Svovelsyre strukturell kjemisk formel. Molekylstruktur Kjemisk formel for svovelsyre h2so4

Mål: Gjør deg kjent med struktur, fysiske og kjemiske egenskaper og bruk av svovelsyre.

Utdanningsmål: Vurder de fysiske og kjemiske egenskapene (vanlig med andre syrer og spesifikke) til svovelsyre, forberedelse, viser den store betydningen av svovelsyre og dens salter i den nasjonale økonomien.

Pedagogiske oppgaver: Fortsette å utvikle en dialektisk-materialistisk naturforståelse hos elevene.

Utviklingsoppgaver: Utvikling av generelle pedagogiske ferdigheter og evner, arbeid med en lærebok og tilleggslitteratur, regler for arbeid på skrivebordet, evnen til å systematisere og generalisere, etablere årsak-virkningsforhold, uttrykke sine tanker konkludert og kompetent, trekke konklusjoner, trekke opp diagrammer, skisse.

I løpet av timene

1. Repetisjon av det som er dekket.

Frontal klasseundersøkelse. Sammenlign egenskapene til krystallinsk og plastisk svovel. Forklar essensen av allotropi.

2. Studere nytt materiale.

Etter å ha lyttet nøye til historien, vil vi på slutten av leksjonen forklare hvorfor svovelsyre oppførte seg rart med vann, tre og en gullring.

Et lydopptak spilles av.

Svovelsyrens eventyr.

I ett kjemisk rike bodde det en trollkvinne, hun het Svovelsyre. Utseendemessig var det ikke så ille: en fargeløs væske, viskøs som olje, luktfri. Svovelsyre Jeg ville bli berømt, så jeg dro på tur.

Hun hadde gått i 5 timer, og siden dagen var for varm, var hun veldig tørst. Og plutselig så hun en brønn. "Vann!" - utbrøt syren og løp opp til brønnen og rørte ved vannet. Vannet suset forferdelig. Med et skrik styrtet den redde trollkvinnen bort. Selvfølgelig visste ikke den unge syren det når den ble blandet svovelsyre En stor mengde varme frigjøres med vann.

"Hvis vann kommer i kontakt med svovelsyre, da kan vannet, som ikke har tid til å blande seg med syren, koke og kaste ut sprut svovelsyre. Denne oppføringen dukket opp i dagboken til en ung reisende, og kom deretter inn i lærebøker.

Siden syren ikke slukket tørsten hennes, bestemte treet seg for å legge seg ned og hvile i skyggen. Men hun lyktes heller ikke med det. Så snart som Svovelsyre Jeg rørte ved veden, den begynte å forkulle. Uten å vite årsaken til dette, løp den skremte syren bort.

Snart kom hun til byen og bestemte seg for å gå til den første butikken hun kom over på veien. Det viste seg å være en smykkebutikk. Da syren nærmet seg montrene, så mange vakre ringer. Svovelsyre Jeg bestemte meg for å prøve en ring. Etter å ha spurt selgeren om en gullring, satte den reisende den på den lange, vakre fingeren. Trollkvinnen likte virkelig ringen og bestemte seg for å kjøpe den. Dette er hva hun kunne skryte av til vennene sine!

Etter å ha forlatt byen, dro syren hjem. På veien ble hun hjemsøkt av tanken på hvorfor vann og tre oppførte seg så rart når de rørte henne, men ingenting skjedde med denne gylne tingen? "Ja, fordi gull er inne svovelsyre oksiderer ikke." Dette var de siste ordene han skrev med syre i dagboken.

Lærerens forklaringer.

Elektroniske og strukturelle formler for svovelsyre.

Siden svovel er i den tredje perioden i det periodiske systemet, blir ikke oktettregelen (åtte elektronstruktur) observert og svovelatomet kan tilegne seg opptil tolv elektroner. De elektroniske og strukturelle formlene for svovelsyre er som følger:

(Svovels seks elektroner er indikert med en stjerne)

Kvittering.

Svovelsyre dannes ved interaksjon av svoveloksid (5) med vann (SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4).

Fysiske egenskaper.

Svovelsyre er en fargeløs, tung, ikke-flyktig væske. Når det er oppløst i vann, oppstår det veldig sterk oppvarming. Husk at Ikke hell vann i konsentrert svovelsyre!

Konsentrert svovelsyre absorberer vanndamp fra luften. Dette kan verifiseres hvis et åpent kar med konsentrert svovelsyre er balansert på en skala: etter en tid vil koppen med karet falle.

Kjemiske egenskaper.

Fortynnet svovelsyre har felles egenskaper som er karakteristiske for alle syrer. I tillegg har svovelsyre spesifikke egenskaper.

Kjemiske egenskaper til svovel - applikasjon .

Lærer demonstrasjon av en underholdende opplevelse.

Kort sikkerhetsbriefing.

Popsicle (kull fra sukker)

Utstyr	Opplevelsesplan	Konklusjon
Melis. Konsentrert svovelsyre. To beger à 100-150 ml hver. Glasstav. Vekter.	Hell 30 g melis i et beger. Mål 12 ml konsentrert svovelsyre med et begerglass. Bland sukker og syre til en grøtaktig masse i et glass med en glassstang (ta ut glassstangen og legg i et glass vann). Etter en tid blir blandingen mørkere, varmes opp, og snart begynner en porøs kullmasse å krype ut av glasset - kjærlighet på pinne	Forkulling av sukker av svovelsyre (konsentrert) forklares av de oksiderende egenskapene til denne syren. Reduksjonsmidlet er karbon. Prosessen er eksoterm. 2H 2 SO 4 + C 12 O 11 + H22 -> 11 C + 2SO 2 +13 H 2 O + CO 2

Elevene fyller ut en tabell med underholdende opplevelser i notatbøkene.

Elevenes resonnement om hvorfor svovelsyre oppførte seg så rart med vann, tre og gull.

Applikasjon.

På grunn av egenskapene (evnen til å absorbere vann, oksiderende egenskaper, ikke-flyktighet), er svovelsyre mye brukt i den nasjonale økonomien. Det tilhører hovedproduktene i den kjemiske industrien.

1. skaffe fargestoffer;
2. skaffe mineralgjødsel;
3. petroleumsprodukter rensing;
4. elektrolytisk kobber produksjon;
5. elektrolytt i batterier;
6. innhenting av eksplosiver;
7. skaffe fargestoffer;
8. skaffe kunstsilke;
9. oppnå glukose;
10. oppnå salter;
11. produksjon av syrer.

Svovelsyresalter er mye brukt, for eksempel

Na2S04*10H2O– natriumsulfat krystallinsk hydrat (Glaubers salt)- brukes i produksjon av brus, glass, medisin og veterinærmedisin.

CaS04*2H2O– Kalsiumsulfat krystallinsk hydrat (naturlig gips)- brukes til å oppnå semi-vandig gips, nødvendig i konstruksjon, og i medisin - for påføring av gipsavstøpninger.

CuS04*5H2O– kobbersulfat krystallinsk hydrat (2) (kobbersulfat)- brukes i kampen mot skadedyr og plantesykdommer.

Elevenes arbeid med den ekstratekstuelle komponenten i læreboka.

Dette er interessant

...i Kara-Bogaz-Gol-bukten inneholder vannet 30 % Glaubers salt ved en temperatur på +5°C, dette saltet faller ut i form av et hvitt sediment, som snø, og med begynnelsen av varmt vær , løses saltet opp igjen. Siden Glaubers salt dukker opp og forsvinner i denne bukta, ble det kalt mirabilitet, som betyr "utrolig salt."

3. Spørsmål for å forsterke undervisningsmateriell, skrevet på tavla.

1. Om vinteren plasseres noen ganger et kar med konsentrert svovelsyre mellom vinduskarmene. For hvilket formål gjøres dette, hvorfor kan ikke karet fylles til toppen med syre?
2. Hvorfor kalles svovelsyre kjemiens "brød"?

Lekser og instruksjoner om hvordan du fullfører dem.

Der det er nødvendig, skriv ligninger i ionisk form.

Konklusjon på timen, markering og kommentering.

Referanser.

1. Rudzitis G.E. Feldman F.G., Kjemi: Lærebok for 7.-11. klassetrinn på ungdomsskolen (skift) klokken 14. Del 1-3-utgaven - M.: Prosveshchenie, 1987.
2. Kjemi ved skolen nr. 6, 1991.
3. Strempler Genrikh Ivanovich, Kjemi på fritiden: Bok. for ungdomsskoleelever og gamle alder /fig. auto med deltakelse av V.N. Rastopchiny.- F.: Ch. utg. KSE, 1990.

Fysiske egenskaper til svovelsyre:
Tung oljeaktig væske ("olje av vitriol");
tetthet 1,84 g/cm3; ikke-flyktig, svært løselig i vann - med sterk oppvarming; t° pl. = 10,3°C, t°kok. = 296°C, svært hygroskopisk, har vannfjernende egenskaper (forkulling av papir, tre, sukker).

Hydratiseringsvarmen er så stor at blandingen kan koke, sprute og forårsake brannskader. Derfor er det nødvendig å tilsette syre til vann, og ikke omvendt, siden når vann tilsettes syre, vil lettere vann havne på overflaten av syren, hvor all varmen som genereres vil bli konsentrert.

Industriell produksjon av svovelsyre (kontaktmetode):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleum)

Knust, renset, våt svovelkis (svovelkis) helles i ovnen på toppen for brenning i " fluidisert sjikt". Luft beriket med oksygen føres nedenfra (motstrømsprinsipp).
Ovnsgass kommer ut av ovnen, hvis sammensetning er: SO 2, O 2, vanndamp (pyritten var våt) og bittesmå partikler av slagg (jernoksid). Gassen renses fra urenheter av faste partikler (i en syklon og elektrisk utskiller) og vanndamp (i et tørketårn).
I et kontaktapparat oksideres svoveldioksid ved å bruke en katalysator V 2 O 5 (vanadiumpentoksid) for å øke reaksjonshastigheten. Prosessen med oksidasjon av ett oksid til et annet er reversibel. Derfor velges optimale forhold for den direkte reaksjonen - økt trykk (siden den direkte reaksjonen skjer med en reduksjon i det totale volumet) og en temperatur ikke høyere enn 500 C (siden reaksjonen er eksoterm).

I absorpsjonstårnet absorberes svoveloksid (VI) av konsentrert svovelsyre.
Absorpsjon av vann brukes ikke, fordi svoveloksid oppløses i vann med frigjøring av en stor mengde varme, så den resulterende svovelsyren koker og blir til damp. For å forhindre dannelse av svovelsyretåke, bruk 98 % konsentrert svovelsyre. Svoveloksid løser seg veldig godt i en slik syre og danner oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Kjemiske egenskaper til svovelsyre:

H 2 SO 4 er en sterk dibasisk syre, en av de sterkeste mineralsyrene; på grunn av sin høye polaritet brytes H – O-bindingen lett.

1) Svovelsyre dissosieres i vandig løsning , danner et hydrogenion og en sur rest:
H2SO4 = H+ + HSO4-;
HSO4- = H+ + SO42-.
Sammendragsligning:
H2SO4 = 2H+ + SO42-.

2) Interaksjon av svovelsyre med metaller:
Fortynnet svovelsyre løser bare metaller i spenningsserien til venstre for hydrogen:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (fortynnet) → Zn + 2 SO 4 + H 2

3) Reaksjon av svovelsyremed basiske oksider:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Reaksjon av svovelsyre medhydroksyder:
H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Utveksle reaksjoner med salter:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2 HCl
Dannelsen av et hvitt bunnfall av BaSO 4 (uløselig i syrer) brukes til å påvise svovelsyre og løselige sulfater (kvalitativ reaksjon på sulfation).

Spesielle egenskaper for konsentrert H 2 SO 4:

1) Konsentrert svovelsyre er sterkt oksidasjonsmiddel ; ved interaksjon med metaller (unntatt Au, Pt), reduseres den til S +4 O 2, S 0 eller H 2 S -2 avhengig av aktiviteten til metallet. Uten oppvarming reagerer den ikke med Fe, Al, Cr - passivering. Når de interagerer med metaller med variabel valens, oksiderer de sistnevnte til høyere oksidasjonstilstander enn når det gjelder en fortynnet syreløsning: Fe 0→ Fe 3+ , Cr 0→ Cr 3+ , Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Aktivt metall

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konsentrert) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12 H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 e— → 2Al 3+ — oksidasjon
3│ S 6+ + 8e → S 2– restitusjon

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4 MgSO 4 + H 2 S + 4 H 2 O

Middels aktivitet metall

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konsentrert) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksidasjon
1│ S 6+ + 6e → S 0 – restitusjon

Lavaktivt metall

2Bi + 6H 2 SO 4 (kons.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksidasjon
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - utvinning

2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Konsentrert svovelsyre oksiderer noen ikke-metaller, vanligvis til maksimal oksidasjonstilstand, og reduseres i seg selv tilS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konsentrert) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H2SO4 (konsentrert) → 3S02 + 2H2O

2P+ 5H 2 SO 4 (konsentrert) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Oksidasjon av komplekse stoffer:
Svovelsyre oksiderer HI og HBr til frie halogener:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Konsentrert svovelsyre kan ikke oksidere kloridioner til fritt klor, noe som gjør det mulig å oppnå HCl ved utvekslingsreaksjonen:
NaCl + H2SO4 (konsentrert) = NaHSO4 + HCl

Svovelsyre fjerner kjemisk bundet vann fra organiske forbindelser som inneholder hydroksylgrupper. Dehydrering av etylalkohol i nærvær av konsentrert svovelsyre produserer etylen:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

Forkulling av sukker, cellulose, stivelse og andre karbohydrater ved kontakt med svovelsyre forklares også av dehydrering:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18 H 2 O + 12 SO 2 + 6CO 2.

