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; tпл = 884º C; tкип = 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:
Серная кислота (H2SO4)
Молекула серной кислоты имеет крестовидную форму:
Физические свойства серной кислоты:
- плотная маслянистая жидкость без цвета и запаха;
- плотность 1,83 г/см 3 ;
- температура плавления 10,3°C;
- температура кипения 296,2°C;
- очень гигроскопична, смешивается с водой в любых отношениях;
- при растворении концентрированной серной кислоты в воде происходит выделение большого кол-ва тепла ( ВАЖНО ! Приливают кислоту в воду! Воду в кислоту приливать нельзя. )
Серная кислота бывает двух видов:
- разбавленная H2SO4(разб) — водный раствор кислоты, в котором процентное содержание H2SO4 не превышает 70%;
- концентрированная H2SO4(конц) — водный раствор кислоты, в котором процентное содержание H2SO4 превышает 70%;
Химические свойства H2SO4
Серная кислота полностью диссоциирует в водных растворах в две ступени:
Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот, вступая в реакции:
- с основными оксидами:
- с основаниями:
- с солями:
В окислительно-восстановительных реакциях серная кислота выступает в роли окислителя, при этом, в разбавленной H2SO4 роль окислителей играют катионы водорода (H + ), а в концентрированной — сульфат-ионы (SO4 2- ) (более сильные окислители, чем катионы водорода).
- разбавленная серная кислота:
H2 +1 S +6 O4 -2
окислитель H + : 2H + +2e — → H2 0 ↑ - концентрированная серная кислота:
H2 +1 S +6 O4 -2
окислитель S +6 :- S +6 +2e — → S +4 (SO2)
- S +6 +6e — → S 0 (S)
- S +6 +8e — → S -2 (H2S)
Разбавленная серная кислота реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее водорода (реакция проходит с образованием сульфатов и выделением водорода):
С металлами, стоящими правее водорода (медь, серебро, ртуть, золото), разбавленная серная кислота не реагирует.
Концентрированная серная кислота является более сильным окислителем, особенно это проявляется при нагревании. Концентрированная серная кислота не реагирует только с золотом, с остальными металлами, стоящими правее водорода, кислота взаимодействует с образованием сульфатов и сернистого газа. Более активными металлами (цинк, алюминий, магний) концентрированная серная кислота восстанавливается до свободной серы или сероводорода.
С остальными металлами серная кислота взаимодействует с образованием сернистого газа, серы или сероводорода (конкретный продукт восстановления серной кислоты зависит от ее концентрации):
Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы, восстанавливаясь до сернистого газа:
При низких температурах концентрированная серная кислота пассивирует некоторые металлы (железо, алюминий, никель, хром, титан), что дает возможность ее промышленной перевозки в железных цистернах.
Получение и применение серной кислоты
Серную кислоту в промышленности получают двумя способами: контактным и нитрозным.
Контактный способ получения H2SO4:
- На первом этапе получают сернистый газ путем обжига серного колчедана:
- На втором этапе, сернистый газ окисляют кислородом воздуха до серного ангидрида, реакция идет в присутствии оксида ванадия, играющего роль катализатора:
- На третьем, последнем этапе, получают олеум, для этого серный ангидрид растворяют в концентрированной серной кислоте:
- В дальнейшем олеум транспортируется в железных цистернах, а серная кислота получается из олеума разбавлением водой:
Нитрозный способ получения H2SO4:
- На первом этапе очищенный от пыли сернистый газ обрабатывается серной кислотой, в которой растворена нитроза (оксид азота):
- Выделившийся оксид азота окисляется кислородом и снова поглощается серной кислотой:
Применение серной кислоты:
- для осушки газов;
- в производстве других кислот, солей, щелочей и проч.;
- для получения удобрений, красителей, моющих средств;
- в органическом синтезе;
- в производстве органических веществ.
Соли серной кислоты
Поскольку серная кислота является двухосновной кислотой, она дает два вида солей: средние соли (сульфаты) и кислые соли (гидросульфаты).
Сульфаты хорошо растворяются в воде, исключение составляют CaSO4, PbSO4, BaSO4 — первые два плохо растворяются, а сульфат бария практически нерастворим. Сульфаты, в состав которых входит вода, называются купоросами (медный купорос — CuSO4·5H2O).
Отличительной особенностью солей серной кислоты является их отношение к нагреванию, например, сульфаты натрия, калия, бария устойчивы к нагреванию, не разлагаясь даже при 1000°C, в то же время, сульфаты меди, алюминия, железа разлагаются даже при незначительном нагревании с образованием оксида металла и серного ангидрида: CuSO4 = CuO+SO3.
Горькая (MgSO4·7H2O) и глауберова (Na2SO4·10H2O) соль используются в качестве слабительного средства. Сульфат кальция (CaSO4·2H2O) — при изготовлении гипсовых повязок.
Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:
Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе
Характеристика окислительно-восстановительных свойств серной кислоты. Получение тиосульфата натрия
Реакции получения тиосульфата натрия
Задача 866.
Написать уравнение реакции получения тиосульфата натрия. Какова степень окисленности серы в этом соединении? Окислительные или восстановительные свойства проявляет тиосульфат-ион? Привести примеры реакций.
Решение:
Уравнения реакций получения тиосульфата натрия:
а) Водный раствор сульфита натрия кипятят в присутствии серы, а затем охлаждают, выделяется кристаллогидрат тиосульфата натрия:
Водный раствор сульфита натрия кипятят в присутствии серы, а затем охлаждают, выделяется кристаллогидрат тиосульфата натрия.
б) Окисление полисульфидов кислородом воздуха:
в) Получение тиосульфата натрия путём взаимодействия серы со щёлочью. Реакция протекает с одновременным окислением и восстановлением серы:
г) Непосредственное взаимодействие сернистого ангидрида с сероводородом в щелочной среде. Для этого смесь обеих газов пропускают при сильном размешивании в раствор едкого натра до его нейтрализации, то образуется тиосульфат натрия:
Атомы серы, входящие в состав тиосульфатов имеют различную степень окисленности; у одного атома степень окисленности равна +4, у другого 0.Тиосульфат-ион S2O3 2- проявляет свойства восстановителя. Хлор, бром и другие сильные окислители окисляют его до сульфат-иона SO4 2- , например:
Взаимодействие тиосульфата натрия с хлором (при его избытке):
S2O3 2- + 4Cl2 0 + 5H2O ↔ 2SO4 2- + 8Cl — + 10H +
Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ↔ 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl l
В данной реакции тиосульфат натрия выступает в роли восстановителя, увеличивая степень окисления одного атома серы от 0 до +4, другого – от +4 до +6.
Под действием слабого окислителя тиосульфат натрия окисляется до соли тетратионовой кислоты H2S4O6.
Взаимодействие тиосульфата натрия с йодом:
В данной реакции тиосульфат натрия выступает в роли восстановителя, увеличивая степень окисления одного атома серы от 0 до +4. При нагревании свыше 200 0С тиосульфат натрия распадается по схеме:
4Na2S2O 3Na2SO4 + Na2S + 4S↓
При этом протекает реакция самоокисления-восстановления.
Реакции серной кислоты
Задача 867.
Составить уравнения реакций: а) концентрированной Н2SO4 с магнием и с серебром; б) разбавленной Н2SO4 с железом.
Решение:
а) 4Mg + 5Н2SO4(конц.) → 4MgSO4 + H2S↑) + 4H2O;
б) 2Ag + 2Н2SO (конц.) → Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O;
в) Fe + Н2SO4(разб.) → FeSO4 + H2↑.
Задача 868.
Сколько граммов серной кислоты необходимо для растворения 50 г ртути? Сколько из них пойдет на окисление ртути? Можно ли для растворения ртути взять разбавленную серную кислоту?
Решение:
Уравнение реакции:
Из уравнений окисления-восстановления следует, что на окисление 1 моль Hg затрачивается 1 моль H2SO4, следовательно,
200,5 : 98 = 50 : х; х = (98 . 50)/200,5 = 24,44 г.
Находим массу H2SO4 из пропорции:
200,5 : (2 . 98) = 50 : х; х = (2 . 98 . 50)/200,5 = 48,88 г.
Ответ: 48,88 г; 24,44 г. Ртуть стоит в ряду напряжений после водорода – поэтому разбавленная серная кислота не действует на ртуть. Следовательно, для растворения ртути нужно взять концентрированную серную кислоту.
Задача 869.
Одинаковое ли количество серной кислоты потребуется для растворения 40 г никеля, если в одном случае взять концентрированную кислоту, а в другом разбавленную? Какая масса серной кислоты пойдет на окисление никеля в каждом случае?
Решение:
Уравнения реакций:
Рассчитаем массу концентрированной серной кислоты идущую на окисление 40 г никеля из пропорции:
58,7 : (2 . 98) = 40 : х; х = (2 . 98 . 40)/58,7 = 133,56, г.
Теперь рассчитаем массу разбавленной серной кислоты идущую на окисление 40 г никеля из пропорции:
58,7 : 98 = 40 : х; х = (98 . 40)/58,7 = 66,78 г.
Ответ: 133,56 г; 66,78 г. На окисление никеля расходуется одинаковое количество серной кислоты.
http://prosto-o-slognom.ru/chimia/503_sernaya_kislota_H2SO4.html
http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1283-tiosulfat-natriya-sernaya-kislota-zadachi-866-869