Wzór elektronowy i strukturalny h2so4. Kwas siarkowy - właściwości chemiczne i produkcja przemysłowa. Interakcja z wodą

Nowy temat: Kwas Siarkowy -H 2 WIĘC 4

1. Wzory elektronowe i strukturalne kwasu siarkowego

*S - siarka jest w stanie wzbudzonym 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

Wzór elektroniczny cząsteczki kwasu siarkowego:

Wzór strukturalny cząsteczki kwasu siarkowego:

1 H - -2 O -2 O

1 H - -2 O -2 O

2. Odbiór:

Procesy chemiczne do produkcji kwasu siarkowego można przedstawić w następujący sposób:

S + O 2 + O 2 + H 2 O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

Kwas siarkowy jest produkowany w trzech etapach:

1 etap. Jako surowce stosuje się siarkę, piryt żelaza lub siarkowodór.

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

2 scena. Utlenianie SO 2 do SO 3 tlenem przy użyciu katalizatora V 2 O 5

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

3. etap. Do przekształcenia SO 3 w kwas siarkowy nie używa się wody. następuje silne ogrzewanie i stężony roztwór kwasu siarkowego.

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Rezultatem jest oleum - rozwiązanieWIĘC 3 w kwasie siarkowym.

Schemat obwodu aparatu(patrz podręcznik str. 105)

3. Właściwości fizyczne.

a) płynny b) bezbarwny c) ciężki (witriol) d) nielotny

d) po rozpuszczeniu w wodzie następuje silne ogrzewanie ( więc należy wlać kwas siarkowywoda,Anie odwrotnie!)

4. Właściwości chemiczne kwasu siarkowego.

RozcieńczonyH 2 WIĘC 4	stężonyH 2 WIĘC 4
Posiada wszystkie właściwości kwasów	Posiada określone właściwości
1.Zmienia kolor wskaźnika: H 2 SO 4 H + + H SO 4 - HSO 4 - H + + SO 4 2- 2. Reaguje z metalami odpornymi na wodór: Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 3. Reaguje z tlenkami zasadowymi i amfoterycznymi: MgO + H2SO4 MgSO4 +H2O 4. Oddziałuje z zasadami (reakcja neutralizacji) 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O nadmiar kwasu tworzy kwaśne sole NaOH + H2SO4 NaHSO4 +H2O 5. Reaguje z suchymi solami, wypierając z nich inne kwasy (jest to najsilniejszy i nielotny kwas): 2NaCI+H2SO4Na2SO4+2HCl 6. Reaguje z roztworami soli, jeśli tworzy się nierozpuszczalna sól: BaCl 2 + H 2 WIĘC 4 BaSO 4 +2HCl- białyosad jakościowa reakcja na jonWIĘC 4 2- 7. Po podgrzaniu rozkłada się: H 2 SO 4 H 2 O + SO 3	1. Stężony H 2 SO 4 jest najsilniejszym utleniaczem, po podgrzaniu reaguje ze wszystkimi metalami (z wyjątkiem Au i Pt). W reakcjach tych, w zależności od aktywności metalu i warunków, uwalniane są S, SO 2 lub H 2 S Na przykład: Cu+ stęż. 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 2. stęż. H 2 SO 4 pasywuje żelazo i aluminium, dlatego może być transportowany w stali i zbiorniki aluminiowe. 3. stęż. H 2 SO 4 dobrze wchłania wodę H2SO4 + H2O H2SO4 * 2H2O Dlatego zwęgla materię organiczną

5. Aplikacja: Kwas siarkowy jest jednym z najważniejszych produktów stosowanych w różnych gałęziach przemysłu. Jego głównymi odbiorcami są produkty nawozy mineralne, hutnictwo, czyszczenie produktów naftowych. Kwas siarkowy jest używany do produkcji innych kwasów, detergentów, materiałów wybuchowych, leków, farb oraz jako elektrolity do akumulatorów kwasowo-ołowiowych. (Podręcznik str. 103).

6.Sole kwasu siarkowego

Kwas siarkowy dysocjuje etapami

H 2 SO 4 H + + H SO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

dlatego tworzy dwa rodzaje soli - siarczany i wodorosiarczany

Na przykład: Na 2 SO 4 - siarczan sodu (średnia sól)

Na HSO 4 - wodorosiarczan sodu (sól kwasowa)

Najczęściej stosowane to:

Na 2 SO 4 * 10H 2 O - Sól Glaubera (wykorzystywana do produkcji sody, szkła, w medycynie i

Medycyna weterynaryjna.

CaSO 4 * 2H 2 O - gips

CuSO 4 * 5H 2 O - siarczan miedzi (stosowany w rolnictwie).

Doświadczenie laboratoryjne

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego.

Sprzęt: Probówki.

Odczynniki: kwas siarkowy, oranż metylowy, cynk, tlenek magnezu, wodorotlenek sodu i fenoloftaleina, węglan sodu, chlorek baru.

b) Wypełnij tabelę obserwacji

Właściwości fizyczne kwasu siarkowego:
Ciężka oleista ciecz („witriol”);
gęstość 1,84 g/cm3; nielotny, dobrze rozpuszczalny w wodzie - przy silnym ogrzewaniu; t° pl. = 10,3°C, wrz \u003d 296°C, bardzo higroskopijny, ma właściwości odwadniające (zwęglanie papieru, drewna, cukru).

Ciepło hydratacji jest tak duże, że mieszanina może wrzeć, pryskać i powodować oparzenia. Dlatego konieczne jest dodanie kwasu do wody, a nie odwrotnie, ponieważ po dodaniu wody do kwasu lżejsza woda znajdzie się na powierzchni kwasu, gdzie skupi się całe uwolnione ciepło.

Produkcja przemysłowa kwasu siarkowego (metoda kontaktowa):

1) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

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)

Zmiażdżony oczyszczony mokry piryt (piryt siarkowy) wlewa się z góry do pieca w celu wypalenia w „ łóżko wodne". Od dołu (zasada przeciwprądu) przepuszczane jest powietrze wzbogacone tlenem.
Z paleniska wydobywa się gaz paleniskowy, którego skład to: SO 2, O 2, para wodna (piryt był mokry) oraz najmniejsze cząstki popiołu (tlenek żelaza). Gaz jest oczyszczany z zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych (w cyklonie i elektrofiltrze) oraz pary wodnej (w suszarni wieżowej).
W aparacie kontaktowym dwutlenek siarki jest utleniany przy użyciu katalizatora V2O5 (pięciotlenek wanadu) w celu zwiększenia szybkości reakcji. Proces utleniania jednego tlenku do drugiego jest odwracalny. Dlatego wybierają optymalne warunki przebieg bezpośredniej reakcji wysokie ciśnienie krwi(ponieważ reakcja bezpośrednia przebiega ze spadkiem całkowitej objętości), a temperatura nie przekracza 500 C (ponieważ reakcja jest egzotermiczna).

W wieży absorpcyjnej tlenek siarki (VI) jest absorbowany przez stężony kwas siarkowy.
Absorpcja wody nie jest stosowana, ponieważ tlenek siarki rozpuszcza się w wodzie z wydzielaniem dużej ilości ciepła, więc powstały kwas siarkowy wrze i zamienia się w parę. Aby uniknąć tworzenia się mgły kwasu siarkowego, należy stosować 98% stężony kwas siarkowy. Tlenek siarki bardzo dobrze rozpuszcza się w takim kwasie, tworząc oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego:

H 2 SO 4 jest silnym dwuzasadowym kwasem, jednym z najsilniejszych kwasów mineralnych, ze względu na wysoką polarność wiązanie H - O łatwo ulega zerwaniu.

1) Kwas siarkowy dysocjuje w roztworze wodnym , tworząc jon wodoru i resztę kwasową:
H2SO4 \u003d H++ + HSO4-;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Równanie podsumowujące:
H2SO4 \u003d 2H + + SO4 2-.

2) Oddziaływanie kwasu siarkowego z metalami:
Rozcieńczony kwas siarkowy rozpuszcza tylko metale w szeregu napięć na lewo od wodoru:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Oddziaływanie kwasu siarkowegoz tlenkami zasadowymi:
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

4) Interakcja kwasu siarkowego zwodorotlenki:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

5) Reakcje wymiany z solami:
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓ + 2HCl
Powstawanie białego osadu BaSO 4 (nierozpuszczalnego w kwasach) służy do wykrywania kwasu siarkowego i rozpuszczalnych siarczanów (jakościowa reakcja na jon siarczanowy).

Specjalne właściwości stężonego H 2 SO 4:

1) stężony jest kwas siarkowy silny utleniacz ; podczas interakcji z metalami (z wyjątkiem Au, Pt) powracają do S +4 O 2 , S 0 lub H 2 S -2 w zależności od aktywności metalu. Bez ogrzewania nie reaguje z Fe, Al, Cr - pasywacją. Podczas interakcji z metalami o zmiennej wartościowości te ostatnie ulegają utlenieniu na wyższe stopnie utlenienia niż w przypadku rozcieńczonego roztworu kwasu: Fe0→ Fe 3+ , Cr 0→ Cr 3+ , Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn4+

aktywny metal

8 Al + 15 H 2 SO 4 (stęż.) → 4 Al 2 (SO 4) 3 + 12 H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 mi- → 2Al 3+ - utlenianie
3│ S 6+ + 8e → S 2– powrót do zdrowia

4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Metal o średniej aktywności

2Cr + 4 H 2 SO 4 (stęż.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - utlenianie
1│ S 6+ + 6e → S 0 - powrót do zdrowia

Metal nieaktywny

2Bi + 6H 2 SO 4 (stęż.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - utlenianie
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - powrót do zdrowia

2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

2) Stężony kwas siarkowy z reguły utlenia niektóre niemetale do maksymalnego stopnia utlenienia, sam jest redukowany doS+4O2:

C + 2H2SO4 (stęż.) → CO2 + 2SO2 + 2H2O

S+ 2H2SO4 (stęż.) → 3SO2 + 2H2O

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

3) Utlenianie złożonych substancji:
Kwas siarkowy utlenia HI i HBr do wolnych halogenów:
2 KBr + 2H2SO4 \u003d K2SO4 + SO2 + Br2 + 2H2O
2 KI + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Stężony kwas siarkowy nie może utleniać jonów chlorkowych do wolnego chloru, co umożliwia otrzymanie HCl w reakcji wymiany:
NaCl + H2SO4 (stęż.) = NaHSO4 + Hcl

Kwas siarkowy usuwa chemicznie związaną wodę ze związków organicznych zawierających grupy hydroksylowe. Odwodnienie alkoholu etylowego w obecności stężonego kwasu siarkowego prowadzi do wytworzenia etylenu:
C2H5OH \u003d C2H4 + H2O.

Zwęglanie cukru, celulozy, skrobi i innych węglowodanów w kontakcie z kwasem siarkowym również tłumaczy się ich odwodnieniem:
C6H12O6 + 12H2SO4 \u003d 18H2O + 12SO2 + 6CO2.

Nierozcieńczony kwas siarkowy jest związkiem kowalencyjnym.

W cząsteczce kwas siarkowy jest otoczony tetraedrycznie czterema atomami tlenu, z których dwa są częścią grup hydroksylowych. Wiązania S-O są podwójne, a wiązania S-OH są pojedyncze.

Bezbarwne, podobne do lodu kryształy mają budowę warstwową: każda cząsteczka H 2 SO 4 jest połączona z czterema sąsiednimi silnymi wiązaniami wodorowymi, tworząc pojedynczy szkielet przestrzenny.

Struktura ciekłego kwasu siarkowego jest podobna do struktury kwasu stałego, tylko przerwana jest integralność ramy przestrzennej.

Właściwości fizyczne kwasu siarkowego

W normalnych warunkach kwas siarkowy jest ciężką oleistą cieczą, bezbarwną i bezwonną. W inżynierii kwas siarkowy nazywany jest jego mieszaniną zarówno z wodą, jak i bezwodnikiem siarkowym. Jeśli stosunek molowy SO 3: H 2 O jest mniejszy niż 1, to jest to wodny roztwór kwasu siarkowego, jeśli więcej niż 1, jest to roztwór SO 3 w kwasie siarkowym.

100% H2SO4 krystalizuje w temperaturze 10,45°C; T temperatura wrzenia = 296,2°C; gęstość 1,98 g/cm3. H 2 SO 4 miesza się z H 2 O i SO 3 w dowolnym stosunku, tworząc hydraty, ciepło hydratacji jest tak duże, że mieszanina może wrzeć, rozpryskiwać się i powodować oparzenia. Dlatego konieczne jest dodanie kwasu do wody, a nie odwrotnie, ponieważ po dodaniu wody do kwasu lżejsza woda znajdzie się na powierzchni kwasu, gdzie skupi się całe uwolnione ciepło.

Gdy wodne roztwory kwasu siarkowego zawierające do 70% H 2 SO 4 są podgrzewane i gotowane, do fazy gazowej uwalniana jest tylko para wodna. Pary kwasu siarkowego pojawiają się również nad bardziej stężonymi roztworami.

Pod względem cech strukturalnych i anomalii ciekły kwas siarkowy jest podobny do wody. Oto ten sam system wiązań wodorowych, prawie takie same ramy przestrzenne.

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego

Kwas siarkowy jest jednym z najsilniejszych kwasów mineralnych; ze względu na swoją wysoką polarność wiązanie H-O łatwo ulega zerwaniu.

Kwas siarkowy dysocjuje w roztworze wodnym , tworząc jon wodoru i resztę kwasową:

H2SO4 \u003d H++ + HSO4-;

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

Równanie podsumowujące:

H2SO4 \u003d 2H + + SO4 2-.

Pokazuje właściwości kwasów , reaguje z metalami, tlenkami metali, zasadami i solami.

Rozcieńczony kwas siarkowy nie wykazuje właściwości utleniających, podczas interakcji z metalami uwalnia się wodór i sól zawierająca metal na najniższym stopniu utlenienia. Na zimno kwas jest obojętny na metale, takie jak żelazo, aluminium, a nawet bar.

