Elektronska i strukturna formula h2so4. Sumporna kiselina - hemijska svojstva i industrijska proizvodnja. Interakcija sa vodom

Nova tema: Sumporna kiselina -H 2 SO 4

1. Elektronske i strukturne formule sumporne kiseline

*S - sumpor je u pobuđenom stanju 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

Elektronska formula molekula sumporne kiseline:

Strukturna formula molekula sumporne kiseline:

1 H - -2 O -2 O

1 H - -2 O -2 O

2. Račun:

Hemijski procesi za proizvodnju sumporne kiseline mogu se predstaviti kao sljedeća shema:

S + O 2 + O 2 + H 2 O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

Sumporna kiselina se proizvodi u tri faze:

1 faza. Kao sirovine koriste se sumpor, željezni pirit ili sumporovodik.

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

2 pozornici. Oksidacija SO 2 u SO 3 kisikom pomoću katalizatora V 2 O 5

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3 + Q

3. faza. Ne koristi se voda za pretvaranje SO 3 u sumpornu kiselinu. dolazi do jakog zagrijavanja i koncentrisanog rastvora sumporne kiseline.

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Rezultat je oleum - rješenjeSO 3 u sumpornoj kiselini.

Šema sklopa aparata(vidi udžbenik str.105)

3.Fizička svojstva.

a) tečnost b) bezbojna c) teška (vitriol) d) neisparljiva

d) kada se rastvori u vodi, dolazi do jakog zagrevanja ( pa se mora uliti sumporna kiselinavode,Ane obrnuto!)

4. Hemijska svojstva sumporne kiseline.

RazrijeđenH 2 SO 4	koncentriranoH 2 SO 4
Ima sva svojstva kiselina	Ima specifična svojstva
1. Mijenja boju indikatora: H 2 SO 4 H + + HSO 4 - HSO 4 - H + + SO 4 2- 2. Reaguje sa metalima otpornim na vodonik: Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 3. Reaguje sa bazičnim i amfoternim oksidima: MgO + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O 4. Interagira sa bazama (reakcija neutralizacije) 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O višak kiseline stvara kisele soli NaOH + H 2 SO 4 NaHSO 4 + H 2 O 5. Reaguje sa suhim solima, istiskujući iz njih druge kiseline (ovo je najjača i neisparljiva kiselina): 2NaCl+H 2 SO 4 Na 2 SO 4 +2HCl 6. Reaguje sa rastvorima soli ako se formira nerastvorljiva so: BaCl 2 +H 2 SO 4 BaSO 4 +2HCl- bijelasediment kvalitativna reakcija na jonSO 4 2- 7. Kada se zagrije, raspada se: H 2 SO 4 H 2 O + SO 3	1. Koncentrovani H 2 SO 4 je najjači oksidant, pri zagrevanju reaguje sa svim metalima (osim Au i Pt). U ovim reakcijama, u zavisnosti od aktivnosti metala i uslova, oslobađa se S, SO 2 ili H 2 S Na primjer: Cu+ konc 2H 2 SO 4 CuSO 4 +SO 2 +H 2 O 2.konc. H 2 SO 4 pasivira gvožđe i aluminijum, stoga se može transportovati u čeliku i aluminijumski rezervoari. 3. konc. H 2 SO 4 dobro upija vodu H 2 SO 4 + H 2 O H 2 SO 4 * 2H 2 O Stoga ugljeniše organsku materiju

5.Primjena: Sumporna kiselina je jedan od najvažnijih proizvoda koji se koriste u raznim industrijama. Njegovi glavni potrošači su proizvodnja mineralna đubriva, metalurgija, čišćenje naftnih derivata. Sumporna kiselina se koristi u proizvodnji drugih kiselina, deterdženata, eksploziva, lijekova, boja i kao elektroliti za olovne baterije. (Udžbenik str.103).

6. Soli sumporne kiseline

Sumporna kiselina disocira u koracima

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

stoga stvara dvije vrste soli - sulfate i hidrosulfate

Na primjer: Na 2 SO 4 - natrijum sulfat (srednja sol)

Na HSO 4 - natrijum hidrogen sulfat (kisela so)

Najšire korišteni su:

Na 2 SO 4 * 10H 2 O - Glauberova so (koristi se u proizvodnji sode, stakla, u medicini i

veterinarska medicina.

