ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 9 класс · § 23
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 23. Серная кислота

Почему разбавленная и концентрированная серная кислота дают разные реакции?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему разбавленная и концентрированная серная кислота дают разные реакции?

Исследуем вместе

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.

01

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.

02

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.

РеагентПродукт или признакИонная сущность
NaOHВодаH⁺ + OH⁻ → H₂O
CO₃²⁻CO₂ и вода2H⁺ + 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.

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.

03

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.

04

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.

Соберём главное

Шесть выводов

01В H₂SO₄ сера соединена с кислородом и имеет степень окисления +6. Два кислотных водорода позволяют образовывать средние сульфаты и кислые гидросульфаты.
02Разбавленная H₂SO₄ реагирует с основаниями, основными оксидами и некоторыми солями. В Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ восстанавливаются ионы водорода.
03В концентрированной H₂SO₄ окислительные свойства связаны также с серой +6. Поэтому некоторые металлы, не реагирующие с разбавленным раствором, могут окисляться концентрированной кислотой при соответствующих условиях.
04Серная 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.
05С карбонатами образуются соль, CO₂ и вода. С растворимыми соединениями бария получается BaSO₄ — малорастворимый осадок.
06Способность 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.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Молярная масса H₂SO₄ по округлённым массам?
2. Сколько кислотных H в H₂SO₄?
3. Анион гидросульфата?
4. Что даёт Zn с разбавленной H₂SO₄?
5. Вытесняет ли Cu H₂ из разбавленной H₂SO₄?
6. Что восстанавливается при реакции Cu с горячей концентрированной H₂SO₄?
7. Кто даёт сульфатный осадок?
8. Холодная концентрированная кислота может…
9. Почему NH₃ нельзя просто осушать серной кислотой?
10. Что важно при сравнении свойств H₂SO₄?

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
↑

Загрузка прогресса…