فرمول الکترونیکی و ساختاری h2so4. اسید سولفوریک - خواص شیمیایی و تولید صنعتی. تعامل با آب

موضوع جدید: اسید سولفوریک -اچ 2 بنابراین 4

1. فرمول های الکترونیکی و ساختاری اسید سولفوریک

*S - گوگرد در حالت برانگیخته است 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

فرمول الکترونیکی مولکول اسید سولفوریک:

فرمول ساختاری مولکول اسید سولفوریک:

1 H - -2 O -2 O

1 H - -2 O -2 O

2. رسید:

فرآیندهای شیمیایی برای تولید اسید سولفوریک را می توان به صورت طرح زیر نشان داد:

S + O 2 + O 2 + H 2 O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

اسید سولفوریک در سه مرحله تولید می شود:

1 مرحله.گوگرد، پیریت آهن یا سولفید هیدروژن به عنوان مواد اولیه استفاده می شود.

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

2 صحنه. اکسیداسیون SO 2 به SO 3 با اکسیژن با استفاده از کاتالیزور V 2 O 5

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

مرحله 3. برای تبدیل SO 3 به اسید سولفوریک از آب استفاده نمی شود. گرمایش قوی و محلول غلیظ اسید سولفوریک وجود دارد.

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

نتیجه اولئوم است - یک محلولبنابراین 3 در اسید سولفوریک

نمودار مدار دستگاه(رجوع کنید به کتاب درسی ص 105)

3. خواص فیزیکی

الف) مایع ب) بی رنگ ج) سنگین (ویتریول) د) غیر فرار

د) هنگامی که در آب حل می شود، حرارت قوی رخ می دهد ( بنابراین اسید سولفوریک باید در آن ریخته شوداب،آبرعکسش صادق نیست!)

4. خواص شیمیایی اسید سولفوریک.

رقیق شدهاچ 2 بنابراین 4	متمرکز شده استاچ 2 بنابراین 4
تمام خواص اسیدها را دارد	خواص خاصی دارد
1. رنگ نشانگر را تغییر می دهد: H 2 SO 4 H + + HSO 4 - HSO 4 - H + + SO 4 2- 2- با فلزات در مقابل هیدروژن واکنش نشان می دهد: Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 3. با اکسیدهای پایه و آمفوتر واکنش می دهد: MgO + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O 4. با بازها تعامل دارد (واکنش خنثی سازی) 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O اسید اضافی نمک های اسیدی را تشکیل می دهد NaOH + H 2 SO 4 NaHSO 4 + H 2 O 5. با نمک های خشک واکنش می دهد و اسیدهای دیگر را از آنها می گیرد (این اسید قوی ترین و غیر فرار است): 2NaCl+H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2HCl 6. اگر نمک نامحلول تشکیل شود با محلول های نمک واکنش می دهد: BaCl 2 +H 2 بنابراین 4 BaSO 4 +2HCl- سفیدرسوب واکنش کیفی به یک یونبنابراین 4 2- 7. هنگام گرم شدن، تجزیه می شود: H 2 SO 4 H 2 O + SO 3	1. H 2 SO 4 غلیظ قوی ترین عامل اکسید کننده است؛ هنگامی که گرم می شود، با تمام فلزات (به جز طلا و پلاتین) واکنش می دهد. در این واکنش ها بسته به فعالیت فلز و شرایط، S، SO 2 یا H 2 S آزاد می شود. مثلا: Cu+ conc 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 2. conc. H 2 SO 4 آهن و آلومینیوم را غیرفعال می کند، بنابراین می توان آن را در فولاد حمل کرد و مخازن آلومینیومی 3. conc. H 2 SO 4 آب را به خوبی جذب می کند H 2 SO 4 + H 2 O H 2 SO 4 * 2H 2 O بنابراین، مواد آلی را جذب می کند

5. کاربرد: اسید سولفوریک یکی از مهم ترین محصولات مورد استفاده در صنایع مختلف است. مصرف کنندگان اصلی آن تولید هستند کودهای معدنی، متالورژی ، تمیز کردن فرآورده های نفتی. اسید سولفوریک در ساخت سایر اسیدها، مواد شوینده، مواد منفجره، داروها، رنگ ها و به عنوان الکترولیت برای باتری های سرب اسید استفاده می شود. (درسنامه ص103).

6. نمک های اسید سولفوریک

اسید سولفوریک در مراحل مختلف تجزیه می شود

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

بنابراین، دو نوع نمک - سولفات ها و هیدرو سولفات ها را تشکیل می دهد

به عنوان مثال: Na 2 SO 4 - سولفات سدیم (نمک متوسط)

Na HSO 4 - سدیم هیدروژن سولفات (نمک اسیدی)

پرکاربردترین آنها عبارتند از:

Na 2 SO 4 * 10H 2 O - نمک گلوبر (مورد استفاده در تولید سودا، شیشه، در پزشکی و

دامپزشکی

CaSO 4 * 2H 2 O - گچ

CuSO 4 * 5H 2 O - سولفات مس (مورد استفاده در کشاورزی).

تجربه آزمایشگاهی

خواص شیمیایی اسید سولفوریک

تجهیزات: لوله های آزمایش.

معرف ها:اسید سولفوریک، متیل اورانژ، روی، اکسید منیزیم، هیدروکسید سدیم و فنل فتالئین، کربنات سدیم، کلرید باریم.

ب) جدول مشاهدات را پر کنید

خواص فیزیکی اسید سولفوریک:
مایع روغنی سنگین ("ویتریول")؛
چگالی 1.84 گرم بر سانتی متر مکعب; غیر فرار، بسیار محلول در آب - با حرارت قوی؛ t°pl. = 10.3 درجه سانتیگراد، bp \u003d 296 درجه سانتیگراد، بسیار مرطوب کننده، دارای خواص حذف آب (زغال کردن کاغذ، چوب، شکر).

گرمای هیدراتاسیون آنقدر زیاد است که ممکن است مخلوط بجوشد، پاشیده شود و باعث سوختگی شود. بنابراین لازم است اسید به آب اضافه شود و نه برعکس، زیرا وقتی آب به اسید اضافه می شود، آب سبک تری روی سطح اسید قرار می گیرد و تمام گرمای آزاد شده در آن متمرکز می شود.

تولید صنعتی اسید سولفوریک (روش تماسی):

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 (اولیوم)

پیریت مرطوب تصفیه شده خرد شده (گوگرد پیریت) از بالا به داخل کوره ریخته می شود تا در آن پخت شود. بستر سیال". از پایین (اصل ضد جریان) هوای غنی شده با اکسیژن عبور می کند.
گاز کوره از کوره خارج می شود که ترکیب آن عبارت است از: SO 2، O 2، بخار آب (پیریت مرطوب بود) و کوچکترین ذرات خاکستر (اکسید آهن). گاز از ناخالصی های ذرات جامد (در یک سیکلون و رسوب دهنده الکترواستاتیک) و بخار آب (در برج خشک کن) خالص می شود.
در دستگاه تماس، دی اکسید گوگرد با استفاده از یک کاتالیزور V 2 O 5 (پنتوکسید وانادیم) برای افزایش سرعت واکنش اکسید می شود. فرآیند اکسیداسیون یک اکسید به اکسید دیگر برگشت پذیر است. بنابراین انتخاب می کنند شرایط بهینهسیر یک واکنش مستقیم فشار خون بالا(از آنجایی که واکنش مستقیم با کاهش حجم کل انجام می شود) و دما از 500 درجه سانتیگراد بالاتر نیست (زیرا واکنش گرمازا است).

در برج جذب، اکسید گوگرد (VI) توسط اسید سولفوریک غلیظ جذب می شود.
از جذب آب استفاده نمی شود، زیرا اکسید گوگرد با آزاد شدن مقدار زیادی گرما در آب حل می شود، بنابراین اسید سولفوریک حاصل می جوشد و به بخار تبدیل می شود. برای جلوگیری از تشکیل غبار اسید سولفوریک، از اسید سولفوریک غلیظ 98٪ استفاده کنید. اکسید گوگرد به خوبی در چنین اسیدی حل می شود و اولئوم را تشکیل می دهد: H 2 SO 4 nSO 3

خواص شیمیایی اسید سولفوریک:

H 2 SO 4 یک اسید دی بازیک قوی، یکی از قوی ترین اسیدهای معدنی است، به دلیل قطبیت بالا، پیوند H - O به راحتی شکسته می شود.

1) اسید سولفوریک در محلول آبی تجزیه می شود ، تشکیل یک یون هیدروژن و یک باقیمانده اسید:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
معادله خلاصه:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) برهمکنش اسید سولفوریک با فلزات:
اسید سولفوریک رقیق فقط فلزات سری ولتاژ سمت چپ هیدروژن را حل می کند:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (razb) → Zn + 2 SO 4 + H 2

3) برهمکنش اسید سولفوریکبا اکسیدهای اساسی:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) برهمکنش اسید سولفوریک باهیدروکسیدها:
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) واکنش های مبادله با نمک ها:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
از تشکیل رسوب سفید BaSO 4 (نامحلول در اسیدها) برای تشخیص اسید سولفوریک و سولفات های محلول (واکنش کیفی برای یون سولفات) استفاده می شود.

خواص ویژه H 2 SO 4 غلیظ:

1) متمرکز شده است اسید سولفوریک است عامل اکسید کننده قوی ; هنگام تعامل با فلزات (به جز طلا، پلاتین) بسته به فعالیت فلز به S + 4 O 2 ، S 0 یا H 2 S - 2 باز می گردد. بدون گرم کردن، با Fe، Al، Cr - غیرفعال شدن واکنش نمی دهد. هنگام تعامل با فلزات با ظرفیت متغیر، دومی اکسید می شود به حالت های اکسیداسیون بالاتر نسبت به محلول اسید رقیق: Fe0→ Fe 3+، Cr 0→ Cr 3+، Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

فلز فعال

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+ - اکسیداسیون
3│ S 6+ + 8e → S 2– بازیابی

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

فلز با فعالیت متوسط

2Cr + 4 H 2 SO 4 (conc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + اس
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - اکسیداسیون
1│ S 6+ + 6e → S 0 - بازیابی

