Конспект для учителя по теме: «Кислородосодержащие соединения серы»
К кислородсодержащим соединениям серы (VI) относятся их высшие формы — оксид серы (VI) SO3 и соответствующая ему серная кислота H2SO4.
-Что вам известно о серной кислоте?
Оксид серы (VI) — бесцветная маслянистая жидкость. При хранении, особенно в присутствии влаги, он полимеризуется и превращается в твердое прозрачное вещество (полимер), напоминающее лед и состоящее из длинных шелковистых кристаллов. Оксид серы (VI) малорастворим в воде, но хорошо растворяется в серной кислоте.
SO3 — кислотный оксид. Растворяясь, он реагирует с водой, образуя серную кислоту:
Н2O + SO3 = H2SO4
Оксид серы (VI) можно получить каталитическим окислением оксида серы (IV):
Реакция окисления оксида серы (IV) является обратимой.
Серная кислота — молекулярное вещество, относящееся к сильным двухосновным кислотам.
Безводная серная кислота — тяжелая бесцветная маслянистая жидкость, растворяющаяся в воде в любых соотношениях. Она гигроскопична, нелетуча, без запаха, не проводит электрический ток. Серная кислота очень хорошо растворима в воде: она растворяется в ней в любых пропорциях.
При растворении серной кислоты в воде образуются гидраты и выделяется большое количество теплоты.
Серная кислота — химически активное вещество. Однако следует иметь в виду, что свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты весьма различны.
В растворе серная кислота, будучи сильным электролитом, изменяет окраску индикаторов: лакмус становится красным, а метиловый оранжевый розовеет. Она ступенчато диссоциирует на ионы:
Как двухосновная кислота серная кислота образует соли двух видов: средние — сульфаты (Na2SO4, CaSO4) и кислые — гидросульфаты (NaHSO4, Ca(HSO4)2 и др.)
Большинство сульфатов растворимо в воде. Малорастворимым является сульфат кальция CaSO4, нерастворимыми — сульфаты свинца PbSO4 и бария BaSO4, последний нерастворим и в кислотах. Многие соли серной кислоты содержат кристаллизационную воду и являются кристаллогидратами. Их часто называют купоросами. Например: медный купорос CuSO4 • 5Н2O; железный купорос FeSO4 • 7H2O и др.
Окислительно-восстановительные реакции характерны для взаимодействия растворов серной кислоты с металлами.
Металлы, стоящие в ряду активности (в ряду напряжения) до водорода (за исключением свинца), окисляются ионом водорода кислоты, а сам он восстанавливается до молекулярного водорода.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, с разбавленной серной кислотой не взаимодействуют (Сu, Ag, Pt, Аu).
Реакции обмена происходят при взаимодействии серной кислоты с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями.
Задание. Запишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения таких реакций.
Качественная реакция на серную кислоту и ее соли, с помощью которой можно распознать их среди других веществ, — реакция с растворимыми солями бария:
H2SO4 + ВаСl2 = BaSO4↓ + 2НСl
K2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4↓ + 2KNO3
Суть процесса: выпадает белый осадок сульфата бария, нерастворимый ни в воде, ни в кислотах:
Химические свойства концентрированной серной кислоты. Выделяют две особенности этой кислоты:
- чрезвычайная гигроскопичность, т. е. способность к присоединению воды;
- сильные окислительные свойства, обусловленные высокоокисленным атомом серы (+6) в составе молекулы.
При проведении опытов с концентрированными кислотами (серной, азотной, хлороводородной, фосфорной и др.) надо строго соблюдать правила техники безопасности:
- Проводить опыты в вытяжном шкафу химического кабинета.
2. Проводить опыты с небольшим количеством реактивов в тонкостенной чистой посуде.
3. Иметь наготове нейтрализующие вещества.
4. Надевать защитные очки, предотвращающие попадание брызг кислоты в глаза. Наблюдать реакции в некотором удалении от глаз.
5. Не оставлять химическую посуду грязной.
6. Привести после окончания опытов рабочее место в порядок, обработать поверхность стола, куда могли попасть капли кислоты, нейтрализующими растворами и водой, протереть насухо.
Помните! Серная кислота причиняет сильные ожоги, попадая при неаккуратном обращении на кожу рук или лица. При попадании серной кислоты на кожу или одежду ее сразу следует смыть большим количеством проточной воды, а пострадавшее место затем аккуратно смочить разбавленным раствором аммиака или раствором питьевой соды и вновь смыть водой.
Концентрированная серная кислота — сильный окислитель. Она окисляет простые вещества (неметаллы, металлы) и сложные.
Окисление неметаллов. Уголь и сера окисляются серной кислотой до их диоксидов:
Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами. В отличие от разбавленной серной кислоты концентрированная кислота окисляет почти все металлы, стоящие в ряду активности до водорода, за исключением алюминия, железа, хрома и никеля, которые под ее воздействием покрываются твердой нерастворимой оксидной пленкой. Взаимодействуя с активными металлами (Na, К, Са), сера восстанавливается до атомов в степени окисления -2.
С металлами средней активности сера восстанавливается до атомов в степени окисления +4 и 0.
Концентрированная серная кислота реагирует и с малоактивными металлами, стоящими в ряду активности после водорода (медь, серебро, ртуть). С платиной и золотом она не реагирует. Реакции идут при нагревании.
Этот процесс включает в себя две реакции: окислительно-восстановительную и обменную реакцию солеобразования, идущую без изменения степеней окисления.
Концентрированная серная кислота активно взаимодействует с водой, образуя гидраты:
H2SO4 + nН2O = H2SO4 • nН2O
Это свойство широко используется в лаборатории и промышленности для осушки газов и для обезвоживания некоторых веществ.
Задание для выполнения на занятии: Чему равен объем (л), который занимает 8,0 г оксида серы(IV) при н. у.: 1) 2,8; 2) 5,6; 3) 11,2; 4) 22,4?
