Концентрированная серная кислота пассивирует каждый из двух металлов

Обновлено: 14.05.2024

Задание №1. Напишите молекулярную, электронную, и структурную формулы серной кислоты.

Молекулярная формула _______________

Электронная формула _______________

Структурная формула _______________

1.Прочитайте оду, посвященную серной кислоте.

Муза – богиня! Воспой эту бесцветную жидкость

кислого вкуса, серная кислота ее имя!

Кислота эта грозная очень,

Много бедствий несет, но – растяпе,

В нее льющему воду безумно.

Ведь ее надо лить в эту воду!

Кислота эта – сила и гордость государства любого,

По объему ее производства о величии страны этой судят.

2.Используя содержание оды, заполните таблицу №1, в рабочем листе, отметив знаком «+» характеристики, которые соответствуют серной кислоте .

Задание №3 Самостоятельно изучите физические свойства серной кислоты, используя текст учебника (стр.75 первые 2 абзаца). Отметьте физические свойства Н₂ SO ₄ в рабочем листе.

Физические свойства серной кислоты:

При разбавлении кислоту тонкой струйкой приливают в воду при помешивании.

1. Цвет ___________

2. Вязкость ___________

3. Агрегатное состояние ______________

4. Гигроскопические свойства _____________

5. Растворимость в воде ________________

Задание №4 . Проведите лабораторные опыты, используя (приложение№1) и заполните таблицу №2 в рабочих листах.

Лабораторная работа: «Исследование химических свойств разбавленной серной кислоты»

Вещества, с которыми взаимодействует

Уравнение химической реакции

с металлами до водорода

с основными оксидами

оцените уровень вашей активности на уроке

Исследование специфических химических свойств серной кислоты

Прочитайте текст «Свойства концентрированной серной кислоты» и заполните схему «Взаимодействие H ₂ SO ₄ (к) с металлами», определив вещество Х.

от Li до Zn соль +Х +вода

H ₂ SO ₄ (к) от Zn до Н соль + Х +вода

правее Н соль +Х +вода

Свойства концентрированной серной кислоты

Концентрированная H₂SO₄ взаимодействует не только с металлами стоящими в ряду напряжений до водорода, но и с металлами после водорода ( Cu, Ag, Hg). Процесс взаимодействия металлов с концентрированной серной кислотой в большинстве случаев протекает по схеме:

Me + H ₂ SO _{4 (конц.)} соль + вода + продукт восстановления H ₂ SO ₄ .

Металл под действием концентрированной серной кислоты окисляется до характерной степени окисления и образует соль, а продукт восстановления кислоты зависит от активности металла и условий проведения реакции . Активные металлы (от Li до Zn) восстанавливаются до H₂S , от Zn до Н – до S; металлы с малой активностью до SO₂. H₂SO₄ не реагирует с благородными металлами (Au, Pt). Концентрированная серная кислота пассивирует Al, Cr, Fe, т.е. реагирует с этими металлами только при сильном нагревании. Она является сильным окислителем, поэтому при взаимодействии с ней металлы, обладающие переменной валентностью, окисляются до более высоких степеней окисления, чем в случае с разбавленным раствором кислоты:

H₂SO₄ окисляет некоторые неметаллы (C, S, P) до высшей положительной степени окисления. Концентрированная серная кислота энергично взаимодействует с водой с образованием гидратов:

Она также обугливает органические вещества – сахар, бумагу, дерево, волокна и т. д., отнимая от них воду.

Применение серной кислоты.

Изучите области применения серной кислоты, используя рисунок №18

стр .77 и текст учебника стр. 76

Заполните таблицу №3:

Таблица №3 « Применение серной кислоты»

Области применения серной кислоты

Свойства серной кислоты

Синтез красителей, лекарств

Жидкость для аккумуляторов

Отрицательное воздействие серной кислоты на окружающую среду.

Задание 1 группе учащихся

Используя приложение №1 «Источники выбросов в атмосферу оксидов серы», составьте цепь превращений и запишите реакции, которые происходят при образовании кислотных дождей.

Задание 2 группе учащихся

Прочитайте текст «Кислотные дожди», по ходу чтения статьи делайте в тексте пометки: V — эту информацию знал, знаю, вспомнил; + это новая для меня информация; — это я не знал; ? — эта информация мне непонятна, она меня удивила.

Кислотные дожди

Человек всегда радовался благодатным каплям дождя, но сейчас дожди в некоторых районах превратились в серьезную опасность.

