Свойства сернистой кислоты химические уравнения реакций

Сернистая кислота: строение и химические свойства

Сернистая кислота H₂SO₃ – это двухосновная кислородсодержащая кислота. При нормальных условиях — неустойчивое вещество, которое распадается на диоксид серы и воду.

Валентность серы в сернистой кислоте равна IV, а степень окисления +4.

Химические свойства

1. Сернистая кислота H₂SO₃ в водном растворе – двухосновная кислота средней силы. Частично диссоциирует по двум ступеням:

HSO₃ – ↔ SO₃ 2– + H +

2. Сернистая кислота самопроизвольно распадается на диоксид серы и воду:

3. Сернистая кислота взаимодействует с сильными основаниями и их оксидами.

Например , сернистая кислота реагирует с гидроксидами натрия и калия:

4. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства сернистой кислоты. При взаимодействии с окислителями степень окисления серы повышается.

Например , сернистая кислота обесцвечивает бромную воду:

Азотная кислота очень легко окисляет сернистую:

Озон также окисляет сернистую кислоту:

Качественная реакция на сернистую кислоту – обесцвечивание раствора перманганата калия:

5. В присутствии сильных восстановителей сернистая кислота может проявлять окислительные свойства.

Например , при взаимодействии с сероводородом сернистая кислота восстанавливается до молекулярной серы:

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.

Урок №24. Оксид серы (IV). Сернистая кислота и её соли

Сернистый ангидрид; сернистый газ – SO 2

Физические свойства

Бесцветный газ с резким запахом; хорошо растворим в воде (в 1V H 2 O растворяется 40V SO 2 при н.у.); более чем в два раза тяжелее воздуха, ядовит; t°пл. = -75,5°C; t°кип. = -10°С.

Обесцвечивает многие красители, убивает микроорганизмы.

Получение

1) При сжигании серы в кислороде:

S + O 2 = t = SO 2

2) Окислением сероводорода и сульфидов:

2H 2 S + 3O 2 = t = 2SO 2 + 2H 2 O

2CuS + 3O 2 = t = 2SO 2 + 2CuO

4FeS 2 + 11O 2 = t = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

3) Обработкой солей сернистой кислоты – сульфитов минеральными кислотами:

Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + SO 2 ↑ + H 2 O

4) При окислении неактивных металлов концентрированной серной кислотой:

Cu + 2H 2 SO 4 (конц) → CuSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O

Химические свойства

1. SO 2 – проявляет окислительно-восстановительные свойства

SO 2 — восстановитель (S +4 – 2ē → S +6 )

2SO 2 + O 2 ← кат-V2O5 → 2SO 3

Обесцвечивает бромную воду:

SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr

Окисляется азотной кислотой, озоном и оксидом свинца (IV):

SO 2 + 2HNO 3 = H 2 SO 4 + 2NO 2

Обесцвечивает раствор перманганата калия – качественная реакция на сернистый га з:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O = K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 2H 2 SO 4

SO 2 — окислитель (S +4 + 4ē → S 0 )

SO 2 + С = t = S + СO 2

SO 2 + 2CO = t = 2СО 2 + S

SO 2 + 2H 2 S = t = 3S + 2H 2 O

2. Сернистый ангидрид — кислотный оксид

При растворении SO 2 в воде образуется слабая и неустойчивая сернистая кислота H 2 SO 3 (существует только в водном растворе)

Свойства сернистой кислоты

Сернистая кислота диссоциирует ступенчато:

(первая ступень, образуется гидросульфит – анион)

HSO 3 — ↔ H + + SO 3 2-

(вторая ступень, образуется анион сульфит)

H 2 SO 3 образует два ряда солей — средние (сульфиты) и кислые (гидросульфиты).

Как и все кислоты, сернистая кислота меняет цвет растворов индикаторов. Метиловый оранжевый в растворе кислоты становится красным. В старину дамские соломенные шляпки отбеливали сернистой кислотой. Раствор сернистой кислоты отбеливает ткани из растительного материала, шерсти, шелка.

Качественной реакцией на соли сернистой кислоты является взаимодействие соли с сильной кислотой, при этом выделяется газ SO 2 с резким запахом:

Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + SO 2 ↑+ H 2 O

2H + + SO 3 2- = SO 2 ↑+ H 2 O

Сернистая кислота H 2 SO 3. проявляет восстановительные свойства:

Сернистая кислота взаимодействует с раствором йода, обесцвечивая его. При этом образуются йодоводородная и серная кислоты.

H 2 SO 3 + I 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2НI

Водные растворы сульфитов щелочных металлов окисляются на воздухе:

2SO 3 2- + O 2 = 2SO 4 2-

3. Взаимодействие со щелочами

Ba(OH) 2 + SO 2 → BaSO 3 ↓ (сульфит бария) + H 2 O

Ba(OH) 2 + 2SO 2 (избыток) = Ba(HSO 3 ) 2 (гидросульфит бария)

4. Взаимодействие с основными оксидами

SO 2 + CaO = CaSO 3

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Задание №1. Закончите уравнения химических реакций, составьте электронный баланс, укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель:

Задание №2. Осуществите превращения по схемам:

1) S → H 2 S → SO 2 → Na 2 SO 3 → BaSO 3 → SO 2

2) SO 2 + Br 2 , H 2 O →А → Na 2 SO 4 → BaSO 4

3) FeS 2 → SO 2 ­→Na 2 SO 3 +HCl → A + O 2 → B → H 2 SO 4

4) SO 2 +KMnO 4 , H 2 O → A + BaCl 2 → B

5) SO 2 → S → K 2 S → H 2 S → PbS → SO 2

6) H 2 SO 3 +I 2 → A +Cu → B +NaOH → C

7) K 2 SO 3 → SO 2 → MgSO 3 → SO 2 → KHSO 3 → SO 2

Уравнения реакций ионного обмена напишите в полном и кратком ионном виде.