الصيغة الإلكترونية والهيكلية لـ h2so4. حامض الكبريتيك - الخواص الكيميائية والإنتاج الصناعي. التفاعل مع الماء

موضوع جديد: حامض الكبريتيك -ح 2 لذا 4

1. الصيغ الإلكترونية والهيكلية لحمض الكبريتيك

* S - الكبريت في حالة مثارة 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

الصيغة الإلكترونية لجزيء حامض الكبريتيك:

الصيغة الهيكلية لجزيء حامض الكبريتيك:

1 ح - -2 س -2 س

1 ح - -2 س -2 س

2. الإيصال:

يمكن تمثيل العمليات الكيميائية لإنتاج حامض الكبريتيك على النحو التالي:

S + O 2 + O 2 + H 2 O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

يتم إنتاج حامض الكبريتيك على ثلاث مراحل:

المرحلة الأولى.يستخدم الكبريت أو بيريت الحديد أو كبريتيد الهيدروجين كمواد خام.

4 FeS 2 + 11 O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2 منصة. أكسدة SO 2 إلى SO 3 بالأكسجين باستخدام محفز V 2 O 5

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3 + س

المرحلة الثالثة. لا يتم استخدام الماء لتحويل SO 3 إلى حمض الكبريتيك. هناك تسخين قوي ومحلول مركّز من حامض الكبريتيك.

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

والنتيجة هي أوليوم - حللذا 3 في حامض الكبريتيك.

رسم تخطيطي لدائرة الجهاز(انظر الكتاب المدرسي ص 105).

3- الخصائص الفيزيائية.

أ) سائل ب) عديم اللون ج) ثقيل (زجاجي) د) غير متطاير

د) عندما يذوب في الماء ، يحدث تسخين قوي ( لذلك يجب سكب حامض الكبريتيكماء،أليس العكس!)

4. الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك.

مخففح 2 لذا 4	مركزةح 2 لذا 4
له كل خصائص الأحماض	لها خصائص محددة
1. يغير لون المؤشر: H 2 SO 4 H + HSO 4 - HSO 4 - H + + SO 4 2- 2- يتفاعل مع المعادن التي تقف في وجه الهيدروجين: Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 3. يتفاعل مع الأكاسيد الأساسية والمتذبذبة: MgO + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O 4. يتفاعل مع القواعد (تفاعل التعادل) 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O يشكل الحمض الزائد أملاح حمضية هيدروكسيد الصوديوم + H 2 SO 4 NaHSO 4 + H 2 O 5. يتفاعل مع الأملاح الجافة ، مما يؤدي إلى إزاحة الأحماض الأخرى منها (هذا هو أقوى حمض غير متطاير): 2NaCl + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2HCl 6. يتفاعل مع المحاليل الملحية في حالة تكوين ملح غير قابل للذوبان: باكل 2 + ح 2 لذا 4 BaSO 4 + 2HCl- أبيضالرواسب رد فعل نوعي على أيونلذا 4 2- 7. عند تسخينها تتحلل: H 2 SO 4 H 2 O + SO 3	1. المركّز H 2 SO 4 هو أقوى عامل مؤكسد ؛ عند تسخينه ، يتفاعل مع جميع المعادن (باستثناء Au و Pt). في هذه التفاعلات ، اعتمادًا على نشاط المعدن والظروف ، يتم إطلاق S أو SO 2 أو H 2S على سبيل المثال: النحاس + التركيز 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 2.conc. يعمل H 2 SO 4 على تخميل الحديد والألمنيوم ، لذلك يمكن نقلها من الصلب و خزانات الألمنيوم. 3. اضرب. H 2 SO 4 يمتص الماء جيدا H 2 SO 4 + H 2 O H 2 SO 4 * 2H 2 O لذلك ، فهي تفحم المادة العضوية

5. التطبيق: يعتبر حامض الكبريتيك من أهم المنتجات المستخدمة في الصناعات المختلفة. المستهلكون الرئيسيون هم الإنتاج الأسمدة المعدنيةوالتعدين وتنظيف المنتجات النفطية. يستخدم حامض الكبريتيك في تصنيع الأحماض الأخرى ، والمنظفات ، والمتفجرات ، والأدوية ، والدهانات ، وكإلكتروليتات لبطاريات الرصاص الحمضية. (كتاب مدرسي ص 103).

6- أملاح حامض الكبريتيك

يتفكك حمض الكبريتيك في خطوات

H 2 SO 4 H + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

لذلك ، فإنه يشكل نوعين من الأملاح - الكبريتات والهيدروكبريتات

على سبيل المثال: Na 2 SO 4 - كبريتات الصوديوم (ملح متوسط)

Na H SO 4 - كبريتات هيدروجين الصوديوم (ملح حامض)

الأكثر استخدامًا هي:

Na 2 SO 4 * 10H 2 O - ملح جلوبر (يستخدم في إنتاج الصودا والزجاج والأدوية و

طب بيطري.

CaSO 4 * 2H 2 O - الجبس

CuSO 4 * 5H 2 O - كبريتات النحاس (تستخدم في الزراعة).

الخبرة المعملية

الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك.

معدات: أنابيب الإختبار.

الكواشف:حمض الكبريتيك ، برتقال الميثيل ، الزنك ، أكسيد المغنيسيوم ، هيدروكسيد الصوديوم والفينول فثالين ، كربونات الصوديوم ، كلوريد الباريوم.

