1. Электронная и структурная формулы. Так как сера находится в 3-м периоде периодической системы, то правило октета не соблюдается и атом серы может приобрести до двенадцати электронов.
(Шесть электронов серы обозначены звездочкой.)
2. Получение. Серная кислота образуется при взаимодействии оксида серы (VI) с водой (SO3 + Н2О H2SO4). Описание производства серной кислоты приводится в § 16 ([5], с. 37 - 42).
3. Физические свойства. Серная кислота -- бесцветная, тяжелая (=1,84 г/см3), нелетучая жидкость. При растворении ее в воде происходит очень сильное разогревание. Помните, что нельзя вливать воду в концентрированную серную кислоту (рис. 2)! Концентрированная серная кислота поглощает из воздуха водяные пары. В этом можно убедиться, если открытый сосуд с концентрированной серной кислотой уравновесить на весах: через некоторое время чашка с сосудом опустится.
| Химические свойства серной кислоты | |
| Общие с другими кислотами | Специфические |
| 1. Водный раствор изменяет окраску индикаторов. | 1. Концентрированная серная кислота -- сильный окислитель: при нагревании она реагирует почти со всеми металлами (искл. Аu, Pt и нек. др.). В этих реакциях в зависимости от активности металла и условий выделяются SO2, H2S, S, например: Cu+2H2SO4 CuSO4+SO2 +2H2O |
| 2. Разбавленная серная кислота реагирует с металлами: H2SO4+Zn ZnSO4+H2 2H+ + SO42-+Zn0 Zn2+ + SO42-+H20 2H+ + Zn0 Zn2+ + H20 | 2. Концентрированная серная кислота энергично реагирует с водой с образованием гидратов: H2SO4 + nH2O H2SO4 nН2О+ Q Концентрированная серная кислота способна отщепить от органических веществ водород и кислород в виде воды, обугливая органические вещества |
| 3. Реагирует с основными и амфотерными оксидами: H2SO4 + MgO MgSO4 + H2O 2H++SO42-+MgOMg2++SO42-+H2O 2H+ + MgO Mg2+ + H2O | 3. Характерной реакцией на серную кислоту и ее соли является взаимодействие с растворимыми солями бария: Н2SО4 + ВаСl2 BaSO4 +2HCl 2H+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- BaSO4 + 2Н+ + 2Сl- Ba2+ + SO42- BaSO4 Выпадает белый осадок, который не растворяется ни в воде, ни в концентрированной азотной кислоте |
| 4. Взаимодействует с основаниями: H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O 2H+ + SO42- + 2K+ + 2OH- 2K+ + SO42- + 2H2O 2H+ + 2OH- 2H2O Если кислота взята в избытке, то образуется кислая соль: H2SO4+NaOH NaHSO4+H2O | |
| 5. Реагирует с солями, вытесняя из них другие кислоты: 3H2SO4+Ca3(PO4)23CaSO4+2H3PO4 |
Применение. Серную кислоту широко применяют она является основным продуктам химической промышленности.
Применение серной кислоты: 1 - получение красителей; 2 - минеральных удобрений; 3 - очистка нефтепродуктов; 4 - электролитическое получение меди; 5 - электролит в аккумуляторах; 6 - получение взрывчатых веществ; 7 - красителей; 8 - искусственного шелка; 9 -- глюкозы; 10 -- солей; 11 - кислот.
Серная кислота образует два ряда солей -- средние и кислые:
Na2SО4 NaHSО4
сульфат натрия гидросульфат натрия
(средняя соль) (кислая соль)
Соли серной кислоты широко используют, например, Na2SO410H2O - кристаллогидрат сульфата натрия (глауберова соль) применяют в производстве соды, стекла, в медицине и ветеринарии. CaSO42H2O - кристаллогидрат сульфата кальция (природный гипс) - применяют для получения полуводного гипса, необходимого в строительстве, а в медицине - для накладывания гипсовых повязок. CuSO45H2O - кристаллогидрат сульфата меди (II) (медный купорос) - используют в борьбе с вредителями растений.
Сульфаты (от лат. sulphur, sulfur — сера), сернокислые соли, соли серной кислоты H2SO4. Имеются два ряда сульфатов — средние (нормальные) общей формулы Mg2SO4 и кислые (гидросульфаты) — MHSO4, где М — одновалентный металл.
Сульфаты — кристаллические вещества, бесцветные (если катион бесцветен), в большинстве случаев хорошо растворимые в воде. Малорастворимые сульфаты встречаются в виде минералов: гипса CaSO4×2H2O, целестина SrSO4, англезита PbSO4 и др. (см. Сульфаты природные). Практически нерастворимы барит BaSO4 и RaSO4. Кислые сульфаты выделены в твёрдом состоянии лишь для наиболее активных металлов — Na, К и др. Они хорошо растворимы в воде, легко плавятся. Нормальные сульфаты можно получить растворением металлов в H2SO4, действием H2SO4 на окиси, гидроокиси, карбонаты металлов и др. Гидросульфаты получают нагреванием нормальных сульфатов с концентрированной H2SO4:
K2SO4 + H2SO4 = 2KHSO4.
Кристаллогидраты сульфатов некоторых тяжёлых металлов называются купоросами.
Широкое применение во многих отраслях промышленности находят сульфаты природные. Подробнее о сульфатах и их применении см. Алюминия сульфат, Аммония сульфат, Бария сульфат, Железа сульфаты, Кальция сульфат, Меди сульфат, Натрия сульфат.
Задача. К 150 г 8% раствора прибавили 100 г воды. Какова массовая доля растворенного вещества в новом растворе.
Во-первых, определим массу растворенного вещества, зная массу начального раствора и массовую долю соли в этом растворе. Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора и массовой доли вещества в растворе.
m(раств.в.ва)=m(р-ра)*w(в-ва)=150*8=1200г
Мы уже выяснили, что масса растворенного вещества при разбавлении раствора не изменяется. Значит, вычислив массу полученного раствора, можно найти массовую долю соли в образовавшемся растворе.
Масса полученного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленной воды. Массовая доля соли в образовавшемся растворе равна отношению массы растворенного вещества и массы образовавшегося раствора. Таким образом, получили массовую долю соли в образовавшемся растворе равную 4,8%.
W=m(раств.в-ва)/m(образ.р-ра)=1200г:250=4,8%