Серная кислота

Это сильная кислота (К₂=1,3∙10^-2). Образует гидраты H₂SO₄∙nH₂O (n=1-4).

Серная кислота и олеум – чрезвычайно агрессивные вещества, поражают дыхательные пути, кожу, слизистые оболочки. ПДК аэрозоля серной кислоты в рабочей зоне составляет 1,0 мг/м³, в воздухе – 0,3 мг/м³.

В молекуле H₂SO₄ сера тетраэдрически окружена двумя гидроксильными (ОН) группами и двумя атомами кислорода.

Длины связей (расстояние S- ОН равно 1.54, а расстояние S- О равно 1.43) в молекуле H₂SO₄ таковы, что связи S- О можно считать двойными, а связи S- ОН - одинарными.

Серная кислота - тяжелая бесцветная маслянистая жидкость. Крайне гигроскопична. Поглощает влагу с выделением большого количества теплоты, поэтому нельзя воду приливать к концентрированной кислоте — произойдет разбрызгивание кислоты. Для разбавления надо серную кислоту приливать небольшими количествами к воде. H₂SO₄ смешивается с водой в любых соотношениях, что сопровождается образованием гидратов H₂SO₄^. n H₂O. Теплота гидратации настолько велика, что смесь может даже закипеть.

Безводная серная кислота растворяет до 70% оксида серы (VI), образуя олеум. При обычной температуре она не летуча и не имеет запаха. При нагревании отщепляет SO₃ до тех пор, пока не образуется раствор, содержащий 98,3% Н₂SO₄. Безводная Н₂SO₄ почти не обладает окислительными свойствами.

Схема получения:

- контактный способ: катализатор – платина, платинированный асбест или V₂O₅. Кислота получается любой концентрации, с малым содержанием примесей. SO₃ поглощается серной кислотой, образуется олеум.

- нитрозный способ: катализатор – оксиды азота (NO, NO₂). Продукт содержит 78 % H₂SO₄.

Химические свойства:

H₂SeО₄ и H₂TeО₄ – сильные окислители. Серная кислота обладает сильными окислительными свойствами только в концентрированном виде и при нагревании. Продуктами ее восстановления в зависимости от условий проведения реакций могут быть SO₂ (при избытке H₂SO₄), H₂S, S, S₂O₃^2-, политионаты (при недостатке H₂SO₄).

Cu + 2 H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O.

S + 2 H₂SO₄ = 3 SO₂ + 2 H₂O;

2 Ag + 2 H₂SO₄ = Ag₂SO₄ + SO₂ + 2 H₂O.

Холодная серная кислота пассивирует железо, поэтому ее переносят в железной таре.

Отношение серной кислоты к металлам:

Ме + H2SO4 (разб) окислитель – Н^+
Активные (Li – Al)	Средней активности [Al – H2)	Малоактивные (H2 – Au)
реагируют	Реагируют Рb реагирует и пассивируется	Не реагируют

Ме + H2SO4 (конц) окислитель – S^6+
Активные (Li – Al)	Средней активности [Al – H2)	Малоактивные (H2 – Au)
реагируют	Реагируют Рb реагирует и пассивируется	Реагируют Cu, Hg	Не реагируют Ag, Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt
Кислота восстанавливается, в основном до следующих продуктов
H2S	S	SO2	-

Соли серной кислоты – сульфаты и гидросульфаты. Обычно это бесцветные или белые кристаллические вещества. Большинство сульфатов хорошо растворимы в воде. При нагревании они разлагаются на оксид металла и SO₃:

Термическая устойчивость сульфатов увеличивается с ростом активности металла.

При нагревании гидросульфатов образуются пиросульфаты – соли пиросерной кислоты:

2 NaHSO₄ = Na₂S₂O₇ + H₂O.

При более сильном нагревании происходит отщепление SO₃:

Na₂S₂O₇= Na₂SO₄+ SO₃^.

4. Тиосерная кислота и тиосульфаты.

Свободная тиосерная кислота H₂S₂O₃ в присутствии воды необратимо распадается по упрощенной схеме:

H₂S₂O₃ H₂SO₃ + S H₂O + SO₂+ S.

Поэтому выделить ее из водных растворов невозможно. Свободная кислота получена при низкотемпературном взаимодействии сероводорода и хлорсульфоновой кислоты: HSO₃Cl + H₂S H₂S₂O₃ + HCl.

Ниже 0^оС H₂S₂O₃ количественно распадается: 3H₂S₂O₃ 3H₂O + 2SO₃ + S (интересно сопоставить эту реакцию с распадом серной кислоты H₂SO₄ H₂O+SO₃ выше ее температуры кипения).

В отличие от кислоты ее устойчивые соли легко образуются при взаимодействии растворов сульфитов с H₂S:

или при кипячении их растворов с серой:

,

а также при окислении полисульфидов кислородом воздуха:

CaS₂+ 3/2 O₂ CaS₂O₃ или

Na₂S₅ + 3/2 O₂ Na₂S₂O₃ +3S.

В связи с наличием атомов серы в степени окисления - 2 ион S₂O₃^2- обладает восстановительными свойствами, например, слабыми окислителями (I₂, Fe³⁺) тиосульфат окисляется до иона тетратионата:

2S₂O₃^2- + I₂ S₄ O₆ ^2- + 2I^-,

а более сильными окислителями - до иона сульфата:

(в связи с использованием в последней реакции ранее тиосульфат называли " антихлором ").

Сильными восстановителями ион восстанавливается до производных S^2-:

Тиосульфат-ион - сильный комплексообразователь, использующийся в фотографии для удаления из фотопленки невосстановленного бромида серебра:

.

Дата добавления: 2014-01-20