Как из h2so4 получить na2so4 уравнение

Сульфат натрия: способы получения и химические свойства

Сульфат натрия — соль щелочного металла натрия и серной кислоты. Белый. Плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в воде (гидролиз не идет).

Относительная молекулярная масса Mr = 142,04; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,66; t_пл = 884º C; t_кип = 1430º C.

Способ получения

1. В результате взаимодействия разбавленной серной кислоты и гидроксида натрия образуется сульфат натрия и вода:

2. При температуре 450–800º C гидросульфат натрия реагирует с хлоридом натрия. В результате реакции образуется сульфат натрия и хлороводородная кислота:

NaHSO₄ + NaCl = Na₂SO₄ + HCl

3. В состоянии кипения в результате реакции между твердым хлоридом натрия и концентрированной серной кислотой происходит образование сульфата натрия и газа хлороводорода:

4. Твердый сульфид натрия и кислород взаимодействуют при температуре выше 400º C с образованием сульфата натрия:

5. При взаимодействии концентрированного раствора пероксида водорода и сульфида натрия образуется сульфат натрия и вода:

Качественная реакция

Качественная реакция на сульфат натрия — взаимодействие его с хлоридом бария, в результате реакции происходит образование белого осадка , который не растворим в азотной кислоте:

1. При взаимодействии с хлоридом бария , сульфат натрия образует сульфат бария и хлорид натрия:

Химические свойства

1. Сульфат натрия может реагировать с простыми веществами :

1.1. Сульфат натрия реагирует со фтором при температуре 100–150º C. При этом образуются фторид натрия, сульфурилфторид и кислород:

1.2. С водородом сульфат натрия реагирует при температуре 550–600º C, в присутствии катализатора Fe₂O₃ с образованием сульфида натрия и воды:

2. Сульфат натрия вступает в реакцию со многими сложными веществами :

2.1. Сульфат натрия реагирует с гидроксидом бария с образованием гидроксида натрия и сульфата бария:

2.2. При взаимодействии с концентрированной серной кислотой твердый сульфат натрия образует гидросульфат натрия:

2.3. Сульфат натрия реагирует с оксидом серы (VI) . Взаимодействие сульфата натрия с оксидом серы (VI) приводит к образованию пиросульфата натрия:

2.4. Сульфат натрия взаимодействует с хлоридом бария . При этом образуются хлорид натрия и сульфат бария:

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.

Серная кислота. Общая характеристика, получение, химические свойства

Серная кислота, также известная как масло витриола, или купоросное масло представляет собой минеральную кислоту, состоящую из элементов серы, кислорода и водорода, с молекулярной формулой H₂SO₄.

Она является бесцветной, не имеющей запаха вязкой жидкостью, которая растворима в воде и синтезируется в реакциях, которые являются сильно экзотермическими.

Чистая серная кислота является вязкой прозрачной жидкостью, как масло, и это объясняет старое название кислоты («масло витриола»).

Обладает следующими важными характеристиками:

• гигроскопичная — легко поглощает водяной пар из воздуха;
• коррозионная — сильный окислитель и дегидратирующий агент;
• вызывает ожоги — даже при малых концентрациях способна к образованию химических и вторичных термических ожогов.

Серная кислота в истории

Изучение витриола (купороса) — категории стекловидных минералов, из которых может быть получена кислота, началось в древности.

• Одни из самых ранних дискуссий о происхождении и свойствах витриола — в работах греческого врача Диоскорида (I век нашей эры) и римского натуралиста Плиния Старшего (23-79 годы нашей эры).

Средневековые алхимики исламской эпохи, Джабир ибн Хайян (721 — 815, также известный как Гебер), Рази (865 — 925) и Джамаль Дин аль — Ватват (1318), включили купорос в списки классификации минералов.

• Ибн Сина (Авиценна) сосредоточился на медицинских применениях и различных разновидностях витриола.

Мухаммад ибн Закарий аль-Рази (854-925) считается первым, кто произвел серную кислоту. Серная кислота была названа «маслом витриола» средневековыми европейскими алхимиками, потому что она была приготовлена обжаркой «зелёного купороса» (сульфата железа (II)) в железной реторте.

• В XVII веке германо — голландский химик Иоганн Глаубер приготовил серную кислоту, сжигая серу вместе с селитрой (нитрат калия, KNO3), в присутствии пара. По мере разложения солевого раствора он окислял серу до SO3, который объединялся с водой для получения серной кислоты.

В 1736 году лондонский фармацевт Джошуа Уорд использовал этот метод для начала первого крупномасштабного производства серной кислоты.

• В 1746 году в Бирмингеме Джон Робак применил этот способ для получения H₂SO₄ в камерах со свинцовой облицовкой, которые были более прочными, менее дорогими и более крупными, чем ранее использовавшиеся стеклянные контейнеры. Этот процесс позволил эффективно индустриализовать производство серной кислоты.

После нескольких уточнений этот способ, называемый процессом в свинцовой камере или «камерный процесс», оставался стандартом для производства серной кислоты в течение почти двух столетий.

В 1831 году британский торговец уксусом Перегрин Филлипс запатентовал «контактный процесс», который был гораздо более экономичным процессом производства серного ангидрида и концентрированной серной кислоты.

Получение серной кислоты

Существует несколько способов получения серной кислоты, в частности

• процесс влажной серной кислоты (метод WSA), мокрый катализ;

• метод «свинцовой камеры» — первый индустриальный способ получения серной кислоты;

• «контактный метод» — современный способ получения больших объемов H₂SO₄.

Серная кислота и Вода

Концентрированная серная кислота обладает очень мощным дегидратирующим свойством, удаляя воду (H2O) из других химических соединений, включая сахар и другие углеводы, и получая углерод, тепло и пар.

Приготовление разбавленной кислоты может быть опасным из-за тепла, выделяющегося в процессе разбавления.

Вода обладает более высокой теплоемкостью, чем кислота, и поэтому сосуд из холодной воды будет поглощать тепло по мере добавления кислоты.

Поскольку реакция гидратации серной кислоты является очень экзотермической, разбавление всегда должно осуществляться добавлением кислоты к воде, а не воды к кислоте.

Реакция находится в равновесии, которое способствует быстрому протонированию воды, добавление кислоты к воде гарантирует, что кислота является ограничительным реагентом.

Эту реакцию лучше всего рассматривать как образование ионов гидроксония:

Серная кислота и Ожоги

Серная кислота способна вызывать сильные ожоги, особенно когда она находится в высоких концентрациях.

• Она легко разлагает белки и липиды посредством гидролиза амида и сложного эфира при контакте с живыми тканями, такими как кожа и мышцы;

• проявляет сильное дегидратирующее свойство на углеводах, высвобождая дополнительное тепло и вызывая вторичные термические ожоги;

• быстро атакует роговицу и может вызвать постоянную слепоту, если плеснуть на глаза;

• в случае проглатывания она необратимо повреждает внутренние органы и может даже привести к летальному исходу;

• сильные окислительные свойства делают ее сильно коррозионной по отношению ко многим металлам и могут привести к его разрушению на других материалах.

По этим причинам ущерб, наносимый серной кислотой, потенциально является более серьезным, чем ущерб, наносимый другими сравнительно сильными кислотами, такими как соляная кислота и азотная кислота.

Серная кислота и ее Опасность

Основными профессиональными рисками, создаваемыми этой кислотой, являются контакт с кожей, приводящий к ожогам и вдыхание паров.

• Воздействие паров в высоких концентрациях приводит к немедленному и сильному раздражению глаз, дыхательных путей и слизистых оболочек: это быстро прекращается после воздействия, хотя существует риск последующего отека легких, если повреждение тканей было более сильным.

При более низких концентрациях наиболее часто сообщаемым симптомом хронического воздействия сернокислотных аэрозолей является эрозия зубов, обнаруженная практически во всех исследованиях.

• Повторное воздействие сернокислых туманов может повысить вероятность развития рака легких до 64 процентов.

В США допустимый предел воздействия на серную кислоту установлен на уровне 1 мг/м3: пределы в других странах аналогичны. Были сообщения о приеме серной кислоты в пищу, приводящем к дефициту витамина B12 с комбинированной дегенерацией.

• В таких случаях чаще всего поражается спинной мозг, но зрительные нервы могут демонстрировать демиелинизацию, потерю аксонов и глиозы.

