Версия 21:26, 5 декабря 2009

Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 10 клас>> Хімія: Оксиди неметалічних елементів. Сульфатна кислота і сульфати

ОКСИДИ НЕМЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ. КИСЛОТНИЙ ХАРАКТЕР ОКСИДІВ ТА ГІДРАТІВ ОКСИДІВ НЕМЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ. СУЛЬФАТНА КИСЛОТА І СУЛЬФАТИ. НАЙВАЖЛИВІШІ ПРИРОДНІ СУЛЬФАТИ, ЯКІСНА РЕАКЦІЯ НА СУЛЬФАТ-ІОН

Сульфур утворює два кислотні оксиди: оксид сульфу-РУ(ІУ> S02 і оксид сульфуру(УІ) S03. Різний кількісний склад молекул (і різна їхня будова) зумовлюють відмінні властивості цих речовин.
Оксид сульфуру(ІУ) SOz (діоксид сульфуру, сірчистий газ)—це безбарвний важкий газ (у 2,2 раза важчий за повітря), з різким запахом, що викликає кашель. Негорю-Чий. Дуже легко розчиняється у воді (віл води при 20 °С Розчиняється 43 л S02). Поряд з «фізичним» розчиненням
одночасно відбувається хімічна взаємодія Невеликої частиілі молекул оксиду сульфуру(ІУ) S02 з водою, внаслідок чого утворюється сульфітна кислота:
S02 + Н20 ї+ H2S03 Сульфітна   кислота   H2S03 —дуже   нетривка   сполук! Існує тільки у водних розчинах. За спроб виділити її розі кладається на оксид сульфуру(ІУ) і воду. Легко поглинає І повітря кисень і повільно окиснюється у сульфатну кислоти 2H2S03 + 02 = 2H2S04 Сульфітна  кислота  H2S03  двохосновна.   Належить до кислот середньої сили. У водному розчині дисоціює ступіні часто, в основному за першим ступенем:
Добування. Оксид сульфуру(ІУ) добувають спалюванням £.  a також як побічний продукт випалювання сульфід-


За
ступенем
IcTyniHbH2S03^H+ + HS03-И ступшь HS03- ? H+ + SOf-
ається незначнокі
сульфіт-іон
Ja другим ступенем дисоціація відбував мірою.
Як двохосновна сульфітна кислота H2S03 може утворю! вати два ряди солей: а) середні солі —сульфіти і б) кислі солі—гідросульфіти (продукти неповного заміщення Гід-І рогену кислоти на метал).
Якщо в розчин їдкого натру NaOH пропускати сірчистий газ S02, то залежно від співвідношення речовин, що реа-| гують, утвориться або середня, або кисла сіль:
NaOH + S02 = NaHSO,

1 МШІЬ     ~Пю£
гідросульфіт натрію

nvn кольорових металів, наприклад: S + 02 = S02 t
2PbS + 302 = 2РЬО + 2S02 t
у лабораторних умовах оксид сульфуру(ГУ) добувають дією кислот на сульфіти. При цьому замість нетривкої суль¬фітної кислоти виділяється оксид сульфуру(ІУ):
Na2S03 + H2S04 * Na2S04 + H2S03


