отрицательные - из сероватого «губчатого» свинца (Pb).

Поскольку электроды изготовлены из свинца или свинцовосодержащего материала, то этот тип батареи часто называют свинцово-кислотным аккумулятором. Работоспособность его, т. е. величина выходного напряжения, напрямую определяется тем, какова в данный момент времени плотность серной кислоты (кг/м3 или г/см3), залитой в аккумулятор в качестве электролита.

Что происходит с электролитом при разряде аккумулятора

Электролит свинцово-кислотного аккумулятора представляет собой раствор аккумуляторной серной кислоты в химически чистой дистиллированной воде с процентной концентрацией по 30 % при полной зарядке. Чистая кислота имеет плотность 1,835 г/см3, электролит – около 1,300 г/см3. Когда аккумулятор разряжается, в нем происходят электрохимические реакции, в результате которых из электролита отбирается серная кислота. Плотность от концентрации раствора зависит практически пропорционально, поэтому она должна уменьшаться вследствие снижения концентрации электролита.

До тех пор, пока ток разряда протекает через аккумулятор, кислота вблизи его электродов активно используется, и электролит становится все более разбавленным. Диффузия кислоты из объема всего электролита и к электродным пластинам поддерживает примерно постоянную интенсивность химических реакций и, как следствие, выходное напряжение.

В начале процесса разряда диффузия кислоты из электролита в пластины происходит быстро потому, что образующийся при этом сульфат еще не забил поры в активном материале электродов. Когда сульфат начинает формироваться и заполнять поры электродов, диффузия происходит более медленно.

Теоретически можно продолжить разряд до тех пор, пока все кислота не будет использована, и электролит будет состоять из чистой воды. Однако опыт показывает, что разряды не должны продолжаться после того, как плотность электролита упала до 1,150 г/см3.

Когда плотность падает от 1,300 до 1,150, это означает, что столько сульфата было сформировано в процессе реакций, и он заполняет все поры в активных материалах на пластинах, т. е. из раствора уже отобрана почти вся серная кислота. Плотность от концентрации зависит пропорционально, и точно так же от плотности зависит заряд аккумулятора. На рис. ниже показана зависимость заряда аккумулятора от плотности электролита.плотность серной кислоты кг м3

Изменение плотности электролита является лучшим средством определения состояния разряда аккумулятора, при условии, что он используется надлежащим образом.

Степени разряда автомобильного аккумулятора в зависимости от плотности электролита

Плотность его должна измеряться каждые две недели и постоянно должна вестись запись показаний для использования в будущем.

Чем плотнее электролит, тем больше кислоты он содержит, и тем более заряжен аккумулятор. Плотность в 1,300-1,280 г/см3 указывает на полный заряд. Как правило, различаются следующие степени разряда аккумулятора в зависимости от плотности электролита:

  • 1,300-1,280 – полностью заряжен:
  • 1,280-1,200 – более чем наполовину разряжен;
  • 1,200-1,150 – заряжен менее чем наполовину;
  • 1,150 – практически разряжен.

У полностью заряженного аккумулятора перед подключением его автомобильной сети напряжение каждой ячейки составляет от 2,5 до 2,7 В. Как только подключается нагрузка, напряжение быстро падает примерно до 2,1 В в течение трех или четырех минут. Это происходит из-за формирования тонкого слоя сульфата свинца на поверхности отрицательных электродных пластин и между слоем перекиси свинца и металлом положительных пластин. Окончательное значение напряжения ячейки после подключения к автомобильной сети составляет около 2,15-2,18 вольт.

Когда ток начинает протекать через аккумулятор в течение первого часа работы, происходит падение напряжения до 2 В, объясняемое ростом внутреннего сопротивления ячеек из-за формирования большего количества сульфата, который заполняет поры пластин, и отбора кислоты из электролита. Незадолго до начала протекания тока плотность электролита максимальна и равна 1,300 г/см3. Поначалу его разрежение происходит быстро, но затем устанавливается сбалансированное состояние между плотностью кислоты вблизи пластин и в основном объеме электролита, отбор кислоты электродами поддерживается поступлением новых частей кислоты от основной части электролита. При этом средняя плотность электролита продолжает неуклонно уменьшаться по зависимости, показанной на рис. выше. После первоначального падения напряжение уменьшается более медленно, скорость его снижения зависит от нагрузки аккумулятора. Временной график процесса разряда показан на рис. ниже.плотность раствора серной кислоты