Stężony kwas ma właściwości utleniające. Możliwe produkty interakcji proste substancje ze stężonym kwasem siarkowym podano w tabeli. Pokazano zależność produktu redukcji od stężenia kwasu i stopnia aktywności metalu: im bardziej aktywny metal, tym głębiej redukuje jon siarczanowy kwasu siarkowego.

Interakcja z tlenkami:

CaO + H2SO4 \u003d CaSO4 \u003d H2O.

Interakcja z bazami:

2NaOH + H2SO4 \u003d Na2SO4 + 2H2O.

Interakcje z solami:

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O.

Właściwości utleniające

Kwas siarkowy utlenia HI i HBr do wolnych halogenów:

H2SO4 + 2HI \u003d I2 + 2H2O + SO2.

Kwas siarkowy usuwa chemicznie związaną wodę ze związków organicznych zawierających grupy hydroksylowe. Odwodnienie alkoholu etylowego w obecności stężonego kwasu siarkowego prowadzi do wytworzenia etylenu:

C2H5OH \u003d C2H4 + H2O.

Zwęglanie cukru, celulozy, skrobi i innych węglowodanów w kontakcie z kwasem siarkowym również tłumaczy się ich odwodnieniem:

C6H12O6 + 12H2SO4 \u003d 18H2O + 12SO2 + 6CO2.

Cel: Zapoznanie się z budową, właściwościami fizycznymi i chemicznymi, zastosowaniem kwasu siarkowego.

Zadania edukacyjne: Rozważ fizyczne i Właściwości chemiczne(wspólny z innymi kwasami i specyficzny) kwas siarkowy, pozyskiwanie, wskazują na duże znaczenie kwasu siarkowego i jego soli w gospodarce narodowej.

Zadania edukacyjne: Kontynuować formowanie dialektyczno-materialistycznego rozumienia natury wśród studentów.

Zadania rozwojowe: Rozwijanie umiejętności i zdolności ogólnokształcących, praca z podręcznikiem i literaturą dodatkową, zasady pracy przy komputerze, umiejętność systematyzowania i uogólniania, ustalania związków przyczynowo-skutkowych, konkludującego i kompetentnego wyrażania myśli, wyciągania wniosków, rysowania diagramów , szkic.

Podczas zajęć

1. Powtórzenie przeszłości.

Ankieta klasy czołowej. Porównaj właściwości siarki krystalicznej i plastycznej. Wyjaśnij istotę alotropii.

2. Nauka nowego materiału.

Po uważnym wysłuchaniu opowieści wyjaśnimy na końcu lekcji, dlaczego kwas siarkowy dziwnie zachowywał się z wodą, drewnem i złotym pierścieniem.

Brzmi jak nagranie audio.

Przygody kwasu siarkowego.

W pewnym chemicznym królestwie żyła czarodziejka, miała na imię Kwas Siarkowy. Nie wyglądało to tak źle, była to bezbarwna ciecz, lepka jak olej, bezwonna. Kwas Siarkowy Chciałem być sławny, więc pojechałem na wycieczkę.

Szła już 5 godzin, a ponieważ dzień był zbyt gorący, była bardzo spragniona. I nagle zobaczyła studnię. "Woda!" — wykrzyknął kwas i podbiegwszy do studni, dotknęła wody. Woda syczała okropnie. Z krzykiem przestraszona czarodziejka odbiegła. Oczywiście młody kwas nie wiedział, że po zmieszaniu Kwas Siarkowy woda uwalnia dużą ilość ciepła.

„Jeśli woda wejdzie w kontakt z Kwas Siarkowy, wtedy woda, nie mając czasu na zmieszanie się z kwasem, może się zagotować i wyrzucać rozpryski Kwas Siarkowy. Wpis ten pojawił się w pamiętniku młodego podróżnika, a następnie wszedł do podręczników.

Ponieważ kwas nie ugasił ich pragnienia, rozłożyste drzewo postanowiło położyć się i odpocząć w cieniu. Ale jej też się nie udało. Jak tylko Kwas Siarkowy dotknął drzewa, zaczęło się zwęglać. Nie znając przyczyny tego, przestraszony kwas uciekł.

Wkrótce przyjechała do miasta i postanowiła udać się do pierwszego sklepu, który napotkała na swojej drodze. Okazały się biżuterią. Zbliżając się do wystaw sklepowych, kwas ujrzał wiele pięknych pierścionków. Kwas Siarkowy Postanowiłem wypróbować jeden pierścień. Prosząc sprzedawcę o złoty pierścionek, podróżniczka włożyła go na swój długi, piękny palec. Czarodziejce bardzo spodobał się pierścień i postanowiła go kupić. Tym mogła pochwalić się przed znajomymi!