Серная кислота и ее Применение

Производство H₂SO₄ в стране является хорошим показателем ее промышленной прочности.

Мировое производство в 2004 году составило около 180 миллионов тонн при следующем географическом распределении:

• Азия — 35%,

• Северная Америка (включая Мексику) — 24%,

• Африка 11%, Западная Европа — 10%,

• Восточная Европа и Россия — 10%,

• Австралия и Океания — 7%,

• Южная Америка — 7%.

Большая часть этого количества (≈60%) потребляется на удобрения, в частности на суперфосфаты, фосфат аммония и сульфаты аммония.

Около 20% используется в химической промышленности для производства моющих средств, синтетических смол, красителей, фармацевтических препаратов, нефтяных катализаторов, инсектицидов и антифризов, а также в различных процессах, таких как кислотизация нефтяных скважин, восстановление алюминия, проклеивание бумаги, обработка воды.

Около 6% применений относятся к пигментам и включают краски, эмали, печатные краски, мелованные ткани и бумагу.

Остальное количество ( ≈14% ) применяется в таких отраслях, как производство взрывчатых веществ, целлофана, ацетата и вискозного текстиля, смазочных материалов, цветных металлов и батарей.

Серная кислота и Водоросли

H₂SO₄ используется в качестве защиты некоторыми морскими видами, например, фаэофит Desmarestia munda (порядок Desmarestiales) концентрирует серную кислоту в клеточных вакуолях.

• Под воздействием воздуха они выделяют кислоту, тем самым разрушая себя и близлежащие морские водоросли в процессе.

Серная кислота и Венера

Серная кислота образуется в верхних слоях атмосферы Венеры при фотохимическом воздействии Солнца на диоксид углерода, диоксид серы и водяной пар.

• Ультрафиолетовые фотоны с длинами волн менее 169 нм могут фотодиссоциировать диоксид углерода на монооксид углерода и атомный кислород.

В верхних, более холодных частях атмосферы Венеры серная кислота существует в виде жидкости, а густые облака серной кислоты полностью затмевают поверхность планеты, если смотреть сверху.

• Постоянные венерины облака производят концентрированный кислотный дождь, так как облака в атмосфере Земли производят водный дождь.

Серная кислота и Европа

Инфракрасные спектры, полученные космическим аппаратом NASA Galileo, показывают различные поглощения на спутнике Юпитера Европе, которые приписываются одному или нескольким гидратам серной кислоты.

• H₂SO₄ в растворе с водой вызывает значительное снижение температуры плавления воды до 210 К (− 63 С), и это делает более вероятным существование жидких растворов под ледяной коркой Европы.

Трактовка спектров несколько спорна. Некоторые планетологи предпочитают присваивать спектральные особенности сульфатному иону, возможно, как части одного или нескольких минералов на поверхности Европы.

Серная кислота на Земле

Чистая серная кислота не встречается естественным образом на Земле в безводной форме из-за ее большого сродства к воде.

• Разбавленная серная кислота является составной частью кислотного дождя, который образуется атмосферным окислением диоксида серы в присутствии воды, то есть окислением сернистой кислоты.

Диоксид серы является основным побочным продуктом, получаемым при сжигании серосодержащих видов топлива, таких как уголь или нефть.

• Серная кислота образуется путем окисления сульфидных минералов, таких как сульфид железа.

• В стратосфере, втором слое атмосферы, который обычно находится между 10 и 50 км над поверхностью Земли, серная кислота образуется в результате окисления вулканического диоксида серы гидроксильным радикалом.

Поскольку серная кислота достигает перенасыщения в стратосфере, она может образовать частицы аэрозоля и обеспечить поверхность для роста аэрозоля путем конденсации и коагуляции с другими аэрозолями вода-серная кислота, что приводит к образованию стратосферного аэрозольного слоя.

Таблица 1: Химические свойства серной кислоты

Реагенты

Разбавленная H₂SO₄

Концентрированная H₂SO₄

Металлы активные

(Ca, Na, Ba, Zn, Mg)

Металлы средней активности

(Fe, Sn, Cr, Co, Ni, Pb)

Малоактивные металлы

(Hg, Ag, Cu, Bi)

H₂SO₄ (k.) + Au, Pt ≠ ни при каких условиях