Ufortynnet svovelsyre er en kovalent forbindelse.
I et molekyl er svovelsyre tetraedrisk omgitt av fire oksygenatomer, hvorav to er en del av hydroksylgruppene. S–O-bindingene er doble, og S–OH-bindingene er enkle.
Fargeløse, islignende krystaller har en lagdelt struktur: hvert H 2 SO 4 molekyl er koblet til fire nærliggende sterke hydrogenbindinger, og danner et enkelt romlig rammeverk.
Strukturen til flytende svovelsyre ligner strukturen til en solid, bare integriteten til den romlige rammen er ødelagt.
Fysiske egenskaper til svovelsyre
Under normale forhold er svovelsyre en tung oljeaktig væske, fargeløs og luktfri. I ingeniørfag kalles svovelsyre dens blandinger med både vann og svovelsyreanhydrid. Hvis molforholdet SO 3: H 2 O er mindre enn 1, så er dette en vandig løsning av svovelsyre, hvis mer enn 1 er det en løsning av SO 3 i svovelsyre.
100 % H2SO4 krystalliserer ved 10,45 °C; T kp = 296,2 °C; tetthet 1,98 g/cm3. H 2 SO 4 blandes med H 2 O og SO 3 i alle forhold for å danne hydrater, hydreringsvarmen 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 til syre, vil lettere vann være på overflaten av syren, hvor all varmen som frigjøres vil bli konsentrert.
Når vandige løsninger av svovelsyre som inneholder opptil 70 % H 2 SO 4 varmes opp og kokes, frigjøres kun vanndamp inn i dampfasen. Svovelsyredamper vises også over mer konsentrerte løsninger.
Når det gjelder strukturelle egenskaper og anomalier, ligner flytende svovelsyre på vann. Her er det samme systemet av hydrogenbindinger, nesten det samme romlige rammeverket.
Kjemiske egenskaper til svovelsyre
Svovelsyre er en av de sterkeste mineralsyrene; på grunn av sin høye polaritet brytes H-O-bindingen lett.
Svovelsyre dissosieres i vandig løsning , danner et hydrogenion og en syrerest:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4-;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Sammendragslikning:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.
Viser egenskapene til syrer , reagerer med metaller, metalloksider, baser og salter.
Fortynnet svovelsyre viser ikke oksiderende egenskaper; når den interagerer med metaller, frigjøres hydrogen og et salt som inneholder metallet i den laveste oksidasjonstilstanden. I kulde er syre inert overfor metaller som jern, aluminium og til og med barium.
Den konsentrerte syren har oksiderende egenskaper. Mulige produkter av interaksjon av enkle stoffer med konsentrert svovelsyre er gitt i tabellen. Reduksjonsproduktets avhengighet av konsentrasjonen av syren og aktivitetsgraden til metallet er vist: jo mer aktivt metallet er, jo dypere reduserer det sulfationet av svovelsyre.
Interaksjon med oksider:
CaO + H 2 SO 4 \u003d CaSO 4 \u003d H 2 O.
Interaksjon med baser:
2NaOH + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O.
Interaksjon med salter:
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.
Oksiderende egenskaper
Svovelsyre oksiderer HI og HBr til frie halogener:
H 2 SO 4 + 2HI \u003d I 2 + 2H 2 O + SO 2.
Svovelsyre fjerner kjemisk bundet vann fra organiske forbindelser som inneholder hydroksylgrupper. Dehydrering av etylalkohol i nærvær av konsentrert svovelsyre fører til produksjon av etylen:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.
Forkulling av sukker, cellulose, stivelse og andre karbohydrater ved kontakt med svovelsyre forklares også av deres dehydrering:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12 SO 2 + 6CO 2.
Strukturformel
Sann, empirisk eller grov formel: H2SO4
Kjemisk sammensetning av svovelsyre
Molekylvekt: 98,076
Svovelsyre H 2 SO 4 er en sterk dibasisk syre, tilsvarende den høyeste oksidasjonstilstanden til svovel (+6). Under normale forhold er konsentrert svovelsyre en tung oljeaktig væske, fargeløs og luktfri, med en sur "kobberaktig" smak. I teknologi kalles svovelsyre dens blandinger med både vann og svovelsyreanhydrid SO 3. Hvis molforholdet SO 3: H 2 O er mindre enn 1, er dette en vandig løsning av svovelsyre, hvis mer enn 1 - en løsning av SO 3 i svovelsyre (oleum).
Navn
I XVIII-XIX århundrer ble svovel for krutt produsert fra svovelkis (pyritt) ved vitriolplanter. Svovelsyre på den tiden ble kalt "vitriol olje" (som regel var det et krystallinsk hydrat, som ligner olje i konsistens), opprinnelsen til navnet på dens salter (eller rettere sagt, krystallinske hydrater) - vitriol, er åpenbart herfra.
Får svovelsyre
Industriell (kontakt) metode
I industrien produseres svovelsyre ved oksidasjon av svoveldioksid (svovelholdig gass som produseres under forbrenning av svovel eller svovelkis) til trioksid (svovelsyreanhydrid), etterfulgt av interaksjon av SO 3 med vann. Svovelsyren oppnådd ved denne metoden kalles også kontakt (konsentrasjon 92-94%).
Nitrøs (tårn) metode
Tidligere ble svovelsyre oppnådd utelukkende etter salpetermetoden i spesielle tårn, og syren ble kalt tårnsyre (75 % konsentrasjon). 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 salt (med metaller Cu, Ag, Pb, Hg), er svovelsyre et biprodukt. Sulfider av disse metallene har den høyeste styrken, samt en karakteristisk svart farge.
Fysiske og fysisk-kjemiske egenskaper
En veldig sterk syre, ved 18 o C pK a (1) \u003d -2,8, pK a (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 10 -2); bindingslengder i molekylet S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, vinkel HOSOH 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 ° C). Svovelsyre, tilsvarende 100 % H 2 SO 4 innhold, har en sammensetning (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 - - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 207, -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 en økning i konsentrasjonen og når et maksimum ved et innhold på 98,3 % H 2 SO 4 . Kokepunktet til oleum synker med økende SO 3-innhold. Med en økning i konsentrasjonen av vandige løsninger av svovelsyre, synker det totale damptrykket over løsningene og ved et innhold på 98,3% H 2 SO 4 når et minimum. Med en økning i konsentrasjonen av SO 3 i oleum, øker det totale damptrykket over det. Damptrykket over vandige løsninger av svovelsyre og oleum kan beregnes ved 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, mens sammensetningen av dampen skiller seg fra væskens sammensetning ved alle konsentrasjoner av svovelsyre, bortsett fra den tilsvarende azeotropiske blandingen. Når temperaturen stiger, øker dissosiasjonen. Oleumet H 2 SO 4 · SO 3 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 . Når temperaturen stiger, øker ρ av svovelsyre. Dielektrisk konstant av 100 % svovelsyre 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); kryoskopisk konstant 6,12, ebulioskopisk konstant 5,33; diffusjonskoeffisienten til svovelsyredamp i luft varierer med temperaturen; 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 reaksjonene fortsetter ikke. Med de sterkeste reduksjonsmidlene reduseres 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. Spaltning av vann fra organiske forbindelser og etterlater svart karbon (kull) samtidig, fører konsentrert svovelsyre til karbonisering av tre, sukker og andre stoffer. Fortynnet H 2 SO 4 interagerer med alle metaller som er i den elektrokjemiske serie av spenninger til venstre for hydrogen med frigjøring. Oksiderende egenskaper for fortynnet H 2 SO 4 er ukarakteristiske. Svovelsyre danner to serier av salter: medium - sulfater og sure - hydrosulfater, samt estere. Peroksomonosulfursyre (eller Caros syre) H 2 SO 5 og peroksodisulfuric 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 svovelsyreløsning for å fjerne et lag av metalloksid fra overflaten av metallprodukter som blir utsatt for sterk oppvarming under produksjonsprosessen. Så, jernoksid fjernes fra overflaten av jernplate ved virkningen av en oppvarmet løsning av svovelsyre. En kvalitativ reaksjon på svovelsyre og dens løselige salter er deres interaksjon med løselige bariumsalter, som danner et hvitt bunnfall av bariumsulfat, for eksempel uløselig i vann og syrer.
applikasjon
Svovelsyre brukes:
- i bearbeiding av malm, spesielt ved utvinning av sjeldne grunnstoffer, inkludert uran, iridium, zirkonium, osmium, etc.;
- i produksjon av mineralgjødsel;
- som en elektrolytt i blybatterier;
- å oppnå forskjellige mineralsyrer og salter;
- i produksjon av kjemiske fibre, fargestoffer, røykdannende og eksplosive stoffer;
- i olje-, metall-, tekstil-, lær- og annen industri;
- i næringsmiddelindustrien - registrert som tilsetningsstoff E513 (emulgator);
- i industriell organisk syntese i reaksjoner:
- dehydrering (oppnåing av dietyleter, estere);
- hydratisering (etanol fra etylen);
- sulfonering (syntetiske vaskemidler og mellomprodukter i produksjon av fargestoffer);
- alkylering (oppnå isooktan, polyetylenglykol, kaprolaktam), etc.