فلز غیر فعال

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

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

2) اسید سولفوریک غلیظ برخی از غیر فلزات را اکسید می کند، به عنوان یک قاعده، تا حداکثر حالت اکسیداسیون، خود به خود کاهش می یابد.S+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) اکسیداسیون مواد پیچیده:
اسید سولفوریک HI و HBr را به هالوژن های آزاد اکسید می کند:
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
اسید سولفوریک غلیظ نمی‌تواند یون‌های کلرید را به کلر آزاد اکسید کند، که این امر به دست آوردن HCl با واکنش تبادلی را ممکن می‌سازد:
NaCl + H 2 SO 4 (conc.) = NaHSO 4 + Hcl

اسید سولفوریک آب متصل به شیمیایی را از ترکیبات آلی حاوی گروه های هیدروکسیل حذف می کند. کم آبی اتیل الکل در حضور اسید سولفوریک غلیظ منجر به تولید اتیلن می شود:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

زغال‌شدن قند، سلولز، نشاسته و سایر کربوهیدرات‌ها در تماس با اسید سولفوریک نیز با کم‌آبی آنها توضیح داده می‌شود:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

اسید سولفوریک رقیق نشده یک ترکیب کووالانسی است.

در یک مولکول، اسید سولفوریک به صورت چهار وجهی توسط چهار اتم اکسیژن احاطه شده است که دو اتم آن بخشی از گروه های هیدروکسیل هستند. پیوندهای S-O دوتایی هستند و پیوندهای S-OH تک هستند.

کریستال های بی رنگ و یخ مانند ساختار لایه ای دارند: هر مولکول H 2 SO 4 به چهار پیوند هیدروژنی قوی مجاور متصل است و یک چارچوب فضایی واحد را تشکیل می دهد.

ساختار اسید سولفوریک مایع شبیه به ساختار جامد است، فقط یکپارچگی قاب فضایی شکسته شده است.

خواص فیزیکی اسید سولفوریک

در شرایط عادی، اسید سولفوریک یک مایع روغنی سنگین، بی رنگ و بی بو است. در مهندسی، اسید سولفوریک به مخلوط آن با آب و انیدرید سولفوریک گفته می شود. اگر نسبت مولی SO 3: H 2 O کمتر از 1 باشد، این محلول آبی اسید سولفوریک است، اگر بیشتر از 1 باشد، محلول SO 3 در اسید سولفوریک است.

100% H 2 SO 4 در 10.45 درجه سانتیگراد متبلور می شود. تی bp = 296.2 درجه سانتی گراد; چگالی 1.98 گرم بر سانتی متر 3. H 2 SO 4 با H 2 O و SO 3 به هر نسبتی مخلوط می شود تا هیدرات تشکیل دهد ، گرمای هیدراتاسیون آنقدر زیاد است که مخلوط می تواند بجوشد ، پاشیده شود و باعث سوختگی شود. بنابراین لازم است اسید به آب اضافه شود و نه برعکس، زیرا وقتی آب به اسید اضافه می شود، آب سبک تری روی سطح اسید قرار می گیرد و تمام گرمای آزاد شده در آن متمرکز می شود.

هنگامی که محلول های آبی اسید سولفوریک حاوی تا 70 درصد H 2 SO 4 گرم و جوشانده می شوند، تنها بخار آب به فاز بخار آزاد می شود. بخارات اسید سولفوریک نیز در بالای محلول های غلیظ تر ظاهر می شوند.

از نظر ویژگی های ساختاری و ناهنجاری ها، اسید سولفوریک مایع شبیه آب است. اینجا همان سیستم پیوندهای هیدروژنی است، تقریباً همان چارچوب فضایی.

خواص شیمیایی اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یکی از قوی ترین اسیدهای معدنی است که به دلیل قطبیت بالا، پیوند H-O به راحتی شکسته می شود.

اسید سولفوریک در محلول آبی تجزیه می شود ، تشکیل یک یون هیدروژن و یک باقیمانده اسید:

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

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

معادله خلاصه:

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

خواص اسیدها را نشان می دهد ، با فلزات، اکسیدهای فلزی، بازها و نمک ها واکنش می دهد.

اسید سولفوریک رقیق خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان نمی دهد، هنگامی که با فلزات برهمکنش می کند، هیدروژن و نمک حاوی فلز در کمترین حالت اکسیداسیون آزاد می شوند. در سرما، اسید نسبت به فلزاتی مانند آهن، آلومینیوم و حتی باریم بی اثر است.

اسید غلیظ دارای خواص اکسید کننده است. محصولات احتمالی تعامل مواد سادهبا اسید سولفوریک غلیظ در جدول آورده شده است. وابستگی محصول احیا به غلظت اسید و درجه فعالیت فلز نشان داده شده است: هر چه فلز فعال تر باشد، یون سولفات اسید سولفوریک را عمیق تر کاهش می دهد.

