§ 25. Сульфаты — соли серной кислоты. Применение серной кислоты и сульфатов

Исследуем вместе

Сульфат и кристаллизационная вода

Выбирай превращение и двигай ползунок. Сопоставляй формулу продукта с появлением газа, осадка или растворением; пояснение раскрывает причину.

Условный ход превращения, %0

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.

Сульфат и гидросульфат

Сульфаты содержат SO₄²⁻, а гидросульфаты — HSO₄⁻. Для нейтральной соли с Na⁺ получаются Na₂SO₄ и NaHSO₄ соответственно. Кислый остаток сохраняет один кислотный водород, но оба вещества относятся к солям.

В реакции H₂SO₄ с одной молярной порцией NaOH образуется гидросульфат, с двумя — сульфат. Состав продуктов связан с количеством основания. Степень окисления серы +6 при обычной нейтрализации остаётся неизменной.

Признак / объект	Что означает	Пояснение
SO₄²⁻	Средняя соль Na₂SO₄	Два Na⁺ на остаток
HSO₄⁻	Кислая соль NaHSO₄	Один Na⁺ на остаток
Нейтрализация	Меняет замещение H	Не меняет S +6

Сульфаты содержат SO₄²⁻, а гидросульфаты — HSO₄⁻. Для нейтральной соли с Na⁺ получаются Na₂SO₄ и NaHSO₄ соответственно.

Барий связывает сульфат в осадок

Малорастворимый BaSO₄ позволяет обнаруживать сульфат-ионы. Для растворов Na₂SO₄ и BaCl₂ сокращённая запись имеет вид Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓. Образующийся осадок белый.

В аналитическом выводе учитывают другие анионы, способные осаждать барий, и поведение осадка в кислотной среде. Сульфат бария устойчив к действию разбавленных сильных кислот в условиях школьного анализа, тогда как карбонат бария разрушается с выделением CO₂.

Молекулярно

Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl

Сокращённо

Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓

Баланс

+2 − 2 = 0

Малорастворимый BaSO₄ позволяет обнаруживать сульфат-ионы. Для растворов Na₂SO₄ и BaCl₂ сокращённая запись имеет вид Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.

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.

Лабораторная стеклянная посуда
Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.
Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Кристаллизационная вода входит в состав

Некоторые сульфаты образуют кристаллогидраты. Формула CuSO₄·5H₂O означает пять молекул воды на формульную единицу соли в кристалле. Это определённый состав твёрдой фазы, а не произвольная влажность поверхности.

При M(CuSO₄) ≈ 160 г/моль и M(CuSO₄·5H₂O) ≈ 250 г/моль доля безводной соли в купоросе равна 160/250 = 64 %. Поэтому 25 г купороса содержат 16 г CuSO₄ в пересчёте на безводную соль, а не 25 г.

CuSO₄

160 г на моль

5H₂O

90 г на моль

Кристаллогидрат

250 г на моль

Доля соли

160/250 = 64 %

Некоторые сульфаты образуют кристаллогидраты. Формула CuSO₄·5H₂O означает пять молекул воды на формульную единицу соли в кристалле.

Разные катионы — разные назначения

Сульфаты объединяет один анион, но растворимость, окраска и назначение солей различаются. Гипс CaSO₄·2H₂O связан со строительными материалами, CuSO₄·5H₂O — с химическими процессами и аналитикой, K₂SO₄ — с калийными удобрениями.

Нельзя переносить свойства одного сульфата на всё семейство. Даже одинаковое слово «сульфат» не означает одинаковой растворимости. В задачах сначала записывают формулу, затем проверяют состояние и свойства конкретного вещества.

Соединение	Особенность	Связь с применением
CaSO₄·2H₂O	Гипс	Строительные материалы
CuSO₄·5H₂O	Синие кристаллы	Реактив и источник Cu²⁺
K₂SO₄	Соединение калия	Минеральное питание растений

Соберём главное

Шесть выводов

01Сульфаты содержат SO₄²⁻, а гидросульфаты — HSO₄⁻. Для нейтральной соли с Na⁺ получаются Na₂SO₄ и NaHSO₄ соответственно.

02Малорастворимый BaSO₄ позволяет обнаруживать сульфат-ионы. Для растворов Na₂SO₄ и BaCl₂ сокращённая запись имеет вид Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.

03Некоторые сульфаты образуют кристаллогидраты. Формула CuSO₄·5H₂O означает пять молекул воды на формульную единицу соли в кристалле.

04Сульфаты объединяет один анион, но растворимость, окраска и назначение солей различаются. Гипс CaSO₄·2H₂O связан со строительными материалами, CuSO₄·5H₂O — с химическими процессами и аналитикой, K₂SO₄ — с калийными удобрениями.

05В аналитическом выводе учитывают другие анионы, способные осаждать барий, и поведение осадка в кислотной среде. Сульфат бария устойчив к действию разбавленных сильных кислот в условиях школьного анализа, тогда как карбонат бария разрушается с выделением CO₂.

06Нельзя переносить свойства одного сульфата на всё семейство. Даже одинаковое слово «сульфат» не означает одинаковой растворимости.

Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5

1. Анион сульфата?

SO₃²⁻S²⁻HS⁻SO₄²⁻

2. Формула гидросульфата натрия?

NaHSO₄Na₂SO₄Na₂SO₃NaHS

3. Какой ион используют для обнаружения SO₄²⁻?

NH₄⁺Ba²⁺Na⁺K⁺

4. Осадок сульфата бария имеет формулу…

BaSO₃BaSBaSO₄Ba₂SO₄

5. Цвет BaSO₄?

СинийЧёрныйФиолетовыйБелый

6. Что означает ·5H₂O в CuSO₄·5H₂O?

Кристаллизационную водуПять свободных ионов H⁺Любое количество влагиПять атомов O только

7. Молярная масса CuSO₄·5H₂O приблизительно…

178 г/моль250 г/моль160 г/моль90 г/моль

8. Доля CuSO₄ в купоросе при массах 160 и 250?

160 %25 %64 %36 %

9. Сколько CuSO₄ в 25 г такого купороса?

25 г9 г40 г16 г

10. Почему сульфаты имеют разные свойства?

Важен катион и структура, а не только общий анионВсе они химически одинаковыВ них разные элементы серыЗаряд SO₄ всегда случайный

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 25. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 25. Сульфаты — соли серной кислоты.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