Соединения брома
Бромоводород (НBr)
Способы получения бромоводорода
- из бромидов вытеснением НВr из его соли ортофосфорной кислотой:
- гидролизом галогенидов неметаллов:
- восстановлением свободных галогенов в водных растворах
Химические свойства бромоводорода
НВr по физическим и химическим свойствам сходен с HCl, однако молекула НВr менее устойчива, чем HCl.
Восстановительные свойства галогеноводородов усиливаются в ряду HF – HCl – HBr – HI.
- Бромоводород – сильный восстановитель и взаимодействует с окислителями — соединениями марганца, хрома (VI), концентрированной серной кислотой и др:
- Качественная реакция на бромид-ионы – взаимодействие с растворимыми солями серебра. При этом образуется осадок бромида серебра – бледно-желтого цвета:
Кислородные кислоты и окислы брома
Бромноватистая кислота (HBrO)
HBrO — слабая неустойчивая кислота. В свободном виде не выделена. Максимально полученная концентрация HBrO в водном растворе — 30 %.
Ее соли и сложные эфиры называют гипобромитами.
Получение бромноватистой кислоты
HBrO получается при диспропорционировании брома в воде. Присутствие оксида ртути (II) смещает равновесие в сторону кислоты:
В полученном растворе концентрация бромноватистой кислоты не более 6 %.
Химические свойства бромноватистой кислоты
- Разлагается при комнатной температуре:
В темноте также при нагревании выше 60ºС:
3HBrO = HBrO3 + 2HBr
- Нейтрализуется щелочами:
HBrO + NaOH = NaBrO + H2O
- HBrO является сильным окислителем:
Бромистая кислота (HBrO2)
Бромистая кислота HBrO2 —неустойчивое соединение, существует только в водных растворах. Разлагается в течение 4 часов.
Образует соли — бромиты, например бромит бария Ba(BrO2)2•H2O.
Бромноватая кислота (HBrO3)
Бромноватая кислота HBrO3 — бесцветная (или слегка желтоватая) жидкость. В свободном состоянии не выделена, существует в растворе с максимальной концентрацией до 50%. Является сильной кислотой.
Получение бромноватой кислоты
- Окисление бромахлором в горячей воде:
- Взаимодействие брома с раствором бромата серебра:
- Гидролиз пентафторида брома:
- Обменными реакциями между броматами и сильными кислотами:
Химические свойства бромноватой кислоты
- При нагревании выше 100ºС разлагается:
- Взаимодействует с щелочами с образованием броматов:
- Проявляет свойства сильного окислителя:
Cоли бромноватой кислоты – броматы
Наиболее важными являются броматы калия и натрия – это белые вещества, хорошо растворимые в воде. Являются окислителями и слабыми восстановителями
Получение броматов
- Получают при взаимодействии хлора и брома с горячим раствором щелочи:
- При электролизе водного раствора бромида натрия:
- При растворении брома в концентрированном горячем растворе щелочи:
Химические свойства броматов
- Разлагаются при температуре выше 400ºС:
- Свойства окислителя:
Бромная кислота (HBrO4)
Бромная кислота HBrO4 — сильная кислота. Cуществует только в водном растворе с максимальной концентрацией 83%. В свободном виде не выделена, устойчива в растворе с концентрацией менее 55%.
Соли кислоты — перброматы.
Получение бромной кислоты
- Окисление бромноватой кислоты дифторидом ксенона:
- Окисление броматов фтором с последующей обработкой кислотой:
NaBrO3 + F2 + 2NaOH = NaBrO4 + 2NaF + H2O
Химические свойства бромной кислоты
- Бромная кислотаразлагается при нагревании или при комнатной температуре при повышении ее концентрации:
- Как кислота реагирует с щелочами:
- Бромная кислота проявляет свойства сильного окислителя:
Соли бромной кислоты – перброматы
Наиболее выжный – пербромат калия. Белое вещество, умеренно растворимое в воде.
Получение перброматов
- При взаимодействии броматов со фтором в щелочной среде:
- При электролизе водных растворов броматов:
Химические свойства перброматов
- Не разлагаются кислотами и щелочами.
- При нагревании разлагается:
- Являются медленными окислителями:
Оксиды брома
Известны оксиды брома — Вr2O, ВrO2 и Вr3O8, которые крайне неустойчивы.
Ни одно из кислородных соединений брома не нашло важного практического применения
Серная кислота
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:
Бромоводородная кислота. Способы получения, физические и химические свойства
Бромоводородная кислота (другое название бромоводород) — это неорганическое соединение водорода (H) с бромом (Br). Это бесцветный газ, который во влажном воздухе образует густой туман.
