Контрольні запитання:

1. Які ступені окиснення характерні для Сульфуру?

2. Які фізичні і хімічні властивості характерні для сірководню?

3. Які оксиди утворює Сульфур? Охарактеризуйте їх.

4. Як в промисловості добувають сірководень, оксиди Сульфуру?Напишить рівняння відповідних реакцій.

5. Де використовуються сірководень, оксиди Сульфуру?

6. Яка сіль і якої масу утворюється при додаванні 4г натрій гідроксиду до розчину сульфатної кислоти масою 98г з масовою часткою кислоти 10%.

Література:

1. Данильченко В.Є., Фрадіна Н.В. Хімія. 10 – 11 класи: Навч. посібник. – Х.: Країна мрій™, 2003. - с. 6.

2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. ІІ, Гл. 9, §§ 75-76, с. 89-91.

3. Стахеєв О.Ю. Хімія. Узагальнюючі схеми і таблиці. – Тернопіль.: «Богдан», 1998. – с. 25.

Тема 2.10. Сульфатна кислота та її солі

План

1. Сульфатна кислота.**

2. Контактний спосіб добування сульфатної кислоти.**

3. Сульфати.*

1. Молекулярна формула - H₂SO₄

Структурна формула

Фізичні властивості: безводна сульфатна кислота – важка, безбарвна, оліїста рідина. Густина її концентрованого розчину (w(H₂SO₄) = 98%) за стандартних умов 1,84 г/см³. Вона нелетка, запаху не має. Надзвичайно гігроскопічна, активно вбирає вологу. Змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. Розчинення сульфатної кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти. Сульфатна кислота – їдка рідина, роз’їдає папір, шкіру, тканини тощо.

Хімічні властивості багато в чому залежать від її концентрації.

Розбавлена сульфатна кислота виявляє всі хімічні властивості, характерні для кислот:

1) змінює колір індикатора – лакмус стає червоним, метиловий оранжевий – рожевим, фенолфталеїн залишається безбарвним;

2) як сильна двохосновна кислота у водному розчині повністю дисоціює на йони (ступінчасто):

тому здатна утворювати два ряди солей: середні солі – сульфати і кислі солі – гідрогенсульфати;

3) взаємодіє з основами:

Реакції між основами і кислотами, внаслідок яких утворюються сіль і вода, називаються реакціями нейтралізації. Вони належать до реакцій обміну.

4) взаємодіє з оксидами металів:

5) взаємодіє із солями. Як сильна, нелетка і найстійкіша з відомих мінеральних кислот, вона здатна витісняти із солей слабкіші, або леткі, або навіть сильні кислоти, якщо вони менш стійкі:

Останнє рівняння відображує якісну реакцію на сульфатну кислоту та її солі.

6) взаємодіє з металами, що стоять у ряду активності металів лівіше водню:

Малоактивні метали (мідь, срібло, золото) з розбавленою сульфатною кислотою не реагують.

Концентрована сульфатна кислота – сильний окисник:

1) взаємодіє з малоактивними металами (крім золота та платини) з виділенням сульфур(IV) оксиду:

2) взаємодіє з активними металами з виділенням H₂S і SO₂ :

Із залізом, кобальтом, нікелем 100% сульфатна кислота не реагую, реагує тільки 70%:

3) взаємодіє з неметалами (P, C, S):

Застосування. Сульфатну кислоту застосовують для:

1) добування мінеральних добрив (суперфосфату, амоній сульфату);

2) виробництва купоросів (залізного, мідного);

3) одержання барвників, пластмас, штучного волокна, лікарських і вибухових речовин, летких кислот;

4) сушіння різних речовин (як водовідбираючий засіб), очищення нафтопродуктів та поверхонь металів від оксидів.

2. Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти – це контактний. Як сировина використовується пірит, або залізний колчедан.

Він складається з таких стадій:

Перша стадія – випалювання колчедану і добування сульфур (IV) оксиду:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂; ∆H = -13476 кДж

Процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, крім SO₂, різні домішки. Його очищують, висушують і подають у контактний апарат.

Друга стадія – окиснення сульфур (IV) оксиду і добування сульфур (VІ) оксиду:

Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і високої температури, незважаючи на те, що реакція екзотермічна. Це пояснюється тим, що каталізатор стає активним лише при температурі 450^ºC. Теплоту відводять і використовують для нагрівання випалювального газу, який в очисних спорудах встигає охолонути.

Третя стадія – поглинання сульфур (VІ) оксиду й утворення сульфатної кислоти.

В абсорбері сульфур (VІ) оксид поглинається концентрованою сульфатною кислотою (w(H₂SO₄) = 96-98%). Тут він взаємодіє з водою, що є в концентрованій сульфатній кислоті, утворюючи безводну, 100%-ву сульфатну кислоту – моногідрат:

Чистою водою поглинати сульфур (VІ) оксид не можна, бо утворюється стійкий „туман” із дрібних крапель сульфатної кислоти, який майже не конденсується.

Кінцевий продукт виробництва – олеум, тобто розчин сульфур (VІ) оксиду в моногідраті. Його розбавляють водою до потрібної концентрації.

3. Більшість солей сульфатної кислоти легко розчиняються у воді. Малорозчинними є плюмбум сульфат і кальцій сульфат, практично нерозчинними у воді та кислотах є барій сульфат і стронцій сульфат.

Якісна реакція на розчинні сульфати – взаємодія з розчинними солями Барію - BaCl₂, Ba(NO₃)₂

Багато солей сульфатної кислоти кристалізуються із розчинів у вигляді кристалогідратів, які називаються купоросами.

Купороси – технічна назва кристалогідратів сульфатів деяких важких металів, тобто солей сульфатної кислоти, які містять кристалізаційну воду. В основному це солі Купруму, Феруму, Ніколу, Кобальту і Цинку:

Гіпс CaSO₄ · 2H₂O до купоросів не належить, оскільки Кальцій не є важким металом.

Гіпс CaSO₄ · 2H₂O так само, як і безводний кальцій сульфат CaSO₄ використовують у будівництві, в медицині тощо.

Натрій сульфат Na₂SO₄ – у виробництві скла, а його кристалогідрат Na₂SO₄·10H₂O – глауберову сіль використовують як проносний засіб у медицині.

Калій сульфат К₂SO₄ та амоній сульфат (NН₄)₂SO₄ служать добривами.

Барій сульфат BaSO₄ застосовують у виробництві паперу, гуми та білої мінеральної фарби, а також у медицині для рентгеноскопії шлунку („Барієва каша”).