ب) املأ جدول الملاحظات

الخصائص الفيزيائية لحمض الكبريتيك:
سائل زيتي ثقيل ("زجاج") ؛
الكثافة 1.84 جم / سم 3 ؛ غير متطاير ، عالي الذوبان في الماء - مع تسخين قوي ؛ ر ر ر. = 10.3 درجة مئوية ، bp \ u003d 296 درجة مئوية ، شديدة الرطوبة ، لها خصائص إزالة الماء (تفحم الورق والخشب والسكر).

تكون حرارة الماء كبيرة لدرجة أن الخليط قد يغلي ويتناثر ويسبب حروقًا. لذلك ، من الضروري إضافة الحمض إلى الماء ، وليس العكس ، لأنه عند إضافة الماء إلى الحمض ، سيكون الماء الأخف على سطح الحمض ، حيث ستتركز كل الحرارة المنبعثة.

الإنتاج الصناعي لحمض الكبريتيك (طريقة التلامس):

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 (أوليوم)

يُسكب البيريت الرطب المنقى المطحون (بيريت الكبريت) من الأعلى في الفرن لإطلاقه في " سرير انسيابى - مريح". من الأسفل (مبدأ التدفق المعاكس) يمر الهواء المخصب بالأكسجين من خلاله.
يخرج غاز الفرن من الفرن ، وتركيبه: SO 2 ، O 2 ، وبخار الماء (البيريت كان رطبًا) وأصغر جزيئات الجمرة (أكسيد الحديد). يتم تنقية الغاز من شوائب الجسيمات الصلبة (في المرسب الحلزوني والإلكتروستاتيكي) وبخار الماء (في برج التجفيف).
في جهاز التلامس ، يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت باستخدام محفز V 2 O 5 (خامس أكسيد الفاناديوم) لزيادة معدل التفاعل. عملية أكسدة أكسيد إلى آخر قابلة للعكس. لذلك ، يختارون الظروف المثلىمسار رد الفعل المباشر ضغط دم مرتفع(نظرًا لأن التفاعل المباشر يستمر مع انخفاض في الحجم الكلي) ولا تزيد درجة الحرارة عن 500 درجة مئوية (نظرًا لأن التفاعل طارد للحرارة).

في برج الامتصاص ، يتم امتصاص أكسيد الكبريت (VI) بواسطة حامض الكبريتيك المركز.
لا يتم استخدام امتصاص الماء ، لأن أكسيد الكبريت يذوب في الماء مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة ، لذلك يغلي حمض الكبريتيك الناتج ويتحول إلى بخار. لتجنب تكون رذاذ حامض الكبريتيك ، استخدم حمض الكبريتيك المركز بنسبة 98٪. يذوب أكسيد الكبريت جيدًا في مثل هذا الحمض ، ويشكل الزيت: H 2 SO 4 nSO 3

الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك:

H 2 SO 4 هو حمض ثنائي القاعدة قوي ، أحد أقوى الأحماض المعدنية ، بسبب القطبية العالية ، يمكن كسر رابطة H - O بسهولة.

1) يتفكك حامض الكبريتيك في محلول مائي ، وتشكيل أيون الهيدروجين وبقايا الحمض:
H 2 SO 4 \ u003d H + + HSO 4 - ؛
HSO 4 - \ u003d H + + SO 4 2-.
معادلة الملخص:
H 2 SO 4 \ u003d 2H + + SO 4 2-.

2) تفاعل حامض الكبريتيك مع المعادن:
حمض الكبريتيك المخفف يذوب فقط المعادن الموجودة في سلسلة الجهد على يسار الهيدروجين:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) تفاعل حامض الكبريتيكمع أكاسيد أساسية:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) تفاعل حامض الكبريتيك معهيدروكسيدات:
H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu (OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) تبادل التفاعلات مع الأملاح:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
يستخدم تكوين راسب أبيض من BaSO 4 (غير قابل للذوبان في الأحماض) للكشف عن حامض الكبريتيك والكبريتات القابلة للذوبان (تفاعل نوعي لأيون الكبريتات).

الخصائص الخاصة لـ H 2 SO 4 المركزة:

1) مركزة حمض الكبريتيك عامل مؤكسد قوي ؛ عند التفاعل مع المعادن (باستثناء Au ، Pt) تسترد إلى S +4 O 2 أو S 0 أو H 2 S -2 اعتمادًا على نشاط المعدن. بدون تسخين ، لا يتفاعل مع Fe ، Al ، Cr - التخميل. عند التفاعل مع المعادن ذات التكافؤ المتغير ، تتأكسد الأخيرة لحالات الأكسدة الأعلى مما في حالة محلول حامض مخفف: الحديد 0→ Fe 3+ ، Cr 0→ Cr 3+، Mn 0→Mn4 +,sn 0→ sn 4+

معدن نشط

8 Al + 15 H 2 SO 4 (conc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S.
4│2Al 0-6 ه- → 2Al 3+ - الأكسدة
3│ S 6+ + 8e → S 2– استعادة

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

معدن متوسط ​​النشاط

2Cr + 4 H 2 SO 4 (conc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + س
1│ 2Cr 0-6e → 2Cr 3+ - أكسدة
1│ S 6+ + 6e → S 0 - الانتعاش

المعدن غير نشط

2Bi + 6H 2 SO 4 (conc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0-6e → 2Bi 3+ - أكسدة
3│ S 6+ + 2e → S 4+ - انتعاش

