Билет № 21
1. Серная кислота, ее химические свойства в свете
представлений об электролитической диссоциации и
окислительно-восстановительных реакциях (взаимодействие с металлами,
оксидами металлов, основаниями и солями).
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.
Углекислый газ в лаборатории получают, приливая
- соляную кислоту к мелу:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O
+ CO2↑ - соляной или серной кислоты к соде:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O
+ CO2↑
Закрываем пробирку, где идет реакция, пробкой с газоотводной
трубкой. Трубку опускаем в колбу (углекислый газ тяжелее воздуха),
горлышко желательно прикрыть куском ваты.
Доказываем наличие углекислого газа, приливая в колбу
прозрачный раствор известковой воды, взбалтываем. Известковая вода
мутнеет вследствие образования нерастворимого карбоната кальция:
Ca(OH)2 + CO2 =
CaCO3↓ + H2O
|