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.
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.
Состав
2 H, 1 S, 4 O
Кислые соли
HSO₄⁻, например NaHSO₄
Средние соли
SO₄²⁻, например Na₂SO₄
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.
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.
| Реагент | Продукт или признак | Ионная сущность |
|---|---|---|
| NaOH | Вода | H⁺ + OH⁻ → H₂O |
| CO₃²⁻ | CO₂ и вода | 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂ + H₂O |
| Ba²⁺ | BaSO₄↓ | Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄ |
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.
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.
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.
Содержание воды влияет на поведение
Серная кислота сильно взаимодействует с водой, а смешение сопровождается большим выделением теплоты. Поэтому концентрация меняет не только числа в расчёте, но и условия обращения, тепловой эффект и наблюдаемые реакции.
Способность концентрированной кислоты связывать воду используют в осушении подходящих газов. Но осушитель нельзя выбирать только по поглощению воды: он не должен вступать в нежелательную реакцию с самим газом. Например, основной газ NH₃ реагирует с кислотой.
Разбавленная кислота
Характерные реакции H⁺
Концентрированная кислота
Окисление и сильное взаимодействие с водой
Выбор осушителя
Проверяем совместимость с газом
Серная кислота сильно взаимодействует с водой, а смешение сопровождается большим выделением теплоты. Поэтому концентрация меняет не только числа в расчёте, но и условия обращения, тепловой эффект и наблюдаемые реакции.
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, 9 класс», § 23. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 23. Серная кислота.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах