Из сернистой кислоты получить серную уравнение

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):

Общие научные принципы химического производства:

1. Непрерывность.
2. Противоток
3. Катализ
4. Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
5. Теплообмен
6. 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:

Свойства сернистой кислоты и её взаимодействие с другими веществами

Сернистая кислота — что она собой представляет

Сернистая кислота — это двухосновная кислородсодержащая кислота.

Сернистая кислота является неустойчивым веществом, распадающимся на диоксид серы S O 2 и воду. Валентность серы в сернистой кислоте равна IV, а степень окисления: +4. Структурная формула выглядит так:

Формула серной кислоты в химии — H 2 S O 4 . Степень окисления серы: +6. Данные характеристики отличают соединение от сернистой кислоты. Серная кислота может существовать в виде разбавленных и концентрированных растворов. Сернистую кислоту лишь называют кислотой, так как вещество может существовать в только в разбавленном водном растворе, в чистом виде не выделяется. В процессе концентрации определенное количество кислоты, которое превышает максимальную концентрацию, распадается. В результате происходит образование воды и сернистого ангидрида S O 2 . По этой причине водный раствор сернистой кислоты всегда обладает запахом сернистого ангидрида, то есть сгоревшей головки спички. Серная кислота не имеет запаха. Концентрированная серная кислота практически в два раза тяжелее, чем сернистая.

Химические и физические свойства

Сернистый ангидрид S O 2 представляет собой бесцветный газ и обладает резким запахом.

Физические свойства сернистой кислоты:

• не имеет цвета;
• существует только в водном растворе;
• имеет характерный резкий запах;
• хорошо растворяется в воде;
• при контакте с красителями обесцвечивает их;
• убивает микроорганизмы.

Сернистая кислота в водном растворе является слабым электролитом. Диссоциация протекает обратимо по двум ступеням.

H 2 S O 3 ↔ H S O 3 – + H +

H S O 3 – ↔ S O 3 2 – + H +

В процессе самопроизвольного распада сернистой кислоты образуются диоксид серы и вода.

H 2 S O 3 ↔ S O 2 + H 2 O

Сернистая кислота вступает в химическую реакцию с сильными основаниями и их оксидами.

Взаимодействие сернистой кислоты с гидроксидами таких щелочных металлов, как натрий и калий, описывается уравнениями:

H 2 S O 3 + К О Н → K H S О 3 + H 2 O

H 2 S O 3 + 2 К О Н → К 2 S О 3 + 2 H 2 O

Среди всех химических свойств сернистой кислоты наиболее ярко выражены ее восстановительные свойства. Взаимодействуя с окислителями, сера повышают собственную степень окисления.

Обесцвечивание бромной воды с помощью сернистой кислоты:

H 2 S O 3 + B r 2 + H 2 O → H 2 S O 4 + 2 H B r

Процесс окисления сернистой кислоты азотной протекает достаточно легко по уравнению:

H 2 S O 3 + 2 H N O 3 → H 2 S O 4 + 2 N O 2 + H 2 O

Окисление сернистой кислоты с помощью озона:

H 2 S O 3 + O 3 → H 2 S O 4 + O 2

При контакте с сильными восстановителями могут проявляться окислительные свойства сернистой кислоты.

Взаимодействие сернистой кислоты и сероводорода сопровождается ее восстановлением до элементарной серы:

H 2 S O 3 + 2 Н 2 S → 3 S + 3 H 2 O

Качественная реакция на сернистую кислоту

Качественная реакция на сернистую кислоту представляет собой обесцвечивание раствора перманганата калия:

5 H 2 S O 3 + 2 K M n O 4 → 2 H 2 S O 4 + 2 M n S O 4 + K 2 S O 4 + 3 H 2 O

Качественная реакция на соли сернистой кислоты (сульфиты) представляет собой химическую реакцию их растворов с сильными кислотами, которая сопровождается выделением газа S O 2 , обладающего резким запахом:

N a 2 S O 3 + 2 H C l → 2 N a C l + S O 2 ↑ + H 2 O

2 H + + S O 3 2 – → S O 2 ↑ + H 2 O

Способы получения и как применяется

Сернистую кислоту синтезируют с помощью растворения сернистого газа ( S O 2 ) в воде ( H 2 O ) . Процесс можно наблюдать опытным путем. Необходимо взять концентрированную серную кислоту ( H 2 S O 4 ) , медь ( C u ) и пробирку. Алгоритм действий таков:

• аккуратно добавить в пробирку концентрированную серную кислоту;
• поместить в пробирку, содержащую кислоту, кусочек меди;
• смесь требуется нагреть.

Далее можно наблюдать реакцию, протекающую по уравнению:

C u ( м е д ь ) + 2 H 2 S O 4 ( с е р н а я к и с л о т а ) = C u S O 4 ( с у л ь ф а т с е р ы ) + S O 2 ( с е р н и с т ы й г а з ) + H 2 O ( в о д а )

Затем поток сернистого газа следует направить в пробирку с водой. При нахождении в ней газообразное вещество растворяется, частично протекает химическая реакция с водой. В итоге синтезируется сернистая кислота:

S O 2 ( с е р н и с т ы й г а з ) + H 2 O ( в о д а ) = H 2 S O 3

Таким образом с помощью пропускания сернистого газа через воду получают сернистую кислоту.

В процессе экспериментов с сернистым газом необходимо использовать индивидуальные средства защиты, так как вещество раздражает слизистую оболочку дыхательных путей. Подобное воздействие сопровождается воспалительным процессом и потерей аппетита. Длительное вдыхание сернистого газа приводит к потере сознания.