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

2) يؤكسد حامض الكبريتيك المركز بعض المعادن غير الفلزية ، كقاعدة عامة ، إلى أقصى حالة أكسدة ، يتم تقليله في حد ذاته إلىS + 4O2:

C + 2H 2 SO 4 (conc) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S + 2H 2 SO 4 (conc) → 3SO 2 + 2H 2 O

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

3) أكسدة المواد المعقدة:
يؤكسد حمض الكبريتيك HI و HBr لتحرير الهالوجينات:
2 KBr + 2H 2 SO 4 \ u003d K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 \ u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
لا يمكن لحمض الكبريتيك المركز أكسدة أيونات الكلوريد لتحرير الكلور ، مما يجعل من الممكن الحصول على حمض الهيدروكلوريك من خلال تفاعل التبادل:
NaCl + H 2 SO 4 (conc.) = NaHSO 4 + Hcl

يزيل حمض الكبريتيك الماء المرتبط كيميائيًا من المركبات العضوية التي تحتوي على مجموعات الهيدروكسيل. يؤدي تجفيف الكحول الإيثيلي في وجود حامض الكبريتيك المركز إلى إنتاج الإيثيلين:
C 2 H 5 OH \ u003d C 2 H 4 + H 2 O.

يتم تفسير تفحم السكر والسليلوز والنشا والكربوهيدرات الأخرى عند ملامستها لحمض الكبريتيك أيضًا من خلال الجفاف:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \ u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

حمض الكبريتيك غير المخفف مركب تساهمي.

في الجزيء ، يكون حمض الكبريتيك محاطًا رباعي السطوح بأربع ذرات أكسجين ، اثنتان منها جزء من مجموعات الهيدروكسيل. روابط S – O مزدوجة ، وروابط S – OH مفردة.

تحتوي البلورات عديمة اللون والشبيهة بالجليد على بنية ذات طبقات: كل جزيء H 2 SO 4 متصل بأربعة روابط هيدروجينية قوية مجاورة ، مما يشكل إطارًا مكانيًا واحدًا.

هيكل حامض الكبريتيك السائل مشابه لهيكل الصلب ، فقط سلامة الإطار المكاني مكسورة.

الخواص الفيزيائية لحمض الكبريتيك

في الظروف العادية ، حمض الكبريتيك هو سائل زيتي ثقيل ، عديم اللون والرائحة. في الهندسة ، يُطلق على حمض الكبريتيك مخاليطه مع كل من الماء وأنهيدريد الكبريتيك. إذا كانت النسبة المولية لـ SO 3: H 2 O أقل من 1 ، فهذا محلول مائي من حمض الكبريتيك ، إذا كان أكثر من 1 ، فهو محلول SO 3 في حمض الكبريتيك.

يتبلور 100٪ H 2 SO 4 عند 10.45 درجة مئوية ؛ تي bp = 296.2 درجة مئوية ؛ الكثافة 1.98 جم / سم 3. يمتزج H 2 SO 4 مع H 2 O و SO 3 بأي نسبة لتكوين هيدرات ، وتكون حرارة الماء كبيرة لدرجة أن الخليط يمكن أن يغلي ويتناثر ويسبب حروقًا. لذلك ، من الضروري إضافة الحمض إلى الماء ، وليس العكس ، لأنه عند إضافة الماء إلى الحمض ، سيكون الماء الأخف على سطح الحمض ، حيث ستتركز كل الحرارة المنبعثة.

عندما يتم تسخين وغلي المحاليل المائية لحمض الكبريتيك المحتوية على ما يصل إلى 70٪ H 2 SO 4 ، يتم إطلاق بخار الماء فقط في مرحلة البخار. تظهر أبخرة حمض الكبريتيك أيضًا فوق المحاليل الأكثر تركيزًا.

من حيث السمات الهيكلية والشذوذ ، يشبه حمض الكبريتيك السائل الماء. هنا نفس نظام الروابط الهيدروجينية ، نفس الإطار المكاني تقريبًا.

الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك

حمض الكبريتيك هو أحد أقوى الأحماض المعدنية ؛ نظرًا لارتفاع قطبيته ، يمكن كسر رابطة H-O بسهولة.

يتفكك حامض الكبريتيك في محلول مائي ، وتشكيل أيون الهيدروجين وبقايا الحمض:

H 2 SO 4 \ u003d H + + HSO 4 - ؛

HSO 4 - \ u003d H + + SO 4 2-.

معادلة الملخص:

H 2 SO 4 \ u003d 2H + + SO 4 2-.

يظهر خصائص الأحماض يتفاعل مع المعادن وأكاسيد المعادن والقواعد والأملاح.

حمض الكبريتيك المخفف لا يحمل خصائص مؤكسدة ؛ عندما يتفاعل مع المعادن ، يتم إطلاق الهيدروجين والملح المحتوي على المعدن في أدنى حالة أكسدة. في البرد ، يكون الحمض خاملًا للمعادن مثل الحديد والألمنيوم وحتى الباريوم.

الحمض المركز له خصائص مؤكسدة. منتجات التفاعل الممكنة مواد بسيطةمع حمض الكبريتيك المركز مذكورة في الجدول. يظهر اعتماد منتج الاختزال على تركيز الحمض ودرجة نشاط المعدن: كلما كان المعدن أكثر نشاطًا ، كلما قلل من أيون كبريتات حامض الكبريتيك.