В городах и промышленных районах с развитой химической, металлургической и нефтеперерабатывающей промышленностью могут выпадать «кислотные дожди», другими словами атмосферные осадки (в том числе снег) с промышленным содержанием кислот.
Кислотные дожди наносят большой вред людям (увеличивается число легочных заболеваний) и природе – в озерах гибнет рыба, ухудшается плодородие почв, уменьшается урожайность сельскохозяйственных культур, снижается прирост лесов и наблюдается их усыхание. Кислотные дожди способствуют вымыванию из почвы тяжелых металлов, которые затем усваиваются растениями. Используя такие растения в пищу, человек также получает повышенную дозу тяжелых металлов. Возникает опасность загрязнения ими грунтовых вод и следовательно питьевой воды.

Кислотные дожди разрушают архитектурные памятники. Так, афинский Акрополь за последние 50 лет пострадал больше, чем за все предыдущие тысячелетия.
Воздушными потоками облака с повышенным содержанием кислот и кислотных оксидов перемещаются на большие расстояния, вызывая кислотные дожди и ухудшая общее экологическое состояние планеты.

Борьба с кислотными дождями представляет большие сложности.
Наибольшее количество SO₂ выбрасывают тепловые электростанции и предприятия цветной металлургии, на которых осуществляется окислительный обжиг сульфидных руд.
Выбросы SO₂ распространяются на значительные расстояния от источника.

Задания к тексту

1 .Какой вред приносят кислотные дожди?
2. Проблемная задача.

Серная кислота

Серная кислота - сильная двухосновная кислота, при н.у. маслянистая жидкость без цвета и запаха.

Обладает выраженным дегидратационным (водоотнимающим) действием. При попадании на кожу или слизистые оболочки приводит к тяжелым ожогам.

Замечу, что существует олеум - раствор SO₃ в безводной серной кислоте, дымящее жидкое или твердое вещество. Олеум применяется при изготовлении красителей, органическом синтезе и в производстве серной кислот.

Получение

Известны несколько способов получения серной кислоты. Применяется промышленный (контактный) способ, основанный на сжигании пирита, окислении образовавшегося SO₂ до SO₃ и последующим взаимодействием с водой.

Нитрозный способ получения основан на взаимодействии сернистого газа с диоксидом азота IV в присутствии воды. Он состоит из нескольких этапов:

В окислительной башне смешивают оксиды азота (II) и (IV) с воздухом:

Смесь газов подается в башни, орошаемые 75-ной% серной кислотой, здесь смесь оксидов азота поглощается с образованием нитрозилсерной кислоты:

В ходе гидролиза нитрозилсерной кислоты получают азотистую кислоту и серную:

В упрощенном виде нитрозный способ можно записать так:

Химические свойства

В водном растворе диссоциирует ступенчато.

Сильная кислота. Реагирует с основными оксидами, основаниями, образуя соли - сульфаты.

KOH + H₂SO₄ = KHSO₄ + H₂O (гидросульфат калия, соотношение 1:1 - кислая соль)

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O (сульфат калия, соотношение 2:1 - средняя соль)

С солями реакция идет, если в результате выпадает осадок, образуется газ или слабый электролит (вода). Серная кислота, как и многие другие кислоты, способна растворять осадки.

Серная кислота окисляет неметаллы - серу и углерод - соответственно до угольной кислоты (нестойкой) и сернистого газа.

Реакции разбавленной серной кислоты с металлами не составляют никаких трудностей: она реагирует как самая обычная кислота, например HCl. Все металлы, стоящие до водорода, вытесняют из серной кислоты водород, а стоящие после - не реагируют с ней.

Подчеркну, что реакции разбавленной серной кислоты с железом и хромом не сопровождаются переходом этих элементов в максимальную степень окисления. Они окисляются до +2.

Cu + H₂SO_4(разб.) ⇸ (реакция не идет, медь не может вытеснить водород из кислоты)

Концентрированная серная кислота ведет себя совершенно по-иному. Водород никогда не выделяется, вместо него с активными металлами выделяется H₂S, с металлами средней активности - S, с малоактивными металлами - SO₂.

Холодная концентрированная серная кислота пассивирует Al, Cr, Fe, Ni, Be, Co. При нагревании или амальгамировании данных металлов реакция идет.

Обратите особое внимание, что при реакции железа, хрома с концентрированной серной кислотой достигается степень окисления +3. В подобных реакциях с разбавленной серной кислотой (написаны выше) достигается степень окисления +2.