Nytt emne: Svovelsyre –H 2 SÅ 4

1. Elektroniske og strukturelle formler for svovelsyre

*S - svovel er i eksitert tilstand 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

Elektronisk formel for et svovelsyremolekyl:

Strukturformel for svovelsyremolekylet:

1H - -20 -20

1H - -20 -20

2. Kvittering:

De kjemiske prosessene for produksjon av svovelsyre kan representeres som følgende diagram:

S+O2+O2+H2O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

Svovelsyre fremstilles i tre trinn:

1. stadie. Svovel, jernkis eller hydrogensulfid brukes som råstoff.

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

2 scene. Oksidasjon av SO 2 til SO 3 med oksygen ved bruk av en V 2 O 5 katalysator

2SO2+O2=2SO3+Q

Trinn 3. For å omdanne SO 3 til svovelsyre er det ikke vann som brukes. sterk oppvarming oppstår, og en konsentrert løsning av svovelsyre.

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Resultatet er oleum - en løsningSÅ 3 i svovelsyre.

Enhetskretsskjema(se lærebok s. 105)

3. Fysiske egenskaper.

a) flytende b) fargeløs c) tung (olje av vitriol) d) ikke-flyktig

d) når det er oppløst i vann, oppstår sterk oppvarming ( derfor må svovelsyre absolutt helles ivann,ENikke omvendt!)

4. Kjemiske egenskaper til svovelsyre.

FortynnetH 2 SÅ 4	KonsentrertH 2 SÅ 4
Har alle egenskapene til syrer	Har spesifikke egenskaper
1. Endrer fargen på indikatoren: H 2 SO 4 H + + HSO 4 - HSO 4 - H + + SO 4 2- 2. Reagerer med metaller som står foran hydrogen: Zn+ H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 3. Reagerer med basiske og amfotere oksider: MgO+ H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O 4. Interagerer med baser (nøytraliseringsreaksjon) 2NaOH+H2SO4Na2SO4 +2H2O Når det er overskudd av syre, dannes det sure salter NaOH+H 2 SO 4 NaHSO 4 + H 2 O 5. Reagerer med tørre salter og fortrenger andre syrer fra dem (dette er den sterkeste og mest ikke-flyktige syren): 2NaCl+H2SO4Na2SO4 +2HCl 6. Reagerer med saltløsninger hvis det dannes et uløselig salt: BaCl 2 +H 2 SÅ 4 BaSO 4 +2HCl - hvitsediment kvalitativ reaksjon på ionSÅ 4 2- 7. Ved oppvarming brytes det ned: H2SO4H2O+SO3	1. Konsentrert H 2 SO 4 er et sterkt oksidasjonsmiddel, når det oppvarmes, reagerer det med alle metaller (unntatt Au og Pt). I disse reaksjonene, avhengig av aktiviteten til metallet og forholdene, frigjøres S, SO 2 eller H 2 S For eksempel: Cu+ kons 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 2.kons. H 2 SO 4 passiverer jern og aluminium, derfor kan den transporteres i stål og aluminiumstanker. 3. kons. H 2 SO 4 absorberer vann godt H 2 SO 4 + H 2 O H 2 SO 4 * 2H 2 O Derfor forkuller den organisk materiale

5. Søknad: Svovelsyre er et av de viktigste produktene som brukes i ulike bransjer. Hovedforbrukerne er produksjon av mineralgjødsel, metallurgi og raffinering av petroleumsprodukter. Svovelsyre brukes i produksjon av andre syrer, vaskemidler, eksplosiver, medisiner, maling og som elektrolytter for blybatterier. (Lærebok s. 103).

6.Salter av svovelsyre

Svovelsyre dissosieres trinnvis

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

derfor danner det to typer salter - sulfater og hydrosulfater

For eksempel: Na 2 SO 4 - natriumsulfat (middels salt)

Na HSO 4 - natriumhydrogensulfat (syresalt)

De mest brukte er:

Na 2 SO 4 * 10H 2 O – Glaubers salt (brukes i produksjon av brus, glass, i medisin og

Dyremedisin

СaSO 4 *2H 2 O – gips

СuSO 4 *5H 2 O – kobbersulfat (brukes i landbruket).

Laboratorieerfaring

Kjemiske egenskaper til svovelsyre.

Utstyr: Prøverør.

Reagenser: svovelsyre, metyloransje, sink, magnesiumoksid, natriumhydroksid og fenolftalein, natriumkarbonat, bariumklorid.

b) Fyll ut observasjonstabellen

Enhver syre er et komplekst stoff hvis molekyl inneholder ett eller flere hydrogenatomer og en syrerest.

Formelen for svovelsyre er H2SO4. Følgelig inneholder svovelsyremolekylet to hydrogenatomer og den sure resten SO4.

Svovelsyre dannes når svoveloksid reagerer med vann

SO3+H2O -> H2SO4

Ren 100 % svovelsyre (monohydrat) er en tung væske, tyktflytende olje, fargeløs og luktfri, med en sur "kobber" smak. Allerede ved en temperatur på +10 ° C stivner den og blir til en krystallinsk masse.

Konsentrert svovelsyre inneholder omtrent 95 % H2SO4. Og den stivner ved temperaturer under –20°C.

Interaksjon med vann

Svovelsyre oppløses godt i vann, blandes med den i alle proporsjoner. Dette frigjør en stor mengde varme.

Svovelsyre kan absorbere vanndamp fra luften. Denne egenskapen brukes i industrien for tørking av gasser. Gassene tørkes ved å føre dem gjennom spesielle beholdere med svovelsyre. Selvfølgelig kan denne metoden bare brukes for de gassene som ikke reagerer med den.

Det er kjent at når svovelsyre kommer i kontakt med mange organiske stoffer, spesielt karbohydrater, blir disse stoffene forkullet. Faktum er at karbohydrater, som vann, inneholder både hydrogen og oksygen. Svovelsyre tar disse elementene bort fra dem. Det som gjenstår er kull.

I en vandig løsning av H2SO4 blir indikatorene lakmus og metyloransje røde, noe som indikerer at denne løsningen har en sur smak.

Interaksjon med metaller

Som enhver annen syre er svovelsyre i stand til å erstatte hydrogenatomer med metallatomer i molekylet. Det samhandler med nesten alle metaller.

Fortynnet svovelsyre reagerer med metaller som en vanlig syre. Som et resultat av reaksjonen dannes et salt med en sur rest SO4 og hydrogen.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

EN konsentrert svovelsyre er et veldig sterkt oksidasjonsmiddel. Det oksiderer alle metaller, uavhengig av deres plassering i spenningsserien. Og når den reagerer med metaller, reduseres det selv til SO2. Hydrogen frigjøres ikke.

Сu + 2 H2SO4 (konsentrert) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2 H2SO4 (konsentrert) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Men metaller fra gull-, jern-, aluminium- og platinagruppen oksiderer ikke i svovelsyre. Derfor transporteres svovelsyre i ståltanker.

Svovelsyresaltene som oppnås som et resultat av slike reaksjoner kalles sulfater. De er fargeløse og krystalliserer lett. Noen av dem er svært løselige i vann. Bare CaSO4 og PbSO4 er lett løselige. BaSO4 er nesten uløselig i vann.

Interaksjon med baser

Reaksjonen mellom syrer og baser kalles nøytraliseringsreaksjon. Som et resultat av nøytraliseringsreaksjonen av svovelsyre, dannes et salt som inneholder syreresten SO4 og vann H2O.

Eksempler på svovelsyrenøytraliseringsreaksjoner:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

Svovelsyre reagerer med nøytralisering med både løselige og uløselige baser.

Siden svovelsyremolekylet har to hydrogenatomer, og det kreves to baser for å nøytralisere det, er det klassifisert som en dibasisk syre.