التفاعل مع الأكاسيد:

CaO + H 2 SO 4 \ u003d CaSO 4 \ u003d H 2 O.

التفاعل مع القواعد:

2NaOH + H 2 SO 4 \ u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O.

التفاعل مع الأملاح:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.

خصائص مؤكسدة

يؤكسد حمض الكبريتيك HI و HBr لتحرير الهالوجينات:

H 2 SO 4 + 2HI \ u003d I 2 + 2H 2 O + SO 2.

يزيل حمض الكبريتيك الماء المرتبط كيميائيًا من المركبات العضوية التي تحتوي على مجموعات الهيدروكسيل. يؤدي تجفيف الكحول الإيثيلي في وجود حامض الكبريتيك المركز إلى إنتاج الإيثيلين:

C 2 H 5 OH \ u003d C 2 H 4 + H 2 O.

يتم تفسير تفحم السكر والسليلوز والنشا والكربوهيدرات الأخرى عند ملامستها لحمض الكبريتيك أيضًا من خلال الجفاف:

C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \ u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

هدف:للتعرف على التركيب والخصائص الفيزيائية والكيميائية واستخدام حامض الكبريتيك.

المهام التعليمية:النظر في المادية و الخواص الكيميائية(مشترك مع أحماض أخرى ومحددة) حامض الكبريتيك ، الحصول على ، يظهر الأهمية الكبيرة لحمض الكبريتيك وأملاحه في الاقتصاد الوطني.

المهام التعليمية:لمواصلة تكوين الفهم الديالكتيكي المادي للطبيعة بين الطلاب.

مهام التطوير:تطوير المهارات والقدرات التعليمية العامة ، والعمل مع كتاب مدرسي وأدبيات إضافية ، وقواعد للعمل على سطح المكتب ، والقدرة على التنظيم والتعميم ، وإقامة علاقات السبب والنتيجة ، والتعبير عن أفكار الفرد بشكل قاطع وكفء ، واستخلاص النتائج ، ورسم المخططات ، رسم.

خلال الفصول

1. تكرار الماضي.

مسح الطبقة الأمامية. قارن بين خصائص الكبريت البلوري والبلاستيك. اشرح جوهر التآصل.

2. تعلم مواد جديدة.

بعد الاستماع بعناية إلى الحكاية ، سنشرح في نهاية الدرس سبب تصرف حمض الكبريتيك بشكل غريب مع الماء والخشب وخاتم ذهبي.

يبدو وكأنه تسجيل صوتي.

مغامرات حامض الكبريتيك.

في مملكة كيميائية واحدة تعيش مشعوذة ، كان اسمها حامض الكبريتيك. لم يكن يبدو سيئًا للغاية ، كان سائلًا عديم اللون ، لزجًا مثل الزيت ، عديم الرائحة. حامض الكبريتيكأردت أن أكون مشهوراً ، لذلك ذهبت في رحلة.

لقد كانت تمشي بالفعل لمدة 5 ساعات ، وبما أن اليوم كان شديد الحرارة ، فقد شعرت بالعطش الشديد. وفجأة رأت بئراً. "ماء!" هتف حامضًا ، وركضت إلى البئر ، لمست الماء. هسهس الماء بشكل رهيب. مع صرخة ، اندفعت الساحرة الخائفة. بالطبع ، لم يكن الحمض الصغير يعرف ذلك عند مزجه حامض الكبريتيكيطلق الماء كمية كبيرة من الحرارة.

"إذا لامست المياه حامض الكبريتيك، ثم الماء ، الذي ليس لديه وقت للخلط مع الحمض ، يمكن أن يغلي ويخرج البقع حامض الكبريتيك. ظهر هذا الإدخال في يوميات مسافر شاب ، ثم دخل الكتب المدرسية.

نظرًا لأن الحمض لم يروي عطشهم ، قررت شجرة مترامية الأطراف أن تستلقي وتستريح في الظل. لكنها لم تنجح أيضًا. في أقرب وقت حامض الكبريتيكلمس الشجرة ، بدأ في التفحم. دون معرفة سبب ذلك ، هرب الحمض الخائف.

سرعان ما جاءت إلى المدينة وقررت الذهاب إلى المتجر الأول الذي صادف طريقها. تبين أنها مجوهرات. عند اقترابه من نوافذ المتاجر ، رأى الحمض العديد من الحلقات الجميلة. حامض الكبريتيكقررت أن أجرب حلقة واحدة. طلب المسافر خاتمًا من الذهب من البائع ، ووضعه في إصبعها الطويل الجميل. لقد أحببت الساحرة الخاتم حقًا وقررت شرائه. هذا ما يمكن أن تتباهى به لأصدقائها!

غادر المدينة ، وعاد الحمض إلى المنزل. في الطريق ، لم يتركها الفكر ، فلماذا تصرف الماء والخشب بشكل غريب للغاية عند لمسها ، لكن لم يحدث شيء لهذا الشيء الذهبي؟ "نعم ، لأن الذهب موجود حامض الكبريتيكلا يتأكسد. كانت هذه الكلمات الأخيرة التي كتبها حامض في مذكراته.

شرح المعلم.

الصيغ الإلكترونية والهيكلية لحمض الكبريتيك.

