Хімічні властивості сірчаної кислоти
Сірчана кислота – це сильна двухосновна кислота.
1. Сірчана кислота практично повністю дисоціює в розбавленому в розчині по першій ступені:
H2SO4 ⇄ H + + HSO4-
За другого ступеня сірчана кислота дисоціює частково, веде себе, як кислота середньої сили:
HSO4- ⇄ H + + SO42-
2. Сірчана кислота реагує з основними оксидами, основами, амфотерними оксидами і амфотерними гідроксидами.
Наприклад, сірчана кислота взаємодіє з оксидом магнію:
H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O
Ще приклад: при взаємодії сірчаної кислоти з гідроксидом калію утворюються сульфати або гідросульфати:
H2SO4 + КОН → KHSО4 + H2O
H2SO4 + 2КОН → К2SО4 + 2H2O
Сірчана кислота взаємодіє з амфотерним гідроксидом алюмінію:
3H2SO4 + 2Al (OH) 3 → Al2 (SO4) 3 + 6H2O
3. Сірчана кислота витісняє слабкіші з солей в розчині (карбонати, сульфіди і ін.). Також сірчана кислота витісняє летючі кислоти з їх солей (крім солей HBr і HI).
Наприклад, сірчана кислота взаємодіє з гідрокарбонатом натрію:
Н2SO4 + 2NaHCO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O
Або з силікатом натрію:
H2SO4 + Na2SiO3 → Na2SO4 + H2SiO3
Концентрована сірчана кислота реагує з твердим нітратом натрію. При цьому менш летюча сірчана кислота витісняє азотну кислоту:
NaNO3 (тв.) + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3
Аналогічно – концентрована сірчана кислота витісняє хлороводень з твердих хлоридів, наприклад, хлориду натрію:
NaCl (тв.) + H2SO4 → NaHSO4 + HCl
4. Також сірчана кислота вступає в обмінні реакції з солями.
Наприклад, сірчана кислота взаємодіє з хлоридом барію:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
5. Розбавлена сірчана кислота взаємодіє з металами, які розташовані в ряду активності металів до водню. При цьому утворюються сіль і водень.
Наприклад, сірчана кислота реагує з залізом. При цьому утворюється сульфат заліза (II):
H2SO4 (разб.) + Fe → FeSO4 + H2
Сірчана кислота взаємодіє з аміаком з утворенням солей амонію:
H2SO4 + NH3 → NH4HSO4
Концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем. При цьому вона зазвичай відновлюється до сірчистого газу SO2. З активними металами може відновлюватися до сірки S, або сірководню Н2S.
Залізо Fe, алюміній Al, хром Cr пасивуються концентрованої сірчаної кислотою на холоді. При нагріванні реакція можлива.
6H2SO4 (конц.) + 2Fe → Fe2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O
6H2SO4 (конц.) + 2Al → Al2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O
При взаємодії з неактивними металами концентрована сірчана кислота відновлюється до сірчистого газу:
2H2SO4 (конц.) + Cu → CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
2H2SO4 (конц.) + Hg → HgSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
2H2SO4 (конц.) + 2Ag → Ag2SO4 + SO2 ↑ + 2H2O
При взаємодії з лужноземельними металами і магнієм концентрована сірчана кислота відновлюється до сірки:
3Mg + 4H2SO4 → 3MgSO4 + S + 4H2O
При взаємодії з лужними металами і цинком концентрована сірчана кислота відновлюється до сірководню:
5H2SO4 (конц.) + 4Zn → 4ZnSO4 + H2S ↑ + 4H2O
6. Якісна реакція на сульфат-іони – взаємодія з розчинними солями барію. При цьому утворюється білий кристалічний осад сульфату барію:
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 ↓ + 2NaCl
7. Окислювальні властивості концентрованої сірчаної кислоти проявляються і при взаємодії з неметалами.
Наприклад, концентрована сірчана кислота окисляє фосфор, вуглець, сірку. При цьому сірчана кислота відновлюється до оксиду сірки (IV):
5H2SO4 (конц.) + 2P → 2H3PO4 + 5SO2 ↑ + 2H2O
2H2SO4 (конц.) + С → СО2 ↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O
2H2SO4 (конц.) + S → 3SO2 ↑ + 2H2O
Уже при кімнатній температурі концентрована сірчана кислота окисляє галогеноводні і сірководень:
3H2SO4 (конц.) + 2KBr → Br2 ↓ + SO2 ↑ + 2KHSO4 + 2H2O
5H2SO4 (конц.) + 8KI → 4I2 ↓ + H2S ↑ + K2SO4 + 4H2O
H2SO4 (конц.) + 3H2S → 4S ↓ + 4H2O