- For gjenvinning av harpiks i filtre ved produksjon av destillert vann.
Verdensproduksjon av svovelsyre ca. 160 millioner tonn per år. Den største forbrukeren av svovelsyre er produksjon av mineralgjødsel. For P 2 O 5 fosfatgjødsel forbrukes 2,2-3,4 ganger mer svovelsyre i masse, og for (NH 4) 2 SO 4 svovelsyre 75 % av massen av forbrukt (NH 4) 2 SO 4. Derfor har svovelsyreanlegg en tendens til å bli bygget i forbindelse med anlegg 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 omtale av sure gasser oppnådd ved kalsinering av alun eller jernsulfat "grønn stein" 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 perfeksjonert av den europeiske alkymisten Albert Magnus, som levde på 1200-tallet. Ordning for produksjon av svovelsyre fra jern(II)sulfat - termisk dekomponering av jern(II)sulfat, etterfulgt av avkjøling av blandingen. Verkene til alkymisten Valentine (XIII århundre) beskriver en metode for å produsere svovelsyre ved å absorbere gass (svovelsyreanhydrid) frigjort ved å brenne en blanding av svovel- og salpeterpulver med vann. Deretter dannet denne metoden grunnlaget for den såkalte. "kammer"-metoden, utført i små kamre foret med bly, som ikke løses opp i svovelsyre. I USSR eksisterte en slik metode frem til 1955. Alkymister på 1400-tallet kjente også til en metode for å skaffe svovelsyre fra svovelkis – svovelkis, et billigere og mer vanlig råstoff enn svovel. Svovelsyre ble produsert på denne måten i 300 år, i små mengder i glassretorter. Deretter, på grunn av 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
De minste dråpene av svovelsyre kan dannes i den midtre og øvre 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 et stort antall ørsmå partikler av vulkansk aske i den øvre atmosfæren, som også gjør det vanskelig for sollys å nå planeten), kan det oppstå betydelige klimaendringer etter spesielt kraftige vulkanutbrudd. For eksempel, som et resultat av utbruddet av Ksudach-vulkanen (Kamchatka-halvøya, 1907), vedvarte en økt konsentrasjon av støv i atmosfæren i omtrent 2 år, og karakteristiske sølvfargede skyer av svovelsyre ble observert selv i Paris. Eksplosjonen av Pinatubo-vulkanen i 1991, som sendte 3 10 7 tonn svovel ut i atmosfæren, førte til at 1992 og 1993 var mye kaldere enn 1991 og 1994.
Standarder
- Svovelsyre teknisk GOST 2184-77
- Svovelsyrebatteri. Spesifikasjoner GOST 667-73
- Svovelsyre av spesiell renhet. Spesifikasjoner GOST 1422-78
- Reagenser. Svovelsyre. Spesifikasjoner GOST 4204-77
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
Den elektroniske formelen til svovelsyremolekylet:
Strukturformel for svovelsyremolekylet:
1H - -20 -20
1H - -20 -20
2. Kvittering:
De kjemiske prosessene for produksjon av svovelsyre kan representeres som følgende skjema:
S + O 2 + O 2 + H 2 O
FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4
Svovelsyre produseres i tre trinn:
1 trinn. Svovel, jernkis eller hydrogensulfid brukes som råstoff.
4 FeS 2 + 11 O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2 scene. Oksidasjon av SO 2 til SO 3 med oksygen ved hjelp av en katalysator V 2 O 5
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3 + Q
3. trinn. Ikke vann brukes til å omdanne SO 3 til svovelsyre. det er en sterk oppvarming, og en konsentrert løsning av svovelsyre.
SO 3 + H 2 O H 2 SO 4
Resultatet er oleum - en løsningSÅ 3 i svovelsyre.