CaSO 4 * 2H 2 O - gips

CuSO 4 * 5H 2 O - bakar sulfat (koristi se u poljoprivredi).

Laboratorijsko iskustvo

Hemijska svojstva sumporne kiseline.

Oprema: epruvete.

reagensi: sumporna kiselina, metil narandža, cink, magnezijum oksid, natrijum hidroksid i fenolftalein, natrijum karbonat, barijum hlorid.

b) Popunite tabelu zapažanja

Fizička svojstva sumporne kiseline:
Teška uljasta tečnost ("vitriol");
gustina 1,84 g/cm3; nehlapljiv, vrlo topljiv u vodi - uz jako zagrijavanje; t°pl. = 10,3°C, bp \u003d 296 ° C, vrlo higroskopan, ima svojstva uklanjanja vode (ugljenje papira, drveta, šećera).

Toplota hidratacije je tolika da smjesa može proključati, prskati i uzrokovati opekotine. Stoga je potrebno dodati kiselinu u vodu, a ne obrnuto, jer kada se voda doda kiselini, lakša voda će biti na površini kiseline, gdje će se koncentrirati sva oslobođena toplina.

Industrijska proizvodnja sumporne kiseline (kontaktna metoda):

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 (oleum)

Zdrobljeni pročišćeni vlažni pirit (sumporni pirit) se sipa odozgo u peć za pečenje u " fluidizovani sloj". Odozdo (princip protivtoka) prolazi vazduh obogaćen kiseonikom.
Iz peći izlazi plin iz peći, čiji je sastav: SO 2, O 2, vodena para (pirit je bio mokar) i najsitnije čestice pepela (gvozdeni oksid). Gas se prečišćava od nečistoća čvrstih čestica (u ciklonu i elektrofilteru) i vodene pare (u tornju za sušenje).
U kontaktnom aparatu, sumpor dioksid se oksidira pomoću V 2 O 5 katalizatora (vanadijev pentoksid) kako bi se povećala brzina reakcije. Proces oksidacije jednog oksida u drugi je reverzibilan. Stoga biraju optimalni uslovi tok direktne reakcije visok krvni pritisak(pošto direktna reakcija teče smanjenjem ukupnog volumena) i temperatura nije viša od 500 C (pošto je reakcija egzotermna).

U apsorpcionom tornju, sumpor oksid (VI) se apsorbuje koncentrovanom sumpornom kiselinom.
Apsorpcija vode se ne koristi, jer se sumporov oksid otapa u vodi uz oslobađanje velike količine toplote, pa nastala sumporna kiselina ključa i pretvara se u paru. Kako biste izbjegli stvaranje magle sumporne kiseline, koristite 98% koncentriranu sumpornu kiselinu. Sumporov oksid se vrlo dobro rastvara u takvoj kiselini, formirajući oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Hemijska svojstva sumporne kiseline:

H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina, jedna od najjačih mineralnih kiselina, zbog visokog polariteta, H - O veza se lako prekida.

1) Sumporna kiselina disocira u vodenom rastvoru , formirajući ion vodonika i kiselinski ostatak:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Rezime jednadžbe:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Interakcija sumporne kiseline sa metalima:
Razrijeđena sumporna kiselina otapa samo metale u nizu napona lijevo od vodonika:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Interakcija sumporne kiselinesa osnovnim oksidima:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Interakcija sumporne kiseline sahidroksidi:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Reakcije razmjene sa solima:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Formiranje bijelog precipitata BaSO 4 (nerastvorljivog u kiselinama) koristi se za detekciju sumporne kiseline i rastvorljivih sulfata (kvalitativne reakcije za sulfatni jon).

Posebna svojstva koncentrovanog H 2 SO 4:

1) koncentrirano sumporna kiselina je jak oksidant ; pri interakciji sa metalima (osim Au, Pt) oporavljaju se na S +4 O 2 , S 0 ili H 2 S -2 u zavisnosti od aktivnosti metala. Bez zagrevanja ne reaguje sa Fe, Al, Cr - pasivacijom. U interakciji s metalima promjenjive valencije, potonji se oksidiraju do viših oksidacionih stanja nego u slučaju razrijeđene otopine kiseline: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktivni metal

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 8e → S 2– oporavak

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

Metal srednje aktivnosti

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oksidacija
1│ S 6+ + 6e → S 0 - restauracija

Metal neaktivan

2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - oporavak

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

2) Koncentrirana sumporna kiselina oksidira neke nemetale, po pravilu, do maksimalnog oksidacijskog stanja, sama se reducira naS+4O2:

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

S+ 2H 2 SO 4 (konc) → 3SO 2 + 2H 2 O

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

3) Oksidacija složenih supstanci:
Sumporna kiselina oksidira HI i HBr u slobodne halogene:
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
Koncentrirana sumporna kiselina ne može oksidirati kloridne ione u slobodni klor, što omogućava dobivanje HCl reakcijom izmjene:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + Hcl

Sumporna kiselina uklanja hemijski vezanu vodu iz organskih jedinjenja koja sadrže hidroksilne grupe. Dehidracija etil alkohola u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline dovodi do proizvodnje etilena:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u kontaktu sa sumpornom kiselinom objašnjava se i njihovom dehidracijom:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Nerazrijeđena sumporna kiselina je kovalentno jedinjenje.

U molekuli, sumporna kiselina je tetraedaralno okružena sa četiri atoma kiseonika, od kojih su dva deo hidroksilnih grupa. S–O veze su dvostruke, a S–OH veze su jednostruke.

Bezbojni kristali nalik ledu imaju slojevitu strukturu: svaki molekul H 2 SO 4 povezan je sa četiri susjedne jake vodonične veze, formirajući jedinstveni prostorni okvir.

Struktura tekuće sumporne kiseline je slična strukturi čvrste, samo je narušen integritet prostornog okvira.

Fizička svojstva sumporne kiseline

U normalnim uslovima, sumporna kiselina je teška uljasta tečnost, bez boje i mirisa. U inženjerstvu, sumporna kiselina se naziva mješavina s vodom i sumpornim anhidridom. Ako je molarni odnos SO 3 : H 2 O manji od 1, onda je ovo vodeni rastvor sumporne kiseline, ako je veći od 1, to je rastvor SO 3 u sumpornoj kiselini.

100% H 2 SO 4 kristalizira na 10,45 °C; T bp = 296,2 °C; gustina 1,98 g/cm 3 . H 2 SO 4 se miješa sa H 2 O i SO 3 u bilo kojem omjeru kako bi se formirali hidrati, toplota hidratacije je tolika da smjesa može proključati, prskati i uzrokovati opekotine. Stoga je potrebno dodati kiselinu u vodu, a ne obrnuto, jer kada se voda doda kiselini, lakša voda će biti na površini kiseline, gdje će se koncentrirati sva oslobođena toplina.

Kada se vodeni rastvori sumporne kiseline koji sadrže do 70% H 2 SO 4 zagreju i prokuvaju, u parnu fazu se oslobađa samo vodena para. Pare sumporne kiseline se također pojavljuju iznad koncentriranijih otopina.

U pogledu strukturnih karakteristika i anomalija, tečna sumporna kiselina je slična vodi. Ovdje je isti sistem vodoničnih veza, gotovo isti prostorni okvir.

Hemijska svojstva sumporne kiseline

Sumporna kiselina je jedna od najjačih mineralnih kiselina; zbog visokog polariteta, H-O veza se lako prekida.

Sumporna kiselina disocira u vodenom rastvoru , formirajući ion vodonika i kiselinski ostatak:

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

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

Rezime jednadžbe:

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

Pokazuje svojstva kiselina , reagira s metalima, metalnim oksidima, bazama i solima.

Razrijeđena sumporna kiselina ne pokazuje oksidirajuća svojstva; kada je u interakciji s metalima, oslobađaju se vodik i sol koja sadrži metal u najnižem oksidacijskom stanju. Na hladnoći, kiselina je inertna prema metalima kao što su gvožđe, aluminijum, pa čak i barijum.

Koncentrirana kiselina ima oksidirajuća svojstva. Moguća interakcija proizvoda jednostavne supstance sa koncentrovanom sumpornom kiselinom date su u tabeli. Prikazana je ovisnost produkta redukcije o koncentraciji kiseline i stupnju aktivnosti metala: što je metal aktivniji, to dublje reducira sulfatni ion sumporne kiseline.

Interakcija sa oksidima:

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

Interakcija sa bazama:

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

Interakcija sa solima:

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

Oksidirajuća svojstva

Sumporna kiselina oksidira HI i HBr u slobodne halogene:

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

Sumporna kiselina uklanja hemijski vezanu vodu iz organskih jedinjenja koja sadrže hidroksilne grupe. Dehidracija etil alkohola u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline dovodi do proizvodnje etilena:

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

Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u kontaktu sa sumpornom kiselinom objašnjava se i njihovom dehidracijom:

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

Cilj: Da se upoznaju sa strukturom, fizičkim i hemijskim svojstvima, upotrebom sumporne kiseline.

Edukativni zadaci: Uzmite u obzir fizičke i Hemijska svojstva(zajednička sa drugim kiselinama i specifična) sumporna kiselina, dobijanjem, pokazuje veliki značaj sumporne kiseline i njenih soli u nacionalnoj ekonomiji.

Edukativni zadaci: Nastaviti sa formiranjem dijalektičko-materijalističkog poimanja prirode kod učenika.

Razvojni zadaci: Razvoj opšteobrazovnih veština i sposobnosti, rad sa udžbenikom i dodatnom literaturom, pravila za rad na radnoj površini, sposobnost sistematizacije i generalizacije, uspostavljanje uzročno-posledičnih veza, konkluzivno i kompetentno izražavanje svojih misli, izvođenje zaključaka, crtanje dijagrama , skica.

Tokom nastave

1. Ponavljanje prošlosti.

Frontalno ispitivanje razreda. Uporedite svojstva kristalnog i plastičnog sumpora. Objasnite suštinu alotropije.

2. Učenje novog gradiva.

Nakon pažljivog slušanja priče, na kraju lekcije ćemo objasniti zašto se sumporna kiselina čudno ponašala s vodom, drvetom i zlatnim prstenom.

Zvuči kao audio snimak.

Avanture sumporne kiseline.

U jednom hemijskom kraljevstvu živjela je čarobnica, zvala se sumporna kiselina. Nije izgledao tako loše, bila je bezbojna tečnost, viskozna poput ulja, bez mirisa. Sumporna kiselinaŽeleo sam da budem poznat, pa sam otišao na putovanje.

Već je hodala 5 sati, a kako je dan bio prevruć, bila je jako žedna. I odjednom je ugledala bunar. "Voda!" - uzviknula je kiselina i dotrčala do bunara, dodirnula vodu. Voda je strašno šištala. Uz plač, uplašena čarobnica odjuri. Naravno, mlada kiselina to nije znala kada je pomešana sumporna kiselina voda oslobađa veliku količinu toplote.

„Ako voda dođe u kontakt sa sumporna kiselina, tada voda, nema vremena da se pomiješa sa kiselinom, može proključati i izbaciti prskanje sumporna kiselina. Ovaj zapis se pojavio u dnevniku mladog putnika, a potom ušao u udžbenike.

Kako im kiselina nije utažila žeđ, onda je jedno izvaljeno drvo odlučilo da legne i odmori se u hladu. Ali ni ona nije uspjela. Čim Sumporna kiselina dodirnuo drvo, ono je počelo da se ugljeniše. Ne znajući razlog tome, uplašena kiselina je pobjegla.

Ubrzo je došla u grad i odlučila da ode do prve prodavnice koja joj je naišla na putu. Ispostavilo se da su to nakit. Prilazeći izlozima, kiselina je ugledala mnogo prekrasnih prstenova. Sumporna kiselina Odlučila sam da probam jedan prsten. Tražeći od prodavca zlatni prsten, putnik ga je stavio na svoj dugi lepi prst. Čarobnici se prsten jako svidio i odlučila je da ga kupi. To je ono čime bi se mogla pohvaliti svojim prijateljima!

Napuštajući grad, kiselina je otišla kući. Na putu je nije napuštala pomisao, zašto su se voda i drvo tako čudno ponašali kada su ih dodirnuli, ali ništa se nije dogodilo ovoj zlatnoj stvari? „Da, jer je zlato unutra sumporna kiselina ne oksidira. To su bile posljednje riječi koje je kiselina zapisala u svom dnevniku.

Objašnjenje nastavnika.

Elektronske i strukturne formule sumporne kiseline.

Budući da je sumpor u 3. periodu periodnog sistema, pravilo okteta (osam elektronskih struktura) se ne poštuje i atom sumpora može dobiti do dvanaest elektrona. Elektronske i strukturne formule sumporne kiseline su sljedeće:

(Šest elektrona sumpora označeno je zvjezdicom)

Potvrda.

Sumporna kiselina nastaje interakcijom sumpor-oksida (5) sa vodom (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

fizička svojstva.

