Билет № 21. 1. Серная кислота, ее химические свойства в свете представлений об электролитической диссоциации и окислительно-восстановительных реакциях (взаимодействие с

Серная кислота — важнейший продукт химической промышленности. Формула серной кислоты H₂SO₄. Бесцветная маслянистая жидкость, тяжелее воды. При смешивании с водой образуются гидраты, происходит сильное разогревание, поэтому категорически запрещено вливать воду в концентрированную серную кислоту. Следует вливать серную кислоту в воду тонкой струйкой при постоянном перемешивании.

Серная кислота отнимает воду от органических веществ, обугливая их. В промышленности способность концентрированной серной кислоты связывать воду используется для осушения газов.

Серная кислота — сильный электролит, в водном растворе диссоциирует полностью. Окрашивает индикаторы лакмус и метилоранж в красный цвет.

Строго говоря, отщепляется один ион водорода (диссоциация по второй ступени очень мала):

H₂SO₄ = H⁺ + HSO₄⁻

Металлы, расположенные в ряду напряжений левее водорода, вытесняют из растворов серной кислоты водород:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑ (образуется соль — сульфат цинка)

Окислителем в данной реакции является водород кислоты:

Zn⁰ + H₂⁺¹SO₄ = Zn⁺²SO₄ + H₂⁰↑

Концентрированная серная кислота взаимодействует при нагревании и с металлами правее водорода, кроме золота и платины. Окислителем будет сера. В реакции с медью восстанавливается до оксида серы (IV):

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (выделяется бесцветный газ)

с указанием степеней окисления:

Cu⁰ + 2H₂S⁺⁶O₄ = Cu⁺²SO₄ + S⁺⁴O₂↑ + 2H₂O

При концентрации близкой к 100% серная кислота пассивирует железо*, реакция не идет.

С оксидами металлов реакция протекает с образованием соли и воды:

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

в ионном виде (оксиды на ионы не раскладываем!):

MgO + 2H⁺ + SO₄²⁻ = Mg²⁺ + SO₄²⁻ + H₂O

MgO + 2H⁺ = Mg²⁺ + H₂O

Серная кислота реагирует с основаниями, с образованием соли и воды:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

в ионном виде:

2Na⁺ + 2OH⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻= 2Na⁺ + SO₄²⁻+ 2H₂O

OH⁻ + H⁺ = H₂O

Качественной реакцией на сульфат-ион является взаимодействие с солями бария — выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимый в азотной кислоте:

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl

2H⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ = BaSO₄↓ + 2H⁺ + 2Cl⁻

SO₄²⁻ + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Серная кислота используется для получения многих кислот, так как вытесняет их из солей. В лаборатории так можно получать соляную кислоту (при нагревании, с последующим растворением в воде выделяющегося хлороводорода) и др.:

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HCl↑

сокращенное ионное уравнение:

Cl⁻ + H⁺ = HCl↑

Серная кислота применяется в промышленности для очистки нефтепродуктов, поверхности металлов перед нанесением покрытий, очистки (рафинирования) меди, в производстве удобрений, глюкозы и пр.

2. Получение и собирание углекислого газа. Доказательство наличия этого газа в сосуде.