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:
Гидроксид натрия
Основное получение действием натрия в водой или его оксидов , иногда получают электролизом хлорида натрия . В производстве используется технический гидроксид натрия ( каустическая сода ) получаемая взаимодействием карбоната натрия с гидроксидом кальция , из за примесей считается техническим .
На воздухе во влажной среде окисляется образуя гидроксид натрия :
Все оксидные соединения натрия взаимодействуя с водой дают гидроксиды :
Реакция с пероксидом натрия с водой зависит от температуры , с холодной водой близкой к О образуется гидроксид натрия и пероксид водорода :
А реакция с горячей водой приводит к образованию только кислорода и гидроксида :
При комнатной температуре легко разлагается на кислород и гидроксид натрия :
А если используется катализатор типа оксид марганца получается только кислород и гидроксид натрия :
Применяют в химической промышленности для нейтрализации , остатков кислот , для изготовления минеральных удобрений ( нитрат натрия и т.д ) , большое количество используется для производства мыла и других органических веществ на его основе . Большое значение имеет при осушении газов ( водород , кислород ) , в производстве целлюлозы из древесины , в производстве искусственного шёлка , приготовлении красителей и т.д.
Реакция с кислотами дают соответствующие соли например с соляной кислотой :
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Реакция с серной кислотой даёт сульфат натрия :
С концентрированной серной кислотой на холоду дает гидросульфат натрия :
С азотной кислотой получается нитрат натрия :
В зависимости от концентрации как гидроксида натрия так и от фосфорной кислоты получаются разные вещества :
С галогенами в зависимости от концентрации и температуры также образуются разные вещества :
2NaOH ( кон. , хол ) + E2 = NaEO + NaE + H2O где Е ( хлор , бром , йод )
6NaOH ( кон. , гор. ) + E2 = NaEO3 + 5NaE + 3H2O
Со фтором реагирует иначе в результате образуется фторид натрия и выделяется кислород , в данной реакции фтор выступает :
Цианистый водород реагирует с гидроксидом натрия с образованием цианистого натрия , который в свою очередь может быть использован для извлечения золота из его пород ( цианирование )
NaOH( кон ) + HCN = NaCN + H2O
Реакция при ( 600 ) с щелочными металлами приводит к образованию оксида натрия и свободного водорода :
Реакции гидроксида натрия
4NaOH + 3Ca = ЗСаО + Na2O + 2Na + 2H2 (600° С).
2(NaOH·H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2 (400-500° С),
2NaOH(конц.) + 6Н2О(гор.) + 2Аl = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2NaOH(конц.) + 2H2O + Zn = Na2[Zn(OH)4] + H2↑
NaOH(paзб.) + EO2 = NaHEO3 (Е = С, S), Где Е ( C углерод и S сера )
2NaOH(конц.) + EO2 = Na2EO3 + H2O.
4NaOH(конц.) + SiO2 → Na4SiO4 + 2H2O,
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O (900—1000°С).
4NaOH + 6NO = 4NaNO2 + N2 + 2H2O (300—400°С).
2NaOH(xoл.) + NO + NO2 = 2NaNO2 + H2O,
4NaOH(гop.) + 4NO2 + O2 = 4NaNO3 + 2H2O.
2NaOH + Al2O3 = 2NaAlO2 + H2O (900—1100°С),
NaOH + Al(OH)3 = NaAlO2 + 2H2O (1000°С).
2NaOH(конц., гор.) + 3H2O + Al2O3 = 2Na[Al(OH)4],
NaOH(конц.) + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4].
2NaOH(60%-й) + H2O + ZnO = Na2[Zn(OH)4] (90°С),
2NaOH(конц.) + Zn(OH)2 = Na2[Zn(OH)4] (комн.).
NaOH(конц.) + NH4Cl(конц.) = NaCl + NH3↑ + H2O (кип.).
2NaOH(paзб.) + FeI2 = 2NaI + Fe(OH)2↓ (в атмосфере азота N2),
2NaOH(paзб.) + 2AgNO3 = Ag2O↓ + H2O + 2NaNO3.
3NaOH(paзб.) + AlCl3 = Al(OH)3↓ + 3NaCl,
4NaOH(конц.) + AlCl3 = Na[Al(OH)4] + 3NaCl.
2NaOH(paзб.) + ZnCl2 = Zn(OH)2↓ + 2NaCl,
4NaOH(конц.) + ZnCl2 = Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl.
2NaOH(paзб., хол.) + Zn + 2SO2 = Na2S2O4 + Zn(OH)2↓.
2NaOH + 2H2O + ЗН2О2(конц.) = Na2O2·2H2O2·4H2O↓ (0°С),
Na2O2·2H2O2·4H2O = Na2O2 + 2H2O2 + 4H2O (комн., над конц. H2SO4).
Статья на тему гидроксид натрия
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Leave a Comment
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Взаимодействие серной кислоты с гидроксидом натрия уравнение
Вопрос по химии:
Напишите молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения реакций между следующими растворами: гидроксидом натрия и серной кислотой.
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок — бесплатно!
Ответы и объяснения 1
2Na+1 + 2OH-1 + 2H+1 + SO4-2= 2Na+1 + SO4-2 + 1H2O — ионная
2OH-1 + 2H+1 = 2H2O — сокр.-ионная
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
- Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
- Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
- Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Химия.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!
Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их составе и строении, их свойствах, зависящих от состава и строения, их превращениях, ведущих к изменению состава — химических реакциях, а также о законах и закономерностях, которым эти превращения подчиняются.
http://znaesh-kak.com/x/li/natrii/%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4-%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F
http://online-otvet.ru/himia/5b74979ff0470557d777cb73