Apparatets kretsskjema(se lærebok s.105)
3. Fysiske egenskaper.
a) væske b) fargeløs c) tung (vitriol) d) ikke-flyktig
d) når det er oppløst i vann, oppstår sterk oppvarming ( så svovelsyre må 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 opp mot 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 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2 H 2 O overflødig syre danner 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 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 et ionSÅ 4 2- 7. Når det varmes opp, brytes det ned: H 2 SO 4 H 2 O + SO 3 |
1. Konsentrert H 2 SO 4 er det sterkeste oksidasjonsmidlet, når det varmes opp, 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 til fremstilling av andre syrer, vaskemidler, eksplosiver, medisiner, maling og som elektrolytter for blybatterier. (Lærebok s.103).
6.Salter av svovelsyre
Svovelsyre dissosieres i trinn
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.
CaS04 * 2H20 - gips
CuSO 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
Den har et historisk navn: vitriol olje. Studiet av syre begynte i antikken, det ble beskrevet i deres skrifter av den greske legen Dioscorides, den romerske naturforskeren Plinius den eldre, de islamske alkymistene Geber, Razi og Ibn Sina og andre. I sumererne var det en liste over vitriol, som ble klassifisert etter fargen på stoffet. I dag kombinerer ordet "vitriol" krystallinske hydrater av toverdige metallsulfater.
På 1600-tallet oppnådde den tysk-nederlandske kjemikeren Johann Glauber svovelsyre ved å brenne svovel med (KNO3) i nærvær av. I 1736 brukte Joshua Ward (en farmasøyt fra London) denne metoden i produksjonen. Denne tiden kan betraktes som et utgangspunkt, da svovelsyre begynte å bli produsert i stor skala. Formelen (H2SO4), som det er vanlig å tro, ble etablert av den svenske kjemikeren Berzelius (1779-1848) litt senere.
Berzelius, ved å bruke alfabetiske tegn (som angir kjemiske elementer) og underskrifter (som indikerer antall atomer av en gitt type i et molekyl), fant ut at ett molekyl inneholder 1 svovelatom (S), 2 hydrogenatomer (H) og 4 oksygenatomer ( O). Siden den gang har den kvalitative og kvantitative sammensetningen av molekylet blitt kjent, det vil si at svovelsyre er blitt beskrevet på kjemispråket.
Viser i grafisk form det gjensidige arrangementet av atomer i et molekyl og de kjemiske bindingene mellom dem (de er vanligvis betegnet med linjer), informerer om at i sentrum av molekylet er det et svovelatom, som er forbundet med dobbeltbindinger med to oksygen atomer. Med de to andre oksygenatomene, som hver er festet til et hydrogenatom, er det samme svovelatomet forbundet med enkeltbindinger.
Egenskaper
Svovelsyre er en lett gulaktig eller fargeløs, tyktflytende væske, løselig i vann uansett konsentrasjon. Det er et sterkt mineral og er svært aggressivt mot metaller (konsentrert interagerer ikke med jern uten oppvarming, men passiverer det), steiner, dyrevev eller andre materialer. Det er preget av høy hygroskopisitet og uttalte egenskaper til et sterkt oksidasjonsmiddel. Ved en temperatur på 10,4 °C stivner syren. Ved oppvarming til 300 °C mister nesten 99 % av syren svovelsyreanhydrid (SO3).
Dens egenskaper endres avhengig av konsentrasjonen av den vandige løsningen. Det er vanlige navn på sure løsninger. Fortynnet syre anses opp til 10%. Batteri - fra 29 til 32%. Ved en konsentrasjon på mindre enn 75% (som etablert i GOST 2184), kalles det et tårn. Hvis konsentrasjonen er 98%, vil det allerede være konsentrert svovelsyre. Formelen (kjemisk eller strukturell) forblir uendret i alle tilfeller.
Når konsentrert svovelsyreanhydrid er oppløst i svovelsyre, dannes oleum eller rykende svovelsyre, kan formelen skrives som følger: H2S2O7. Ren syre (H2S2O7) er et fast stoff med et smeltepunkt på 36°C. Svovelsyrehydreringsreaksjoner er preget av frigjøring av varme i store mengder.
En fortynnet syre reagerer med metaller, og reagerer som den viser egenskapene til et sterkt oksidasjonsmiddel. I dette tilfellet reduseres svovelsyren, formelen til de dannede stoffene som inneholder et redusert (opptil +4, 0 eller -2) svovelatom kan være: SO2, S eller H2S.
Reagerer med ikke-metaller som karbon eller svovel:
2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O
Reagerer med natriumklorid:
H2SO4 + NaCl → NaHS04 + HCl
Det er preget av reaksjonen av elektrofil substitusjon av et hydrogenatom festet til benzenringen til en aromatisk forbindelse med -SO3H-gruppen.