برهمکنش با اکسیدها:

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

تعامل با پایه ها:

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

تداخل با نمک ها:

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

خواص اکسید کننده

اسید سولفوریک HI و HBr را به هالوژن های آزاد اکسید می کند:

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

اسید سولفوریک آب متصل به شیمیایی را از ترکیبات آلی حاوی گروه های هیدروکسیل حذف می کند. کم آبی اتیل الکل در حضور اسید سولفوریک غلیظ منجر به تولید اتیلن می شود:

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

زغال‌شدن قند، سلولز، نشاسته و سایر کربوهیدرات‌ها در تماس با اسید سولفوریک نیز با کم‌آبی آنها توضیح داده می‌شود:

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

هدف:برای آشنایی با ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی، استفاده از اسید سولفوریک.

وظایف آموزشی:فیزیکی و را در نظر بگیرید خواص شیمیاییبه دست آوردن اسید سولفوریک (مشترک با سایر اسیدها و خاص) اهمیت فراوان اسید سولفوریک و نمک های آن را در اقتصاد ملی نشان می دهد.

وظایف آموزشی:تداوم شکل گیری درک دیالکتیکی- ماتریالیستی از طبیعت در بین دانش آموزان.

وظایف توسعه:توسعه مهارت ها و توانایی های آموزشی عمومی، کار با کتاب درسی و ادبیات اضافی، قوانین کار بر روی دسکتاپ، توانایی سیستم سازی و تعمیم، ایجاد روابط علت و معلولی، بیان افکار خود به طور قطعی و شایسته، نتیجه گیری، ترسیم نمودار. ، طرح.

در طول کلاس ها

1. تکرار گذشته.

نظرسنجی کلاس جلویی خواص گوگرد کریستالی و پلاستیکی را با هم مقایسه کنید. ماهیت آلوتروپی را توضیح دهید.

2. یادگیری مطالب جدید.

پس از گوش دادن دقیق به داستان، در پایان درس توضیح خواهیم داد که چرا اسید سولفوریک با آب، چوب و حلقه طلایی رفتار عجیبی داشت.

به نظر صدای ضبط شده است.

ماجراهای اسید سولفوریک.

در یک پادشاهی شیمیایی یک جادوگر زندگی می کرد، نام او بود اسید سولفوریک. خیلی بد به نظر نمی رسید، مایعی بی رنگ، چسبناک مانند روغن، بی بو بود. اسید سولفوریکمن می خواستم معروف شوم، به مسافرت رفتم.

او قبلاً 5 ساعت پیاده روی کرده بود و از آنجایی که روز خیلی گرم بود، بسیار تشنه بود. و ناگهان چاهی دید. "اب!" اسید فریاد زد و به سمت چاه دوید و آب را لمس کرد. آب به طرز وحشتناکی زمزمه کرد. جادوگر هراسان با فریاد به سرعت فرار کرد. البته اسید جوان وقتی مخلوط می شود نمی دانست اسید سولفوریکآب مقدار زیادی گرما آزاد می کند.

«اگر آب با اسید سولفوریک، پس از آن آب که وقت ندارد با اسید مخلوط شود، می تواند بجوشد و پاشیده شود اسید سولفوریک. این مدخل در دفتر خاطرات یک مسافر جوان آمده و سپس وارد کتاب های درسی شده است.

از آنجایی که اسید تشنگی آنها را سیراب نمی کرد، پس یک درخت پراکنده تصمیم گرفت دراز بکشد و در سایه استراحت کند. اما او هم موفق نشد. به محض اسید سولفوریکدرخت را لمس کرد، شروع به زغال زدن کرد. اسید ترسیده که دلیل این کار را نمی دانست پا به فرار گذاشت.

به زودی او به شهر آمد و تصمیم گرفت به اولین فروشگاهی که در سر راهش قرار گرفت برود. معلوم شد که آنها جواهرات هستند. با نزدیک شدن به ویترین، اسید انگشترهای بسیار زیبایی را دید. اسید سولفوریکتصمیم گرفتم یک حلقه را امتحان کنم. مسافر با درخواست یک انگشتر طلا از فروشنده، آن را روی انگشت بلند زیبایش گذاشت. جادوگر خیلی از حلقه خوشش آمد و تصمیم گرفت آن را بخرد. این چیزی است که او می تواند به دوستانش ببالد!

با ترک شهر، اسید به خانه رفت. در راه، فکر او را رها نکرد، چرا آب و چوب در تماس با او اینقدر عجیب رفتار می کنند، اما هیچ اتفاقی برای این چیز طلایی نیفتاده است؟ «بله، چون طلا وارد شده است اسید سولفوریکاکسید نمی شود. این آخرین کلماتی بود که اسید در دفتر خاطراتش نوشت.

توضیح معلم.

فرمول های الکترونیکی و ساختاری اسید سولفوریک

از آنجایی که گوگرد در دوره سوم سیستم تناوبی قرار دارد، قانون هشت (هشت ساختار الکترونیکی) رعایت نمی شود و یک اتم گوگرد می تواند تا دوازده الکترون را به دست آورد. فرمول های الکترونیکی و ساختاری اسید سولفوریک به شرح زیر است:

(شش الکترون گوگرد با یک ستاره مشخص شده اند)

اعلام وصول.