Иногда в тексте задания даны подсказки. Например, если написано, что выделился газ с неприятным запахом тухлых яиц - речь идет об H₂S, если же написано, что выделилось простое вещество - речь о сере (S).

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Контрольная работа по теме "металлы". Химия. 11 класс. Углубленный уровень

2). Наиболее характерная степень окисления меди равна +1.

3). Оксид меди ( I ) неустойчив и распадается при комнатной температуре

4). Комплексные соли меди ( I ) устойчивы

5). Не взаимодействует с концентрированной соляной кислотой

2Выберите верные суждения о соединениях цинка?

1). Оксид цинка ZnO - относится к кислотным оксидам.

2). Карбид цинка гидролизуется с образванием метана.

3). Оксид цинка имеет ионную молекулярную решетку

4). Соединения цинка образуют комплексные соединения с водным раствором аммиака

5). Цинк растворяется в водном растворе аммиака

3. Кислотные оксиды образуют:

1). Цинк 2). Хром 3). Алюминий 4). Железо 5) Марганец

4. Не взаимодействует с водой:

1). Цинк 2). Хром 3). Серебро 4) Платина 5). Железо

5. С разбавленным раствором гидроксида натрия взаимодействует:

1). Цинк 2). Хром 3). Медь 4) Бериллий 5). Железо

6. Железо вытесняет металл из раствора соли, формула которой:

7 Водород не образуется при взаимодействии хрома с:

1). Водяным паром 2) раствором азотной кислоты 3). водой

4). Раствором щелочи при t = 600-700 0 C .5) Раствором серной кислоты

8. Концентрированная серная кислота пассивирует каждый из двух металлов:

1). Хром и золото 2). Хром и железо 3). Медь и цинк

4). Железо и медь 5) Алюминий и бериллий

9. Выберите вещества, которые с хромом взаимодействуют:

10. Методом алюмотермии получают:

1). Марганец 2). Цинк 3). Ртуть 4). Хром 5) Натрий

11 Веществами C и D в цепочке превращений являются

1). С u(OH)₂ 2). CuO 3). Cu₂O 4) С uOH 5). Cu

12. Качественной реакцией на ион Fe 3+ служит реакция с соединением:

13. Установите соответствие между исходными веществами и степенью окисления металла, которую он имеет в продукте реакции

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ

А). железо и вода (пар) 1). +6

Б). железо и соляная кислота (р-р) 2). +2

В). цинк и вода (пар) 3). +2,+3

Г). марганец и азотная кислота 4). +3

14. Установите соответствие между схемой реакции и пропущенной формулой продукта окислительно-восстановительной реакции.

СХЕМА РЕАКЦИИ ФОРМУЛА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ

15. Смесь меди и оксида меди ( II ) массой 2г растворили в концентрированной серной кислоте. При этом образовался газ объёмом 0,56л (н.у.). Вычислите массовую долю оксида меди( II ) в исходной смеси. Ответ: 20%

16. Допишите уравнение реакции, Методом электронного баланса расставьте коэффициенты. Определите окислитель и восстановитель.

17. 25мл 34%-ного раствора соляной кислоты (ρ = 1,16г/мл) добавили при нагревании к оксиду марганца ( IV ) массой 2,61г. Какой объём хлора выделится? Сколько грамм карбоната калия может прореагировать (без нагревания) с выделившимся хлором? Ответ: 0,672л; 4,14г.

18. Щавелевую кислоту нагрели с небольшим количеством концентрированной серной кислоты. Выделившийся газ сначала пропустили над нагретым оксидом меди ( II ), а полученный газ пропустили через раствор гидроксида кальция до тех пор, пока первоначально выпавший осадок не растворился. Напишите уравнения описанных реакций.

19. Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома ( III ) в присутствии карбоната натрия. выделившийся при этом газ прореагировал с избытком раствора гидроксида бария с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора соляной кислоты и в полученный раствор добавили нитрат серебра до прекращения выпадения осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

Зачет по теме Металлы. 11 класс. Профильный уровень. Тест.

1. Выберите верные суждения о цинке

1). Цинк растворяется в водном растворе аммиака.

2). Цинк проявляет в соединениях переменную степень окисления.

3) цинк реагирует с азотом

4) цинк можно получить при электролизе раствора хлорида цинка

5) в растворе хлорида цинка среда слабокислая

2. Выберите верные утверждения относительно гидроксида хрома( III )

1). проявляет амфотерные свойства.

