Страница 2
Разредената сярна киселина е подходяща за получаване на прости анионни киселини, които са слабо разтворими във вода.
Разредената сярна киселина, от която бензенсулфоновата киселина е отстранена с бензен, отново се концентрира в резултат на въвеждането на серен анхидрид. Бензеновият екстракт се дестилира и бензолът се връща в цикъла. Дестилационният остатък е сравнително чиста бензенсулфонова киселина. При този метод използването на сярна киселина е най-добро. Недостатък е незадоволителният топлинен баланс и дългото време за реакция. Когато процесът се извършва под налягане, при повишени температури и когато сярната киселина се концентрира в реакционни апарати, този метод може да стане икономичен.
Разредената сярна киселина реагира с метали, чийто електроден потенциал е p 0, освобождавайки водород.
Разредената сярна киселина няма ефект върху медните сулфиди, така че директното излугване със сярна киселина на руда, съдържаща значителни количества медни сулфидни минерали, е нерентабилно. Железният сулфат е разтворител за минерали от меден сулфид.
Разредената сярна киселина не проявява окислителни свойства, с изключение на способността й да разтваря метали с редукция на Н до Н2 (виж раздел. Много органични съединения са или частично, или напълно окислени от гореща концентрирана сярна киселина. Свойствата на сярната киселина са описан в раздел.
Разредената сярна киселина, за разлика от концентрираната сярна киселина, почти няма ефект върху металната мед. Колкото по-разредена е сярната киселина, толкова по-малко забележимо е взаимодействието между тях. Това явление се обяснява с липсата на окислителни свойства на разредената сярна киселина.
Разредена сярна киселина, пречистена от органични примеси, може да се използва частично за неутрализиране на алкални фабрични отпадъчни води, както и негасена вар за производство на гранулат, използван в производството на цимент, или прахообразен хидрофобен продукт, използван в производството на битум и тухли като пълнител, или гипс , имащи неограничено търсене в много отрасли - строителство, металургия, медицина.
Разредената сярна киселина, когато се нагрява с метален калай, освобождава водород и образува калаен сулфат.
Разредената сярна киселина не реагира с йодиди. Концентрираната сярна киселина няма ефект върху елементарния йод.
Разредената сярна киселина (повече от 10% H2SO4) значително разрушава дървото. В концентрирани разтвори на сярна киселина дървото се овъглява. При повишени температури дори разредената сярна киселина разрушава дървесината, причинявайки хидролизиране. Дървесината не е стабилна в азотна киселина. Разредени разтвори на солна киселина(10% НС1) при нормални температури нямат ефект върху дървото. Дървото се държи приблизително по същия начин по отношение на флуороводородна киселина.
Което е 269,2 ºС, а специфичната плътност е 1,83 g/ml при температура на околната среда (20º) - това е сярна киселина. Точката на топене на това вещество е само 10,3ºС.
Нивото на концентрация до голяма степен е определящият фактор при използването му в химията и промишленото производство. По правило се разграничават две основни конвенционални разделения на нивата на концентрация, въпреки че в строго научен смисъл е невъзможно да се направи цифрова линия между тях. Според тази класификация се разграничават разредена сярна киселина и концентрирана сярна киселина.
Взаимодействайки с редица метали, като желязо, цинк, магнезий, това вещество освобождава водород по време на реакцията. Например, при взаимодействие с желязо възниква реакция, чиято формула е написана по следния начин: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2. Трябва да се помни, че разредената сярна киселина, чиито свойства я характеризират като силен окислител, практически не взаимодейства с метали с ниска активност - мед, сребро, злато.
Като силен окислител, това съединение е способно да окислява много голям списък от метали; широко приложениев най-много различни области промишлено производство.
Като правило, когато реагира с химически активни вещества, например магнезий или натрий, резултатът от редокс реакция е (IV), а ако тези активни вещества са метали, тогава реакцията произвежда сероводород (H2S) и сяра (S ). Тези активни металиМоже ли калций, калий, вече споменатия магнезий и др.
Безводната, или както се нарича още, силно концентрирана сярна киселина, слабо или практически не взаимодейства с метали, например с желязо, тъй като желязото има изключително ниско ниво на химическа активност. Резултатът от тяхното взаимодействие може да бъде само образуването на силен филм върху повърхността на сплавта, съдържаща желязо, в химичен съставкоято включва оксиди. Това се дължи на факта, че разредената сярна киселина и дори по-концентрираната се съхранява и транспортира главно в контейнери, изработени от метали: титан, алуминий, никел.
Това вещество е способно да окислява неметали и дори да проявява своите окислителни свойства по време на реакции със сложни вещества, като редуциращи агенти. Характерът на протичането на такива реакции се определя от степента на концентрация, която има разредената сярна киселина във всеки конкретен случай. От друга страна, това вещество, независимо от нивото на концентрация, има много от характерните свойства, които имат другите киселини. Например, той е способен да взаимодейства с оксиди и да доведе до освобождаване на соли. Същото се случва при взаимодействие с хидроксиди. В допълнение, разреденият H2SO4 е двуосновно съединение, което също формира някои свойства, характерни само за него, когато взаимодейства с други вещества. Основното е, че в резултат на тези взаимодействия се образуват два вида соли: средни (за концентрирана киселина) соли - сулфати и за разредена киселина - хидросулфати.
Както вече беше отбелязано, разредената сярна киселина е важен и широко използван продукт в химическата промишленост. Приложенията в други индустриални области също са многостранни. По този начин се използва в производството на изкуствени влакна и различни видовепластмаси, минерални торове, багрила. Свойствата на киселината са търсени в производството В металургичното производство, тя е незаменима и се използва широко като изсушител на газове.
Производните на сярната киселина - сулфатите - се използват активно в селско стопанство, в промишлеността - в производството на бои, хартия, каучук, гипс и много други.
Всяка киселина е сложно вещество, чиято молекула съдържа един или повече водородни атоми и киселинен остатък.
Формулата на сярната киселина е H2SO4. Следователно молекулата на сярната киселина съдържа два водородни атома и киселинния остатък SO4.
Сярна киселина се образува, когато серен оксид реагира с вода
SO3+H2O -> H2SO4
Чистата 100% сярна киселина (монохидрат) е тежка течност, вискозна като масло, без цвят и мирис, с кисел "меден" вкус. Вече при температура от +10 ° C се втвърдява и се превръща в кристална маса.
Концентрираната сярна киселина съдържа приблизително 95% H2SO4. И се втвърдява при температури под –20°C.
Взаимодействие с вода
Сярната киселина се разтваря добре във вода, смесвайки се с нея във всякаква пропорция. В същото време се откроява голям бройтоплина.
Сярната киселина може да абсорбира водни пари от въздуха. Това свойство се използва в промишлеността за изсушаване на газове. Газовете се изсушават чрез преминаването им през специални контейнери със сярна киселина. Разбира се, този метод може да се използва само за онези газове, които не реагират с него.
Известно е, че когато сярната киселина влезе в контакт с много органични вещества, особено въглехидрати, тези вещества се овъгляват. Факт е, че въглехидратите, подобно на водата, съдържат както водород, така и кислород. Сярната киселина отнема тези елементи от тях. Това, което остава, са въглища.
Във воден разтвор на H2SO4 индикаторите лакмус и метилоранж стават червени, което показва, че този разтвор има кисел вкус.
Взаимодействие с метали
Както всяка друга киселина, сярната киселина е способна да замени водородните атоми с метални атоми в своята молекула. Взаимодейства с почти всички метали.
Разредена сярна киселинареагира с метали като обикновена киселина. В резултат на реакцията се образува сол с киселинен остатък SO4 и водород.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
А концентрирана сярна киселинае много силен окислител. Той окислява всички метали, независимо от позицията им в серията на напрежението. И когато реагира с метали, самият той се редуцира до SO2. Водород не се отделя.
Сu + 2 H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (конц.) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Но златото, желязото, алуминият и металите от платиновата група не се окисляват в сярна киселина. Следователно сярната киселина се транспортира в стоманени цистерни.
Солите на сярната киселина, които се получават в резултат на такива реакции, се наричат сулфати. Те са безцветни и лесно кристализират. Някои от тях са силно разтворими във вода. Само CaSO4 и PbSO4 са слабо разтворими. BaSO4 е почти неразтворим във вода.
Взаимодействие с бази
Реакцията между киселини и основи се нарича реакция на неутрализация. В резултат на реакцията на неутрализация на сярната киселина се образува сол, съдържаща киселинен остатък SO4 и вода H2O.
Примери за реакции на неутрализация на сярна киселина:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Сярната киселина реагира с неутрализация както с разтворими, така и с неразтворими основи.
Тъй като молекулата на сярната киселина има два водородни атома и са необходими две основи, за да се неутрализира, тя се класифицира като двуосновна киселина.