Sumporna kiselina je bezbojna, teška, neisparljiva tečnost. Kada se otopi u vodi, dolazi do jakog zagrijavanja. zapamtite da ne sipajte vodu u koncentrovanu sumpornu kiselinu!

Koncentrovana sumporna kiselina apsorbuje vodenu paru iz vazduha. To se može vidjeti ako se otvorena posuda s koncentriranom sumpornom kiselinom izbalansira na vagi: nakon nekog vremena čaša sa posudom će potonuti.

Hemijska svojstva.

Razrijeđena sumporna kiselina ima svojstva zajednička svim kiselinama. Osim toga, sumporna kiselina ima specifična svojstva.

Hemijska svojstva sumpornog - Aplikacija .

Demonstracija zabavnog iskustva od strane nastavnika.

Kratak sigurnosni brifing.

Eskim (ugljen od šećera)

Oprema	Plan iskustva	Zaključak
Šećer u prahu. koncentrovane sumporne kiseline. Dve hemijske čaše od 100-150 ml. Staklena šipka. Vage.	U čašu sipajte 30 g šećera u prahu. Čašom izmjerite 12 ml koncentrovane sumporne kiseline. Pomiješajte šećer i kiselinu u čaši staklenom šipkom u kašastu masu (uklonite staklenu šipku i stavite je u čašu vode). Nakon nekog vremena, smjesa potamni, zagrije se i uskoro iz stakla počinje puzati porozna masa uglja - sladoled	Karbonizacija šećera sumpornom kiselinom (koncentrovanom) objašnjava se oksidativnim svojstvima ove kiseline. Redukciono sredstvo je ugljenik. Proces je egzoterman. 2H 2 SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

Učenici popunjavaju tabelu sa zabavnim iskustvom u svesci.

Rasuđivanje učenika o tome zašto se sumporna kiselina tako čudno ponašala sa vodom, drvetom i zlatom.

Aplikacija.

Zbog svojih svojstava (sposobnost apsorpcije vode, oksidacijska svojstva, neisparljivost), sumporna kiselina se široko koristi u nacionalnoj ekonomiji. Spada u glavne proizvode hemijske industrije.

1. primanje boja;
2. dobijanje mineralnih đubriva;
3. čišćenje naftnih derivata;
4. elektrolitička proizvodnja bakra;
5. elektrolit u baterijama;
6. primanje eksploziva;
7. primanje boja;
8. dobivanje umjetne svile;
9. primanje glukoze;
10. dobijanje soli;
11. dobijanje kiselina.

Na primjer, široko se koriste soli sumporne kiseline

Na 2 SO 4 * 10H 2 O– kristalni hidrat natrijum sulfata (glauberova so)- koristi se u proizvodnji sode, stakla, u medicini i veterini.

CaSO4*2H2O- hidratisani kalcijum sulfat (prirodni gips)- koristi se za dobijanje poluvodenog gipsa koji je neophodan u građevinarstvu, au medicini - za nanošenje gipsanih zavoja.

CuSO4*5H2O– hidratizirani bakar sulfat (2) (bakar sulfat)- koristi se u borbi protiv štetočina i biljnih bolesti.

Rad učenika sa vantekstualnom komponentom udžbenika.

Ovo je zanimljivo

…u zalivu Kara-Bogaz-Gol voda sadrži 30% Glauberove soli na temperaturi od +5°C, ta so se taloži kao bijeli talog, poput snijega, a sa početkom toplog vremena sol se rastvara opet. Budući da se u ovom zaljevu pojavljuje i nestaje Glauberova sol, dobila je ime mirabilite, što znači "divna sol".

3. Pitanja za konsolidaciju obrazovnog materijala, ispisana na tabli.

1. Zimi se između prozorskih okvira ponekad postavlja posuda s koncentriranom sumpornom kiselinom. Koja je svrha ovoga, zašto se posuda ne može napuniti kiselinom do vrha?
2. Zašto se sumporna kiselina naziva "hlebom" hemije?

Domaći zadatak i uputstva za njegovu realizaciju.

Gdje je prikladno, napišite jednačine u ionskom obliku.

Zaključak o lekciji, postavljanje i komentiranje ocjena.