Контроль состояния электролита в аккумуляторе

Для определения плотности используется ареометр. Он состоит из небольшой запаянной стеклянной трубки с расширением на нижнем конце, заполненным дробью или ртутью, и градуированной шкалой на верхнем конце. Эта шкала помечена от 1,100 до 1,300 с различными промежуточными значениями, как показано на рис. ниже. Если этот ареометр помещается в электролит, то он будет опускаться до определенной глубины. При этом он будет вытеснять определенный объем электролита, и когда будет достигнуто равновесное положение, вес вытесненного объема просто будет равен весу ареометра. Поскольку плотность электролита равна отношению его веса к объему, а вес ареометра известен, то каждый уровень его погружения в раствор соответствует определенной его плотности. плотность серной кислоты 98Некоторые ареометры не имеют шкалы со значениями плотности, но помечены надписями: «Заряжен», «Половинный разряд», «Полный разряд» или им подобными.

fb.ru

Свойства серной кислоты

Каждый человек на уроках химии изучал кислоты. Она из них называется серной кислотой и обозначается НSO4. О том, какие есть свойства серной кислоты, расскажет наша статья.

Физические свойства серной кислоты

Чистая серная кислота или моногидрат - это бесцветная маслянистая жидкость, которая застывает в кристаллическую массу при температуре +10°С. Серная кислота, предназначенная для реакций, содержит 95 % h3SO4 и имеет плотность 1,84г/см3. 1 литр такой кислоты весит 2кг. Затвердевает кислота при температуре -20°С. Теплоте плавления 10,5кДж/моль при температуре 10,37°С.

Свойства концентрированной серной кислоты разнообразны. Например, при растворении этой кислоты в воде будет выделено большое количество теплоты (19ккал/моль) вследствие образования гидратов. Эти гидраты можно выделить из раствора при низких температурах в твердом виде.

Серная кислота - это один из самых основных продуктов в химической промышленности. Она предназначена для производства минеральных удобрений (сульфат аммония, суперфосфат), разнообразных солей и кислот, моющих и лекарственных средств, искусственных волокон, красителей, взрывчатых веществ. Также серная кислота имеет применение в металлургии (например, разложение урановых руд), для очистки нефтепродуктов, для осушки газов и так далее.

Химические свойства серной кислоты

Химические свойства серной кислоты такие:

  1. Взаимодействие с металлами:
    • разбавленная кислота растворяет только те металлы, которые стоят левее водорода в ряду напряжений, например h3+1SO4+ Zn0 = h3O + Zn+2SO4;
    • окислительные свойства серной кислоты велики. При взаимодействии с различными металлами (кроме Pt, Au) она может восстанавливаться до h3S-2 , S+4O2 или S0, например:
    • 2h3+6SO4 + 2Ag0 = S+4O2 + Ag2+1SO4 + 2h3O;
    • 5h3+6SO4 +8Na0 = h3S-2 + 4Na2+1SO4 + 4h3O;
  2. Концентрированная кислота h3S+6O4также реагирует (при нагревании) с некоторыми неметаллами, превращаясь при этом в соединения серы с более низкой степенью окисления, например:
    • 2h3S+6O4 + С0 = 2S+4O2 + C+4O2 + 2h3O;
    • 2h3S+6O4 + S0 = 3S+4O2+ 2h3O;
    • 5h3S+6O4 + 2P0 = 2h4P+5O4 + 5S+4O2 + 2h3O;
  3. С основными оксидами:
    • h3SO4 + CuO = CuSO4 + h3O;
  4. С гидроксидами:
    • Cu(OH)2 + h3SO4 = CuSO4 + 2h3O;
    • 2NaOH + h3SO4 = Na2SO4 + 2h3O;
  5. Взаимодействие с солями при обменных реакциях:
    • h3SO4 + BaCl2 = 2HCl + BaSO4;

Образование BaSO4 (белого осадка, нерастворимого в кислотах) используется для определения этой кислоты и растворимых сульфатов.

Моногидрат - это ионизирующий растворитель, имеющий кислотный характер. В нём очень хорошо растворять сульфаты многих металлов, например:

  • 2h3SO4 + HNO3 = NO2+ + h4O+ + 2HSO4-;
  • HClO4 + h3SO4 = ClO4- + h4SO4+.

Концентрированная кислота - это довольно сильный окислитель, особенно при нагревании, например 2h3SO4 + Cu = SO2­ + CuSO4 + h3O.

Действуя как окислитель, серная кислота, как правило, восстанавливается до SO2. Но она может быть восстановлена и до S и даже до h3S, например h3S + h3SO4 = SO2 + 2h3O + S.

Моногидрат почти не может проводить электрический ток. И, наоборот, водные растворы кислоты - это хорошие проводники. Серная кислота сильно поглощает влагу, поэтому ее используют для осушки разных газов. Как осушитель, серная кислота действует до тех пор, пока над её раствором давление водяного пара меньше, чем его давление в газе, который осушают.

Если закипятить разбавленный раствор серной кислоты, то из него уберется вода, при этом температура кипения будет повышаться до 337°С, например, когда начинают перегонять серную кислоту в концентрации 98,3%. И наоборот, из растворов, которые более концентрированные, испаряется лишний серный ангидрид. Пар кипящей при температуре 337°С кислоты частично разложен на SO3 и h3O, которые при охлаждении опять будут соединены. Высокая температура кипения этой кислоты подходит для использования её в выделении легколетучих кислот из их солей при нагревании.

Меры предосторожности при работе с кислотой

При обращении с серной кислотой необходимо быть предельно осторожными. При попадании этой кислоты на кожу, кожа становится белой, потом буроватой и появляется покраснение. Окружающие ткани при этом распухают. При попадании этой кислоты на любой участок тела, ее необходимо быстро смыть водой, а обожжённое место смазать раствором соды.

Теперь Вы знаете, что серная кислота, свойства которой хорошо изучены, просто незаменима для разнообразного производства и добычи ископаемых.

elhow.ru

Кислоты — классификация, получение и свойства » HimEge.ru

Кислоты — электролиты, диссоциирующие с образованием катионов водорода и анионов кислотного остатка

Общая формула кислот HnAc, где n – число атомов водорода, равное заряду иона кислотного остатка, Ac — кислотный остаток.

классификация кислот

 

Сила кислот убывает в ряду:

HI > HClO4 > HBr > HCl > h3SO4 > HNO3 > h3SO3 > h4PO4 > HF > HNO2 >h3CO3 > h3S > h3SiO3

сильные и слабые кислоты

Кислородосодержащие  кислоты и соответствующие кислотные оксиды

Кислородосодержащие кислоты и соответствующие им оксиды.png

Многие кислоты, например серная, азотная, соляная – это бесцветные жидкости. известны также твёрдые кислоты: ортофосфорная, метафосфорная HPO3, борная h4BO3. Почти все кислоты растворимы в воде. Пример нерастворимой кислоты – кремниевая h3SiO3.

1) Взаимодействие простых веществ(получают бескислородные кислоты)h3 + Cl2 = 2HCl,

h3 + S = h3S.

2) Взаимодействие кислотных оксидов с водой(получают кислородсодержащие кислоты) SO3 + h3O = h3SO4,

3) Взаимодействие солей с растворами сильных кислот(получают слабые кислоты)Na2SiO3 + 2HCl = h3SiO3 + 2NaCl,

SiO32- + 2H+ = h3SiO3.

4) Электролиз водных растворов солей

2CuSO4 + 2h3O = 2Cu + O2 + 2h3SO4.

индикатор кислая среда1) Растворы кислот кислые на вкус, изменяют окраску индикаторов:лакмуса в красный цвет,  метилового оранжевого – в розовый, цвет фенолфталеина не изменяется.

В водном растворе растворимые кислоты диссоциируют, образуя ион водорода, и кислотный остаток:

HCl = H+ + Cl—.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

h3SO4 = H+ + HSO4—,

HSO4— = H+ + SO42-.

Суммарное уравнение:

h3SO4 = 2H+ + SO42-

2) Взаимодействие с металлами

Ca + 2HCl = CaCl2 + h3

Водород из кислот-неокислителей могут вытеснять только металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода.

Кислоты-окислители — азотная и серная конц., реагируют с металлами по-другому, потому что в качестве окислителя выступает элемент кислотного остатка, а не водород!

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2h3O

Cu +2h3SO4  конц = CuSO4+SO2↑ + 2h3O

3) Взаимодействие с основными оксидами

CaO + 2HCl = CaCl2 + h3O

(если образуется растворимая соль)

4) Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации)

h3SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2h3O,

2H+ + 2OH— = 2h3O

2HCl + Cu(OH)2 = CuCl2 + 2h3O,

Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2h3O.

Многоосновные кислоты образуют кислые и средние соли:

h3SO4 + NaOH = NaHSO4 + h3O,

h3SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2h3O.

5) Взаимодействие с солями

Реакции с солями происходят только в том случае, если в результате химического превращения образуется малодиссоциирующее вещество, выделяется газ или выпадает осадок.

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + h3O,

CO32- + 2H+ = CO2 + h3O.

В этом случае выделяется углекислый газ и образуется малодиссоциирующее вещество – вода.

Na2SiO3 + h3SO4 = h3SiO3↓ + Na2SO4,

SiO32- + 2H+ = h3SiO3.

Реакция происходит, так как образуется осадок.

6) Специфические свойства кислот

Связаны с окислительно-восстановительными реакциями, бескислородные кислоты в растворе могут только окисляться (проявлять восстановительные свойства):

2KMn+7O4 + 16HCl— = Cl20 + 2KCl + 2Mn+2Cl2 + 8h3O,

h3S-2 + Br20 = S0 + 2HBr—.

Кислородсодержащие кислоты могут окисляться (проявлять восстановительные свойства), только когда центральный атом в них находится в промежуточной степени окисления, как, например, в сернистой кислоте:

h3S+4O3 + Cl20 + h3O = h3S+6O4 + 2HCl—.

Если центральный атом находится в максимальной степени окисления, то кислоты проявляют окислительные свойства, например, взаимодействие с металлами и неметаллами:

C0 + 2h3S+6O4 = C+4O2 + 2S+4O2 + 2h3O,

3P0 + 5HN+5O3 + 2h3O = 3h4P+5O4 + 5N+2O.

himege.ru

Серная кислота - Наука и образование

Молекулярная формула серной кислоты h3SO4.

Валентность серы в серной кислоте такая же, как в серном ангидриде, т. е. равна шести.

Физические свойства серной кислоты

Серная кислота – бесцветная жидкость, тяжелая (почти вдвое тяжелее воды) и вязкая, как растительное масло. При обычных температурах она нелетуча и поэтому не имеет запаха. При растворении серной кислоты в воде происходит очень

сильное разогревание за счет образования прочных гидратов серной кислоты. Если вливать воду в серную кислоту, то часть воды, не успев смешаться с кислотой, сразу нагревается до кипения. Это вызывает разбрызгивание кислоты и может причинить ожоги.

Если открытый стакан с концентрированной серной кислотой уравновесить на весах, то вскоре чашка со стаканом опустится. Это произойдет потому, что концентрированная серная кислота поглощает из воздуха водяные пары. Поэтому ее применяют для высушивания веществ. В лаборатории для высушивания твердых и жидких веществ пользуются эксикаторами. Эксикатор – сосуд с хорошо притертой крышкой. В него наливают концентрированную серную кислоту, а над ней помещают в чашке или тигле высушиваемое вещество. Влага из него постепенно испаряется и поглощается серной кислотой. Газы осушают, пропуская их через промывные склянки с концентрированной серной кислотой. При попадании на кожу концентрированная серная кислота вызывает сильные ожоги. Поэтому нужно быть крайне осторожным при работе с ней. Попавшую на кожу или ткань серную кислоту необходимо тотчас же смыть большим количеством воды, а затем раствором питьевой соды и вновь водой.

Химические свойства серной кислоты

Будучи двухосновной, серная кислота при взаимодействии с основаниями образует как средние, так и кислые соли в зависимости от количественного соотношения реагирующих веществ:

h3SO4 + NaOH = NaHSO4 + h3O

h3SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2h3O

Как видно из уравнений, кислая соль получается, когда с каждой грамм–молекулой кислоты в реакцию вступает 1 моль едкого натра, а средняя, когда в реакцию вступают 2 моля едкого натра.