н2о
so2t

Застосування. Найважливіша галузь застосування оксиду сульфуру(іУ) S02—це виробництво сульфатної кислоти H2S04. Його використовують також у виробництві сульфітів і гідросульфітів. Сірчистий газ S02 здатний знищувати мікроорганізми і шкідників сільськогосподарських культур, тому його використовують для обкурювання овочесховищ і з метою перевезення ягід і фруктів. Сірчистий газ знебарв¬лює багато природних фарб, тому з його допомогою вибі¬люють солому, шовк, вовну та інші матеріали. Застосовують його також для консервування фруктів і ягід та як дезінфі-кувальний засіб (для знищення плісені у підвалах, льохах, винних бочках, бродильних чанах).
Фізіологічна дія. Оксид сульфуру(ГУ) S02 токсичний. Невелика концентрація його у повітрі викликає подразнен¬ня слизових оболонок дихальних органів і очей. Тривала дія навіть малих концентрацій оксиду сульфуру(ІУ) призводить Д° виникнення у людини бронхіту, гастриту та інших хво¬роб у тому числі, можливо, й раку легенів. Оксид сульфу-РУ(1 V) S02 вважається найнебезпечнішим для здоров'я лю¬дини, оскільки викликає загальне ослаблення організму і у
оєДНанні з іншими забрудниками спричинює скорочення сеРедньої тривалості життя.
Вплив на навколишнє середовище. Діоксид сульфуру S02
дИн 3 основних забрудників повітря, він отруює навко¬лишнє середовище.
Відки ж береться діоксид сульфуру S02 у повітрі?
Природним джерелом S02 є окиснення сірководню ] атмосферним киснем й озоном:
2H2S + 302 H2S + оз
2S02 + 2Н20 S°2 + Н20
Основними антропогенними джерелами діокс^ сульфуру S02 є спалювання палива, виплавляння метал (димові гази), робота автомобільного транспорту (вихлоіі гази).
Діоксид сульфуру S02, потрапляючи у повітря, виклии утворення «кислотних дощів», шкідливих для усього живої
Як же утворюються «кислотні дощі»?
В атмосфері діоксид сульфуру S02 під впливом незнм них   кількостей   розпорошених   металів   та   їхніх   соя
(в основному Fe і Мп) окиснюється до триоксиду сульфуя S03:
2S02 + o2
2SO
з-
so3 + н2о
H2S04
поя
Аналогічним   чином  роблять   свій   «внесок»   у «кислотних дощів» й оксиди нітрогену:
2NO + 02 = 2N02
2N02 + Н20 = HN03 + HND2
Кислотні   опади   (дощ,   град,   сніг   тощо)   негативно
впливають на водні екосистеми, на ріст дерев та сільської
господарських культур.  Вплив кислотних опадів на жим
організми, у тому числі на людину, ще недостатньо вивчеі
ний. Проте відомо, що в умовах забруднення атмосфери
(димовими газами, що утворюються у процесі спалювання
палива, або відхідними газами переробки сульфуровмісноі
сировини чи викидами металургійних підприємств) не слід
ходити під дощем з непокритою головою (це може стати
причиною випадання волосся).
Оксид сульфуруП^І) S03 (триоксид сульфуру) — безбар-j вна рідина, яка за температури, нижчої від 17 °С, криста-| лізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали.! Дуже летка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражує™
• оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки
Іслй3     еЯергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його
«яаних скляних посудинах, запаяй**      
У  >)КСид сульфуру(УІ) на повітрі димить, бурхливо взаємо-•   з водою з виділенням великої кількості теплоти, утво¬рюючи сульфатну кислоту:
S03 + Н20 = H2S04
Він може навіть вбирати вологу з повітря, утворюючи білий туман, що складається з найдрібніших краплинок ульфатної кислоти.
Оксид сульфуру(УІ) розчиняється у концентрованій ульфатній кислоті H2S04, і цей розчин називається олеу-
Ф Знаючи,   що   S03 —типовий   кислотний   оксид,   напишіть рівняння реакцій, характерних для нього.
Добувають оксид сульфуру(УІ) у результаті окиснення S02 киснем повітря (напишіть рівняння реакції).
За звичайних умов ця реакція відбувається дуже повіль¬но. Значно швидше і легше вона відбувається за температу¬ри 450—600 °С і за наявності каталізатора оксиду вана-дію(У) V205.
Застосовується оксид сульфуру(УІ) S03 у виробництві сульфатної кислоти H2S04. У лабораторній практиці він використовується як водовбирний засіб.
Завдання для самоконтролю
20.  Схарактеризуйте оксид сульфуру(ІУ). З якою метою він використовується? На яких властивостях ґрунтується його вико¬ристання?
21.  Обчисліть густину за повітрям і масу 1 л сірчистого газу №• У)- Зробіть висновок, чи можна збирати SO? у циліндр витіс¬ненням повітря.
22.  Яка фізіологічна дія оксиду сульфуру(ІУ)?
TneR     ^° Юм ВДомо про сульфітну кислоту? Чому її розчин Реоа оберігати від доступу повітря?
т       • Чому внаслідок пропускання S02 крізь вапняну воду вона го rCa^,° стає каламутною, як і внаслідок пропускання вуглекисло-азУ? Напишіть відповідні рівняння реакцій.

. рівняння  реакції добування  сульфіту  барію розчинних солей.
26.  Який об'єм діоксиду сульфуру (н. у.) можна добути внасу док розкладання під час нагрівання сульфіту магнію масою 650 з масовою часткою домішок 20 %?
27.  Чи вистачить 14 м  кисню для окиснення 30 м3 діоксгі сульфуру за нормальних умов?
28*. Визначте об'ємні частки оксиду сульфуру(ГУ) і кисню суміші (н. у.), якщо з 200 мл її після реакції утворилось 0,438' оксиду сульфуру(УІ).   Візьміть до  увага,   що  S03  прореагуй повністю.

Сульфатна кислота H₂S0₄ (безводна, 100%-ва) — важка безбарвна оліїста рідина. Густина її концентрованого розчину (w(H₂S0₄) = 98%) за звичайних умов 1,84 г/см³. Вона нелетка, запаху не має. Надзвичайно гігроскопічна. Активно вбирає вологу. Змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. Розчинення сульфатної кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти, що може призвести до закипання води і розбризкування кислоти.

Сульфатна кислота — їдка рідина, тому треба остерігатись, щоб вона не потрапила на шкіру й одяг. А якщо це сталося, треба швидко змити її великою кількістю води, після чого нейтралізувати розчином соди і знову змити водою.

Пам'ятайте таке правило:

не можна воду доливати до концентрованої сульфатної кислоти! Для розбавляння кислоту треба доливати до води невеликими порціями.

Хімічні властивості сульфатної кислоти багато в чому залежать від її концентрації. В лабораторіях та промисловості використовують розбавлену і концентровану сульфатну кислоту, хоча такий поділ дещо умовний.

Розбавлена сульфатна кислота виявляє всі хімічні властивості, характерні для кислот.

1. Дисоціація кислоти. Сульфатна кислота двохосновна, належить до сильних кислот. У водних розчинах вона дисоціює на йони за двома ступенями (за першим — практично повністю):

I ступінь Н₂S0₄ ⇔ Н⁺+ НSО^-₄ — гідросульфат-іон
II ступінь НS0_^-4 ⇔ Н⁺ + S0^2-₄ — сульфат-іон

Ось чому в процесі нейтралізації розчинів сульфатної кислоти Н₂S0₄  утворюються два ряди солей: середні солі — сульфати і кислі солі — гідросульфати.

2. Взаємодія з основами. Якщо у пробірку з розбавленою сульфатною кислотою добавити дві-три краплі фіолетового лакмусу, розчин набуває червоного забарвлення (кисле середовище). Потім у цю пробірку доливатимемо краплями розчин гідроксиду натрію доти, доки вміст пробірки набуде фіолетового забарвлення (нейтральне середовище):

2NaОН + Н₂S0₄ = Nа₂SО₄ + 2Н₂0
                        ^{сульфат натрію}

Якщо ж розчину лугу Na0Н не вистачає для нейтралізації усієї кислоти, то сіль, що утворюється, буде кислою:

Na0H + Н₂S0₄ = NаНS0₄ + Н₂0
                      ^{гідросульфат}

                                 ^натрію

Отже, гідросульфати утворюються тоді, коли кислота береться у надлишку.