Reference.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G., Hemija: Udžbenik za 7-11 razred večernje (smjene) srednje škole u 2 sata. Dio 1-3 izdanje - M.: Obrazovanje, 1987.
2. Hemija u školi broj 6, 1991.
3. Strempler Genrikh Ivanovič, Hemija u slobodno vrijeme: knj. za studente srijedom. i stari. starost /Sl. ed. uz učešće V.N. Rastopchiny.- F.: Ch. ed. KSE, 1990.

Strukturna formula

Istina, empirijska ili gruba formula: H2SO4

Hemijski sastav sumporne kiseline

Molekulska težina: 98.076

Sumporna kiselina H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina, koja odgovara najvišem stepenu oksidacije sumpora (+6). U normalnim uslovima, koncentrovana sumporna kiselina je teška uljasta tečnost, bez boje i mirisa, kiselog "bakarnog" ukusa. U tehnologiji se sumporna kiselina naziva mješavina s vodom i sumpornim anhidridom SO 3. Ako je molarni odnos SO 3: H 2 O manji od 1, onda je ovo vodeni rastvor sumporne kiseline, ako je veći od 1 - rastvor SO 3 u sumpornoj kiselini (oleum).

Ime

U XVIII-XIX vijeku sumpor za barut se proizvodio od sumpornog pirita (pirita) u pogonima vitriola. Sumporna kiselina se u to vrijeme zvala "vitriol ulje" (u pravilu je to bio kristalni hidrat, po konzistenciji nalik na ulje), porijeklo njenih soli (tačnije, kristalnih hidrata) - vitriol, očito je odavde.

Dobivanje sumporne kiseline

Industrijska (kontaktna) metoda

U industriji, sumporna kiselina se proizvodi oksidacijom sumpor-dioksida (sumpornog gasa koji nastaje tokom sagorevanja sumpora ili sumpornog pirita) u trioksid (sumporni anhidrid), nakon čega sledi interakcija SO 3 sa vodom. Sumporna kiselina dobijena ovom metodom naziva se i kontaktna (koncentracija 92-94%).

Nitrous (toranjska) metoda

Ranije se sumporna kiselina dobijala isključivo azotnom metodom u posebnim kulama, a kiselina se zvala toranjska kiselina (koncentracija 75%). Suština ove metode je oksidacija sumpor-dioksida azot-dioksidom u prisustvu vode.

Drugi način

U onim rijetkim slučajevima kada sumporovodik (H 2 S) istiskuje sulfat (SO 4 -) iz soli (sa metalima Cu, Ag, Pb, Hg), sumporna kiselina je nusproizvod. Sulfidi ovih metala imaju najveću čvrstoću, kao i prepoznatljivu crnu boju.

Fizička i fizičko-hemijska svojstva

Vrlo jaka kiselina, na 18 o C pK a (1) = -2,8, pK a (2) = 1,92 (K z 1,2 10 -2); dužine veze u molekulu S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, ugao HOSOH 104°, OSO 119°; ključa, formirajući azeotropnu smešu (98,3% H 2 SO 4 i 1,7% H 2 O sa tačkom ključanja od 338,8 ° C). Sumporna kiselina, koja odgovara 100% sadržaja H 2 SO 4, ima sastav (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 - - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 2 O 7 , - 0,04, HS 2 O 7 - - 0,05. Može se mešati sa vodom i SO 3 u svim razmerama. U vodenim rastvorima, sumporna kiselina skoro potpuno disocira na H 3 O + , HSO 3 + i 2HSO 4 - . Formira hidrate H 2 SO 4 nH 2 O, gdje je n = 1, 2, 3, 4 i 6,5.

Oleum

Rastvori sumpornog anhidrida SO 3 u sumpornoj kiselini nazivaju se oleum, formiraju dva jedinjenja H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3. Oleum također sadrži pirosumpornu kiselinu. Tačka ključanja vodenih rastvora sumporne kiseline raste sa povećanjem njene koncentracije i dostiže maksimum pri sadržaju od 98,3% H 2 SO 4 . Tačka ključanja oleuma opada sa povećanjem sadržaja SO 3 . Sa povećanjem koncentracije vodenih rastvora sumporne kiseline, ukupni pritisak pare nad rastvorima opada i pri sadržaju od 98,3% H 2 SO 4 dostiže minimum. Sa povećanjem koncentracije SO 3 u oleumu, ukupni pritisak pare iznad njega raste. Pritisak pare nad vodenim rastvorima sumporne kiseline i oleuma može se izračunati jednadžbom:

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

vrijednosti koeficijenata A i B ovise o koncentraciji sumporne kiseline. Para nad vodenim rastvorima sumporne kiseline sastoji se od mešavine vodene pare, H 2 SO 4 i SO 3, dok se sastav pare razlikuje od sastava tečnosti kod svih koncentracija sumporne kiseline, osim za odgovarajuću azeotropnu smešu. Kako temperatura raste, disocijacija se povećava. Oleum H 2 SO 4 ·SO 3 ima maksimalan viskozitet, s povećanjem temperature η opada. Električni otpor sumporne kiseline je minimalan pri koncentraciji SO 3 i 92 % H 2 SO 4 a maksimalni pri koncentraciji od 84 i 99,8 % H 2 SO 4 . Za oleum, minimalni ρ je pri koncentraciji od 10% SO 3 . Kako temperatura raste, ρ sumporne kiseline raste. Dielektrična konstanta 100% sumporne kiseline 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); krioskopska konstanta 6,12, ebulioskopska konstanta 5,33; koeficijent difuzije para sumporne kiseline u vazduhu varira sa temperaturom; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Hemijska svojstva

Sumporna kiselina u koncentriranom obliku kada se zagrije prilično je jako oksidacijsko sredstvo. Oksidira HI i djelimično HBr u slobodne halogene. Oksidira mnoge metale (izuzeci: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). U tom slučaju, koncentrirana sumporna kiselina se reducira u SO 2 . Na hladnom u koncentrovanoj sumpornoj kiselini, Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba pasiviziraju se i reakcije se ne odvijaju. Sa najjačim redukcionim agensima, koncentrirana sumporna kiselina se redukuje na S i H 2 S. Koncentrovana sumporna kiselina apsorbuje vodenu paru, pa se koristi za sušenje gasova, tečnosti i čvrste materije, na primjer, u eksikatorima. Međutim, koncentrirani H 2 SO 4 djelimično se reducira vodonikom, zbog čega se ne može koristiti za njegovo sušenje. Odvajajući vodu od organskih spojeva i istovremeno ostavljajući crni ugljik (ugalj), koncentrirana sumporna kiselina dovodi do karbonizacije drveta, šećera i drugih tvari. Razrijeđeni H 2 SO 4 svojim oslobađanjem stupa u interakciju sa svim metalima koji se nalaze u elektrohemijskom nizu napona lijevo od vodonika. Oksidirajuća svojstva za razrijeđeni H 2 SO 4 su nekarakteristična. Sumporna kiselina formira dvije serije soli: srednje - sulfate i kisele - hidrosulfate, kao i estre. Poznate su peroksomonosumporna (ili Caroova kiselina) H 2 SO 5 i peroksodisulfurna H 2 S 2 O 8 kiseline. Sumporna kiselina također reaguje sa bazičnim oksidima i formira sulfat i vodu. U postrojenjima za obradu metala otopina sumporne kiseline koristi se za uklanjanje sloja metalnog oksida s površine metalnih proizvoda koji su podvrgnuti jakom zagrijavanju tokom procesa proizvodnje. Dakle, oksid željeza se uklanja s površine željeznog lima djelovanjem zagrijane otopine sumporne kiseline. Kvalitativna reakcija na sumpornu kiselinu i njene rastvorljive soli je njihova interakcija sa rastvorljivim solima barija, koja formira beli talog barijum sulfata, nerastvorljiv u vodi i kiselinama, na primer.

Aplikacija

Sumporna kiselina se koristi:

• u preradi ruda, posebno u vađenju retkih elemenata, uključujući uranijum, iridijum, cirkonijum, osmijum, itd.;
• u proizvodnji mineralnih đubriva;
• kao elektrolit u olovnim baterijama;
• za dobijanje raznih mineralnih kiselina i soli;
• u proizvodnji hemijskih vlakana, boja, dima i eksplozivnih materija;
• u naftnoj, metaloprerađivačkoj, tekstilnoj, kožnoj i drugim industrijama;
• V Prehrambena industrija- registrovan kao aditiva za hranu E513 (emulgator);
• u industrijskoj organskoj sintezi u reakcijama:
• dehidracija (dobivanje dietil etera, estera);
• hidratacija (etanol iz etilena);
• sulfoniranje (sintetičko deterdženti i međuproizvodi u proizvodnji boja);
• alkilacija (dobivanje izooktana, polietilen glikola, kaprolaktama) itd.
• Za obnavljanje smola u filterima u proizvodnji destilovane vode.