Средние соли серной кислоты называются сульфатами, а кислые – бисульфатами (или гидросульфатами): NaSO4 – сернокислый натрий, или сульфат натрия, NaHSO4 – кислый сернокислый натрий, или бисульфат (гидросульфат) натрия.

Серная кислота реагирует также с основными окислами, образуя сульфат и воду, например:

CuO + h3SO4 = CuSO4 + Н2O

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами с выделением водорода и образованием соли. Так она взаимодействует лишь с теми металлами, которые расположены в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Например:

Fe + h3SO4 = FeSO4 + h3?

На металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений после водорода (медь, ртуть, серебро, золото), разбавленная серная кислота не действует.

Рассмотренные реакции являются общими у серной кислоты с другими кислотами. Но наряду с этим серная кислота обладает также свойствами, отличающими ее от других кислот. Концентрированная серная кислота при нагревании действует почти на все металлы, независимо от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. При этом также образуется соль, однако водород не выделяется, а получаются другие продукты, например сернистый газ. Так, при нагревании концентрированной серной кислоты с медью сначала серная кислота окисляет медь до окиси меди, а сама восстанавливается при этом до сернистой кислоты, которая тотчас же разлагается на сернистый газ и воду:

Cu + h3SO4 = CuO + h3SO3 (SO2? и h3O)

Образовавшаяся окись меди реагирует с избытком серной кислоты, образуя соль и воду:

CuO + h3SO4 = CuSO4 + h3O

Таким образом, в этой реакции окись меди является промежуточным веществом. Сложив уравнения 1 и 2, вы получаете итоговое уравнение реакции, в которое не входят формулы промежуточных продуктов, а только исходных и конечных веществ:

Cu + 2h3SO4 = CuSO4 + 2h3O + SO2?

Подобным же образом серная кислота действует на многие другие металлы. Но концентрированная серная кислота, в отличие от разбавленной, при обычной температуре не действует на железо. Поэтому концентрированную серную кислоту можно сохранять и перевозить в стальной таре. Таким образом, концентрированная и разбавленная серная кислота ведет себя по отношению к металлам так, как если бы это были два разных вещества.

Кусок дерева, опущенный в концентрированную серную кислоту, чернеет: оно обугливается. Обугливание происходит также при действии концентрированной серной кислоты на сахар и некоторые другие органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода .

Это происходит потому, что серная кислота отщепляет от таких веществ водород и кислород в виде воды, а углерод освобождается в виде угля. Так, если истолченный сахар смешать с концентрированной серной кислотой в стакане в кашицеобразную массу, через некоторое время масса чернеет и разогревается, и вскоре из стакана начнет выползать пористая угольная масса:

C12h32O11 + h3SO4 C + гидраты h3SO4

Обугливание органических веществ концентрированной серной кислотой происходит за счет образования прочных гидратов серной кислоты.

Как нелетучая и стойкая, концентрированная серная кислота может вытеснять другие летучие кислоты при нагревании c их солями. Так, при нагревании поваренной соли c концентрированной серной кислотой образуется и улетучивается хлористый водород и остается сернокислый натрий:

NaCl + h3SO4 = HCl? + NaHSO4

2NaCl + h3SO4 = 2HCl? + Na2SO4

 

Реакция на серную кислоту и сульфаты

Соли серной кислоты растворимы в воде, за исключением сернокислого бария BaSO4 (а также SrSO4, RaSO4, PbSO4). Если прилить к раствору серной кислоты или какой–либо ее соли раствор хлористого бария BaCl2, то выпадает белый осадок сульфата бария:

 

h3SO4 + BaCl2 = BaSO4? + 2HCl

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4? + 2NaCl

Сульфат бария BaSO4 нерастворим ни в воде, ни в кислотах. Этим он отличается от других нерастворимых в воде солей бария, как например BaSO4, которые растворяются в кислотах с образованием растворимых соединений.

Соль бария является реактивом на серную кислоту и ее растворимые соли.

Если при приливании раствора соли бария к какому–либо раствору выпадает белый осадок и этот осадок не растворяется после добавки раствора' азотной кислоты, то можно утверждать, что в исследуемом растворе содержится серная кислота или какая–либо ее соль.

scibio.ru


Смотрите также