Общая характеристика серной кислоты

Безводная серная кислота – тяжелая бесцветная маслянистая жидкость, растворяющаяся в воде в любых соотношениях. Она гигроскопичная, нелетучая, без запаха, не проводит электрический ток. При температуре 10,3 °C затвердевает, образуя кристаллы, похожие на лёд. Температура кипения составляет 296,2 °С, при дальнейшем повышении температуры она разлагается. Плотность 1,83 г/мл (200 °С). Это молекулярное вещество, относящееся к сильным двухосновным кислотам. Растворы SO₃ в серной кислоте называют олеумом, они образуют два соединения H₂SO₄•SO₃ и H₂SO₄•2SO₃. Олеум содержит также пиросерную кислоту, получающуюся по реакции: Н₂SO₄ + SO3=H2S2O7.

Химические свойства серной кислоты во многом зависят от её
концентрации. В лабораториях и промышленности применяют разбавленную и концентрированную серную кислоту, хотя это деление условно (четкую границу между ними провести нельзя).

Взаимодействие с металлами.

Разбавленная серная кислота взаимодействует с некоторыми металлами, например с железом, цинком, магнием, с выделением водорода:

Fe + H₂SО₄ = FeSO₄ + H₂↑

Некоторые малоактивные металлы, такие как медь, серебро, золото, с разбавленной серной кислотой не реагируют.
Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. Она окисляет многие металлы. Продуктами восстановления кислоты
обычно является оксид серы (IV), сероводород и сера (H₂S и S образуется в реакциях кислоты с активными металлами - магнием, кальцием, натрием, калием и др.).

Примеры реакций:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂+ 2H₂O
Mg + 2H₂SO₄ = MgSO₄ + SO₂+ 2H₂O или
4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O
Серная кислота высокой концентрации (практически безводная) не взаимодействует с железом в результате пассивации металла. Явление пассивации связано с образованием на поверхности металла прочной сплошной пленки, состоящей из оксидов или других любых соединений, которая препятствует контакту металла с кислотой. Благодаря пассивации можно перевозить и хранить концентрированную серную кислоту в стальной таре. Концентрированная серная кислота пассивирует также алюминий, никель, хром, титан.
Взаимодействие с неметаллами.
Концентрированная серная кислота может окислять неметаллы, например:

S + 2H₂SO₄ = 3SO₂ + 2H₂O

Окислительные свойства концентрированной серной кислоты могут также проявляться с некоторыми сложными веществами – восстановителями, например:

2KBr + 2H₂SO₄ = Br₂ + SO₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

Взаимодействие с основными оксидами и основаниями.
Серная кислота проявляет все типичные свойства кислот. Так, она реагирует с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием солей. Как двухосновная кислота H₂SO₄ образует два типа солей: средние соли – сульфаты и кислые соли – гидросульфаты.
Примеры реакций:

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
сульфат алюминия

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O
сульфат калия
KOH + H₂SO₄ = KHSO₄ + H₂O
гидросульфат калия

Гидросульфаты образуются, когда кислота берётся в избытке. Многие соли серной кислоты выделяются из растворов виде кристаллогидратов, например:Al₂ (SO₄)₃ ∙18H₂O;Na₂SO₄ ∙ 10H₂O

Взаимодействие с солями.
С некоторыми солями кислота вступает в реакции обмена, например:

CaCO₃ + H₂SO₄ = CaSO₄ + CO₂ + H₂O
BaCl₂+ H₂SO₄ = ВаSO₄ + 2HCl

Последняя реакция является качественной на серную кислоту и ее соли: об их присутствии в растворе судят по образованию белого осадка BaSO₄, который практически не растворяется в концентрированной азотной кислоте.
Взаимодействие с водой.
При растворении в воде серная кислота активно взаимодействует с ней образуя гидраты:

nH₂O + H₂SO₄ = H₂SO₄ ∙ nH₂O

где n = 1, 2, 3, 4 и 6,5.

Благодаря способности связывать воду серная кислота является хорошим осушителем.

Схема применения серной кислоты

Рис. Основные направления использования серной кислоты

Основные способы получения серной кислоты – контактный, с использованием твердых катализаторов (контактов), и нитрозный - с оксидами азота.

Дата добавления: 2014-01-20