نظرًا لأن الكبريت في الفترة الثالثة من النظام الدوري ، لا يتم احترام قاعدة الثمانيات (ثمانية بنية إلكترونية) ويمكن أن تكتسب ذرة الكبريت ما يصل إلى اثني عشر إلكترونًا. الصيغ الإلكترونية والهيكلية لحمض الكبريتيك هي كما يلي:

(يتم تمييز الإلكترونات الستة للكبريت بعلامة النجمة)

إيصال.

يتكون حمض الكبريتيك من تفاعل أكسيد الكبريت (5) مع الماء (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

الخصائص الفيزيائية.

حمض الكبريتيك هو سائل عديم اللون وثقيل وغير متطاير. عندما يذوب في الماء ، يحدث تسخين قوي للغاية. تذكر ذلك لا تصب الماء في حامض الكبريتيك المركز!

يمتص حامض الكبريتيك المركز بخار الماء من الهواء. يمكن ملاحظة ذلك إذا كان وعاء مفتوح يحتوي على حامض الكبريتيك المركز متوازنًا على نطاق واسع: بعد فترة ، سيغرق الكوب الذي يحتوي على الوعاء.

الخواص الكيميائية.

حمض الكبريتيك المخفف له خصائص مشتركة بين جميع الأحماض. بالإضافة إلى ذلك ، حمض الكبريتيك له خصائص محددة.

الخواص الكيميائية للكبريت - طلب .

عرض من قبل المعلم لتجربة مسلية.

إحاطة موجزة عن السلامة.

اسكيمو (فحم من السكر)

معدات	خطة الخبرة	خاتمة
سكر ناعم. حامض الكبريتيك المركز. كأسين كيميائيين سعة 100-150 مل. الزجاج قضيب. مقاييس.	صب 30 جم من السكر البودرة في دورق. استخدم دورق لقياس 12 مل من حمض الكبريتيك المركز. امزج السكر والحمض في كوب بقضيب زجاجي في كتلة طرية (قم بإزالة القضيب الزجاجي وضعه في كوب من الماء). بعد مرور بعض الوقت ، يغمق الخليط ، ويدفأ ، وسرعان ما تبدأ كتلة الفحم المسامية بالزحف من الزجاج - المصاصة	يتم تفسير كربنة السكر بحمض الكبريتيك (المركز) من خلال الخصائص المؤكسدة لهذا الحمض. عامل الاختزال هو الكربون. هذه العملية طاردة للحرارة. 2H 2 SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

يملأ الطلاب جدولًا بتجربة مسلية في دفتر ملاحظات.

تفكير الطلاب حول سبب تصرف حامض الكبريتيك بشكل غريب مع الماء والخشب والذهب.

طلب.

نظرًا لخصائصه (القدرة على امتصاص الماء ، وخصائص الأكسدة ، وعدم التطاير) ، يستخدم حمض الكبريتيك على نطاق واسع في الاقتصاد الوطني. إنه ينتمي إلى المنتجات الرئيسية للصناعة الكيميائية.

1. استقبال الأصباغ
2. الحصول على الأسمدة المعدنية.
3. تنظيف المنتجات النفطية
4. إنتاج النحاس كهربائيا.
5. المنحل بالكهرباء في البطاريات.
6. استقبال المتفجرات
7. استقبال الأصباغ
8. الحصول على الحرير الصناعي
9. تلقي الجلوكوز
10. استقبال الأملاح
11. الحصول على الأحماض.

تستخدم أملاح حامض الكبريتيك على نطاق واسع ، على سبيل المثال

Na 2 SO 4 * 10H 2 O- هيدرات بلورية كبريتات الصوديوم (ملح جلوبر)- يستخدم في انتاج الصودا والزجاج والطب البيطري.

CaSO4 * 2H2O- كبريتات الكالسيوم المميهة (جبس طبيعي)- يستخدم للحصول على الجبس شبه المائي الضروري في البناء وفي الطب - لتطبيق ضمادات الجبس.

CuSO4 * 5H2O- كبريتات النحاس المميهة (2) (كبريتات النحاس)- يستخدم في مكافحة الآفات والأمراض النباتية.

عمل الطلاب مع المكون الإضافي للكتاب المدرسي.

هذا مثير للاهتمام

... في خليج كارا-بوجاز-جول ، يحتوي الماء على 30٪ من ملح الجلوبر عند درجة حرارة +5 درجة مئوية ، وهذا الملح يترسب على شكل رواسب بيضاء ، مثل الثلج ، ومع بداية الطقس الدافئ ، يذوب الملح مرة أخرى. منذ ظهور ملح جلوبر ويختفي في هذا الخليج ، تم تسميته ميرابيليت، وهو ما يعني "الملح الرائع".

3. أسئلة لتوحيد المادة التعليمية ، مكتوبة على السبورة.

1. في فصل الشتاء ، توضع أحيانًا وعاء به حمض الكبريتيك المركز بين إطارات النوافذ. ما هو الغرض من القيام بذلك ، لماذا لا يمكن ملء الوعاء بالحمض إلى الأعلى؟
2. لماذا يسمى حامض الكبريتيك "خبز الكيمياء"؟

الواجب المنزلي والتعليمات الخاصة بتنفيذه.

عند الاقتضاء ، اكتب المعادلات في شكل أيوني.

استنتاج حول الدرس وعلامات الإعداد والتعليق.