اسید سولفوریک از برهمکنش اکسید گوگرد (5) با آب (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4) تشکیل می شود.

مشخصات فیزیکی.

اسید سولفوریک مایعی بی رنگ، سنگین و غیر فرار است. هنگامی که در آب حل می شود، حرارت بسیار قوی رخ می دهد. به یاد بیاور آب را در اسید سولفوریک غلیظ نریزید!

اسید سولفوریک غلیظ بخار آب را از هوا جذب می کند. اگر یک ظرف باز با اسید سولفوریک غلیظ در یک ترازو متعادل شود، می توان مشاهده کرد: پس از مدتی، فنجان با ظرف غرق می شود.

خواص شیمیایی.

اسید سولفوریک رقیق دارای خواص مشترک در همه اسیدها است. علاوه بر این، اسید سولفوریک دارای خواص خاصی است.

خواص شیمیایی سولفوریک - کاربرد .

نمایش یک تجربه سرگرم کننده توسط معلم.

گزارش مختصر ایمنی

اسکیمو (زغال چوب از شکر)

تجهیزات	طرح تجربه	نتیجه
شکر پودر شده. اسید سولفوریک غلیظ دو لیوان شیمیایی 100-150 میلی لیتری. میله شیشه ای. ترازو.	30 گرم پودر قند را در یک لیوان بریزید. برای اندازه گیری 12 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ از یک لیوان استفاده کنید. شکر و اسید را در یک لیوان با یک میله شیشه ای مخلوط کرده و به صورت یک توده مخلوط کنید (میله شیشه را بردارید و در یک لیوان آب قرار دهید). پس از مدتی، مخلوط تیره می شود، گرم می شود و به زودی یک توده زغال سنگ متخلخل شروع به خزیدن از شیشه می کند - بستنی چوبی	کربن شدن شکر با اسید سولفوریک (غلیظ) با خواص اکسید کننده این اسید توضیح داده می شود. عامل کاهنده کربن است. فرآیند گرمازا است. 2H 2 SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11C + 2SO 2 + 13H 2 O + CO 2

دانش آموزان جدولی را با یک تجربه سرگرم کننده در یک دفترچه پر می کنند.

استدلال دانش آموزان در مورد اینکه چرا اسید سولفوریک با آب، چوب و طلا رفتار عجیبی داشت.

کاربرد.

اسید سولفوریک به دلیل خواصی که دارد (قابلیت جذب آب، خاصیت اکسید کنندگی، عدم فراریت) در اقتصاد ملی کاربرد فراوانی دارد. متعلق به محصولات اصلی صنایع شیمیایی می باشد.

1. دریافت رنگ؛
2. تهیه کودهای معدنی؛
3. تمیز کردن محصولات نفتی؛
4. تولید الکترولیتی مس؛
5. الکترولیت در باتری ها؛
6. دریافت مواد منفجره؛
7. دریافت رنگ؛
8. به دست آوردن ابریشم مصنوعی؛
9. دریافت گلوکز؛
10. دریافت نمک؛
11. بدست آوردن اسیدها

به عنوان مثال نمک های اسید سولفوریک به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند

Na 2 SO 4 * 10H 2 O- هیدرات کریستالی سولفات سدیم (نمک گلوبر)- در تولید سودا، شیشه، در پزشکی و دامپزشکی استفاده می شود.

CaSO4*2H2O- سولفات کلسیم هیدراته (گچ طبیعی)- برای به دست آوردن گچ نیمه آبی که در ساخت و ساز ضروری است و در پزشکی - برای استفاده از باند گچ استفاده می شود.

CuSO4*5H2O- سولفات مس هیدراته (2) (سولفات مس)- در مبارزه با آفات و بیماری های گیاهی استفاده می شود.

کار دانش آموزان با جزء برون متنی کتاب درسی.

جالب است

در خلیج کارا بوگاز گل آب حاوی 30 درصد نمک گلابر در دمای 5+ درجه سانتیگراد است که این نمک به صورت رسوب سفید رنگی مانند برف رسوب می کند و با شروع هوای گرم نمک حل می شود. از نو. از آنجایی که نمک گلوبر در این خلیج ظاهر و ناپدید می شود، نامگذاری شد میرابیلیت، که به معنای "نمک شگفت انگیز" است.

3. سوالاتی برای ادغام مطالب آموزشی که روی تخته نوشته شده است.

1. در زمستان گاهی ظرفی با اسید سولفوریک غلیظ بین چهارچوب پنجره ها قرار می گیرد. هدف از انجام این کار چیست، چرا نمی توان ظرف را تا بالا با اسید پر کرد؟
2. چرا اسید سولفوریک را "نان" شیمی می نامند؟

تکالیف و دستورالعمل اجرای آن.

در صورت لزوم، معادلات را به شکل یونی بنویسید.

نتیجه گیری در مورد درس، تنظیم و نمرات نظر دادن.

منابع.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G.، شیمی: کتاب درسی برای کلاس های 7-11 یک مدرسه متوسطه عصر (نوبتی) در 2 ساعت. قسمت 1-3 نسخه - M.: آموزش و پرورش، 1987.
2. شیمی در مدرسه شماره 6 1991.
3. Strempler Genrikh Ivanovich، شیمی در اوقات فراغت: کتاب. برای دانش آموزان چهارشنبه و قدیمی سن /شکل. ویرایش با مشارکت V.N. راستوپچینی.- ف .: چ. ویرایش KSE، 1990.

فرمول ساختاری

فرمول واقعی، تجربی یا ناخالص: H2SO4

ترکیب شیمیایی اسید سولفوریک

وزن مولکولی: 98.076

اسید سولفوریک H 2 SO 4 یک اسید دی بازیک قوی است که مربوط به بالاترین حالت اکسیداسیون گوگرد است (6+). در شرایط عادی، اسید سولفوریک غلیظ یک مایع روغنی سنگین، بی رنگ و بی بو، با طعم «مسی» ترش است. در تکنولوژی، اسید سولفوریک به مخلوط آن با آب و انیدرید سولفوریک SO 3 گفته می شود. اگر نسبت مولی SO 3: H 2 O کمتر از 1 باشد، این محلول آبی اسید سولفوریک است، اگر بیش از 1 باشد - محلول SO 3 در اسید سولفوریک (اولیوم).

نام

در قرن هجدهم تا نوزدهم، گوگرد برای باروت از پیریت های گوگرد (پیریت) در کارخانه های ویتریول تولید می شد. اسید سولفوریک در آن زمان "روغن ویتریول" نامیده می شد (به عنوان یک قاعده این یک هیدرات کریستالی بود که از نظر قوام شبیه روغن بود)، منشأ نام نمک های آن (یا بهتر بگوییم هیدرات های کریستالی) - ویتریول، بدیهی است که از اینجا آمده است.

دریافت اسید سولفوریک

روش صنعتی (تماسی).

در صنعت، اسید سولفوریک از اکسیداسیون دی اکسید گوگرد (گاز گوگردی تولید شده در طی احتراق گوگرد یا پیریت گوگرد) به تری اکسید (انیدرید سولفوریک) و به دنبال آن برهمکنش SO 3 با آب تولید می شود. اسید سولفوریک به دست آمده از این روش تماسی نیز نامیده می شود (غلظت 92-94%).

روش نیتروز (برج).

قبلاً اسید سولفوریک منحصراً به روش نیتروژن در برج های مخصوص به دست می آمد و اسید را تاور اسید (غلظت 75 درصد) می گفتند. ماهیت این روش اکسیداسیون دی اکسید گوگرد با دی اکسید نیتروژن در حضور آب است.

یک راه دیگر

در موارد نادری که سولفید هیدروژن (H 2 S) سولفات (SO 4 -) را از نمک (با فلزات مس، نقره، سرب، جیوه) جابجا می کند، اسید سولفوریک یک محصول جانبی است. سولفیدهای این فلزات دارای بالاترین استحکام و همچنین رنگ مشکی متمایز هستند.

خواص فیزیکی و فیزیکی و شیمیایی

یک اسید بسیار قوی، در 18 o C pK a (1) \u003d -2.8، pK a (2) \u003d 1.92 (K z 1.2 10 -2). طول پیوند در مولکول S=O 0.143 نانومتر، S-OH 0.154 نانومتر، زاویه HOSOH 104 درجه، OSO 119 درجه. می جوشد و یک مخلوط آزئوتروپیک تشکیل می دهد (98.3٪ H 2 SO 4 و 1.7٪ H 2 O با نقطه جوش 338.8 درجه سانتیگراد). اسید سولفوریک، مربوط به 100٪ محتوای H 2 SO 4، دارای ترکیب (%): 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. قابل اختلاط با آب و SO 3 در تمام نسبت ها. در محلول های آبی، اسید سولفوریک تقریباً به طور کامل به H 3 O + ، HSO 3 + و 2HSO 4 - تجزیه می شود. هیدرات های H 2 SO 4 nH 2 O را تشکیل می دهد که n = 1، 2، 3، 4 و 6.5 است.

اولئوم

محلول های انیدرید سولفوریک SO 3 در اسید سولفوریک اولئوم نامیده می شود، آنها دو ترکیب H 2 SO 4 SO 3 و H 2 SO 4 2SO 3 را تشکیل می دهند. اولئوم همچنین حاوی اسیدهای پیروسولفوریک است. نقطه جوش محلول های آبی اسید سولفوریک با افزایش غلظت آن افزایش می یابد و در محتوای 98.3٪ H 2 SO 4 به حداکثر می رسد. نقطه جوش اولئوم با افزایش محتوای SO 3 کاهش می یابد. با افزایش غلظت محلول های آبی اسید سولفوریک، فشار بخار کل روی محلول ها کاهش می یابد و در محتوای 98.3٪ H 2 SO 4 به حداقل می رسد. با افزایش غلظت SO3 در اولئوم، کل فشار بخار بالای آن افزایش می یابد. فشار بخار روی محلول‌های آبی اسید سولفوریک و اولئوم را می‌توان با این رابطه محاسبه کرد:

log p=A-B/T+2.126

مقادیر ضرایب A و B به غلظت اسید سولفوریک بستگی دارد. بخار روی محلول های آبی اسید سولفوریک شامل مخلوطی از بخار آب، H 2 SO 4 و SO 3 است، در حالی که ترکیب بخار با ترکیب مایع در تمام غلظت های اسید سولفوریک، به جز مخلوط آزئوتروپیک مربوطه، متفاوت است. با افزایش دما، تفکیک افزایش می یابد. اولئوم H 2 SO 4 · SO 3 دارای حداکثر ویسکوزیته است؛ با افزایش دما، η کاهش می یابد. مقاومت الکتریکی اسید سولفوریک در غلظت SO 3 و 92 % H 2 SO 4 حداقل و حداکثر در غلظت 84 و 99.8 % H 2 SO 4 است. برای اولئوم، حداقل ρ در غلظت 10% SO3 است. با افزایش دما، ρ اسید سولفوریک افزایش می یابد. ثابت دی الکتریک 100٪ اسید سولفوریک 101 (298.15 K), 122 (281.15 K); ثابت کرایوسکوپی 6.12، ثابت ابولیوسکوپی 5.33; ضریب انتشار بخار اسید سولفوریک در هوا با دما متفاوت است. D = 1.67 10-5T3/2 cm²/s.

خواص شیمیایی

اسید سولفوریک به شکل غلیظ هنگامی که حرارت داده می شود یک عامل اکسید کننده نسبتاً قوی است. HI و تا حدی HBr را به هالوژن های آزاد اکسید می کند. بسیاری از فلزات را اکسید می کند (به استثنای طلا، پلاتین، آهن، Rh، Ta.). در این حالت، اسید سولفوریک غلیظ به SO 2 کاهش می یابد. در سرما در اسید سولفوریک غلیظ، Fe، Al، Cr، Co، Ni، Ba غیرفعال می شوند و واکنش ها ادامه نمی یابد. با قوی ترین عوامل کاهنده، اسید سولفوریک غلیظ به S و H 2 S کاهش می یابد. اسید سولفوریک غلیظ بخار آب را جذب می کند، بنابراین برای خشک کردن گازها، مایعات و ... استفاده می شود. مواد جامدبه عنوان مثال، در خشک کن ها. با این حال، H 2 SO 4 غلیظ تا حدی توسط هیدروژن احیا می شود، به همین دلیل است که نمی توان از آن برای خشک کردن آن استفاده کرد. تجزیه آب از ترکیبات آلی و باقی ماندن کربن سیاه (زغال سنگ) به طور همزمان، اسید سولفوریک غلیظ منجر به کربن شدن چوب، شکر و سایر مواد می شود. H 2 SO 4 رقیق شده با آزاد شدن هیدروژن با تمام فلزاتی که در سری الکتروشیمیایی ولتاژهای سمت چپ هیدروژن هستند برهم کنش می دهد. خواص اکسید کننده برای H 2 SO 4 رقیق نامشخص است. اسید سولفوریک دو سری نمک تشکیل می دهد: سولفات های متوسط ​​و هیدرو سولفات های اسیدی و همچنین استرها. اسیدهای پراکسومنوسولفوریک (یا اسید کارو) H 2 SO 5 و پراکسودی سولفوریک H 2 S 2 O 8 شناخته شده اند. اسید سولفوریک نیز با اکسیدهای بازی واکنش داده و سولفات و آب تشکیل می دهد. در کارخانه‌های فلزکاری، از محلول اسید سولفوریک برای حذف لایه‌ای از اکسید فلزی از سطح محصولات فلزی استفاده می‌شود که در طی فرآیند تولید در معرض حرارت قوی قرار می‌گیرند. بنابراین، اکسید آهن از سطح ورق آهن با عمل محلول گرم شده اسید سولفوریک حذف می شود. یک واکنش کیفی به اسید سولفوریک و نمک های محلول آن برهمکنش آنها با نمک های باریم محلول است که رسوب سفیدی از سولفات باریم را تشکیل می دهد که به عنوان مثال در آب و اسیدها نامحلول است.

کاربرد

اسید سولفوریک استفاده می شود:

• در فرآوری سنگ معدن، به ویژه در استخراج عناصر کمیاب، از جمله اورانیوم، ایریدیوم، زیرکونیوم، اسمیم و غیره.
• در تولید کودهای معدنی؛
• به عنوان یک الکترولیت در باتری های سرب؛
• برای به دست آوردن اسیدهای معدنی و نمک های مختلف؛
• در تولید الیاف شیمیایی، رنگ، مواد دودزا و مواد منفجره؛
• در صنایع نفت، فلزکاری، نساجی، چرم و سایر صنایع؛
• V صنایع غذایی- ثبت شده به عنوان افزودنی مواد غذایی E513 (امولسیفایر)؛
• در سنتز آلی صنعتی در واکنش ها:
• کم آبی (به دست آوردن دی اتیل اتر، استرها)؛
• هیدراتاسیون (اتانول از اتیلن)؛
• سولفوناسیون (مصنوعی مواد شویندهو واسطه در تولید رنگ)؛
• آلکیلاسیون (به دست آوردن ایزواکتان، پلی اتیلن گلیکول، کاپرولاکتام) و غیره.
• برای بازیابی رزین ها در فیلترها در تولید آب مقطر.

تولید جهانی اسید سولفوریک تقریبا 160 میلیون تن در سال. بزرگترین مصرف کننده اسید سولفوریک تولید کودهای معدنی است. برای کودهای فسفاته P 2 O 5، 2.2-3.4 برابر بیشتر اسید سولفوریک به صورت جرمی و برای (NH 4) 2 SO 4 اسید سولفوریک 75 درصد از جرم مصرفی (NH 4) 2 SO 4 مصرف می شود. بنابراین، کارخانه های اسید سولفوریک تمایل دارند که به همراه گیاهان برای تولید کودهای معدنی ساخته شوند.

اطلاعات تاریخی

اسید سولفوریک از دوران باستان شناخته شده است و به طور طبیعی در آن وجود دارد فرم رایگانبه عنوان مثال، به شکل دریاچه هایی در نزدیکی آتشفشان ها. شاید اولین ذکر گازهای اسیدی حاصل از کلسینه کردن آلوم یا سولفات آهن «سنگ سبز» در نوشته‌های منسوب به کیمیاگر عرب جابر بن حیان باشد. در قرن نهم، رازی کیمیاگر ایرانی، مخلوطی از آهن و کلسینه کرد. ویتریول آبی(FeSO 4 7H 2 O و CuSO 4 5H 2 O)، همچنین محلولی از اسید سولفوریک دریافت کرد. این روش توسط کیمیاگر اروپایی آلبرت مگنوس که در قرن سیزدهم زندگی می کرد به کمال رسید. طرح تولید اسید سولفوریک از سولفات آهن - تجزیه حرارتی سولفات آهن (II) و به دنبال آن خنک کردن مخلوط. آثار کیمیاگر ولنتاین (قرن سیزدهم) روشی را برای تولید اسید سولفوریک با جذب گاز (انیدرید سولفوریک) آزاد شده از سوزاندن مخلوطی از پودرهای گوگرد و نمک نمک با آب توصیف می کند. متعاقباً، این روش اساس به اصطلاح را تشکیل داد. روش "محفظه"، در اتاقک های کوچک پوشیده شده با سرب انجام می شود که در اسید سولفوریک حل نمی شود. در اتحاد جماهیر شوروی، چنین روشی تا سال 1955 وجود داشت. کیمیاگران قرن 15 نیز روشی را برای بدست آوردن اسید سولفوریک از پیریت می دانستند - پیریت گوگرد، ماده خام ارزان تر و رایج تر از گوگرد. اسید سولفوریک به مدت 300 سال به این روش و در مقادیر کم در مخازن شیشه ای تولید می شد. متعاقباً با توجه به توسعه کاتالیزور، این روش جایگزین روش محفظه ای برای سنتز اسید سولفوریک شد. در حال حاضر، اسید سولفوریک با اکسیداسیون کاتالیزوری (روی V 2 O 5) اکسید گوگرد (IV) به اکسید گوگرد (VI) و متعاقبا انحلال اکسید گوگرد (VI) در اسید سولفوریک 70 درصد برای تشکیل اولئوم تولید می شود. در روسیه، تولید اسید سولفوریک برای اولین بار در سال 1805 در نزدیکی مسکو در منطقه Zvenigorod سازماندهی شد. در سال 1913، روسیه در تولید اسید سولفوریک در رتبه سیزدهم جهان قرار گرفت.

اطلاعات اضافی

کوچکترین قطرات اسید سولفوریک می تواند در محیط و لایه های بالاییجو در نتیجه واکنش بخار آب و خاکستر آتشفشانی حاوی مقادیر زیادگوگرد تعلیق حاصل به دلیل آلبدوی بالای ابرهای اسید سولفوریک، دسترسی به آن را دشوار می کند. اشعه های خورشیدبه سطح سیاره بنابراین (و همچنین در نتیجه تعداد زیادی ذرات ریز خاکستر آتشفشانی در جو فوقانی، که دسترسی به آفتاببه سیاره) پس از فوران های آتشفشانی شدید، تغییرات آب و هوایی قابل توجهی می تواند رخ دهد. به عنوان مثال، در نتیجه فوران آتشفشان Ksudach (شبه جزیره کامچاتکا، 1907)، غلظت فزاینده ای از گرد و غبار در اتمسفر حدود 2 سال ادامه داشت و ابرهای نقره ای مشخصی از اسید سولفوریک حتی در پاریس مشاهده شد. انفجار آتشفشان پیناتوبو در سال 1991، که 3 10 7 تن گوگرد را به جو فرستاد، منجر به این واقعیت شد که سال های 1992 و 1993 بسیار سردتر از سال های 1991 و 1994 بودند.

استانداردها

• اسید سولفوریک فنی GOST 2184-77
• باتری اسید سولفوریک. مشخصات GOST 667-73
• اسید سولفوریک با خلوص خاص. مشخصات GOST 1422-78
• معرف ها اسید سولفوریک. مشخصات GOST 4204-77