Серная кислота

[ скачать ]

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. РАЗНОВИДНОСТЬ КИСЛОТ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРУ 4
1.1 Сернистая кислота 4
1.2 Тиосерная (серноватистая) кислота H2S2O3 5
1.3 Серный ангидрид SO3 7
1.4 Серная кислота H2SO4 9
2. СЕРНАЯ КИСЛОТА ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С МЕТАЛЛАМИ 11
3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПОЛУЧЕНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 22

ВВЕДЕНИЕ


Сера принадлежит к числу элементов, которые в свободном состоянии образуют несколько аллотропических видоизменений.
Чистая природная сера — твердое, кристаллическое вещество желтого цвета, плавящееся при 112,8 °С; плотность ее 2,07 г/см3. Сера нерастворима в воде, но довольно хорошо растворяется в сероуглероде, бензоле и некоторых других жидкостях. При испарении этих жидкостей сера выделяется из раствора в виде прозрачных желтых кристаллов ромбической системы, имеющих форму октаэдров, у которых обычно часть углов или ребер как бы срезана. Такая сера называется ромбической. Продажная черенковая сера состоит из таких же кристаллов, но только очень мелких и плохо образованных.
Чистая серная кислота представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, превращающуюся при 10,4 °С в твердую кристаллическую массу. При нагревании безводная серная кислота (так называемый «моногидрат») отщепляет SO3. Отщепление идет до тех пор, пока не получится раствор, содержащий 98,3% HSSO4 и кипящий без изменения своего состава при 338 °С.
Продажная концентрированная кислота содержит обыкновенно 96,5% H2SO4; плотность ее равна 1,84 г/см3. Из-за маслянистого вида серную кислоту иногда называют купоросным маслом. Это название сохранилось еще с тех пор, когда серную кислоту получали, подвергая накаливанию железный купорос.
Цель курсовой работы рассмотреть серную кислоту и ее взаимодействие с металлами.

1. РАЗНОВИДНОСТЬ КИСЛОТ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРУ

1.1 Сернистая кислота

Сернистая кислота H2SO2 — очень непрочное соединение. Она известна только в водных растворах. При всех попытках выделить сернистую кислоту из воды или получить как-либо иначе в чистом виде она сейчас же распадается на сернистый ангидрид и воду. Так, например, при действии концентрированной серной кислоты на сернистокислый натрий вместо сернистой кислоты выделяется сернистый ангидрид:

Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O

Раствор сернистой кислоты необходимо хорошо предохранять от доступа воздуха, иначе сернистая кислота, поглощая из воздуха кислород, довольно быстро окислится в серную кислоту:

2H2SO3 + О2= 2H2SO4

Легко окисляясь, сернистая кислота является хорошим восстановителем. Так, например, свободные галогены восстанавливаются ею в галогеноводородные кислоты:




или в ионной форме:

SO"3 + C12 + H2O = SO"4+2C1' +2H

Однако иногда сернистая кислота может играть и роль окислителя, например при взаимодействии с таким сильным восстановителем, как сероводород:




В этом случае положительные четырехвалентные атомы серы (в молекулах H2SO3) отнимают электроны от отрицательно заряженных ионов S¯¯, вследствие чего и те и другие превращаются в электронейтральные атомы серы.
Сернистая кислота двухосновна и образует два вида солей — средние и кислые соли. Если пропускать сернистый ангидрид в раствор какой-нибудь щелочи, например едкого натра, до насыщения, то получается кислая соль:

NaOH + SO2 = NaHSO3

При избытке щелочи образуется нормальная соль. Нормальные соли сернистой кислоты называются сульфитами, а кислые — гидросульфитами*. Как и свободная сернистая кислота, сульфиты легко окисляются кислородом воздуха, переходя в сульфаты — соли серной кислоты. При нагревании сульфиты разлагаются с образованием сульфидов и сульфатов (реакция самоокисления—самовосстановления):






Некоторые соли сернистой кислоты имеют важное техническое значение и приготовляются в больших количествах. Гидросульфит натрия NaHSO3 применяется для уничтожения следов хлора в отбеленных тканях, так как он восстанавливает хлор в хлористый водород:

NaHSO3 +С1а + Н4О = NaHSO4 + 2HC1

Гидросульфит кальция Ca(HSO3)2 применяется для переработки древесины в так называемую сульфитную целлюлозу, из которой потом получается бумага.[1, с. 329]


1.2 Тиосерная (серноватистая) кислота H2S2O3

Если прокипятить водный раствор сульфита натрия Na2SO3 с серой и, отфильтровав излишек серы, оставить охлаждаться, то из раствора выделяются бесцветные прозрачные кристаллы нового вещества, состав которого выражается формулой Na2S2O3 • 5Н2О. Это вещество является натриевой солью тиосерной кислоты H2S2O3. Тиосерная кислота представляет собой серную кислоту, в молекуле которой вместо одного из атомов кислорода находится атом серы.
Вещества, которые можно рассматривать как получающиеся из кислородсодержащих кислот путем замещения в них всего или части кислорода серой, носят общее название тиокислот, а соответствующие им соли называются тиосолями. Поэтому и для H2S2O3 было принято название «тиосерная кислота» вместо старого названия «серноватистая кислота».
В свободном состоянии тиосерная кислота не получена, но известны многие ее соли — тиосульфата. Из них наиболее употребителен тиосульфат натрия Na2S2O3 • 5Н2О, более известный под неправильным названием «гипосульфит».
В технике тиосульфат натрия обычно получается путем окисления полисульфидов кислородом воздуха. Например:

2Na2S2 + 3О2 = 2Na2S2O3

Если к раствору тиосульфата натрия прибавить какой-нибудь кислоты, например соляной, то появляется запах сернистого ангидрида и через некоторое время жидкость становится мутной от выделившейся серы.
По-видимому, вначале образуется тиосерная кислота:

Na2S2O3 + 2HC1 = H2S2O3 + 2NaCI

которая, однако, очень скоро разлагается по уравнению

Н5S2О3 = Н2О + SО2 + S

Изучение свойств тиосульфата натрия показывает, что атомы серы, входящие в его состав, имеют различную валентность: одному из них следует приписать валентность +6, другому валентность —2. Поэтому структурная формула тиосульфата натрия изображается так: