Оксид серы (VI). Серная кислота и её соли

Цели урока: познакомить учащихся со свойствами серной кислоты и оксида серы; рассмотреть химические и физические свойства серной кислоты.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Изучение нового материала

Оксид серы (VI) - SO3 (серный ангидрид)

Физические свойства

Бесцветная летучая маслянистая жидкость, t°пл. = 17°C; t°кип. = 66°С; на воздухе "дымит", сильно поглощает влагу (хранят в запаянных сосудах).

SO3 + H2O → H2SO4

SO3 хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте, этот раствор называется олеумом.

Получение

1) 2SO2 + O2 → 2SO3 (катализатор – V2O5, при 450˚С)

2) Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + 3SO3 (разложение при нагревании)

Химические свойства:

1) Серный ангидрид - кислотный оксид.

Взаимодействие с водой

При растворении в воде дает сильную двухосновную серную кислоту:

SO3 + H2O → H2SO4

Диссоциация протекает ступенчато:

H2SO4 → H+ + HSO4- (первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

HSO4- → H+ + SO42- (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

H2SO4 образует два ряда солей - средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

Взаимодействие со щелочами

2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O

NaOH + SO3 (избыток) → NaHSO4

Взаимодействие с основными оксидами

Na2O + SO3 → Na2SO4

2) SO3 - сильный окислитель.

СЕРНАЯ КИСЛОТА - H2SO4

Физические свойства

Тяжелая маслянистая жидкость ("купоросное масло"); r = 1,84 г/см3; нелетучая, хорошо растворима в воде – с сильным нагревом; t°пл. = 10,3°C, t°кип. = 296°С, очень гигроскопична, обладает водоотнимающими свойствами (обугливание бумаги, дерева, сахара).

Помните! Кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот!

Производство серной кислоты.

1-я стадия. Печь для обжига колчедана

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + Q

Процесс гетерогенный:

1) измельчение железного колчедана (пирита);

2) метод "кипящего слоя";

3) 800°С; отвод лишнего тепла;

4) увеличение концентрации кислорода в воздухе;

2-я стадия. Контактный аппарат

После очистки, осушки и теплообмена сернистый газ поступает в контактный аппарат, где окисляется в серный ангидрид (450 °С – 500 °С; катализатор V2O5):

2SO2 + O2 → 2SO3

3-я стадия. Поглотительная башня

nSO3 + H2SO4 (конц) → (H2SO4 · nSO3) (олеум)

Воду использовать нельзя из-за образования тумана. Применяют керамические насадки и принцип противотока.

Химические свойства разбавленной серной кислоты.

H2SO4 - сильная двухосновная кислота, водный раствор изменяет окраску индикаторов (лакмус и универсальный индикатор краснеют)

1) Диссоциация протекает ступенчато:

H2SO4→ H+ + HSO4- (первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

HSO4- → H+ + SO42- (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

H2SO4 образует два ряда солей - средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

2) Взаимодействие с металлами:

Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:

Zn0 + H2+1SO4 (разб.) → Zn+2SO4 + H20↑

Zn0 + 2H+ → Zn2+ + H20↑

3) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

CuO + 2H+ → Cu2+ + H2O

4) Взаимодействие с основаниями:

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O (реакция нейтрализации)

H+ + OH- → H2O

Если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H2SO4 + NaOH → NaНSO4 + H2O

H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

2H+ + Cu(OH)2 → Cu2+ + 2H2O

5) Обменные реакции с солями:

образование осадка

BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl

Ba2+ + SO42- → BaSO4↓

Качественная реакция на сульфат-ион:

Образование белого осадка BaSO4 (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.

Видео "Качественная реакция на сульфит- и сульфат-ионы":

образование газа - как сильная нелетучая кислота серная вытесняет из солей другие менее сильные кислоты, например, угольную

MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + H2O + CO2↑

MgCO3 + 2H+ → Mg2+ + H2O + CO2↑

Серную кислоту применяют:

· в производстве минеральных удобрений;

· как электролит в свинцовых аккумуляторах;

· для получения различных минеральных кислот и солей;

· в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;

· в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;

· в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор);

· в промышленном органическом синтезе в реакциях:

· дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);

· гидратации (получение этанола);

· сульфирования (получение СМС и промежуточные продукты в производстве красителей);

· и др.

Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Применение солей серной кислоты.

Железный купорос FеSО4 · 7Н2O применяли раньше для лечения чесотки, гельминтоза и опухолей желез, в настоящее время используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Медный купорос CuSO4 · 5Н2O широко используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений.

«Глауберова соль» (мирабилит) Nа2SO4 · 10Н2O была получена немецким химиком И. Р. Глаубером при действии серной кислоты на хлорид натрия, в медицине ее используют как слабительное средство.

«Бариевая каша» BaSO4 обладает способностью задерживать рентгеновские лучи в значительно большей степени, чем ткани организма. Это позволяет рентгенологам при заполнении «бариевой кашей» полых органов определить в них наличие анатомических изменений.

Гипс СаSO4 · 2Н2O находит широкое применение в строительном деле, в медицинской практике для накладывания гипсовых повязок, для изготовления гипсовых скульптур.

3. Закрепление изученного материала

№ 1. Осуществите превращения по схеме:

1) Zn → ZnSO4 →Zn(OH)2 → ZnSO4 -> BaSO4

2) S → SO2 → SO3 → H2SO4 → K2SO4

№ 2. Закончите уравнения практически осуществимых реакций в полном и кратком ионном виде:

Na2CO3 + H2SO4 →

Cu + H2SO4 (раствор) →

Al(OH)3 + H2SO4 →

MgCl2 + H2SO4 →

4. Домашнее задание

П. 13.

Задание.

Запишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием, гидроксидом железа (III), оксидом алюминия, нитратом бария и сульфитом калия в молекулярном, полном и кратком ионном виде.