Серная кислота
Строение молекулы и физические свойства
Серная кислота H2SO4 – это сильная кислота, двухосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях серная кислота – тяжелая маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде.
Растворение серной кислоты в воде сопровождается выделением значительного количества кислоты. Поэтому по правилам безопасности в лаборатории при смешивании серной кислоты и воды мы добавляем серную кислоту в воду небольшими порциями при постоянном перемешивании.
Валентность серы в серной кислоте равна VI.
Способы получения
1. Серную кислоту в промышленности производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита FeS2.
Основные стадии получения серной кислоты :
- Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
- Очистка полученного газа от примесей.
- Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
- Взаимодействие серного ангидрида с водой.
Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):
Аппарат | Назначение и уравнения реакций |
Печь для обжига | 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + Q Измельченный очищенный пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащенный кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800 о С |
Циклон | Из печи выходит печной газ, который состоит из SO2, кислорода, паров воды и мельчайших частиц оксида железа. Такой печной газ очищают от примесей. Очистку печного газа проводят в два этапа. Первый этап — очистка газа в циклоне. При этом за счет центробежной силы твердые частички ссыпаются вниз. |
Электрофильтр | Второй этап очистки газа проводится в электрофильтрах. При этом используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра). |
Сушильная башня | Осушку печного газа проводят в сушильной башне – снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льется концентрированная серная кислота. |
Теплообменник | Очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата. |
Контактный аппарат | 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 + Q В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO3):
Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоев катализатора, начинается процесс окисления SO2 в SO3. Образовавшийся оксид серы SO3 выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню. |
Поглотительная башня | Получение H2SO4 протекает в поглотительной башне. Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3. Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю. |
Общие научные принципы химического производства:
- Непрерывность.
- Противоток
- Катализ
- Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
- Теплообмен
- Рациональное использование сырья
Химические свойства
Серная кислота – это сильная двухосновная кислота .
1. Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени:
По второй ступени серная кислота диссоциирует частично, ведет себя, как кислота средней силы:
HSO4 – ⇄ H + + SO4 2–
2. Серная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например , серная кислота взаимодействует с оксидом магния:
Еще пример : при взаимодействии серной кислоты с гидроксидом калия образуются сульфаты или гидросульфаты:
Серная кислота взаимодействует с амфотерным гидроксидом алюминия:
3. Серная кислота вытесняет более слабые из солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.). Также серная кислота вытесняет летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI).
Например , серная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:
Или с силикатом натрия:
Концентрированная серная кислота реагирует с твердым нитратом натрия. При этом менее летучая серная кислота вытесняет азотную кислоту:
Аналогично – концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород из твердых хлоридов, например , хлорида натрия:
4. Т акже серная кислота вступает в обменные реакции с солями.
Например , серная кислота взаимодействует с хлоридом бария:
5. Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.
Например , серная кислота реагирует с железом. При этом образуется сульфат железа (II):
Серная кислота взаимодействует с аммиаком с образованием солей аммония:
Концентрированная серная кислота является сильным окислителем . При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO2. С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н2S.
Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании реакция возможна.
При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до сернистого газа:
При взаимодействии с щелочноземельными металлами и магнием концентрированная серная кислота восстанавливается до серы:
При взаимодействии с щелочными металлами и цинком концентрированная серная кислота восстанавливается до сероводорода:
6. Качественная реакция на сульфат-ионы – взаимодействие с растворимыми солями бария. При этом образуется белый кристаллический осадок сульфата бария:
Видеоопыт взаимодействия хлорида бария и сульфата натрия в растворе (качественная реакция на сульфат-ион) можно посмотреть здесь.
7. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты проявляются и при взаимодействии с неметаллами.
Например , концентрированная серная кислота окисляет фосфор, углерод, серу. При этом серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV):
Уже при комнатной температуре концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород:
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Задание 9
Задание 9.1
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) Mg и H2SO4 (конц.) Б) MgO и H2SO4 В) S и H2SO4 (конц.) Г) H2S и O2 (изб.) | 1) MgSO4 и H2O 2) MgO, SO2 и H2O 3) H2S и H2O 4) SO2 и H2O 5) MgSO4, H2S и H2O 6) SO3 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Источник — Демонстрационный вариант КИМ ЕГЭ по химии 2019 года
При взаимодействии с магнием концентрированная серная кислота может восстанавливаться до сероводорода:
4Mg + 5H2SO4 (конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O.
Реакция оксида магния с серной кислотой является обменной, при этом происходит образование соли и воды:
MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O.
Концентрированная серная кислота окисляет серу, восстанавливаясь до оксида серы (IV) SO2:
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O.
Сероводород окисляется в избытке O2 до оксида серы (IV) SO2:
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O.
Ответ: 5144
Задание 9.2
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) Cl2 и KOH (на холоду) Б) Cl2 и KOH (при нагревании) В) KClO3 и HCl (конц.) Г) KClO3 (разложение при нагревании) | 1) KCl и KClO2 2) KCl и KClO4 3) KCl, Cl2 и H2O 4) KClO, Cl2 и H2O 5) KCl, KClO и H2O 6) KCl, KClO2 и H2O 7) KCl, KClO3 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Приведем уравнения протекающих реакций:
Cl2 + 2KOH = KCl + KClO + H2O (на холоду)
3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O (при нагревании)
4KClO3 = KCl + 3KClO4 (разложение при нагревании)
Ответ: 5732
Задание 9.3
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) S и O2 Б) H2S и O2 (изб.) В) S и H2SO4 (конц.) (кип.) Г) H2S и H2SO4 (конц.) (кип.) | 1) SO2 2) SO3 3) SO2 и H2O 4) SO3 и H2O 5) S, SO2 и H2O 6) S, SO3 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 1333
Задание 9.4
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) Al(OH)3 и NaOH (р-р) Б) Al(OH)3 и NaOH (расплав) В) Cu и HNO3 (разб.) Г) Cu и HNO3 (конц.) | 1) NaAlO2 и H2 2) NaAlO2 и H2O 3) Na[Al(OH)4] 4) Cu(NO3)2 и H2 5) Cu(NO3)2, NO и H2O 6) Cu(NO3)2, NO2 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 3256
Задание 9.5
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) KClO3 (разложение при нагревании) Б) KClO3 (разложение при нагревании в присутствии катализатора) В) Fe и Cl2 Г) Fe и HCl (разб.) | 1) KCl и O2 2) KClO и KClO4 3) KCl и KClO4 4) FeCl2 5) FeCl3 6) FeCl2 и H2 7) FeCl3 и H2 |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Приведем уравнения протекающих реакций:
4KClO3 = KCl + 3KClO4 (разложение при нагревании)
2KClO3 = 2KCl + 3O2 (разложение при нагревании в присутствии катализатора)
Ответ: 3156
Задание 9.6
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) H2S и O2 (недост.) Б) H2S и O2 (изб.) В) H2S и H2SO4 (конц.) (кип.) Г) H2S и H2SO4 (конц.) (при комн. темп.) | 1) SO2 и H2 2) SO2 и H2O 3) SO3 и H2O 4) S и H2O 5) S, SO2 и H2O 6) S, SO3 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 4225
Задание 9.7
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) P2O5 и KOH (изб.) Б) K3PO4 (р-р) и MgCl2 (р-р) В) K2HPO4 и H3PO4 Г) K2HPO4 и NaOH | 1) K3PO4, Na3PO4 и H2O 2) K3PO4 и H2O 3) Na2HPO4 и KOH 4) Mg3(PO4)2 и KCl 5) KH2PO4 6) Mg3P2, H3PO4 и KCl |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Источник — Открытый банк заданий ЕГЭ
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 2451
Задание 9.8
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) Al и H2SO4 (р-р) Б) AlCl3 и Na2S (р-р) В) Al(OH)3 и H2SO4 (р-р) Г) AlCl3 и NH3 (р-р) | 1) Al(OH)3 и NH4Cl 2) Al(OH)3, H2S и NaCl 3) Al2S3 и NaCl 4) AlN и HCl 5) Al2(SO4)3 и H2O 6) Al2(SO4)3 и H2 |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Источник — Открытый банк заданий ЕГЭ
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 6251
Задание 9.9
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) Na2HPO4 и NaOH Б) PH3 и HNO3 (конц.) В) Na2HPO4 и H3PO4 Г) P и HNO3 (конц.) | 1) NH3 и H3PO4 2) Na3PO4 и H2O 3) NaH2PO2 и PH3 4) H3PO4, NO2 и H2O 5) NaH2PO4 6) NO2, PH3 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Источник — Открытый банк заданий ЕГЭ
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 2454
Задание 9.10
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) K2CO3 (р-р) и CO2 Б) KHCO3 и KOH В) K2CO3 (р-р) и FeCl3 (р-р) Г) KOH и CO2 (изб.) | 1) KCl и FeCO3 2) K2CO3 и H2O 3) Fe(OH)3, CO2 и KCl 4) KHCO3 5) K2C2O4 6) K2CO3, CO2 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Источник — Открытый банк заданий ЕГЭ
Приведем уравнения протекающих реакций:
Ответ: 4234
Задание 9.11
Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ |
А) Cu2O и HNO3 (конц.) Б) Cu и HNO3 (конц.) В) Cu(OH)2 и HNO3 (конц.) Г) NH4NO2 (разложение при нагревании) | 1) NH3, NO и H2O 2) Cu(NO3)2 и H2 3) Cu(NO3)2, NO2 и H2O 4) Cu(NO3)2 и H2O 5) NH3 и HNO2 6) N2 и H2O |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Источник — Открытый банк заданий ЕГЭ
Видео:ОВР. Mg+H2SO4(конц.)Скачать
Контрольная работа №1 по теме «Металлы»
Контрольная работа №1
по теме «Металлы».
