Урок 28. Особливості взаємодії металів з концентрованою сульфатною кислотою. 11 клас.

Особливості взаємодії металів з концентрованою сульфатною кислотою.

Сульфатна кислота – двохосновна, сильна, оксигеновмісна, гігроскопічна (здатна поглинати воду). При розчиненні сульфатної кислоти у воді виділяється значна кількість теплоти, тому при розчиненні у воді обов’язково доливати кислоту у воду, н не навпаки! Розглянемо взаємодію сульфатної кислоти з металами (увага на електрохімічний ряд напруги металів або ряд металів М. Бекетова). Згадаємо, що концентрація кислоти може бути різна, а саме: розведена або концентрована.

• Взаємодія розведеної сульфатної кислоти з металами: H₂SO₄

Наприклад. Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂

Cu + H₂SO₄→ не реагує

• Взаємодія концентрованої сульфатної кислоти з металами: H₂SO₄

Наприклад. 1) Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + H₂O

Zn⁰ – 2 e = Zn⁺² 1 відновник

S ⁺⁶ + 2e = S⁺⁴ 1 окисник

2) Cu + H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + H₂O

Cu⁰ – 2 e = Zn⁺² 1 відновник

S ⁺⁶ + 2e = S⁺⁴ 1 окисник

Концентрована сульфатна кислота

– сильний окисник:

1)взаємодіє з малоактивними металами (крім золота та платини) з виділенням сульфур(IV) оксиду:

Зверніть увагу: відновлюється не Гідроген, а Сульфур!

2)взаємодіє з активними металами з виділенням H₂S і SO₂ :

Із залізом, кобальтом, нікелем 100% сульфатна кислота не реагую, реагує тільки 70%:

3)взаємодіє з неметалами (P, C, S):

4)взаємодіє із спиртами з утворенням етерів:

5) обвуглює целюлозу, сахарозу тощо.

Добування і застосування сульфатної кислоти

Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти – це контактний.Як сировина використовується пірит, або залізний колчедан. Він складається з таких стадій.

1. Перша стадія процесу – випалювання колчедану і добування сульфур(IV) оксиду:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂‹; DH = -13476 кДж

Процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ

Він містить, окрім діоксидів, різні домішки. Його очищують, висушують і подають у контактний апарат.

2.Друга стадія – окиснення сульфур діоксиду і добування сульфур триоксиду:

Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і високої температури, незважаючи на те, що реакція екзотермічна. Це пояснюється тим, що каталізатор стає активним лише при температурі 450^OC.

Теплоту відводять і використовують для нагрівання випалювального газу, який в очисних спорудах встигає охолонути.

3.Третя стадія виробництва – поглинання сульфур триоксиду й утворення сульфатної кислоти.

В абсорбері сульфур триоксид поглинається концентрованою сульфатною кислотою (w(H₂SO₄) = 96-98%). Тут він взаємодіє з водою, що є в концентрованій сульфатній кислоті, утворюючи безводну, 100%-ву сульфатну кислоту – моногідрат:

Чистою водою поглинати сульфур триоксид не можна, бо утворюється стійкий „туман” із дрібних крапель сульфатної кислоти, який майже не конденсується.

Кінцевий продукт виробництва – олеум, тобто розчин сульфур триоксиду в моногідраті. Його розбавляють водою до потрібної концентрації.

Використання

Сульфатну кислоту застосовують для:

добування мінеральних добрив (суперфосфату, амоній сульфату);

виробництва купоросів (залізного, мідного);

одержання барвників, пластмас, штучного волокна, лікарських і вибухових речовин, летких кислот;

сушіння різних речовин (як водовідбираючий засіб), очищення нафтопродуктів та поверхонь металів від оксидів.

Складіть рівняння реакцій до перетворень:

SO₂ → H₂SO₃ → ZnSO₃ → ZnS

↓

SO₃↔ H₂SO₄ → CuSO₄ → Cu(OH)₂ → CuO → Cu

↓

BaSO₄

1) Напишіть рівняння реакції взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з натрієм, сріблом, міддю.

2) Вкажіть речовини з якими не буде взаємодіяти концентрована сульфатна кислота: залізо, золото, магній, літій, алюміній. Для решти напишіть ріняння реакції,визначте окисник і відновник.

3) Дано речовини: BaO, Zn, SO₃, Al₂O₃, Cu, P₂O₅. З якими реагуватиме сульфатна кислота? Запишіть рівняння реакцій.