Взаимодействие с основни оксиди
от училищен курсВ химията знаем, че оксидите са сложни вещества, които съдържат два химични елемента, единият от които е кислород в степен на окисление -2. Основните оксиди се наричат оксиди на 1, 2 и някои 3 валентни метали. Примери за основни оксиди: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
Сярната киселина реагира с основни оксиди в реакция на неутрализация. В резултат на тази реакция, както при реакцията с основи, се образуват сол и вода. Солта съдържа киселинния остатък SO4.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Взаимодействие със соли
Сярната киселина реагира със соли на по-слаби или летливи киселини, като измества тези киселини от тях. В резултат на тази реакция се образува сол с киселинен остатък SO4 и киселина
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Приложение на сярната киселина и нейните съединения
Бариевата каша BaSO4 е способна да блокира рентгеновите лъчи. Запълвайки с него кухите органи на човешкото тяло, рентгенолозите ги изследват.
В медицината и строителството естественият гипс CaSO4 * 2H2O и кристалният хидрат на калциевия сулфат се използват широко. Глауберовата сол Na2SO4 * 10H2O се използва в медицината и ветеринарната медицина, в химическата промишленост - за производството на сода и стъкло. Меден сулфат CuSO4 * 5H2O е известен на градинарите и агрономите, които го използват за борба с вредители и болести по растенията.
Сярната киселина се използва широко в различни индустрии: химическа, металообработваща, петролна, текстилна, кожарска и др.
Киселината с метал е специфична за тези класове съединения. По време на неговия ход водородният протон се редуцира и заедно с киселинния анион се заменя с метален катион. Това е пример за реакция, която произвежда сол, въпреки че има няколко типа взаимодействия, които не следват този принцип. Те протичат като окислително-редукционни реакции и не се придружават от отделяне на водород.
Принципи на реакции на киселини с метали
Всички реакции с метал водят до образуване на соли. Единственото изключение е може би реакцията на благороден метал с царска вода, смес от солна киселина и всяко друго взаимодействие на киселини с метали води до образуването на сол. Ако киселината не е нито концентрирана сярна, нито азотна, тогава молекулярен водород се освобождава като продукт.
Но когато концентрираната сярна киселина реагира, взаимодействието с металите протича на принципа на окислително-редукционния процес. Следователно експериментално са идентифицирани два вида взаимодействия между типични метали и силни неорганични киселини:
- взаимодействие на метали с разредени киселини;
- взаимодействие с концентрирана киселина.
Реакциите от първия тип възникват с всяка киселина. Единствените изключения са концентрираната и азотната киселина с всякаква концентрация. Те реагират според втория тип и водят до образуване на соли и продукти от редукция на сяра и азот.
Типични взаимодействия на киселини с метали
Металите, разположени отляво на водорода в стандартната електрохимична серия, реагират с други киселини с различна концентрация, с изключение на азотната киселина, за да образуват сол и да освободят молекулярен водород. Металите, разположени вдясно от водорода в серията на електроотрицателността, не могат да реагират с горните киселини и взаимодействат само с азотна киселина, независимо от нейната концентрация, с концентрирана сярна киселина и с царска вода. Това е типична реакция между киселини и метали.
Реакции на метали с концентрирана сярна киселина
Реакции с разредена азотна киселина
Разредената азотна киселина реагира с метали, разположени отляво и отдясно на водорода. По време на реакцията с активни метали се образува амоняк, който веднага се разтваря и реагира с нитратния анион, образувайки друга сол. Киселината реагира с метали със средна активност, за да освободи молекулярен азот. При нискоактивните реакцията протича с отделяне на двувалентен азотен оксид. Най-често в една реакция се образуват няколко продукта на редукция на сярата. Примери за реакции са предоставени в графичното приложение по-долу.
Реакции с концентрирана азотна киселина
IN в такъв случайАзотът също действа като окислител. Всички реакции завършват с образуване на сол и освобождаване на окислително-възстановителни реакции Схеми за протичане на окислително-възстановителни реакции са предложени в графичното приложение. В този случай реакцията с нискоактивни елементи заслужава специално внимание. Това взаимодействие на киселини с метали е неспецифично.
Реактивност на металите
Металите реагират с киселини доста лесно, въпреки че има няколко инертни вещества. Това също са елементи, които имат висок стандартен електрохимичен потенциал. Има редица метали, които са изградени на основата този показател. Нарича се серия на електроотрицателността. Ако металът е вляво от водорода в него, тогава той може да реагира с разредена киселина.
Има само едно изключение: желязото и алуминият, поради образуването на 3-валентни оксиди на тяхната повърхност, не могат да реагират с киселина без нагряване. Ако сместа се нагрее, филмът от метален оксид първоначално реагира и след това самият той се разтваря в киселината. Металите, разположени вдясно от водорода в серията на електрохимичната активност, не могат да реагират с неорганична киселина, включително разредена сярна киселина. Има две изключения от правилото: тези метали се разтварят в концентрирана и разредена азотна киселина и царска вода. В последния не могат да се разтворят само родий, рутений, иридий и осмий.