2). Растворяется в концентрированной серной и азотной кислотах

3) Растворятся в щелочах, но не растворяется в водном растворе аммиака 4). Кислый раствор перманганата калия окисляет гидроксид хрома ( III ) до хроматов

5). В избытке раствора гидроксида натрия растворяет с образованием хромита

3. В щелочах не растворяется:

1). Цинк 2). Хром 3). Алюминий 4). Железо 5) Бериллий

4. Электролизом раствора хлорида можно получить::

1). Цинк 2). висмут 3). Медь 4). Железо 5) свинец

5. С раствором хлорида олова ( II ) не взаимодействует:

1). Цинк 2). Хром 3). Медь 4). Железо

6. Кислую среду имеет раствор :

7. Водород не образуется при взаимодействии цинка с:

1). Водяным паром 2). Раствором щелочи 3). азотной кислотой 4). Раствором серной кислоты 5) Концентрированной c ерной кислотой

8. С железом взаимодействует:

9. С хлоридом трехвалентного железа взаимодействует?

1). Медь 2). Серебро 3). Свинец 4). Цинк 5) Йод

10. Установите соответствие между металлом и веществом, которое используется для получения металла в промышленности, или способом промышленного получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

A) железо
Б) алюминий
В) натрий

1) красный железняк
2) электролиз раствора оксида в криолите
3) электролиз раствора поваренной соли
4) электролиз расплава поваренной соли

11. Веществами А и Х в цепочке превращений являются

+HCl +NaOH H 2 O 2 +HCl

1). Fe 2). FeCl ₃ 3). FeCl ₂ 4). NaCl

12. У становите соответствие между процессом и используемым при этом катализатором: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

A) гидратация алкинов

Б) синтез аммиака

В) получение серной кислоты

Г) гидрирование непредельных углеводородов

1) губчатое железо

2) пентаоксид ванадия

3) никель, платина

13 . Верны ли следующие утверждения о металлах? Выберите верные

1) Хроматы восстанавливаются в нейтральной среде до Cr ( OH )₃

2) Щелочные металлы получают электролизом водных растворов хлоридов

3). Железо в промышленных масштабах получают в виде сплавов с углем

4). Все металлы I-IIIA групп являются р-элементами

5) хром растворяется в растворах щелочей

14. Установите соответствие между исходными веществами и степенью окисления металла, которую он имеет в продукте реакции

А). хром и иод 1) +6

Б). хром и соляная кислота (р-р) 2). +2

В). хлорид ртути ( II ) и ртуть 3). +2,+3

Г). оксид марганца ( IV ) и соляная кислота 4). +3

15. Рассчитайте массовую долю цинка в техническом образце массой 17г, который нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить водород, необходимый для восстановления оксида меди ( II ) массой 20г до металла. Ответ: 95,6%.

17 Кислород, который образуется при разложении 659,7г перманганата калия, содержащего 4,2% бескислородной примеси, использовали для каталитического окисления аммиака. Рассчитайте, какая масса аммиака может вступить в реакцию, и какой объём будет иметь азотосодержащий продукт этой реакции? Ответ: 27,2г; 36л.

18. Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома ( III ) в присутствии карбоната натрия. выделившийся при этом газ прореагировал с избытком раствора гидроксида бария с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора соляной кислоты и в полученный раствор добавили нитрат серебра до прекращения выпадения осадка. Напишите уравнения описанных реакций

19. Оксид железа ( III ) сплавили с содой. Полученный продукт внесли в воду. Выпавший осадок растворили в иодоводородной кислоте. Выделившийся галоген реагирует с железом с образованием соли. Напишите уравнения описанных реакций

1. Выбери в ерные суждения о железе?

1). Железо – это химический элемент в VIIIA группы.

2). Высшая степень окисления железа равна +3.

3) Железо растворяется и в кислотах и в щелочах

4). Железо в промышленных масштабах получают в виде сплава с углеродом

5). Железо пассивируется концентрированными кислотами-окислителями

2. Верны ли следующие суждения о соединениях марганца? Выбери верные

1). Высший оксид марганца относится к кислотным оксидам.

2). Гидроксид марганца ( VII ) проявляет амфотерные свойства.