Какие существуют способы получения бромоводорода
По причине высокой степени окисляемости бромоводороной кислоты, ее нельзя получить посредством воздействия серной кислоты концентрированной на бромиды металлов щелочных. Происходит следующая реакция:
2KBr (бромид калия) + 2Н2SO4 (кислота серная) = К2SO4 (калия сульфат) + SO2 (оксид серы) + Br2 (молекула брома) + 2Н2О (вода)
1. В промышленности получение кислот, таких как бромоводородная, осуществляется посредством реакции, в ходе которой взаимодействуют составляющие элементы. Например, рассматриваемое нами вещество можно получить следующим способом:
H2 (молекула водорода) + Br2 (молекула брома) = 2HBr (бромоводородная кислота)
Эта реакция осуществима при температуре от 200 до 400 градусов.
2. Также возможно получение бромоводородной кислоты и в лабораторных условиях несколькими способами.
— посредством гидролиза пентабромида фосфора или трибромида:
PBr3 (трибромид) + 3H2O (три молекулы воды) = H3PO3 (кислота фосфорная) + 3HBr (бромоводородная кислота, формула химическая)
PBr5 (пентабромид) + 4H2O (четыре молекулы воды) = H3PO4 (кислота фосфорная) + 5HBr (бромоводород)
— путем восстановления брома:
3Br2 (три молекулы брома) + S (сера) + 4H2O (вода) = (реакция возможна при температуре, равной 100-150 градусов) H2SO4 (серная кислота) + 6HBr (бромоводород)
3Br2 (три молекулы брома) + KNO2 (калия нитрит) + 4H2O (вода) = KNO3 (нитрат калия) + 2HBr (бромоводород)
— посредством вытеснения разбавленной кислотой щелочных металлов из бромидов:
KBr (бромистый калий) + H2SO4 (серная кислота) = KHSO4 (калия гидросульфат) + HBr (выделяется в виде газа)
3. Как побочный продукт бромистый водород можно получить при синтезе органических бромопроизводных соединений.
Физические свойства бромоводорода:
1. Бромоводородная кислота — это газ без цвета, имеющий неприятный и резкий запах. Сильно дымится на воздухе. Обладает высокой устойчивостью к температурам.
2. Хорошо растворяется в H2O (вода) и этаноле с образованием электролита. Водный раствор бромоводорода образует азеотропную смесь, которая кипит при температуре 124 градуса. В одном литре воды растворяется около полулитра бромводорода (при 0 градусов).
3. В процессе охлаждения водного раствора бромистого водорода можно получить следующие кристаллогидраты: HBr*H2O, HBr*2H2O, HBr*4H2O.
4. Чистый бромоводород образует кристаллы сингонии орторомбической, пространственной группы F mmm.
5. При температуре -66,8 градусов переходит в жидкое состояние, а при — 87 градусов затвердевает.
Химические свойства бромоводорода:
1. Бромоводородная кислота при взаимодействии с водой образует сильную кислоту одноосновную. Эта реакция выглядит так:
HBr + H2O (вода) = Br- (анион брома) + H3O+ (ион гидроксония)
2. Данное вещество устойчиво к высоким температурам, однако, при 1000 градусах около 0,5% всех молекул разлагаются:
2HBr (бромоводородная кислота) = H2 (молекула водорода) + Br2 (молекула брома)
3. Рассматриваемое нами химическое соединение реагирует с различными металлами, а также их основаниями и оксидами. Примеры реакций:
2HBr + Mg (магний) = MgBr2 (бромид магния) + H2 (выделяется в виде газа)
2HBr + CaO (кальция оксид) = CaBr2 (бромид кальция) + H2O (вода)
HBr + NaOH (натрия гидроксид) = NaBr (бромид натрия) + H2O (вода)
4. Бромоводород также является восстановителем. На воздухе медленно окисляется. По этой причине его водные растворы через некоторое время окрашиваются в бурый цвет. Реакция будет такая:
4HBr (бромоводородная кислота) + O2 (молекула кислорода) = 2Br2 (молекула брома) + 2H2O (вода)
Применение
Бромоводород используют для создания (синтеза) различных органических производных брома и для приготовления бромидов различных металлов. Особенное значение имеет бромид серебра, так как он используется в производстве кинофотоматериалов.
Как производится транспортировка
В баллонах емкостью 68 или 6,8 литров под давлением в 24 атмосферы.
http://chemege.ru/sernaya-kislota/
http://fb.ru/article/47093/bromovodorodnaya-kislota-sposobyi-polucheniya-fizicheskie-i-himicheskie-svoystva