مراجع.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G. ، الكيمياء: كتاب مدرسي للصفوف 7-11 من مدرسة ثانوية مسائية (دوام) في ساعتين.الجزء 1-3 طبعة - M: التعليم ، 1987.
2. الكيمياء بالمدرسة رقم 6 1991.
3. Strempler Genrikh Ivanovich ، الكيمياء في أوقات الفراغ: كتاب. للطلاب الأربعاء. وقديم. العمر / التين. إد. بمشاركة V.N. راستوبتشيني. - ف.: الفصل. إد. KSE ، 1990.

الصيغة الهيكلية

الصيغة الصحيحة أو التجريبية أو الإجمالية: H2SO4

التركيب الكيميائي لحمض الكبريتيك

الوزن الجزيئي: 98.076

حامض الكبريتيك H 2 SO 4 هو حمض ثنائي القاعدة قوي ، يتوافق مع أعلى حالة أكسدة للكبريت (+6). في الظروف العادية ، حمض الكبريتيك المركز هو سائل زيتي ثقيل ، عديم اللون والرائحة ، له طعم "نحاسي" حامض. في التكنولوجيا ، يُطلق على حمض الكبريتيك مخاليطه مع كل من الماء وأنهيدريد الكبريتيك SO 3. إذا كانت النسبة المولية لـ SO 3: H 2 O أقل من 1 ، فهذا محلول مائي من حمض الكبريتيك ، إذا كان أكثر من 1 - محلول SO 3 في حمض الكبريتيك (زيت).

اسم

في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، تم إنتاج الكبريت للبارود من بيريت الكبريت (البيريت) في نباتات الزاج. كان حمض الكبريتيك في ذلك الوقت يسمى "زيت الزجاج" (كقاعدة عامة كان عبارة عن هيدرات بلورية تشبه الزيت في التناسق) ، وأصل اسم أملاحه (أو بالأحرى ، هيدرات بلورية) - لاغريول ، من الواضح أنه من هنا.

الحصول على حامض الكبريتيك

طريقة (الاتصال) الصناعية

في الصناعة ، يتم إنتاج حمض الكبريتيك عن طريق أكسدة ثاني أكسيد الكبريت (غاز كبريتي ينتج أثناء احتراق بيريت الكبريت أو الكبريت) إلى ثلاثي أكسيد (أنهيدريد الكبريتيك) ، يليه تفاعل SO 3 مع الماء. يسمى حمض الكبريتيك الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة أيضًا بالتلامس (التركيز 92-94٪).

طريقة النيتروز (البرج)

في السابق ، كان يتم الحصول على حامض الكبريتيك حصريًا بطريقة النيتروز في أبراج خاصة ، وكان الحمض يسمى حمض البرج (تركيز 75٪). جوهر هذه الطريقة هو أكسدة ثاني أكسيد الكبريت مع ثاني أكسيد النيتروجين في وجود الماء.

طريق اخر

في تلك الحالات النادرة عندما يزيح كبريتيد الهيدروجين (H 2 S) الكبريتات (SO 4 -) من الملح (مع المعادن Cu ، Ag ، Pb ، Hg) ، يكون حمض الكبريتيك منتجًا ثانويًا. تتمتع كبريتيدات هذه المعادن بأعلى قوة ، فضلاً عن اللون الأسود المميز.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

حمض قوي جدًا ، عند 18 o C pK a (1) \ u003d -2.8 ، pK a (2) \ u003d 1.92 (K z 1.2 10 -2) ؛ أطوال الرابطة في الجزيء S = O 0.143 نانومتر ، S-OH 0.154 نانومتر ، زاوية HOSOH 104 ° ، OSO 119 درجة ؛ يغلي ، مكونًا خليط أزيوتروبي (98.3٪ H 2 SO 4 و 1.7٪ H 2 O مع نقطة غليان 338.8 درجة مئوية). يحتوي حمض الكبريتيك ، المقابل لـ 100٪ من محتوى H 2 SO 4 ، على تركيبة (٪): H 2 SO 4 99.5 ، H2SO 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. قابل للاختلاط مع الماء و SO 3 في جميع النسب. في المحاليل المائية ، يتفكك حامض الكبريتيك تمامًا تقريبًا إلى H 3 O + و H SO 3 + و 2HSO 4 -. تشكل الهيدرات H 2 SO 4 nH 2 O ، حيث n = 1 و 2 و 3 و 4 و 6.5.

أوليوم

تسمى محاليل أنهيدريد الكبريتيك SO 3 في حامض الكبريتيك أوليوم ، وهي تشكل مركبين H 2 SO 4 SO 3 و H 2 SO 4 2SO 3. يحتوي Oleum أيضًا على أحماض Pyrosulfuric. تزداد نقطة غليان المحاليل المائية لحمض الكبريتيك مع زيادة تركيزه وتصل إلى الحد الأقصى عند محتوى 98.3٪ H 2 SO 4. تنخفض درجة غليان الأوليوم مع زيادة محتوى SO 3. مع زيادة تركيز المحاليل المائية لحمض الكبريتيك ، ينخفض ​​إجمالي ضغط البخار على المحاليل وعند محتوى 98.3٪ H 2 SO 4 يصل إلى الحد الأدنى. مع زيادة تركيز SO 3 في الأوليوم ، يزداد ضغط البخار الكلي فوقه. يمكن حساب ضغط البخار فوق المحاليل المائية لحمض الكبريتيك والأوليوم بالمعادلة:

سجل p = A-B / T + 2.126

تعتمد قيم المعاملين A و B على تركيز حامض الكبريتيك. يتكون البخار فوق المحاليل المائية لحمض الكبريتيك من خليط من بخار الماء ، H 2 SO 4 و SO 3 ، بينما يختلف تكوين البخار عن تركيبة السائل عند جميع تركيزات حمض الكبريتيك ، باستثناء الخليط الأزيوتروبي المقابل. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد التفكك. تتميز oleumوليوم H 2 SO 4 · SO 3 بأقصى لزوجة ؛ مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض η. تكون المقاومة الكهربائية لحمض الكبريتيك في حدها الأدنى عند تركيز SO 3 و 92٪ H 2 SO 4 والحد الأقصى بتركيز 84 و 99.8٪ H 2 SO 4. بالنسبة للأوليوم ، يكون الحد الأدنى ρ بتركيز 10٪ SO 3. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد ρ من حامض الكبريتيك. ثابت عازل 100٪ حمض الكبريتيك 101 (298.15 كلفن) ، 122 (281.15 كلفن) ؛ ثابت التجميد 6.12 ، ثابت التنظير الإيبيولوجي 5.33 ؛ يختلف معامل انتشار بخار حامض الكبريتيك في الهواء باختلاف درجة الحرارة ؛ D = 1.67 10⁻⁵T3 / 2 سم² / ثانية.

الخواص الكيميائية

حمض الكبريتيك في صورة مركزة عند تسخينه هو عامل مؤكسد قوي إلى حد ما. يؤكسد HI وجزئيًا HBr لتحرير الهالوجينات. يؤكسد العديد من المعادن (استثناءات: Au ، Pt ، Ir ، Rh ، Ta.). في هذه الحالة ، يتم تقليل حمض الكبريتيك المركز إلى SO 2. في البرد في حامض الكبريتيك المركز ، يتم تخميل Fe ، Al ، Cr ، Co ، Ni ، Ba ولا تستمر التفاعلات. مع أقوى عوامل الاختزال ، يتم تقليل حمض الكبريتيك المركز إلى S و H 2 S. يمتص حمض الكبريتيك المركز بخار الماء ، لذلك يتم استخدامه لتجفيف الغازات والسوائل و المواد الصلبة، على سبيل المثال ، في المجففات. ومع ذلك ، يتم تقليل تركيز H 2 SO 4 جزئيًا بواسطة الهيدروجين ، ولهذا السبب لا يمكن استخدامه لتجفيفه. يؤدي فصل الماء عن المركبات العضوية وترك الكربون الأسود (الفحم) في نفس الوقت ، حمض الكبريتيك المركز إلى كربنة الخشب والسكر والمواد الأخرى. يتفاعل H 2 SO 4 المخفف مع جميع المعادن الموجودة في السلسلة الكهروكيميائية للجهود على يسار الهيدروجين مع إطلاقه. الخصائص المؤكسدة لمخفف H 2 SO 4 غير معهود. يشكل حامض الكبريتيك سلسلتين من الأملاح: متوسطة - كبريتات وحمضية - كبريتات هيدروجينية ، وكذلك استرات. ومن المعروف أن بيروكسومونوسولفوريك (أو حمض كارو) H 2 SO 5 وأحماض بيروكسوديسولفوريك H 2 S 2 O 8 معروفة. يتفاعل حمض الكبريتيك أيضًا مع الأكاسيد الأساسية لتكوين الكبريتات والماء. في مصانع تشغيل المعادن ، يتم استخدام محلول حامض الكبريتيك لإزالة طبقة من أكسيد المعدن من سطح المنتجات المعدنية التي تتعرض لتسخين قوي أثناء عملية التصنيع. لذلك ، تتم إزالة أكسيد الحديد من سطح لوح الحديد بفعل محلول ساخن من حامض الكبريتيك. التفاعل النوعي لحمض الكبريتيك وأملاحه القابلة للذوبان هو تفاعلها مع أملاح الباريوم القابلة للذوبان ، والتي تشكل راسبًا أبيض من كبريتات الباريوم ، غير قابل للذوبان في الماء والأحماض ، على سبيل المثال.

طلب

يستخدم حامض الكبريتيك:

• في معالجة الخامات ، وخاصة في استخراج العناصر النادرة ، بما في ذلك اليورانيوم ، والإيريديوم ، والزركونيوم ، والأوزميوم ، وما إلى ذلك ؛
• في إنتاج الأسمدة المعدنية.
• كإلكتروليت في بطاريات الرصاص ؛
• للحصول على الأحماض والأملاح المعدنية المختلفة ؛
• في إنتاج الألياف الكيميائية والأصباغ والمواد المسببة للدخان والمواد المتفجرة ؛
• في صناعة النفط وتشغيل المعادن والمنسوجات والجلود وغيرها من الصناعات ؛
• الخامس الصناعات الغذائية- مسجل باسم المضافات الغذائية E513 (مستحلب) ؛
• في التركيب العضوي الصناعي في التفاعلات:
• الجفاف (الحصول على ثنائي إيثيل الأثير ، والإسترات) ؛
• الترطيب (الإيثانول من الإيثيلين) ؛
• السلفنة (الاصطناعية المنظفاتوسيط في إنتاج الأصباغ) ؛
• الألكلة (الحصول على إيزوكتان ، بولي إيثيلين جلايكول ، كابرولاكتام) ، إلخ.
• لاستعادة الراتنجات في المرشحات في إنتاج الماء المقطر.

