Хімічні властивості сульфатної кислоти

МЕТА: Розглянути загальнокислотні властивості сульфатної кислоти, якісну реакцію на сульфат-йон. Удосконалювати вміння ілюструвати властивості сульфатної кислоти відповідними рівняннями реакцій.

 

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Фізичні властивості. Сульфатна кислота H₂SO₄ – (безводна) – важка, безбарвна, оліїста рідина, густина 98%-вої кислоти 1,84 г/см³, сильна кислота, нелетка, запаху не має, є водовідбираючим реагентом завдяки надзвичайній гігроскопічності, їдка речовина, при розчиненні у воді виділяється велика кількість теплоти.

Хімічні властивості.

1. Дисоціація кислоти.

І ступінь:

H₂SO₄ ↔ Н⁺ + НSO - гідроген сульфат-йон (гідросульфат-йон),

ІІ ступінь:

НSO ↔ Н⁺ + SO - сульфат-йон.

Сумарне рівняння:

H₂SO₄ ↔ 2Н⁺ + SO .

Відповідно солі сульфатної кислоти діляться на кислі і середні:

┌ солі ┐

гідрогенсульфати ← кислі середні → сульфати

(гідросульфати)

2. Взаємодія з основами.

Сульфатна кислота реагує з основами (розчинними у воді – лугами, нерозчинними у воді – гідроксидами важких металів, амфотерними гідроксидами) з утворенням кислих та середніх солей:

2КОН + H₂SO₄ = К₂SO₄ + 2Н₂О (калій сульфат, середня сіль);

КОН + H₂SO₄ = КHSO₄ + Н₂О (калій гідрогенсульфат, кисла сіль).

Отже, гідрогенсульфати утворюються тоді, коли кислота перебуває у надлишку

3. Взаємодія з оксидами металів.

Сульфатна кислота реагує з оксидами металів – основними, кислотними, амфотерними:

СаО + H₂SO₄ = СаSO₄ + Н₂О (кальцій сульфат),

Al₂O₃ + H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + Н₂О (алюміній сульфат),

4. Взаємодія з солями.

Вступає в реакцію обміну з солями, утвореними слабшими або леткими чи нерозчинними у воді кислотами:

К₂СО₃ + H₂SO₄ = К₂SO₄ + СО₂↑+ Н₂О,

2КNO₃ + H₂SO₄ = К₂SO₄ + 2НNO₃,

ВаСl₂ + H₂SO₄ = ВаSO₄↓+ 2НСl↑,

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃.

5. Якісна реакція на сульфат-йон (на сульфатну кислоту та її солі) – взаємодія з йоном барію (тобто з розчинними солями барію чи з барій гідроксидом) – випадає молочно-білий осад, нерозчинний ні у воді, ні у кислотах:

Ва²⁺ + SO = ВаSO₄ ↓.

6. Взаємодія з металами.

а) Розбавлена сульфатна кислота реагує з активними металами, що стоять в ряді активності металів до Гідрогену з утворенням солі і виділенням водню:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑,

Fe + H₂SO₄ = Fe SO₄ + H₂↑.

б) Концентрована сульфатна кислота – сильний окисник. Взаємодіє з металами, що в ряду активності металів стоять після Гідрогена:

Сu⁰ + 2 H₂S O₄ = Cu⁺²SO₄ + S⁺⁴O₄ + H₂O.

Сu⁰ – 2е → Cu⁺²

S + 2е → S⁺⁴

Продукти реакції залежать від концентрації сульфатної кислоти та активності металу. Сульфур може відновлюватися від ступеня окиснення +4 до –2 (SO₄, S, H₂S).

Залізо, алюміній та хром пасивуються концентрованою сульфатною кислотою на холоді, але реагують при нагріванні. Платина та золото не реагують навіть при нагріванні.