3). Марганцевая кислота – слабая кислота

4). Марганец может восстанавливать оксиды многих металлов

5). Оксид марганца ( IV ) проявляет только окислительные свойства

3. Кислотный оксид образует химический элемент:

1). Цинк 2). Марганец 3). Алюминий 4). Хром 5) Железо

4. Не взаимодействует с растворами кислот:

1). Ртуть 2). Хром 3). Медь 4). Железо 5) Цинк

5. И с раствором гидроксида натрия, и с раствором серной кислоты взаимодействует:

1). Цинк 2). Хром 3)Бериллий 4). Медь 5). Железо

6. Из предложенного перечня типов реакций выберите два типа реакции, к которым можно отнести взаимодействие щелочных металлов с водой.

1) каталитическая 2) гомогенная 3) необратимая

4) окислительно-восстановительная 5) реакция нейтрализации

7. Водород образуется при взаимодействии цинка с:

1). Холодной водой 2). Раствором щелочи 3). Концентрированной азотной кислотой 4). Концентрированной серной кислотой 5) раствором аммиака

8. Скорость взаимодействия цинка с раствором серной кислоты возрастёт, если

1) измельчить металл 2) увеличить давление 3) понизить температуру реакционной смеси 4) разбавить раствор 5) увеличить концентрацию серной кислоты

9. Из перечня веществ, формулы которых с медью взаимодействует:

10. Установите соответствие между солью металла и окраской пламени:

Серная кислота H₂SO₄ – это сильная кислота, двухосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях серная кислота – тяжелая маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде.

Растворение серной кислоты в воде сопровождается выделением значительного количества кислоты. Поэтому по правилам безопасности в лаборатории при смешивании серной кислоты и воды мы добавляем серную кислоту в воду небольшими порциями при постоянном перемешивании.

Валентность серы в серной кислоте равна VI.

Способы получения

1. Серную кислоту в промышленности производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита FeS₂.

Основные стадии получения серной кислоты :

Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
Очистка полученного газа от примесей.
Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
Взаимодействие серного ангидрида с водой.

Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):

В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO₃):

температура: оптимальной температурой для протекания прямой реакции с максимальным выходом SO₃ является температура 400-500 о С. Для того чтобы увеличить скорость реакции при столь низкой температуре в реакцию вводят катализатор – оксид ванадия (V) V₂O₅.
давление: прямая реакция протекает с уменьшением объемов газов. Для смещения равновесия вправо процесс проводят при повышенном давлении.

Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H₂SO₄·nSO₃.

Общие научные принципы химического производства:

Непрерывность.
Противоток
Катализ
Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
Теплообмен
Рациональное использование сырья

Химические свойства

Серная кислота – это сильная двухосновная кислота .

1. Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени:

По второй ступени серная кислота диссоциирует частично, ведет себя, как кислота средней силы:

HSO₄ – ⇄ H + + SO₄ 2–

2. Серная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Например , серная кислота взаимодействует с оксидом магния:

Еще пример : при взаимодействии серной кислоты с гидроксидом калия образуются сульфаты или гидросульфаты:

Серная кислота взаимодействует с амфотерным гидроксидом алюминия:

3. Серная кислота вытесняет более слабые из солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.). Также серная кислота вытесняет летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI).

Например , серная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

Или с силикатом натрия:

Концентрированная серная кислота реагирует с твердым нитратом натрия. При этом менее летучая серная кислота вытесняет азотную кислоту:

Аналогично – концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород из твердых хлоридов, например , хлорида натрия:

4. Т акже серная кислота вступает в обменные реакции с солями.

Например , серная кислота взаимодействует с хлоридом бария:

5. Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Например , серная кислота реагирует с железом. При этом образуется сульфат железа (II):

Серная кислота взаимодействует с аммиаком с образованием солей аммония:

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем . При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO₂. С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н₂S.

Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании реакция возможна.

При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до сернистого газа:

При взаимодействии с щелочноземельными металлами и магнием концентрированная серная кислота восстанавливается до серы:

При взаимодействии с щелочными металлами и цинком концентрированная серная кислота восстанавливается до сероводорода:

6. Качественная реакция на сульфат-ионы – взаимодействие с растворимыми солями бария. При этом образуется белый кристаллический осадок сульфата бария:

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ ↓ + 2NaCl

Видеоопыт взаимодействия хлорида бария и сульфата натрия в растворе (качественная реакция на сульфат-ион) можно посмотреть здесь.

7. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты проявляются и при взаимодействии с неметаллами.

Например , концентрированная серная кислота окисляет фосфор, углерод, серу. При этом серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV):

Уже при комнатной температуре концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород:

Читайте также: