Одна кислота при разной концентрации
Выбирай превращение и двигай ползунок. Сопоставляй формулу продукта с появлением газа, осадка или растворением; пояснение раскрывает причину.
Это доля показанного перехода, не измерение времени или скорости.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Двухосновная кислота с серой +6
В H₂SO₄ сера соединена с кислородом и имеет степень окисления +6. Два кислотных водорода позволяют образовывать средние сульфаты и кислые гидросульфаты. Формула кислоты одновременно задаёт состав и расчётную молярную массу 98 г/моль.
- Состав
2 H, 1 S, 4 O
- Кислые соли
HSO₄⁻, например NaHSO₄
- Средние соли
SO₄²⁻, например Na₂SO₄
Для разбавленного раствора часто используют суммарную школьную запись H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻. Реальная диссоциация ступенчатая: первая ступень практически полная, вторая связана с равновесием HSO₄⁻. Суммарная схема удобна для стехиометрии нейтрализации.
В H₂SO₄ сера соединена с кислородом и имеет степень окисления +6. Два кислотных водорода позволяют образовывать средние сульфаты и кислые гидросульфаты.
Разбавленный раствор проявляет свойства кислот
Разбавленная H₂SO₄ реагирует с основаниями, основными оксидами и некоторыми солями. В Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ восстанавливаются ионы водорода. Медь таким способом водород из разбавленной кислоты не вытесняет.
| Реагент | Продукт или признак | Ионная сущность |
|---|---|---|
| NaOH | Вода | H⁺ + OH⁻ → H₂O |
| CO₃²⁻ | CO₂ и вода | 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂ + H₂O |
| Ba²⁺ | BaSO₄↓ | Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄ |
С карбонатами образуются соль, CO₂ и вода. С растворимыми соединениями бария получается BaSO₄ — малорастворимый осадок. Эти два примера показывают разные причины протекания обмена: уход газа и образование твёрдой фазы.
Разбавленная H₂SO₄ реагирует с основаниями, основными оксидами и некоторыми солями. В Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ восстанавливаются ионы водорода.
Шкала универсального индикатора
Шкала универсального индикатора связывает цвет с диапазоном кислотности; у разных составов шкалы могут различаться.
A.Spielhoff · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Кристаллы сульфата меди
Синие кристаллы медного купороса — сульфата меди(II) с кристаллизационной водой CuSO₄·5H₂O.
Crystal Titan · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Концентрированная кислота ведёт себя иначе
В концентрированной H₂SO₄ окислительные свойства связаны также с серой +6. Поэтому некоторые металлы, не реагирующие с разбавленным раствором, могут окисляться концентрированной кислотой при соответствующих условиях. Водород в типичных таких реакциях не выделяется.
Концентрация меняет окислитель и результат
МЕДЬ И СЕРНАЯ КИСЛОТА
Для горячей концентрированной кислоты: Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O. Водород не выделяется.
При нагревании меди с концентрированной кислотой учебное уравнение даёт CuSO₄, SO₂ и воду. Сера понижает степень окисления с +6 до +4. Холодная концентрированная кислота может пассивировать железо и алюминий, создавая защитное состояние поверхности.
Подробности: понятия и примеры
- Пример
- Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
- Медь
- 0 → +2, отдаёт электроны
- Сера-окислитель
- +6 → +4, принимает электроны
В концентрированной H₂SO₄ окислительные свойства связаны также с серой +6. Поэтому некоторые металлы, не реагирующие с разбавленным раствором, могут окисляться концентрированной кислотой при соответствующих условиях.
От SO₂ к кислоте — несколько стадий
SO₂ окисляют кислородом до SO₃ в присутствии катализатора. Процесс обратим и зависит от условий. Газовую смесь предварительно очищают, потому что примеси могут снижать активность катализатора и загрязнять продукт.
- Получение SO₂
Окисление серосодержащего сырья
- Очистка газов
Удаление мешающих примесей
- Контактное окисление
2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃
- Поглощение и доведение
Получение H₂SO₄ нужного состава
SO₃ поглощают серной кислотой с последующим доведением состава водой; прямое смешение газа с водой создаёт кислотный туман. Суммарная химическая запись SO₃ + H₂O → H₂SO₄ верна по составу, но не описывает весь аппаратный процесс. Сульфаты обнаруживают по Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓: белый осадок устойчив к разбавленным сильным кислотам. Это помогает отличить его от BaCO₃, растворяющегося с выделением CO₂. Концентрированная H₂SO₄ при обычной температуре пассивирует Fe и Al, а при нагревании может реагировать иначе. С Cu при нагревании образуется SO₂: Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O, водород не выделяется.
SO₂ окисляют кислородом до SO₃ в присутствии катализатора. Процесс обратим и зависит от условий.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 35. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 35. Серная кислота.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e