Урок по теме: «Оксид серы (VI). Серная кислота и её соли»

Дата_____________ Класс_______________

Тема: Оксид серы (VI). Серная кислота и её соли

Цели урока: познакомить учащихся со свойствами серной кислоты и оксида серы; рассмотреть химические и физические свойства серной кислоты.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Изучение нового материала

Оксид серы (VI)  — SO₃  (серный ангидрид)

Физические свойства

Бесцветная летучая маслянистая жидкость, t°пл. = 17°C; t°кип. = 66°С; на воздухе «дымит», сильно поглощает влагу (хранят в запаянных сосудах).

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

SO₃ хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте, этот раствор называется олеумом. 

Получение

1)      2SO₂ + O₂  →  2SO₃ (катализатор – V₂O₅, при 450˚С)

 2)      Fe₂(SO₄)₃  →  Fe₂O₃ + 3SO₃ (разложение при нагревании) 

Химические свойства 

1)     Серный ангидрид — кислотный оксид.

Взаимодействие с водой

При растворении в воде дает сильную двухосновную серную кислоту:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Диссоциация протекает ступенчато:

H₂SO₄→ H⁺ + HSO₄^— (первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

HSO₄^— → H⁺ + SO₄^2-  (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

H₂SO₄ образует два ряда солей — средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

Взаимодействие со щелочами 

2NaOH + SO₃ → Na₂SO₄ + H₂O

NaOH + SO₃ (избыток) → NaHSO₄

Взаимодействие с основными оксидами

Na₂O + SO₃ → Na₂SO₄

2)     SO₃ — сильный окислитель.

СЕРНАЯ КИСЛОТА — H₂SO₄

Физические свойства

Тяжелая маслянистая жидкость («купоросное масло»); r = 1,84 г/см³; нелетучая, хорошо растворима в воде – с сильным нагревом; t°пл. = 10,3°C, t°кип. = 296°С, очень гигроскопична, обладает водоотнимающими свойствами (обугливание бумаги, дерева, сахара). 

 Помните!
Кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот! 

Производство серной кислоты

1-я стадия. Печь для обжига колчедана 

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂ + Q

Процесс гетерогенный:

1)     измельчение железного колчедана (пирита)

2)     метод «кипящего слоя»

3)     800°С; отвод лишнего тепла

4)     увеличение концентрации кислорода в воздухе 

2-я стадия. Контактный аппарат

После очистки, осушки и теплообмена сернистый газ поступает в контактный аппарат, где окисляется в серный ангидрид (450°С – 500°С; катализатор V₂O₅):

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

3-я стадия. Поглотительная башня

nSO₃ + H₂SO₄(конц) → (H₂SO₄ • nSO₃)  (олеум) 

Воду использовать нельзя из-за образования тумана. Применяют керамические насадки и принцип противотока. 

Химические свойства разбавленной серной кислоты

H₂SO₄ — сильная двухосновная кислота, водный раствор изменяет окраску индикаторов (лакмус и универсальный индикатор краснеют)

1) Диссоциация протекает ступенчато:

H₂SO₄→ H⁺ + HSO₄^— (первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

HSO₄^— → H⁺ + SO₄^2-  (вторая ступень, образуется сульфат – ион)

H₂SO₄ образует два ряда солей — средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

2)     Взаимодействие с металлами: 

Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:

Zn + H₂⁺¹SO₄(разб) → Zn⁺²SO₄ + H₂↑ 

Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂↑ 

3)     Взаимодействие с основными и амфотерными  оксидами:

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O

4)     Взаимодействие с основаниями:

        H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O (реакция нейтрализации)

          H⁺ + OH^— → H₂O

Если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H₂SO₄ + NaOH → NaНSO₄ + H₂O

        H₂SO₄ + Cu(OH)₂ → CuSO₄ + 2H₂O

          2H⁺ + Cu(OH)₂ → Cu²⁺ + 2H₂O 

5)     Обменные реакции с солями:

образование осадка

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓ 

Качественная реакция на сульфат-ион:

Образование белого осадка BaSO₄ (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.

Видео «Качественная реакция на сульфит- и сульфат-ионы»

образование газа —  как сильная нелетучая кислота серная вытесняет из солей другие менее сильные кислоты, например, угольную

MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O + CO₂↑

MgCO₃ + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂O + CO₂↑

Серную кислоту применяют 

• в производстве минеральных удобрений;

• как электролит в свинцовых аккумуляторах;

• для получения различных минеральных кислот и солей;

• в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;

• в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;

• в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор);

• в промышленном органическом синтезе в реакциях:

• дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);

• гидратации (получение этанола);

• сульфирования (получение СМС и промежуточные продукты в производстве красителей);

• и др.

Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Применение солей серной кислоты

Железный купорос FеSО₄•7Н₂O применяли раньше для лечения чесотки, гельминтоза и опухолей желез, в настоящее время используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Медный купорос CuSO₄•5Н₂O широко используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений.

«Глауберова соль» (мирабилит) Nа₂SO₄•10Н₂O была получена немецким химиком  И. Р. Глаубером при действии серной кислоты на хлорид натрия, в медицине ее используют как слабительное средство.

«Бариевая каша» BaSO₄ обладает способностью задерживать рентгеновские лучи в значительно большей степени, чем ткани организма. Это позволяет рентгенологам при заполнении «бариевой кашей» полых органов определить в них наличие анатомических изменений.

Гипс СаSO₄•2Н₂O находит широкое применение в строительном деле, в медицинской практике для накладывания гипсовых повязок, для изготовления гипсовых скульптур.

3. Закрепление изученного материала

№1. Осуществите превращения по схеме:

1) Zn -> ZnSO4 -> Zn(OH)2 -> ZnSO4 -> BaSO4

2) S -> SO2 -> SO3 -> H2SO4 -> K2SO4

№2. Закончите уравнения практически осуществимых реакций в полном и кратком ионном виде:

Na2CO3 + H2SO4 ->

Cu + H2SO4 (раствор) ->

Al(OH)3 + H2SO4 ->

MgCl2 + H2SO4 ->

4. Домашнее задание

П. 13,

Задание.

Запишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием, гидроксидом железа (III), оксидом алюминия, нитратом бария и сульфитом калия в молекулярном, полном и кратком ионном виде.