Opuszczając miasto, kwas poszedł do domu. Po drodze nie opuszczała jej myśl, dlaczego woda i drewno tak dziwnie się z nią dotknęły, ale nic się nie stało tej złotej rzeczy? „Tak, ponieważ złoto jest w cenie Kwas Siarkowy nie utlenia się. To były ostatnie słowa, które kwas zapisał w swoim dzienniku.

Wyjaśnienie nauczyciela.

Wzory elektronowe i strukturalne kwasu siarkowego.

Ponieważ siarka znajduje się w 3. okresie układu okresowego, reguła oktetu (osiem elektronów) nie jest przestrzegana i atom siarki może otrzymać do dwunastu elektronów. Wzory elektroniczne i strukturalne kwasu siarkowego są następujące:

(Sześć elektronów siarki oznaczono gwiazdką)

Paragon.

Kwas siarkowy powstaje w wyniku interakcji tlenku siarki (5) z wodą (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

właściwości fizyczne.

Kwas siarkowy jest bezbarwną, ciężką, nielotną cieczą. Po rozpuszczeniu w wodzie następuje bardzo silne ogrzewanie. Zapamietaj to nie wlewać wody do stężonego kwasu siarkowego!

Stężony kwas siarkowy pochłania parę wodną z powietrza. Można to zobaczyć, jeśli otwarte naczynie ze stężonym kwasem siarkowym jest zrównoważone na wadze: po chwili kubek z naczyniem opadnie.

Właściwości chemiczne.

Rozcieńczony kwas siarkowy ma właściwości wspólne dla wszystkich kwasów. Ponadto kwas siarkowy ma specyficzne właściwości.

Właściwości chemiczne siarki - Aplikacja .

Demonstracja przez nauczyciela zabawnego doświadczenia.

Krótka instrukcja bezpieczeństwa.

Eskimo (węgiel drzewny z cukru)

Sprzęt	Plan doświadczenia	Wniosek
Cukier puder. stężony kwas siarkowy. Dwie szklanki chemiczne o pojemności 100-150 ml. Bagietka laboratoryjna. Waga.	Do zlewki wsypać 30 g cukru pudru. Za pomocą zlewki odmierz 12 ml stężonego kwasu siarkowego. W szklance wymieszaj cukier i kwas szklaną pałeczką na papkowatą masę (wyjmij szklaną pałeczkę i włóż ją do szklanki z wodą). Po pewnym czasie mieszanina ciemnieje, rozgrzewa się i wkrótce porowata masa węgla zaczyna wypełzać ze szkła - Lód na patyku	Karbonizację cukru kwasem siarkowym (stężonym) tłumaczy się właściwościami utleniającymi tego kwasu. Czynnikiem redukującym jest węgiel. Proces jest egzotermiczny. 2H2SO4 + C12O11 + H22 -> 11C + 2SO2 + 13H2O + CO2

Uczniowie wypełniają tabelę zabawnym doświadczeniem w zeszycie.

Rozumowanie uczniów na temat tego, dlaczego kwas siarkowy tak dziwnie zachowuje się z wodą, drewnem i złotem.

Aplikacja.

Ze względu na swoje właściwości (zdolność do wchłaniania wody, właściwości utleniające, nielotność) kwas siarkowy jest szeroko stosowany w gospodarce narodowej. Należy do głównych produktów przemysłu chemicznego.

1. otrzymywanie barwników;
2. pozyskiwanie nawozów mineralnych;
3. czyszczenie produktów naftowych;
4. elektrolityczna produkcja miedzi;
5. elektrolit w bateriach;
6. odbieranie materiałów wybuchowych;
7. otrzymywanie barwników;
8. uzyskiwanie sztucznego jedwabiu;
9. otrzymywanie glukozy;
10. otrzymywanie soli;
11. otrzymywania kwasów.

Na przykład szeroko stosowane są sole kwasu siarkowego

Na2SO4 * 10H2O– krystaliczny wodzian siarczanu sodu (sól Glaubera)- stosowane w produkcji sody, szkła, w medycynie i weterynarii.

CaSO4*2H2O- uwodniony siarczan wapnia (gips naturalny)- służy do otrzymywania gipsu półwodnego, który jest niezbędny w budownictwie, aw medycynie - do nakładania opatrunków gipsowych.

CuSO4*5H2O– uwodniony siarczan miedzi (2) (siarczan miedzi)- stosowany w walce ze szkodnikami i chorobami roślin.

Praca uczniów z pozatekstową częścią podręcznika.

To jest interesujące

…w Zatoce Kara-Bogaz-Gol woda zawiera 30% soli Glaubera w temperaturze +5°C, sól ta wytrąca się w postaci białego osadu, jak śnieg, a wraz z nadejściem ciepłej pogody sól rozpuszcza się Ponownie. Ponieważ sól Glaubera pojawia się i znika w tej zatoce, została nazwana mirabilit, co oznacza „cudowną sól”.