При выполнении заданий выберите номер одного правильного ответа.
1.Наиболее сильные восстановительные свойства проявляет
а) K б) Mg в) Li г) Na
2.Ряд, в котором элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса:
а) B→Be→Li в) K→Na→Li
б) Mg→Ca→Be г) Na→Mg→Al
3.Электронная конфигурация внешнего электронного слоя….2s22p1 соответствует атому
а) алюминия б) бора в) скандия г) калия
4. Соляной кислотой не будет взаимодействовать:
а) Cu б) Fe в) Al г) Zn
5.Наиболее активно с водой при комнатной температуре будут взаимодействовать оба металла из пары
а) Na и Cu б) Li и Na в) K и Mg г) Cu и Hg
6.С растворами кислот будут взаимодействовать оба металла
а) Li и Ag б) Na и Hg в) K и Mg г) Cu и Hg
7. Самым распространенным металлом в земной коре является:
а) натрий; б) алюминий; в) золото; г) кальций
8. С водой с образованием основания и водорода будет взаимодействовать
а) Са б) Сu в) Zn г) Ag
9. Амфотерный оксид образуется при взаимодействии кислорода и
а) натрия б) меди в) магния г) бериллия
10. Установите соответствие между правой и левой частями уравнений
Е) Cu(NO3)2 +NO2↑+H2O
В2. Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям, укажите типы и условия их протекания:
Напишите ионные уравнения реакций в полном и сокращенно-ионном виде.
С1. К 980г 5%-го раствора серной кислоты прилили избыток раствора нитрата бария. Найдите массу выпавшего осадка.
Контрольная работа №1
по теме «Металлы».
При выполнении заданий выберите номер одного правильного ответа.
1. Наиболее сильные восстановительные свойства проявляет
а) К б) Al в) Na г) Zn
2.Ряд, в котором элементы расположены в порядке уменьшения их атомного радиуса:
а) Al→Mg→Na в) Li→Na→K
б) Ca→Ba→Be г) Ca→ Mg→Be
3.Электронная конфигурация внешнего электронного слоя….3s23p1 соответствует атому
а) алюминия б) бора в) скандия г) калия
4. С азотной концентрированной кислотой не взаимодействует:
а) медь б) цинк в) кальций г) алюминий.
5. Наиболее активно с водой при комнатной температуре будут взаимодействовать оба металла из пары
а) K и Cu б) Na и K в) Na и Zn г) Cu и Hg
6.С растворами кислот будут взаимодействовать оба металла
а) K и Cu б) Na и Hg в) K и Zn г) Cu и Hg
7. Самый активный металл первой группы главной подгруппы :
а) цезий б) рубидий в) калий г) натрий
8. С водой с образованием оксида металла и водорода при нагревании будет взаимодействовать
а) Na б) Fe в) Cu г) Ag
9. Амфотерный оксид образуется при взаимодействии кислорода и
а) натрия б) алюминия в) магния г) бария
10. Установите соответствие между правой и левой частями уравнений
📹 Видео
Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать
Type of Reaction for Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2Скачать
ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Химическая реакция FeSO4 с KMnO4 и H2SO4Скачать
Тема: Окислительно-восстановительные реакцииСкачать
Учимся составлять электронный баланс/овр/8классСкачать
Химические уравнения. Урок 15. Химия 7 классСкачать
Химические уравнения - Как составлять уравнения реакций // Составление Уравнений Химических РеакцийСкачать
как составить к сокращенному ионному уравнению молекулярноеСкачать
Расстановка Коэффициентов в Химических Реакциях // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Все типы химических реакций на ОГЭ по химии | Это попадется на экзамене | Химия ОГЭ 2023 | УмскулСкачать
Химические уравнения. Как составлять химические уравнения.Скачать
Как выучить Химию с нуля за 10 минут? Принцип Ле-ШательеСкачать
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 | Реакция взаимодействия железа и серной кислотыСкачать
Расстановка коэффициентов в химических реакциях: как просто это сделатьСкачать
Реакции с металламиСкачать
ОКСИДЫ, КИСЛОТЫ, СОЛИ И ОСНОВАНИЯ ХИМИЯ 8 класс / Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать
Уравнивание реакций горения углеводородовСкачать