Kvittering
I 1831 ble kontaktmetoden for å oppnå H2SO4 patentert, som for tiden er den viktigste. I dag produseres det meste av svovelsyre ved hjelp av denne metoden. Råstoffet som brukes er sulfidmalm (oftere jernkis FeS2), som brennes i spesielle ovner, og det dannes brenngass. Siden temperaturen på gassen er 900 ° C, avkjøles den med svovelsyre med en konsentrasjon på 70%. Deretter renses gassen for støv i syklonen og elektrostatisk utskiller, i vasketårn med syre med en konsentrasjon på 40 og 10 % av katalytiske giftstoffer (As2O5 og fluor), og på våte elektrostatiske utskillere fra sur aerosol. Deretter tørkes brennegassen som inneholder 9% svoveldioksid (SO2) og mates inn i kontaktapparatet. Etter å ha passert gjennom 3 lag med vanadiumkatalysator, oksideres SO2 til SO3. For å løse opp det dannede svovelsyreanhydridet brukes konsentrert svovelsyre. Formelen for en løsning av svovelsyreanhydrid (SO3) i vannfri svovelsyre er H2S2O7. I denne formen transporteres oleum i ståltanker til forbrukeren, hvor det fortynnes til ønsket konsentrasjon.
applikasjon
På grunn av sine forskjellige kjemiske egenskaper har H2SO4 et bredt spekter av bruksområder. Ved produksjon av selve syre, som elektrolytt i blybatterier, for fremstilling av ulike rengjøringsmidler, er den også en viktig reagens i kjemisk industri. Det brukes også i produksjon av: alkoholer, plast, fargestoffer, gummi, eter, lim, såper og vaskemidler, legemidler, papirmasse og papir, petroleumsprodukter.
Mål: For å bli kjent med strukturen, fysiske og kjemiske egenskaper, bruk av svovelsyre.
Pedagogiske oppgaver: Vurder de fysiske og kjemiske egenskapene (vanlig med andre syrer og spesifikke) av svovelsyre, oppnå, viser den store betydningen av svovelsyre og dens salter i den nasjonale økonomien.
Pedagogiske oppgaver:Å fortsette dannelsen av en dialektisk-materialistisk naturforståelse blant elevene.
Utviklingsoppgaver: Utvikling av generelle pedagogiske ferdigheter og evner, arbeid med en lærebok og tilleggslitteratur, regler for arbeid på et skrivebord, evnen til å systematisere og generalisere, etablere årsak-virkningsforhold, uttrykke sine tanker konkludert og kompetent, trekke konklusjoner, tegne diagrammer , skisse.
I løpet av timene
1. Repetisjon av fortiden.
Frontal klasseundersøkelse. Sammenlign egenskapene til krystallinsk og plastisk svovel. Forklar essensen av allotropi.
2. Lære nytt stoff.
Etter å ha lyttet nøye til historien, vil vi forklare på slutten av leksjonen hvorfor svovelsyre oppførte seg rart med vann, tre og en gyllen ring.
Høres ut som et lydopptak.
Svovelsyrens eventyr.
I ett kjemisk rike bodde en trollkvinne, hette hun svovelsyre. Det så ikke så verst ut, det var en fargeløs væske, tyktflytende som olje, luktfri. Svovelsyre Jeg ville bli berømt, så jeg dro på tur.
Hun hadde allerede gått i 5 timer, og siden dagen var for varm, var hun veldig tørst. Og plutselig så hun en brønn. "Vann!" utbrøt acid, og hun løp til brønnen og rørte ved vannet. Vannet suset forferdelig. Med et gråt løp den redde trollkvinnen bort. Selvfølgelig visste ikke den unge syren det når den ble blandet svovelsyre vann avgir store mengder varme.
"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 lærebøkene.
Siden syren ikke slukket tørsten deres, bestemte et viltvoksende tre seg for å legge seg ned og hvile i skyggen. Men hun lyktes heller ikke. Så snart som Svovelsyre rørte ved treet, begynte det 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 som kom over veien. De viste seg å være smykker. Da syren nærmet seg butikkvinduene, så mange vakre ringer. Svovelsyre Jeg bestemte meg for å prøve en ring. Den reisende ba selgeren om en gullring og la den på den lange vakre fingeren hennes. Trollkvinnen likte virkelig ringen, og hun bestemte seg for å kjøpe den. Det var det hun kunne skryte av overfor vennene sine!
Etter å ha forlatt byen, gikk syren hjem. På veien forlot ikke tanken henne, hvorfor oppførte vann og tre seg så rart når de ble berørt med henne, men ingenting skjedde med denne gyldne tingen? "Ja, fordi gull er inne svovelsyre oksiderer ikke. Dette var de siste ordene skrevet av acid i dagboken hans.
Lærerens forklaring.
Elektroniske og strukturelle formler for svovelsyre.
Siden svovel er i den tredje perioden av det periodiske systemet, respekteres ikke oktettregelen (åtte elektronisk struktur) og et svovelatom kan tilegne seg opptil tolv elektroner. De elektroniske og strukturelle formlene for svovelsyre er som følger:
(De seks elektronene av svovel er merket 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. Ved oppløsning i vann oppstår en veldig sterk oppvarming. Husk at ikke hell vann i konsentrert svovelsyre!
Konsentrert svovelsyre absorberer vanndamp fra luften. Dette kan sees hvis et åpent kar med konsentrert svovelsyre er balansert på en skala: etter en stund vil koppen med karet synke.
Kjemiske egenskaper.
Fortynnet svovelsyre har egenskaper som er felles for alle syrer. I tillegg har svovelsyre spesifikke egenskaper.
Kjemiske egenskaper til svovelsyre - applikasjon .
Demonstrasjon av læreren av en underholdende opplevelse.
Kort sikkerhetsbriefing.
Eskimo (kull fra sukker)
| Utstyr | Opplevelsesplan | Konklusjon |
|
Hell 30 g melis i et beger. Bruk et beger for å måle opp 12 ml konsentrert svovelsyre. Bland sukker og syre i et glass med en glassstang til en grøtaktig masse (ta ut glassstangen og ha den 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 | Karbonisering av sukker med 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 en underholdende opplevelse i en notatbok.
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.
- mottak av fargestoffer;
- skaffe mineralgjødsel;
- rengjøring av oljeprodukter;
- elektrolytisk produksjon av kobber;
- elektrolytt i batterier;
- mottak av eksplosiver;
- mottak av fargestoffer;
- skaffe kunstsilke;
- mottar glukose;
- mottak av salter;
- få syrer.
Salter av svovelsyre er mye brukt, for eksempel
Na2S04*10H2O– natriumsulfat krystallinsk hydrat (Glaubers salt)- brukes i produksjon av brus, glass, i medisin og veterinærmedisin.
CaSO4*2H2O- hydrert kalsiumsulfat (naturlig gips)- brukes til å skaffe semi-vandig gips, som er nødvendig i konstruksjon, og i medisin - for påføring av gipsbandasjer.
CuSO4*5H2O– hydratisert kobbersulfat (2) (kobbersulfat)- brukes i kampen mot skadedyr og plantesykdommer.
Arbeidet til elevene med den ekstratekstuelle komponenten i læreboken.
Dette er interessant
…i Kara-Bogaz-Gol-bukten inneholder vannet 30 % av Glaubers salt ved en temperatur på +5 °C, dette saltet faller ut som et hvitt bunnfall, som snø, og med begynnelsen av varmt vær, løses saltet opp en gang til. Siden Glaubers salt dukker opp og forsvinner i denne bukten, fikk den navnet mirabilitet, som betyr "fantastisk salt".
3. Spørsmål for å konsolidere undervisningsmateriellet, skrevet på tavlen.
- Om vinteren plasseres noen ganger et kar med konsentrert svovelsyre mellom vinduskarmene. Hva er hensikten med å gjøre dette, hvorfor kan ikke karet fylles med syre til toppen?
- Hvorfor kalles svovelsyre kjemiens "brød"?
Lekser og instruksjoner for gjennomføringen.
Der det er hensiktsmessig, skriv ligninger i ionisk form.
Konklusjon på leksjonen, sette og kommentere karakterer.
Referanser.
- Rudzitis G.E. Feldman F.G., Chemistry: En lærebok for klassetrinn 7-11 av en kveld (skift) videregående skole på 2 timer. Del 1-3 utgave - M .: Education, 1987.
- Kjemi ved skolen nr. 6, 1991.
- Strempler Genrikh Ivanovich, Kjemi på fritiden: Bok. for studenter onsdager. og gamle. alder /Fig. utg. med deltakelse av V.N. Rastopchiny.- F .: Ch. utg. KSE, 1990.