Сульфатна кислота і сульфати Найважливіші природні сульфати якісна

Сульфатна кислота і сульфати. Найважливіші природні сульфати, якісна реакція на сульфат-іон. Застосування сульфатної кислоти і сульфатів Охорона навколишнього середовища від забруднення викидами сульфуровмісних речовин.

Мета: n n n n Відновити знання про склад, фізичні властивості і відношення до води сульфатної кислоти. Ознайомити з сульфатами та їхніми властивостями, практичним застосуванням. Розкрити значення для хімічної промисловості і народного господарства. Розвинути вміння встановлювати причинно-наслідковий зв’язок між властивостями сульфатної кислоти та її застосуванням. Загострити увагу на правилах (Т/Б) при роботі з сульфатною кислотою та приготуванні її водних розчинів. Пояснити окиснювальну здатність концентрованої сульфатної кислоти. Удосконалити вміння складати рівняння реакцій з металами, оксидами, основами і солями в молекулярній, повній і скороченій йонних формах. Дати поняття про якісну реакцію на сульфат-іон. Ознайомити із сировиною та хімічними реакціями, що покладені в основу виробництва сульфатної кислоти, з умовами їх здійснення. Розкрити значення цих знань для управління процесом виробництва. Формувати вміння складати рівняння реакцій, що лежать в основі виробництва сульфатної кислоти (випалювання піриту та сульфідів, окиснення сульфур(IV) оксиду, гідратація сульфур(VI) оксиду). Розвивати поняття про каталіз, формувати поняття “вихід продукту реакцій”. Висвітлити проблему охорони праці і довкілля від забруднення.

Демонстрації: n n n 5. Спалювання сірки і доведення кислотного характеру утвореного оксиду. 6. Виділення теплоти під час розчинення у воді концентрованої сульфатної кислоти. 7. Водовідбірні властивості концентрованої сульфатної кислоти (дія на цукор і папір). 8. Якісна реакція на сульфат-іон. Лабораторні досліди: 4. Ознайомлення зі зразками природних сполук Сульфуру. 5. Виявлення сульфат-іонів у розчині.

Сульфатна кислота. Сульфатна, або сірчана, кислота їїформула — H 2 SO 4. n Будова молекули. Графічна формула молекули: n n Сульфатна кислота, як і всі інші кислоти, — молекулярна сполука Кулестержневамодель молекули сульфатної кислоти

n Укажіть значення валентності та ступеня окиснення Сульфуру в сульфатній кислоті.

Фізичні властивості. За звичайних умов n чиста сульфатна кислота — безбарвна оліїста рідина n без запаху, n майже удвічі важча за воду (ρ = 1, 83 г/см 3). n Температура плавлення споолуки становить +10, 3 °С, а кипіння +280 °С. n Під час кипіння кислота починає розкладатиися на сульфур(VI) оксид і воду. n Сульфатна кислота необмежено розчиняється у воді, тобто змішується з

n n Переконатися в тому, що розчинення сульфатної кислоти — процес екзотермічний, допоможе такий демонстраційний дослід. Зберемо прилад помістимо в стакан закріплену в лапці штатива пробірку, у яку налито легкокиплячу (t кип. 40 °С)органічну речовину — діетиловий етер. У хімічний стакан наллємо 50 мл води кімнатної температури. Після цього повільно, по скляній паличці, час від часу помішуючи, увіллємо в стакан 50 мл концентрованої сульфатної кислоти. Спостерігатимемо, як рідина в пробірці закипає і випаровується. Причина цього явища —підвищення температури розчину. Якщо відкрити пробку й піднести до отвору пробірки запалену скіпку, пари етеру спалахнуть

Потрібно знати Розчинення кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти. n Для того щоб із концентрованої сульфатної кислоти виготовити її розбавлений розчин, кислоту доливають у воду, а не навпаки. n Тоді температура рідини зростає повільніше, і вдається запобігти її закипанню й розбризкуванню. n

Вона взаємодіє з: n 1)металами, розміщеними в ряді активності до водню; n 2) основними й амфотерними оксидами; 3) основами; n 4) амфотерними гідроксидами; n 5) солями

Хімічні властивості. Сульфатна кислота завдяки наявності в молекулі двох ковалентт них полярних зв’язків О–Н є двохосновною. n Її дисоціація за першою стадією в розбавленому розчині відбувається майже повністю (це сильна кислота), а за другою — частково: H 2 SO 4→H + HSO 4; HSO 4→H + SO 4²ˉ. n Проте у йонноомолекулярних рівняннях сульфатну кислоту записують такою n

Реакції з металами. n взаємодіє майже з усіма металами. Можливість цих реакцій, а також склад їх продуктів залежать від концентрації кислоти і хімічної активності металу. Метал завжди є відновником. Тому сульфатна кислота, реагуючи з ним, буде окисником і відновлюватиметься. +1 +6 – 2 n У молекулі 2 4 можуть відновлюватися (зменшувати ступінь окиснення) два елементи — Гідроген і Сульфур. Якщо з металом взаємодіє розбавлена сульфатна кислота, то відновлюється Гідроген. Продукти реакції — сульфат металічного елемента і водень: 2 Al + 3 H 2 SO 4 (розб. ) = Al 2(SO 4)3+ 3 H 2↑. n n H SO

Схема взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з металами n Нагадуємо, що «витісняти» водень здатні метали, розміщені в ряду активності перед ним.

n Із розбавленою сульфатною кислотою не реагують мідь а), ртуть, золото, платина, інші хімічно пасивні метали. Якщо реагентом є концентрована сульфатна кислота, то відновлюється Сульфур. Із концентрованою кислотою реагують також метали, розміщені в ряду активності після водню (крім золота, платини).

n Малоактивні метали відновлюють – 2 n кислоту +4 до SO 2 , а дуже активні —до H 2 S: Cu + H 2 SO 4(конц. )→Cu. SO 4+ SO 2↑+ H 2 O; Mg + H 2 SO 4(конц. )→Mg. SO 4+ H 2 S↑+ H 2 O. Складіть схеми окиснення, відновлення й доберіть коефіцієнти методом електронного балансу. n

Якщо в холодну концентровану сульфатну кислоту занурити кусочок заліза, то ми не помітимо взаємодії речовин. n Насправді кислота починає реагувати з металом: 2 Fe + 3 H 2 SO 4 (конц. ) = Fe 2 O 3+ 3 SO 2↑+ 3 H 2 O. n Однак реакція відразу припиняється, бо на поверхні металу утворюється тонка плівка ферум(ІІІ) оксиду, інертна щодо кислоти (оксид реагує з кислотою тільки при нагріванні). n

Реакції зі складними речовинами. Сульфатна кислота взаємодіє з n основними оксидами амфотерними оксидами, n основами, n амфотерними гідроксидами з утворенням у кожному випадку солі (сульфату) і води. • H 2 SO 4 + Mn. O → • H 2 SO 4 + Ві(OH)3→

H 2 SO 4 + Pb(NO 3)2→ H 2 SO 4 + Na. F → nn. Будучи нелеткою і сильною кислотою, вона Напишіть рівняння реакцій сульфатної вступає взі сполуками, що більшістю солей. кислоти реакції обміну з мають такі формули: n Li 2 O, n Fe(OH)3, n Na 3 PO 4.

Розклад цукру і целюлози під дією сульфатної кислоти

Цю речовину називають «хлібом» хімічної промисловості.

Сульфати. Сульфатна кислота утворює солі, загальна назва яких — сульфати n Більшість сульфатів розчиняється у воді. n При випарюванні їх розчинів часто виділяються кристалогідрати, наприклад Cu. SO 4 • 5 H 2 O, Fe. SO 4 • 7 H 2 O, Al 2(SO 4)3 • 18 H 2 O. n Малорозчинними є солі Ca. SO 4 і Ag 2 SO 4, а практично нерозчинними — Ba. SO 4 і Pb. SO 4. n

Найважливіші природні сульфати n n n гіпс. Са. SO 4· 2 Н 2 О; глауберова сіль. Na 2 SO 4· 10 H 2 О; гірка сіль. Mg. SO 4· 7 H 2 О. Із наведених формул стає зрозуміло, що це кристалогідрати, тобто вони містять кристалізаційну воду, яка при нагріванні випаровується. На цій властивості кристалогідратів ґрунтується виробництво алебастру 2 Са. SO 4·Н 2 О з природного гіпсу, який нагрівають до 120– 190 °С, у наслідок чого він втрачає частину води. При змочуванні водою кімнатної температури алебастр легко приєднує воду й знову перетворюється на гіпс. Це відбувається щоразу при накладанні гіпсових пов’язок на травмовані частини тіла, під час виготовлення гіпсових виробів художнього та будівельного призначення.