3. Pytania utrwalające materiał edukacyjny, zapisane na tablicy.

1. Zimą między ramami okien umieszcza się czasem naczynie ze stężonym kwasem siarkowym. Jaki jest cel takiego postępowania, dlaczego nie można napełnić naczynia kwasem do samej góry?
2. Dlaczego kwas siarkowy nazywany jest „chlebem” chemii?

Praca domowa i instrukcje jej wykonania.

W stosownych przypadkach zapisz równania w postaci jonowej.

Zakończenie lekcji, ustawienie i skomentowanie ocen.

Bibliografia.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G., Chemia: Podręcznik dla klas 7-11 wieczorowej (zmianowej) szkoły średniej w godzinach 2. Część 1-3 wydanie - M .: Edukacja, 1987.
2. Chemia w szkole nr 6, 1991r.
3. Strempler Genrikh Ivanovich, Chemia w czasie wolnym: Książka. dla studentów w środy. i stary. wiek /Ryc. wyd. z udziałem V.N. Rastopchiny.- F.: Ch. wyd. KSE, 1990.

Formuła strukturalna

Prawdziwa, empiryczna lub brutto formuła: H2SO4

Skład chemiczny kwasu siarkowego

Masa cząsteczkowa: 98,076

Kwas Siarkowy H 2 SO 4 jest silnym kwasem dwuzasadowym, odpowiadającym najwyższemu stopniowi utlenienia siarki (+6). W normalnych warunkach stężony kwas siarkowy jest ciężką oleistą cieczą, bezbarwną i bezwonną, o kwaśnym „miedzianym” smaku. W technologii kwas siarkowy nazywany jest jego mieszaninami zarówno z wodą, jak i bezwodnikiem siarkowym SO 3. Jeśli stosunek molowy SO 3: H 2 O jest mniejszy niż 1, to jest to wodny roztwór kwasu siarkowego, jeśli więcej niż 1 - roztwór SO 3 w kwasie siarkowym (oleum).

Nazwa

W XVIII-XIX wieku siarkę na proch strzelniczy wytwarzano z pirytów siarki (pirytu) w zakładach witriolowych. Kwas siarkowy nazywano wówczas „olejem witriolowym” (z reguły był to krystaliczny hydrat, konsystencją przypominający olej), skąd wzięła się oczywiście nazwa jego soli (a raczej hydratów krystalicznych) – witriolu.

Otrzymywanie kwasu siarkowego

Metoda przemysłowa (kontaktowa).

W przemyśle kwas siarkowy jest wytwarzany przez utlenianie dwutlenku siarki (gazu siarkowego powstającego podczas spalania siarki lub pirytu siarki) do trójtlenku (bezwodnika siarkowego), po czym następuje interakcja SO 3 z wodą. Kwas siarkowy otrzymany tą metodą jest również nazywany kontaktowym (stężenie 92-94%).

Metoda azotowa (wieżowa).

Wcześniej kwas siarkowy otrzymywano wyłącznie metodą podtlenku azotu w specjalnych wieżach, a kwas ten nazywano kwasem wieżowym (stężenie 75%). Istotą tej metody jest utlenianie dwutlenku siarki dwutlenkiem azotu w obecności wody.

Inny sposób

W tych rzadkich przypadkach, gdy siarkowodór (H 2 S) wypiera siarczan (SO 4 -) z soli (z metalami Cu, Ag, Pb, Hg), kwas siarkowy jest produktem ubocznym. Siarczki tych metali mają najwyższą wytrzymałość, a także charakterystyczny czarny kolor.

Właściwości fizyczne i fizykochemiczne

Bardzo mocny kwas, w 18 o C pK a (1) \u003d -2,8, pK a (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 · 10 -2); długości wiązań w cząsteczce S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kąt HOSOH 104°, OSO 119°; wrze, tworząc mieszaninę azeotropową (98,3% H 2 SO 4 i 1,7% H 2 O o temperaturze wrzenia 338,8 ° C). Kwas siarkowy, odpowiadający 100% zawartości H 2 SO 4, ma skład (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 - - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 207, - 0,04, HS207 - - 0,05. Mieszalny z wodą i SO 3 we wszystkich proporcjach. W roztworach wodnych kwas siarkowy prawie całkowicie dysocjuje na H 3 O + , HSO 3 + i 2HSO 4 - . Tworzy hydraty H 2 SO 4 nH 2 O, gdzie n = 1, 2, 3, 4 i 6,5.