الإنتاج العالمي من حامض الكبريتيك تقريبا. 160 مليون طن سنويا. أكبر مستهلك لحمض الكبريتيك هو إنتاج الأسمدة المعدنية. بالنسبة للأسمدة الفوسفاتية P 2 O 5 ، يتم استهلاك حمض الكبريتيك بمقدار 2.2 - 3.4 مرة بالكتلة ، وبالنسبة لـ (NH 4) 2 SO 4 حمض الكبريتيك 75٪ من الكتلة المستهلكة (NH 4) 2 SO 4. لذلك ، تميل مصانع حامض الكبريتيك إلى البناء جنبًا إلى جنب مع مصانع إنتاج الأسمدة المعدنية.

معلومات تاريخية

حمض الكبريتيك معروف منذ العصور القديمة ، يتواجد بشكل طبيعي في شكل حر، على سبيل المثال ، في شكل بحيرات بالقرب من البراكين. ولعل أول ذكر للغازات الحمضية التي تم الحصول عليها عن طريق تكليس الشب أو كبريتات الحديد "الحجر الأخضر" موجود في الكتابات المنسوبة إلى الكيميائي العربي جابر بن حيان. في القرن التاسع ، قام الكيميائي الفارسي الرازي بتكليس خليط من الحديد و الزاج الأزرق(FeSO 4 7H 2 O و CuSO 4 5H 2 O) ، تلقى أيضًا محلول حمض الكبريتيك. تم إتقان هذه الطريقة من قبل الكيميائي الأوروبي ألبرت ماغنوس ، الذي عاش في القرن الثالث عشر. مخطط إنتاج حامض الكبريتيك من كبريتات الحديدوز - التحلل الحراري لكبريتات الحديد (II) ، متبوعًا بتبريد الخليط. تصف أعمال الخيميائي فالنتين (القرن الثالث عشر) طريقة لإنتاج حامض الكبريتيك عن طريق امتصاص الغاز (أنهيدريد الكبريتيك) الناتج عن حرق خليط من الكبريت ومساحيق الملح الصخري بالماء. في وقت لاحق ، شكلت هذه الطريقة أساس ما يسمى ب. طريقة "الحجرة" ، ويتم تنفيذها في غرف صغيرة مبطنة بالرصاص ، والتي لا تذوب في حامض الكبريتيك. في الاتحاد السوفياتي ، كانت هذه الطريقة موجودة حتى عام 1955. عرف الكيميائيون في القرن الخامس عشر أيضًا طريقة للحصول على حمض الكبريتيك من البيريت - البايرايت الكبريت ، وهو مادة خام أرخص وأكثر شيوعًا من الكبريت. تم إنتاج حامض الكبريتيك بهذه الطريقة لمدة 300 عام ، بكميات صغيرة في حواجز زجاجية. بعد ذلك ، نظرًا لتطور الحفز ، حلت هذه الطريقة محل طريقة الغرفة لتخليق حامض الكبريتيك. حاليًا ، يتم إنتاج حمض الكبريتيك عن طريق الأكسدة الحفزية (على V 2 O 5) من أكسيد الكبريت (IV) إلى أكسيد الكبريت (VI) ، ثم الذوبان اللاحق لأكسيد الكبريت (VI) في حمض الكبريتيك بنسبة 70٪ لتشكيل الزيت. في روسيا ، تم تنظيم إنتاج حامض الكبريتيك لأول مرة في عام 1805 بالقرب من موسكو في منطقة زفينيجورود. في عام 1913 ، احتلت روسيا المرتبة 13 في العالم في إنتاج حامض الكبريتيك.

معلومات إضافية

يمكن أن تتشكل أصغر قطرات حمض الكبريتيك في الوسط و الطبقات العلياالغلاف الجوي نتيجة تفاعل بخار الماء المحتوي على الرماد البركاني كميات كبيرةكبريت. التعليق الناتج ، بسبب ارتفاع البياض لسحب حامض الكبريتيك ، يجعل الوصول إليه صعبًا أشعة الشمسعلى سطح الكوكب. لذلك (وأيضًا نتيجة وجود عدد كبير من الجزيئات الصغيرة من الرماد البركاني في الجزء العلوي من الغلاف الجوي ، مما يجعل أيضًا من الصعب الوصول إليها شروق الشمسعلى الكوكب) بعد الانفجارات البركانية القوية بشكل خاص ، يمكن أن تحدث تغيرات مناخية كبيرة. على سبيل المثال ، نتيجة لانفجار بركان Ksudach (شبه جزيرة Kamchatka ، 1907) ، استمر تركيز الغبار المتزايد في الغلاف الجوي لمدة عامين تقريبًا ، ولوحظت سحب فضية مميزة من حامض الكبريتيك حتى في باريس. أدى انفجار بركان بيناتوبو في عام 1991 ، والذي أرسل 3 10 7 أطنان من الكبريت إلى الغلاف الجوي ، إلى حقيقة أن عامي 1992 و 1993 كانا أكثر برودة بكثير من عامي 1991 و 1994.

المعايير

• حامض الكبريتيك GOST التقنية 2184-77
• بطارية حامض الكبريتيك. مواصفات GOST 667-73
• حامض الكبريتيك ذو نقاوة خاصة. مواصفات GOST 1422-78
• الكواشف. حامض الكبريتيك. مواصفات GOST 4204-77