З’єднання шестивалентної сірки
Як уже згадувалося, при окисленні двоокису сірки утворюється сірчаний ангідрид SО3- з’єднання шестивалентній сірки. При утворенні молекули сірчаного ангідриду в освіті валентних зв’язків беруть участь всі валентні електрони сірки, як s-, так і р-орбіталей. Ступінь окислювання +6 для, сірки є максимальною позитивною. Тому S + 6 ніколи не може вести себе як відновник.
Сірчаний ангідрид – біла кристалічна речовина. Температура плавлення його 17 °, температура кипіння 45 °. Сірчаний ангідрид настільки гігроскопічний, що зберігати його в звичайному посуді не можна. Його зберігають в запаяних скляних ампулах.
Сірчаний ангідрид – кислотний оксид, що володіє всіма типовими властивостями цієї групи речовин. Зокрема, він може реагувати з водою, утворюючи сірчану кислоту:
SО3 + Н2О = H2SО4
■ 89. Напишіть самостійно рівняння реакцій сірчаного ангідриду з підставами і з основними оксидами. (Див. Відповідь)
Сірчаний ангідрид є сильним окислювачем. Найбільш важливим з’єднанням шестивалентній сірки є сірчана кислота H2SО4. Вона належить до числа сильних кислот. Сірчана кислота двухосновная і дисоціює двоступеневої:
H2SО4 ⇄ Н + + HSО4- ⇄ 2Н + + SO24-
Структура молекули сірчаної кислоти
Сірчана кислота – рідина майже вдвічі важче води. Її щільність при звичайних умовах 1,84. Сірчана кислота твердне при 10 °, 95% розчин її кипить, при 338 °. Запаху і кольору сірчана кислота не має. З водою вона змішується в будь-яких співвідношеннях. Розчинення сірчаної кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості тепла, яке може призвести навіть до закипання розчину, тому при змішуванні сірчаної кислоти з водою рекомендується наливати сірчану кислоту у воду, а не навпаки. В іншому випадку перший порції води можуть закипіти і розприскати краплі розчину сірчаної кислоти, які можуть заподіяти сильні опіки. Сірчана кислота – рідина їдка, тому слід уникати попадання її на шкіру та одяг. У разі потрапляння необхідно швидко змити її великою кількістю води, а потім нейтралізувати розчином соди.
Сірчана кислота інтенсивно поглинає вологу з повітря, тому її часто застосовують в ексикаторах.
Якщо в сірчану кислоту опустити лучинку, то вона через деякий час обвуглюється. Це пояснюється тим, що сірчана кислота віднімає у деревини елементи води – водень і кисень – і залишає вуглець.
Сірчана кислота є сильною і найбільш стійкою з відомих мінеральних кислот. Вона може витіснити з солі будь-яку кислоту, на чому і засновані лабораторні способи отримання різних кислот – азотної, соляної:
2KNО3 + H2SО4 = K2SО4 + 2HNО3 2NaCl + H2SО4 = Na2SО4 + 2HCl
і промисловий спосіб отримання фосфорної кислоти:
Са3 (РО4) 2 + 3H2SО4 = 2Н3РО4 + 3CaSО4
У розбавленому вигляді сірчана кислота, як і всі інші кислоти, реагує з металами, більш активними, ніж водень:
Zn + H2SО4 = ZnSО4 + H2 ↑
з основними оксидами:
CuO + H2SО4 = CuSО4 + H2О
з підставами:
2NaOH + H2SО4 = Na2SО4 + 2H2О
■ 90. Всі наведені реакції іонного типу. Напишіть їх рівняння в іонної-формі. (Див. Відповідь)
Якісною реакцією на іон SO24- є реакцій з катіоном барію, в результаті якої випадає білий осад BaSО4, нерозчинний в кислотах:
Ва2 + + SO24- = BaSО4
Концентрована сірчана кислота – сильний окислювач, особливо при нагріванні, так як входить в її склад сірка в ступені окислення S + 6 може тільки приймати електрони, т. Е. Поводиться як окислювач. Якщо концентрованої сірчаної кислотою капнути на шматочок цукру, то він обвуглиться. Концентрована сірчана кислота може реагувати з металами, менш активними, ніж водень, наприклад з міддю.
Концентрована сірчана кислота реагує з металами, більш активними, ніж водень, інакше, ніж розбавлена. Цинк наприклад, з концентрованої сірчаної кислоти не витісняє водень, а відновлює сірчану кислоту до двоокису сірки, вільної сірки або сірководню:
H2SО4 + Zn → ZnSО4 + SO2
H2SО4 + Zn → ZnSО4 + S
H2SО4 + Zn → ZnSО4 + H2S
■ 91. Всі три наведених рівняння реакцій сірчаної кислоти з цинком є окислювально-відновними. Розставте в них коефіцієнти на основі електронного балансу. (Див. Відповідь)
Безводна сірчана кислота називається моногідратом. Моногідрат не містить іонів і тому не проводить електричного струму. Моногідрат добре поглинає вологу. Оскільки багато реакції сірчаної кислоти з металами є іонними, моногідрат не вступає в реакцію з деякими металами, більш активними, ніж водень, наприклад із залізом, тому його можна перевозити в залізних цистернах. Золото, платина стійкі до сірчаної кислоти в будь-яких концентраціях. Концентрована сірчана кислота окисляє і деякі неметали, наприклад вуглець.
■ 93. У чому подібність І відмінність сірчаної кислоти з іншими кислотами? (Див. Відповідь)
94. Чи можуть здійснюватися реакції, в яких сірчана кислота проявляла б відновні властивості?
Напишіть рівняння відповідних реакцій. Для окисно-відновних складіть електронний баланс, рівняння іонних реакцій напишіть в іонній формі.
96. В одній склянці знаходиться розчин сірчаної кислоти, в іншій – азотної, в третій – соляної. Як їх розрізнити?
97. Для отримання двоокису вуглецю на мармур СаСО3 діють соляною кислотою. Чому для цієї мети не можна застосувати сірчану кислоту? (Див. Відповідь)
(2 votes, average: 5.00 out of 5)