Сернистая кислота нашла применение в качестве восстановителя. Вещество используют для беления шерсти, шелка и других материалов, которые не способны выдержать отбеливание сильными окислителями в виде хлора. Сернистую кислоту используют в процессе консервирования плодов и овощей, а также для:

• обесцвечивания натуральных тканей, древесной массы, бумаги;
• консервации, антисептической обработки — к примеру, для защиты от ферментации зерна в производстве крахмала, предотвращения процесса брожения в бочках вина;
• переработки древесной щепы в сульфитную беленую целлюлозу, необходимую для изготовления бумаги.

В процессе обработки древесного сырья на бумажном производстве используют раствор гидросульфита кальция ( C a ( H S O 3 ) 2 ) . Вещество является растворителем лигнина, который связывает волокна целлюлозы.

Сернистая кислота. Химические свойства, получение

Сернистая кислота – это неорганическая двухосновная неустойчивая кислота средней силы. Непрочное соединение, известна только в водных растворах при концентрации не более шести процентов. При попытках выделить чистую сернистую кислоту она распадается на оксид серы (SO2) и воду (H2O). Например, при воздействии серной кислоты (H2SO4) в концентрированном виде на сульфит натрия (Na2SO3) вместо сернистой кислоты выделяется оксид серы (SO2). Вот так выглядит данная реакция:

Na2SO3 (сульфит натрия) + H2SO4 (серная кислота) = Na2SO4 (сульфат натрия) + SO2 (серы диоксид) + H2O (вода)

Раствор сернистой кислоты

При его хранении необходимо исключить доступ воздуха. Иначе сернистая кислота, медленно поглощая кислород (O2), превратится в серную.

2H2SO3 (кислота сернистая) + O2 (кислород) = 2H2SO4 (кислота серная)

Растворы сернистой кислоты имеют довольно специфический запах (напоминает запах, остающийся после зажжения спички), наличие которого можно объяснить присутствием оксида серы (SO2), химически не связанного водой.

Химические свойства сернистой кислоты

1. Сернистая кислота (формула H2SO3) может использоваться в качестве восстановителя или окислителя.

H2SO3 является хорошим восстановителем. С ее помощью можно из свободных галогенов получить галогеноводороды. Например:

H2SO3 (кислота сернистая) + Cl2 (хлор, газ) + H2O (вода) = H2SO4 (кислота серная) + 2HCl (соляная кислота)

Но при взаимодействии с сильными восстановителями данная кислота будет выполнять роль окислителя. Примером может послужить реакция сернистой кислоты с сероводородом:

H2SO3 (кислота сернистая) + 2H2S (сероводород) = 3S (сера) + 3H2O (вода)

2. Рассматриваемое нами химическое соединение образует два вида солей — сульфиты (средние) и гидросульфиты (кислые). Эти соли являются восстановителями, так же, как и (H2SO3) сернистая кислота. При их окислении образуются соли серной кислоты. При прокаливании сульфитов активных металлов образуются сульфаты и сульфиды. Это реакция самоокисления-самовосстановления. Например:

4Na2SO3 (сульфит натрия) = Na2S (сульфид натрия) + 3Na2SO4 (сульфат натрия)

Сульфиты натрия и калия (Na2SO3 и K2SO3) применяются при крашении тканей в текстильной промышленности, при отбеливании металлов, а также в фотографии. Кальция гидросульфит (Ca(HSO3)2), существующий только в растворе, используется для переработки древесного материала в специальную сульфитную целлюлозу. Из нее потом делают бумагу.

Применение сернистой кислоты

Сернистая кислота используется:

– для обесцвечивания шерсти, шелка, древесной массы, бумаги и других аналогичных веществ, не выдерживающих отбеливания при помощи более сильных окислителей (например, хлора);

– как консервант и антисептик, например, для предотвращения ферментации зерна при получении крахмала или для предотвращения процесса брожения в бочках вина;

– для сохранения продуктов, например, при консервировании овощей и плодов;

– в переработке щепы древесной в целлюлозу сульфитную, из которой потом получают бумагу. В этом случае используется раствор кальция гидросульфита (Ca(HSO3)2), который растворяет лигнин – особое вещество, связывающее волокна целлюлозы.

Сернистая кислота: получение

Данную кислоту можно получить посредством растворения сернистого газа (SO2) в воде (H2O). Вам понадобятся серная кислота в концентрированном виде (H2SO4), медь (Cu) и пробирка. Алгоритм действий:

1. Осторожно налейте в пробирку концентрированную сернистую кислоту и затем поместите туда кусочек меди. Нагрейте. Происходит следующая реакция:

Cu (медь) + 2H2SO4 (серная кислота) = CuSO4 (сульфат серы) + SO2 (сернистый газ) + H2O (вода)

2. Поток сернистого газа необходимо направить в пробирку с водой. При его растворении частично происходит химическая реакция с водой, в результате которой образуется сернистая кислота:

SO2 (сернистый газ) + H2O (вода) = H2SO3

Итак, пропуская сернистый газ через воду, можно получить сернистую кислоту. Стоит учесть, что данный газ оказывает раздражающее воздействие на оболочки дыхательных путей, может вызвать их воспаление, а также потерю аппетита. При длительном его вдыхании возможна потеря сознания. Обращаться с этим газом нужно с предельной осторожностью и внимательность.