Глауберову сіль Na 2 SO 4· 10 H 2 О застосовують у виробництві скла, соди, фарб, у медицині. n Гірку сіль Mg. SO 4· 7 H 2 О використовують в обробці тканин, дубінні шкіри, виготовленні медичних препаратів. n Купрум(ІІ) сульфат, пентагідрат, або мідний купорос Cu. SO 4 • 5 H 2 O, застосовують у сільському господарстві як засіб проти хвороб і шкідників рослин. n

Якісною реакцією на сульфат аніони є взаємодія їх з катіонами Барію (розчинними у воді сполуками Барію), у результаті чого утворюється нерозчинний у воді і кислотах білий дрібнокристалічний осад барій сульфату. n Скорочене йонне рівняння якісної реакції таке: n Ba² + SO 4 = Ba. SO 4 ²ˉ↓ n

Охорона навколишнього середовища від забруднення викидами сульфуровмісних речовин. n Серед сульфуровмісних забрудників навколишнього середовища найбільш шкідливими є сульфур(ІV) оксид і гідроген сульфід, або сірководень. n Щодо гідроген сульфіду, то потрібно наголосити на високій токсичності цієї газуватої речовини з неприємним запахом тухлих яєць (утворюється при гнитті білка курячого яйця й спричинює його неприємний запах).

Поняття про кислотні дощі та причини їх виникнення. n n n Чи доводилося вам спостерігати, як після довгоочікуваного літнього дощу рослини замість того, щоб рости й давати врожай, жовкнуть, в’януть і навіть гинуть (досить часто це трапляється з огірками)? З великою ймовірністю можна стверджувати, що дощ був не звичайний, а кислотний, і завдав шкоди рослинам. Кислотні дощі пошкоджують листки, руйнують їх захисні воскові покриви, через що ті стають легкопроникними для комах, шкідливих грибів і мікроорганізмів. Окрім рослин, кислотні дощі завдають шкоди тваринам, водоймам, ґрунтам. Хімічний аналіз кислотних дощів показує наявність у них сульфатної та нітратної кислот. Поява цих речовин — наслідок розглянутих хімічних перетворень оксидів Сульфуру і Нітрогену в атмосфері. Кислотний дощ— це дощ, що містить певну кількість кислот, утворених унаслідок взаємодії з водою наявних у повітрі таких забруднювачів, як оксиди Сульфуру і Нітрогену. Щороку внаслідок спалювання твердого палива, роботи двигунів внутрішнього згорання, промислових викидів заводів по виробництву сульфатної і нітратної кислот концентрація цих оксидів у повітрі збільшується. Тому кислотні дощі створюють реальну загрозу людині, рослинному й тваринному світу.

Фізіологічна дія гідроген сульфіду проявляється в тому, що він блокує дихальний центр. n Смертельною дозою для людини є вдихання протягом 5– 10 хв повітря з об’ємною часткою гідроген сульфіду 0, 08%. n Забруднюють повітря сульфуровмісними речовинами викиди нафтопереробних заводів, теплові електростанції. n

n n Охорона навколишнього середовища полягає насамперед у зменшенні викидів, а отже, у модернізації виробництва, запровадженні технології замкненого циклу, коли гази, що є відходами названих виробництв, використовують як сировину для інших виробництв. Користь від цього подвійна — не забруднюється навколишнє середовище, а вироблена з гідроген сульфідних відходів нафтопереробної промисловості сульфатна кислота має найменшу вартість. Удосконаленням технології виробництва сульфатної кислоти займався український хімік Іван Євграфович Ададуров (1879– 1938).

n n n З якими з перелічених речовин взаємодіє розбавлена сульфатна кислота: залізо, купрум(ІІ) оксид, мідь, натрій гідроксид, нітратна кислота, калій карбонат, нітроген(ІІ) оксид? Напишіть молекулярні рівняння реакцій, зазначте їх типи. Запропонуйте спосіб розпізнавання концентрованої та розбавленої сульфатної кислоти, що перебувають у банках без етикеток. Мотивуйте його. Обчисліть масову частку кристалізаційної води в гіркій солі.

Ознайомтеся з виданими вам зразками сульфатів і сульфідів. n Дослідіть агрегатний стан й такі їх фізичні властивості: колір, розчинність у воді. n Використовуючи міжпредметні зв’язки з географією, назвіть поклади природних сульфатів і сульфідів в Україні. n Одержані результати оформіть у робочому зошиті у вигляді таблиці. n

ВИСНОВКИ Сульфатна кислота H 2 SO 4 — безбарвна оліїста рідина без запаху, яка необмежено розчиняється у воді. Це сильна й нелетка двохосновна кислота. n Вона реагує з металами, основними й амфотерними оксидами, основами, амфотерними гідроксидами, а також солями з утворенням сульфатів. n Сульфатну кислоту та її солі широко n