Серная и сернистая кислоты

Министерство  образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «<Благовещенский государственный педагогический университет»

Естественно-географический факультет

Кафедра химии

 

 

 

 

Доклад по теме «Серная и сернистая кислоты»

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студентка 1 курса                    3 февраля 2012 г.                                      Мусияк О.В.

ЕГФ, профиль  «Химия»

 

Проверил:

К.х.н., доцент кафедры             8 февраля 2012г.                                 Родионова Н.А.       

Химии

 

 

 

Благовещенск 2012г.

 

К важным соединениям серы относят две ее кислоты-серную и сернистую, где степень окисления серы +6 и +4 соответственно

 

Серная кислота

Химическая  формула- , . Сильная кислота, образует моно-,ди- и тетрагидриды, растворяет оксид серы(VI), образуя олеум, окисляет многие металлы и неметаллы. Применяется в производстве удобрений, взрывчатых вечеств, эфиров, этанола и др., агент при получении многих красителей, лекарственных средств, используется при очистке нефтепродуктов и травления металлов.

Вызывает тяжелые ожиги при попадании на кожу, пары поражают слизистые оболочки и легкие.[1]

Строение. В молекуле сера тетраэдрически окружена четырьмя атомами кислорода, два из которых входят в состав гидроксильных групп. Длины связей в молекуле серной кислоты таковы, что связи  S- O можно считать двойными, а связи S-OH – одинарными. Бесцветные, похожие на лед кристаллы серной кислоты имеют слоистую структуру. Структура жидкой серной кислоты такая же, как и в твердой, только целостность пространственного каркаса нарушена, и его можно представить как совокупность микрокристалликов, постоянно меняющую свою форму.

  Получение. Промышленное производство  серной кислоты осуществляется контактным способом, в основе которого лежит окисление сернистого газа в серный ангидрид  на ванадиевом катализатаре(оксид ванадия (V), промотированный сульфатом калия), с последующим поглащением сернистого ангидрида концентрированной серной кислотой.    

Этот метод  в настоящее время почти полностью  вытеснился нитрозным способом, в котором окислителем служит не кислород, а оксид азота четырехвалентного.:

1)

2)

    

Свойства. Серная кислота смешивается с водой  в любых соотношениях, процесс сопровождается образованием различных гидратов  . Теплота гидротации настолько велика( ), что смесь может даже вскипеть, разбрызгаться и вызвать ожоги. Поэтому необходимо добавлять кислоту к воде тонкой струйкой. В лабораторной практике используют и называют концентрированной.Серная килота диссоциирует на ионы: 2

В безводной серной кислотеодновременно  происходят несколько равновесных  процессов, в том числе её диссоциация  на воду и сернистый оксид.Поэтому  здесь содержатся 7 видов частиц( ), которые определяют свойства серной кислоты как неводного растворителя.

Из-за высокой  полярности связь Н-О легко разрывается , причем отщепление протона требует  меньших энергетических затрат, чем  в случае воды. Благодаря этому  кислотные свойства серной кислоты выражены сильно, и при растворении в безводной кислоте большинство соединений, традиционно считающиеся кислотами (уксусная, азотная, ортофосфорная и т.д.)  ведут себя как основания, присоединяя протон от и повышая концентрацию анионов .

+2

Лишь несколько  соединений( HCl , HS F) при растворении в серной кислоте ведут себя как слабые кислоты, т.е. протон у них отщепляются легче, чем у , что приводит к росту концентрации сольватированного протона :

Свойства кислот

свойство
p	-3.0	-1.0	7.7
p	1.9	2.0	11
,( B(pН0)	+0.16	+0.16	+1.04
, ,( В(рН 14)	-0.93	+0.03	+0.40

В ряду

Наблюдается немонотонное изменение термодинамической стабильности и окислительной способности. Серная кислота обладает сильными окислительными свойствами только в концентрированном  растворе и при нагревании:

2 + Сu= CuS +2  
реагируют многие простые вещества-металлы и неметаллы. На холоде серная кислота инертна по отношению к таким металлам как железо, алюминий и даже барий. Продуктами её восстановления в зависимости от условий проведения реакций могут быть , , S, политионаты.

Серная кислота  образует два вида солей: сульфаты и  гидросульфаты. Гидросульфаты некоторых  переходных и постпереходных металло  представляют собой комплексные  кислоты.(например, [ ) Термическая устойчивость сульфатов определяется природой катиона, а состав разложения зависит от температуры процесса. При взаимодействии с более активными металлами продуктами восстановления могут быть как SO₂, так и свободная сера и сероводород. Так, при взаимодействии с цинком могут протекать реакции:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

4ZN + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O.[6]

 Концентрированная H₂SO₄ энергично реагирует с водой, образуя гидраты:

H₂SO₄ + n Н₂О = H₂SO₄* nН₂О + Q H₂SO₄ конц. отнимает водород и кислород в виде воды от органических веществ, обугливая их.

Серная кислота, как и все кислоты реагирует  с  металлами, оксидами металлов, щелочами и солями.

Свойства  разбавленной и концентрированной  серной кислоты.

Свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты  отличаются: в разбавленной окислителем  является ион Н⁺ , а в концентрированной- S ⁺⁶ .Концентрированная серная кислота-сильный окислитель.Она окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до серебра включительно, как правило, происходит ее восстановление до SO₂.Концентрированная кислота окисляет медь, середро, углерод, фосфор. Окислительные свойства для разбавленной не характерны. Разбавленная серная кислота взаимодействунт со всеми металлами, находящихся в ряду напряжения левее водорода с его выделением.Но свинец не растворяется в разбавленноц кислоте, поскольку образующаяся соль PbSO₄ нерастворима.

Применение.Серную кислоту  применяют:

• В производстве минеральных удобрений;
• Как электролит в свинцовых аккумуляторах;
• Для получения различных минеральных кислот и солей;
• В производстве химических волокон, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ;
• В пищевой промышленности зарегестрирована в качестве пищевой добавки Е513(эмульгатор)
• Во многих органических синтезах и реакциях

Сернистая кислота.

Сернистая кислота-это  раствор    в воде.Химическая формула . Существует только в разбавленных растворах. Сильный восстановитель. Применяется для отбеливания шерсти, шелка, соломы.[1] Слабая двухосновная кислота, отвечающая степени окисления серы +4[5]

Строение. Сульфит- ион имеет пирамидальную форму с электронной парой, локализованной на атоме серы

Особенности гидросульфатов-ионов  - является  таутометрия-равновесие между двумя изомерами, способных легко переходить друг в друга.

В индивидуальном состоянии выделяют молекулы обнаружены масс-спектрометрически в газовой фазе в растворах кислоты и её солей существуют ионы , , и .

Получение. Сернистую кислоту можно получить растворением сернистого газа в воде. Для получения сернистого газа понадобится концентрированная серная кислота и медь: в пробирку с концентрированной серной кислотой поместим кусочек меди и нагреем раствор.

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂↑ + H₂O

Направим ток  сернистого газа в пробирку с водой.

При растворении  сернистого газа  частично происходит реакция с водой, и образуется слабая сернистая кислота.

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Пропуская сернистый  газ через воду, мы получили сернистую  кислоту.

В природе сернистый  газ в огромном количестве  выделяется из недр Земли у действующих вулканов.  Сернистый газ раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, вызывает их воспаление, потерю аппетита, в больших концентрациях - потерю сознания. Поэтому обращаться с сернистым газом нужно, соблюдая все меры предосторожности.[3]

Сила кислот уменьшается в ряду  -  - По мере роста радиуса и уменьшения электроотрицательности атом халькогена слабее смещает электрическую плотность от атома кислорода к гидроксильной группе. Для сравнения свойств кислот :

Свойство
p	1.8	2.5	2.5
p	7.0	7.3	7.7
,B(pH0): +4e+4 =Э+3	+0.45	+0.74	+0.56
, B(pH14):Э +4e+3 =Э+6О	=0.66	-0.34	-0.41

Свойства. В растворе диссоциирует ступенчато:

H₂SO₃→Н⁺ + HSO^-3 HSO^-3→Н⁺ + SO₂^-3,

Сернистая кислота, как двухосновная, образует два типа солей:

— средние —  сульфиты (Na2SO3);

— кислые —  гидросульфиты (NaHSO3).

Сульфиты образуются при полной нейтрализации кислоты  щелочью:

H2SO3+2NaOH=Na2SO3+2Н2О

Гидросульфиты получаются при недостатке щелочи:

H2SO3+NaOH=NaHSO3+Н2О

Сернистая кислота  и ее соли обладают как окислительными, так и восстановительными свойствами, что определяется природой партнера по реакции. 
1. Так, под действием кислорода сульфиты окисляются до сульфатов : 
2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄

 
Еще легче протекает окисление  сернистой кислоты бромом и перманганатом  калия:

 
 
2. В присутствии же более энергичных  восстановителей сульфиты проявляют  окислительные свойства: 
Из солей сернистой кислоты растворяются почти все гидросульфиты и сульфиты щелочных металлов.

2H₂O

Качественная  реакция на сульфит-ионы — обесцвечивание раствора перманганата калия:

Применение.Сернистая кислота и её соли применяют как восстановители, для беления шерсти, шелка и других материалов, которые не выдерживают отбеливания с помощью сильных окислителей (хлора). Сернистую кислоту применяют при консервировании плодов и овощей. Гидросульфит кальция (сульфитный щелок, Са(HSO3)2) используют для переработки древесины в так называемую сульфитную целлюлозу (раствор гидросульфита кальция растворяет лигнин — вещество, связывающее волокна целлюлозы, в результате чего волокна отделяются друг от друга; обработанную таким образом древесину используют для получения бумаги).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

1.Химический  энциклопедический словарь под  редакцией Н.Л. Кнунянц, Москва  «Советская энциклопедия» 1983г., С.523

2.Неорганическая  химия в 3 томах/ Под редакцией  Ю.Д.Третьякова Т.2:Химия переходных  элементов:Учебник для студентов  высших учебных заведений, 2004.С  257.

3. Серная кислота http://experiment.edu.ru- 1.02.2012

4. Серная кислота http://ru.wikipedia.org -1.02.2012

5. Сернистая кислота http://ru.wikipedia.org- 2. 02.2012

6.Сернистая кислота http://www.cniga.com.ua/index.files/acidsernaja.htm   -2.02.2012