Interaksjon med basiske oksider

Fra skolekjemikurset vet vi at oksider er komplekse stoffer som inneholder to kjemiske grunnstoffer, hvorav det ene er oksygen i oksidasjonstilstanden -2. Basiske oksider kalles oksider av 1, 2 og noen 3 valensmetaller. Eksempler på basiske oksider: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

Svovelsyre reagerer med basiske oksider i en nøytraliseringsreaksjon. Som et resultat av denne reaksjonen, som i reaksjonen med baser, dannes salt og vann. Saltet inneholder den sure resten SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Interaksjon med salter

Svovelsyre reagerer med salter av svakere eller flyktige syrer, og fortrenger disse syrene fra dem. Som et resultat av denne reaksjonen dannes et salt med en sur rest SO4 og en syre

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

Anvendelse av svovelsyre og dens forbindelser

Bariumgrøt BaSO4 er i stand til å blokkere røntgenstråler. Ved å fylle de hule organene i menneskekroppen med det, undersøker radiologer dem.

I medisin og konstruksjon er naturlig gips CaSO4 * 2H2O og kalsiumsulfat krystallinsk hydrat mye brukt. Glaubers salt Na2SO4 * 10H2O brukes i medisin og veterinærmedisin, i kjemisk industri - til produksjon av brus og glass. Kobbersulfat CuSO4 * 5H2O er kjent for gartnere og agronomer, som bruker det til å bekjempe skadedyr og plantesykdommer.

Svovelsyre er mye brukt i ulike bransjer: kjemisk, metallbearbeiding, olje, tekstil, lær og andre.

Strukturformel

Sann, empirisk eller grov formel: H2SO4

Kjemisk sammensetning av svovelsyre

Molekylvekt: 98,076

Svovelsyre H 2 SO 4 er en sterk dibasisk syre som tilsvarer den høyeste oksidasjonstilstanden til svovel (+6). Under normale forhold er konsentrert svovelsyre en tung, oljeaktig væske, fargeløs og luktfri, med en sur "kobber"-smak. I teknologi kalles svovelsyre dens blanding med både vann og svovelsyreanhydrid SO 3. Hvis molforholdet SO 3: H 2 O er mindre enn 1, så er det en vandig løsning av svovelsyre, hvis mer enn 1 er det en løsning av SO 3 i svovelsyre (oleum).

Navn

På 1700-1800-tallet ble svovel til krutt produsert av svovelkis (pyritt) i vitriolfabrikker. Svovelsyre på den tiden ble kalt "olje av vitriol" (som regel var det et krystallinsk hydrat, med en konsistens som minner om olje), åpenbart derav opprinnelsen til navnet på dens salter (eller rettere sagt, krystallinske hydrater) - vitriol .

Fremstilling av svovelsyre

Industriell (kontakt) metode

I industrien produseres svovelsyre ved oksidasjon av svoveldioksid (svoveldioksidgass dannet under forbrenning av svovel eller svovelkis) til trioksid (svovelsyreanhydrid), etterfulgt av reaksjonen av SO 3 med vann. Svovelsyren oppnådd ved denne metoden kalles også kontaktsyre (konsentrasjon 92-94%).

Nitrose (tårn) metode

Tidligere ble svovelsyre produsert utelukkende etter salpetermetoden i spesialtårn, og syren ble kalt tårnsyre (konsentrasjon 75%). Essensen av denne metoden er oksidasjon av svoveldioksid med nitrogendioksid i nærvær av vann.

Annen vei

I de sjeldne tilfellene når hydrogensulfid (H 2 S) fortrenger sulfat (SO 4 -) fra saltet (med metallene Cu, Ag, Pb, Hg), er biproduktet svovelsyre. Sulfider av disse metallene har den høyeste styrken, samt en karakteristisk svart farge.

Fysiske og fysisk-kjemiske egenskaper

En meget sterk syre, ved 18 o C pK a (1) = -2,8, pK a (2) = 1,92 (K z 1,2 10 -2); bindingslengder i molekylet S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH-vinkel 104°, OSO 119°; koker, og danner en azeotrop blanding (98,3 % H 2 SO 4 og 1,7 % H 2 O med et kokepunkt på 338,8 o C). Svovelsyre tilsvarende 100 % H 2 SO 4 innhold har sammensetningen (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 - - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 2 O 7, - 0,04, HS207 - - 0,05. Blandbar med vann og SO 3 i alle proporsjoner. I vandige løsninger dissosieres svovelsyre nesten fullstendig til H 3 O +, HSO 3 + og 2 HSO 4 -. Danner hydrater H 2 SO 4 · nH 2 O, hvor n = 1, 2, 3, 4 og 6,5.

Oleum

Løsninger av svovelsyreanhydrid SO 3 i svovelsyre kalles oleum; de danner to forbindelser H 2 SO 4 · SO 3 og H 2 SO 4 · 2SO 3. Oleum inneholder også pyrosulfuric syrer. Kokepunktet for vandige løsninger av svovelsyre øker med økende konsentrasjon og når et maksimum ved et innhold på 98,3% H 2 SO 4. Kokepunktet til oleum synker med økende SO3-innhold. Når konsentrasjonen av vandige løsninger av svovelsyre øker, synker det totale damptrykket over løsningene og når et minimum ved et innhold på 98,3 % H 2 SO 4. Når konsentrasjonen av SO 3 i oleum øker, øker det totale damptrykket over det. Damptrykket over vandige løsninger av svovelsyre og oleum kan beregnes ved å bruke ligningen:

log p=A-B/T+2,126

Verdiene til koeffisientene A og B avhenger av konsentrasjonen av svovelsyre. Damp over vandige løsninger av svovelsyre består av en blanding av vanndamp, H 2 SO 4 og SO 3, og sammensetningen av dampen er forskjellig fra sammensetningen av væsken ved alle konsentrasjoner av svovelsyre, bortsett fra den tilsvarende azeotropiske blandingen. Når temperaturen øker, øker dissosiasjonen. Oleum H2SO4·SO3 har maksimal viskositet; med økende temperatur synker η. Den elektriske motstanden til svovelsyre er minimal ved en konsentrasjon på SO 3 og 92 % H 2 SO 4 og maksimal ved en konsentrasjon på 84 og 99,8 % H 2 SO 4. For oleum er minimum ρ ved en konsentrasjon på 10 % SO 3. Med økende temperatur øker ρ av svovelsyre. Dielektrisk konstant av 100 % svovelsyre 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); kryoskopisk konstant 6,12, ebullioskopisk konstant 5,33; diffusjonskoeffisienten til svovelsyredamp i luft varierer avhengig av temperatur; D = 1,67·10⁻5T3/2 cm²/s.

Kjemiske egenskaper

Svovelsyre i konsentrert form ved oppvarming er et ganske sterkt oksidasjonsmiddel. Oksiderer HI og delvis HBr til frie halogener. Oksiderer mange metaller (unntak: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). I dette tilfellet reduseres konsentrert svovelsyre til SO 2. I kulde i konsentrert svovelsyre passiveres Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba og reaksjoner oppstår ikke. De kraftigste reduksjonsmidlene reduserer konsentrert svovelsyre til S og H 2 S. Konsentrert svovelsyre absorberer vanndamp, så den brukes til å tørke gasser, væsker og faste stoffer, for eksempel i ekssikkatorer. Imidlertid reduseres konsentrert H 2 SO 4 delvis av hydrogen, som er grunnen til at det ikke kan brukes til å tørke det. Ved å spalte vann fra organiske forbindelser og etterlate svart karbon (kull), fører konsentrert svovelsyre til forkulling av tre, sukker og andre stoffer. Fortynnet H 2 SO 4 interagerer med alle metaller som befinner seg i den elektrokjemiske spenningsserien til venstre for hydrogen med frigjøring. De oksiderende egenskapene til fortynnet H 2 SO 4 er ukarakteristiske. Svovelsyre danner to serier av salter: medium - sulfater og sure - hydrosulfater, samt estere. Peroxomonosulfuric (eller Caro acid) H 2 SO 5 og peroxodisulfuric H 2 S 2 O 8 syrer er kjent. Svovelsyre reagerer også med basiske oksider for å danne sulfat og vann. I metallbearbeidingsanlegg brukes en løsning av svovelsyre for å fjerne et lag av metalloksid fra overflaten av metallprodukter som utsettes for høy varme under produksjonsprosessen. Således fjernes jernoksid fra overflaten av jernplate ved påvirkning av en oppvarmet løsning av svovelsyre. En kvalitativ reaksjon på svovelsyre og dens løselige salter er deres interaksjon med løselige bariumsalter, som resulterer i dannelsen av et hvitt bunnfall av bariumsulfat, uløselig i vann og syrer, for eksempel.

applikasjon

Svovelsyre brukes:

• i malmbehandling, spesielt ved utvinning av sjeldne grunnstoffer, inkludert uran, iridium, zirkonium, osmium, etc.;
• i produksjon av mineralgjødsel;
• som en elektrolytt i blybatterier;
• for å oppnå forskjellige mineralsyrer og salter;
• i produksjon av kjemiske fibre, fargestoffer, røykdannende og eksplosiver;
• i olje-, metall-, tekstil-, lær- og annen industri;
• i næringsmiddelindustrien - registrert som mattilsetning E513 (emulgator);
• i industriell organisk syntese i reaksjoner:
• dehydrering (produksjon av dietyleter, estere);
• hydratisering (etanol fra etylen);
• sulfonering (syntetiske vaskemidler og mellomprodukter i produksjon av fargestoffer);
• alkylering (produksjon av isooktan, polyetylenglykol, kaprolaktam), etc.
• For restaurering av harpiks i filtre ved produksjon av destillert vann.

Verdensproduksjonen av svovelsyre er ca. 160 millioner tonn per år. Den største forbrukeren av svovelsyre er produksjon av mineralgjødsel. P 2 O 5 fosforgjødsel forbruker 2,2-3,4 ganger mer masse av svovelsyre, og (NH 4) 2 SO 4 svovelsyre forbruker 75 % av massen av forbrukt (NH 4) 2 SO 4. Derfor har de en tendens til å bygge svovelsyreanlegg i forbindelse med fabrikker for produksjon av mineralgjødsel.

Historisk informasjon

Svovelsyre har vært kjent siden antikken, og forekommer i naturen i fri form, for eksempel i form av innsjøer nær vulkaner. Kanskje den første omtalen av sure gasser produsert ved kalsinering av alun eller jernsulfat av den "grønne steinen" finnes i skrifter tilskrevet den arabiske alkymisten Jabir ibn Hayyan. På 900-tallet fikk den persiske alkymisten Ar-Razi, som kalsinerte en blanding av jern og kobbersulfat (FeSO 4 7H 2 O og CuSO 4 5H 2 O), også en løsning av svovelsyre. Denne metoden ble forbedret av den europeiske alkymisten Albert Magnus, som levde på 1200-tallet. Ordningen for fremstilling av svovelsyre fra jern(II)sulfat er termisk dekomponering av jern(II)sulfat etterfulgt av avkjøling av blandingen. Verkene til alkymisten Valentin (1200-tallet) beskriver en metode for å produsere svovelsyre ved å absorbere gass (svovelsyreanhydrid) som frigjøres ved å brenne en blanding av svovel- og nitratpulver med vann. Deretter dannet denne metoden grunnlaget for den såkalte. "kammer"-metoden, utført i små kammer foret med bly, som ikke løses opp i svovelsyre. I USSR eksisterte denne metoden til 1955. Alkymister på 1400-tallet kjente også til en metode for å produsere svovelsyre fra svovelkis – svovelkis, et billigere og mer vanlig råstoff enn svovel. Svovelsyre har blitt produsert på denne måten i 300 år, i små mengder i glassretorter. Deretter, i forbindelse med utviklingen av katalyse, erstattet denne metoden kammermetoden for syntese av svovelsyre. For tiden produseres svovelsyre ved katalytisk oksidasjon (på V 2 O 5) av svoveloksid (IV) til svoveloksid (VI), og påfølgende oppløsning av svoveloksid (VI) i 70 % svovelsyre for å danne oleum. I Russland ble produksjonen av svovelsyre først organisert i 1805 nær Moskva i Zvenigorod-distriktet. I 1913 rangerte Russland på 13. plass i verden i produksjon av svovelsyre.

tilleggsinformasjon

Små dråper av svovelsyre kan dannes i de midtre og øvre lag av atmosfæren som følge av reaksjonen av vanndamp og vulkansk aske som inneholder store mengder svovel. Den resulterende suspensjonen, på grunn av den høye albedoen av svovelsyreskyer, gjør det vanskelig for sollys å nå overflaten av planeten. Derfor (og også som følge av det store antallet små partikler av vulkansk aske i den øvre atmosfæren, som også hindrer sollys tilgang til planeten), kan det oppstå betydelige klimaendringer etter spesielt sterke vulkanutbrudd. For eksempel, som et resultat av utbruddet av Ksudach-vulkanen (Kamchatka-halvøya, 1907), forble en økt konsentrasjon av støv i atmosfæren i omtrent 2 år, og karakteristiske nattlysende skyer av svovelsyre ble observert selv i Paris. Eksplosjonen av Pinatubo-fjellet i 1991, som slapp ut 3 × 10 7 tonn svovel i atmosfæren, resulterte i at 1992 og 1993 ble betydelig kaldere enn 1991 og 1994.

Standarder

• Teknisk svovelsyre GOST 2184-77
• Batteri svovelsyre. Tekniske spesifikasjoner GOST 667-73
• Svovelsyre av spesiell renhet. Tekniske spesifikasjoner GOST 1422-78
• Reagenser. Svovelsyre. Tekniske spesifikasjoner GOST 4204-77