Oleum

Roztwory bezwodnika siarkowego SO 3 w kwasie siarkowym nazywane są oleum, tworzą dwa związki H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3. Oleum zawiera również kwasy pirosiarkowe. Temperatura wrzenia wodnych roztworów kwasu siarkowego wzrasta wraz ze wzrostem jego stężenia i osiąga maksimum przy zawartości 98,3% H 2 SO 4 . Temperatura wrzenia oleum spada wraz ze wzrostem zawartości SO 3. Wraz ze wzrostem stężenia wodnych roztworów kwasu siarkowego całkowita prężność par nad roztworami maleje i przy zawartości 98,3% H 2 SO 4 osiąga minimum. Wraz ze wzrostem stężenia SO 3 w oleum wzrasta całkowita prężność pary powyżej. Prężność par nad wodnymi roztworami kwasu siarkowego i oleum można obliczyć za pomocą równania:

log p=AB/T+2,126

wartości współczynników A i B zależą od stężenia kwasu siarkowego. Para nad wodnymi roztworami kwasu siarkowego składa się z mieszaniny pary wodnej, H 2 SO 4 i SO 3, podczas gdy skład pary różni się od składu cieczy przy wszystkich stężeniach kwasu siarkowego, z wyjątkiem odpowiedniej mieszaniny azeotropowej. Wraz ze wzrostem temperatury dysocjacja wzrasta. Oleum H 2 SO 4 ·SO 3 ma maksymalną lepkość, wraz ze wzrostem temperatury η maleje. Oporność elektryczna kwasu siarkowego jest minimalna przy stężeniu SO 3 i 92% H 2 SO 4, a maksymalna przy stężeniu 84 i 99,8% H 2 SO 4 . Dla oleum minimum ρ występuje przy stężeniu 10% SO 3 . Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ρ kwasu siarkowego. Stała dielektryczna 100% kwasu siarkowego 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); stała krioskopowa 6,12, stała ebulioskopowa 5,33; współczynnik dyfuzji par kwasu siarkowego w powietrzu zmienia się wraz z temperaturą; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Właściwości chemiczne

Kwas siarkowy w postaci stężonej po podgrzaniu jest dość silnym środkiem utleniającym. Utlenia HI i częściowo HBr do wolnych halogenów. Utlenia wiele metali (wyjątki: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). W tym przypadku stężony kwas siarkowy jest redukowany do SO2. Na zimno w stężonym kwasie siarkowym Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba ulegają pasywacji i reakcje nie zachodzą. Za pomocą najsilniejszych środków redukujących stężony kwas siarkowy jest redukowany do S i H 2 S. Stężony kwas siarkowy pochłania parę wodną, ​​dlatego służy do osuszania gazów, cieczy i ciała stałe na przykład w eksykatorach. Stężony H 2 SO 4 jest jednak częściowo redukowany wodorem, dlatego nie można go stosować do jego suszenia. Rozszczepiając wodę ze związków organicznych i jednocześnie pozostawiając sadzę (węgiel) stężony kwas siarkowy prowadzi do karbonizacji drewna, cukru i innych substancji. Rozcieńczony H 2 SO 4 oddziałuje ze wszystkimi metalami znajdującymi się w elektrochemicznym szeregu napięć na lewo od wodoru wraz z jego uwolnieniem. Właściwości utleniające rozcieńczonego H 2 SO 4 są nietypowe. Kwas siarkowy tworzy dwie serie soli: średnie - siarczanowe i kwaśne - wodorosiarczany, a także estry. Znane są kwasy nadtlenosiarkowe (lub kwas Caro) H 2 SO 5 i kwasy nadtlenodisiarkowe H 2 S 2 O 8 . Kwas siarkowy reaguje również z tlenkami zasadowymi, tworząc siarczan i wodę. W zakładach obróbki metali roztwór kwasu siarkowego służy do usuwania warstwy tlenku metalu z powierzchni wyrobów metalowych poddawanych silnemu nagrzewaniu podczas procesu produkcyjnego. Tak więc tlenek żelaza jest usuwany z powierzchni blachy żelaznej przez działanie ogrzanego roztworu kwasu siarkowego. Jakościową reakcją na kwas siarkowy i jego rozpuszczalne sole jest ich interakcja z rozpuszczalnymi solami baru, która tworzy biały osad siarczanu baru, nierozpuszczalny np. w wodzie i kwasach.

Aplikacja

Kwas siarkowy stosuje się:

• w przeróbce rud, zwłaszcza przy wydobywaniu pierwiastków rzadkich, m.in. uranu, irydu, cyrkonu, osmu itp.;
• w produkcji nawozów mineralnych;
• jako elektrolit w akumulatorach ołowiowych;
• do otrzymywania różnych kwasów mineralnych i soli;
• w produkcji włókien chemicznych, barwników, substancji dymotwórczych i wybuchowych;
• w przemyśle naftowym, metalowym, włókienniczym, skórzanym i innych;
• V Przemysł spożywczy- zarejestrowany jako dodatek do żywności E513 (emulgator);
• w przemysłowej syntezie organicznej w reakcjach:
• odwodnienie (otrzymanie eteru dietylowego, estrów);
• uwodnienie (etanol z etylenu);
• sulfonowanie (syntetyczne detergenty i półprodukty do produkcji barwników);
• alkilowanie (otrzymywanie izooktanu, glikolu polietylenowego, kaprolaktamu) itp.
• Do odzyskiwania żywic w filtrach przy produkcji wody destylowanej.

Światowa produkcja kwasu siarkowego ok. 160 mln ton rocznie. Największym konsumentem kwasu siarkowego jest produkcja nawozów mineralnych. W przypadku nawozów fosforowych P 2 O 5 zużywa się 2,2-3,4 razy więcej kwasu siarkowego na masę, a w przypadku kwasu siarkowego (NH 4) 2 SO 4 75% masy zużytego (NH 4) 2 SO 4. Dlatego instalacje kwasu siarkowego buduje się zwykle w połączeniu z instalacjami do produkcji nawozów mineralnych.

Informacje historyczne

Kwas siarkowy znany jest od starożytności, naturalnie występując w dowolna forma, na przykład w postaci jezior w pobliżu wulkanów. Być może pierwsza wzmianka o kwaśnych gazach uzyskanych przez kalcynowanie „zielonego kamienia” ałunu lub siarczanu żelaza znajduje się w pismach przypisywanych arabskiemu alchemikowi Jabirowi ibn Hayyanowi. W IX wieku perski alchemik Ar-Razi, kalcynując mieszaninę żelaza i niebieski witriol(FeSO 4 · 7H 2 O i CuSO 4 · 5H 2 O), również otrzymał roztwór kwasu siarkowego. Metodę tę udoskonalił żyjący w XIII wieku europejski alchemik Albert Magnus. Schemat wytwarzania kwasu siarkowego z siarczanu żelazawego - rozkład termiczny siarczanu żelaza(II), a następnie schłodzenie mieszaniny. Prace alchemika Walentego (XIII w.) opisują sposób wytwarzania kwasu siarkowego poprzez pochłanianie gazu (bezwodnika siarkowego) wydzielanego przez spalanie mieszaniny proszków siarki i saletry z wodą. Następnie metoda ta stała się podstawą tzw. metodą „komorową”, przeprowadzaną w małych komorach wyłożonych ołowiem, który nie rozpuszcza się w kwasie siarkowym. W ZSRR taka metoda istniała do 1955 roku. Alchemicy XV wieku znali też metodę otrzymywania kwasu siarkowego z pirytu - pirytu siarkowego, tańszego i bardziej pospolitego niż siarka surowca. Kwas siarkowy wytwarzano w ten sposób przez 300 lat, w niewielkich ilościach w szklanych retortach. Następnie, w związku z rozwojem katalizy, metoda ta zastąpiła komorową metodę syntezy kwasu siarkowego. Obecnie kwas siarkowy jest wytwarzany przez katalityczne utlenianie (na V 2 O 5) tlenku siarki (IV) do tlenku siarki (VI), a następnie rozpuszczanie tlenku siarki (VI) w 70% kwasie siarkowym z wytworzeniem oleum. W Rosji produkcja kwasu siarkowego została po raz pierwszy zorganizowana w 1805 roku pod Moskwą w rejonie Zvenigorod. W 1913 r. Rosja zajmowała 13. miejsce na świecie w produkcji kwasu siarkowego.

Dodatkowe informacje

Najmniejsze kropelki kwasu siarkowego mogą tworzyć się w środowisku i górne warstwy atmosfery w wyniku reakcji zawartej w niej pary wodnej i popiołu wulkanicznego duże ilości siarka. Powstała zawiesina, ze względu na wysokie albedo chmur kwasu siarkowego, utrudnia dostęp promienie słoneczne na powierzchnię planety. Dlatego (a także w wyniku dużej liczby drobnych cząstek pyłu wulkanicznego w górnych warstwach atmosfery, które również utrudniają dostęp światło słoneczne planety) po szczególnie silnych erupcjach wulkanów mogą wystąpić znaczące zmiany klimatyczne. Na przykład w wyniku erupcji wulkanu Ksudach (półwysep Kamczatka, 1907) podwyższone stężenie pyłu w atmosferze utrzymywało się przez około 2 lata, a charakterystyczne srebrzyste obłoki kwasu siarkowego obserwowano nawet w Paryżu. Wybuch wulkanu Pinatubo w 1991 roku, który wyrzucił do atmosfery 3 10 7 ton siarki, doprowadził do tego, że lata 1992 i 1993 były znacznie chłodniejsze niż 1991 i 1994.

Normy

• Kwas Siarkowy GOST techniczny 2184-77
• Akumulator kwasu siarkowego. Specyfikacje GOST 667-73
• Kwas siarkowy o szczególnej czystości. Specyfikacje GOST 1422-78
• Odczynniki. Kwas Siarkowy. Specyfikacje GOST 4204-77