Svjetska proizvodnja sumporne kiseline cca. 160 miliona tona godišnje. Najveći potrošač sumporne kiseline je proizvodnja mineralnih đubriva. Za P 2 O 5 fosfatna đubriva troši se 2,2-3,4 puta više sumporne kiseline po masi, a za (NH 4) 2 SO 4 sumpornu kiselinu 75% mase utrošene (NH 4) 2 SO 4. Zbog toga se fabrike sumporne kiseline grade zajedno sa postrojenjima za proizvodnju mineralnih đubriva.

Istorijski podaci

Sumporna kiselina je poznata još od antike, prirodno se javlja u slobodnoj formi, na primjer, u obliku jezera u blizini vulkana. Možda se prvi spomen kiselih plinova dobivenih kalcinacijom stipse ili željeznog sulfata "zelenog kamena" nalazi u spisima koji se pripisuju arapskom alhemičaru Džabiru ibn Hajanu. U 9. veku, perzijski alhemičar Ar-Razi je kalcinisao mešavinu gvožđa i plavi vitriol(FeSO 4 7H 2 O i CuSO 4 5H 2 O), takođe dobija rastvor sumporne kiseline. Ovu metodu je usavršio evropski alhemičar Albert Magnus, koji je živeo u 13. veku. Šema za proizvodnju sumporne kiseline iz željeznog sulfata - termička razgradnja željeznog (II) sulfata, nakon čega slijedi hlađenje smjese. Radovi alhemičara Valentina (XIII vek) opisuju metodu proizvodnje sumporne kiseline apsorpcijom gasa (sumpornog anhidrida) koji se oslobađa spaljivanjem mešavine praha sumpora i salitre sa vodom. Nakon toga, ova metoda je formirala osnovu tzv. "komorna" metoda, koja se izvodi u malim komorama obloženim olovom, koje se ne otapa u sumpornoj kiselini. U SSSR-u je takav metod postojao do 1955. Alhemičari 15. vijeka poznavali su i metodu dobijanja sumporne kiseline iz pirita - sumpornog pirita, jeftinije i uobičajenije sirovine od sumpora. Sumporna kiselina se na ovaj način proizvodila 300 godina, u malim količinama u staklenim retortama. Nakon toga, zbog razvoja katalize, ova metoda je zamijenila komornu metodu za sintezu sumporne kiseline. Trenutno, sumporna kiselina se proizvodi katalitičkom oksidacijom (na V 2 O 5) sumpor-oksida (IV) u sumpor-oksid (VI), a zatim otapanjem sumpor-oksida (VI) u 70% sumporne kiseline da bi se formirao oleum. U Rusiji je proizvodnja sumporne kiseline prvi put organizovana 1805. godine u blizini Moskve u okrugu Zvenigorod. Godine 1913. Rusija je bila na 13. mjestu u svijetu po proizvodnji sumporne kiseline.

Dodatne informacije

Najmanje kapljice sumporne kiseline mogu se formirati u sredini i gornjih slojeva atmosfere kao rezultat reakcije vodene pare i vulkanskog pepela velike količine sumpor. Nastala suspenzija, zbog visokog albeda oblaka sumporne kiseline, otežava pristup sunčeve zrake na površinu planete. Stoga (a i kao rezultat velikog broja sitnih čestica vulkanskog pepela u gornjim slojevima atmosfere, koje također otežavaju pristup sunčeva svetlost na planetu) nakon posebno jakih vulkanskih erupcija mogu doći do značajnih klimatskih promjena. Na primjer, kao rezultat erupcije vulkana Ksudach (poluotok Kamčatka, 1907.), povećana koncentracija prašine u atmosferi zadržala se oko 2 godine, a karakteristični srebrnasti oblaci sumporne kiseline uočeni su čak i u Parizu. Eksplozija vulkana Pinatubo 1991. godine, koja je poslala 3 10 7 tona sumpora u atmosferu, dovela je do toga da su 1992. i 1993. godine bile mnogo hladnije od 1991. i 1994. godine.

Standardi

• Sumporna kiselina tehnički GOST 2184-77
• Sumporno kiselinski akumulator. Specifikacije GOST 667-73
• Sumporna kiselina posebne čistoće. Specifikacije GOST 1422-78
• Reagensi. Sumporna kiselina. Specifikacije GOST 4204-77