Більшість сульфатів добре розчиняються у воді. Малорозчинним є сульфат кальцію CaS0₄, ще менше розчиняється сульфат плюмбуму PbS0₄ і практично нерозчинній є сульфат барію BaS0₄ (див. таблицю розчинності).

3. Взаємодія з оксидами металів. Сульфатна кислота реагує з основними та амфотерними оксидами, утворюючі солі, наприклад:

MgO + H₂S0₄ = MgS0₄ + Н₂0      

ZnO + H₂S0₄ = ZnS0₄ + H₂0            

4. Взаємодія з солями. Сульфатна кислота сильна і нелетка, одна з найстійкіших із відомих мінеральних кислот. Вона може вступати в реакцію обміну з солями, утвореними слабкішими або леткими кислотами і навіть сильними кислотами, якщо вони менш стійкі:

Na₂C0₃ + H₂S0₄ = Na₂S0₄ + С0₂↑ + H₂0

2KN0₃ + H₂S0₄ = K₂S0₄ + 2HN0₃↑

2KCl0₄ + H₂S0₄ = K₂S0₄ + 2HCl0₄

BaCl₂ + H₂S0₄ = BaS0₄↓+ 2НСl↑

Останнє рівняння відображує якісну реакцію на кислоту та її солі, бо утворюється нерозчинний у воді сульфат барію BaS0₄.        

Сульфатна кислота може взаємодіяти із своїми солями — сульфатами. При цьому середні солі — сульфати перетворюються на кислі солі гідросульфати:

Na₂SO₄ + H₂S0₄ = 2NaHS0₄

Усі реакції, рівняння яких наведені у пункті 4, є реакціями йонного обміну. Напишіть їх у повній і скороченій йонних формах.

Лабораторна робота 2

Визначення сульфат-іонів у розчині

Налийте у першу пробірку трохи розбавленої сульфатної кислоти, у другу — розчину сульфату натрію, у третю — розчину нітрату натрію. До кожної з пробірок додайте кілька крапель розчину хлориду барію (або нітрату барію). Що спостерігається? До білого осаду, що утворився у двох пробірках (чому?), додайте по кілька крапель розбавленої нітратної кислоти.

Якщо осад не розчиняється, то це — сульфат барію BaS0₄. Він свідчить про те, що в цих пробірках розчини містили йони S0₄^2-.

Напишіть рівняння здійснених реакцій у молекулярній, повній і скороченій йонних формах.

Отже, про наявність у розчині сульфатної кислоти та її солей можна робити висновок на підставі утворення білого осаду BaS0₄, який практично не розчиняється ні у воді, ні в нітратній кислоті.

Таким чином, реактивом на сульфат-іони S0^2-₄ є йони барію Ва²⁺:

Ва²⁺ + SO^2-₄ = BaS0₄↓

5. Взаємодія з металами. Розбавлена сульфатна кислота реагує, наприклад, з магнієм, цинком, залізом з виділенням
водню:

Mg + H₂S0₄ = MgS0₄ + Н₂↑

Zn + H₂S0₄ = ZnSO₄ + H₂↑

Fe + H₂S0₄ = FeS0₄ + H₂↑

Малоактивні метали (мідь, срібло, золото) з розбавленою сульфатною кислотою не реагують.

Концентрована сульфатна кислота — сильний окисник. Вона може взаємодіяти з малоактивними металами, наприклад з міддю:

 _{0              +6             +2               +4}
Cu + 2H₂S0₄ = CuS0₄ + S0₂↑ + 2Н₂0

 _{0      -              окиснення             +2}
Cu - 2e        ------------------------> Cu

^{Відновник}

_{+6    -        відновлення               +4}
S + 2e     -------------------------> S

^{Окисник}

Зверніть увагу: під час взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з малоактивними металами відновлюється не Гідроген кислоти, а Сульфур, тому газоподібний водень Н₂ не виділяється!

Н.М. Буринська, Л.П. Величко, Хімія, 10 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів  

_{Скачати підручники та книги онлайн, планування з хімії, курси та завдання з хімії для 10 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.