Взаимодействие серной кислоты с основными оксидами металлов

Серная кислота и её соли

Как получают серную кислоту? Получают серную кислоту в три стадии.

В качестве сырья для получения серной кислоты применяют серу, сероводород или пирит. При обжиге этих соединений образуется сернистый газ.

Затем проводят реакцию окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI). Эта реакция протекает при высокой температуре и в присутствии катализатора – оксида ванадия (V).

Как видите, эта реакция соединения, потому что из двух веществ образуется одно, эта реакция обратимая, идёт как в прямом так и в обратном направлении, каталитическая, так как протекает в присутствии катализатора, окислительно-восстановительная, потому что сера изменяет свою степень окисления с +4 до +6, а кислород с 0 до -2, эта реакция гетерогенная, потому что в отличие от сернистого газа и кислорода, оксид серы шесть является жидкостью, реакция является экзотермической, потому что протекает с выделением теплоты.

Оксид серы (VI) представляет собой летучую бесцветную жидкость с удушливым запахом. Этот оксид при растворении в воде образует серную кислоту.

• Однако, при получении  серной кислоты оксид серы (VI) растворяют не в воде, а в концентрированной серной кислоте, при этом получается олеум – раствор оксида серы (VI)  в  безводной серной кислоте.
• Поэтому производство серной кислоты идёт в три стадии: на первой стадии из исходного сырья получают оксид серы (IV), на второй стадии из оксида серы (IV) получают оксид серы (VI), а на третьей стадии из оксида серы (VI) получают серную кислоту.

Производство серной кислоты создаёт ряд проблем: выбросы от производств оказывают негативное воздействие на животный и растительный мир,  повышается коррозионная стойкость материалов, разрушаются сооружения из мрамора и известняка,  а также происходит закисление почв.

Серная кислота – H2SO4 – бесцветная маслянистая и тяжёлая жидкость. Она обладает сильными гигроскопическими, то есть водоотнимающими свойствами, это позволяет использовать её для осушения газов или других веществ.

Концентрированная серная кислота способна отнимать воду у молекул органических веществ, обугливая их. Например, при добавлении к сахару концентрированной серной кислоты сахар чернеет и в виде объёмной массы поднимается вверх.

Помните, при разбавлении концентрированной серной кислоты нельзя приливать воду к кислоте, а следует тоненькой струйкой приливать кислоту в воду, чтобы избежать сильного разогревания раствора.

Химические свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты отличаются.

Так разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства кислот. Она изменяет окраску индикаторов: лакмус в растворе кислоты красный, метиловый оранжевый тоже.

1. Серная кислота вступает во взаимодействие с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов до водорода.
2. Нальём в две пробирки раствора серной кислоты, в первую пробирку поместим гранулу цинка, а во вторую – кусочек меди. Выделение водорода идёт только в первой пробирке, во второй пробирке изменений нет

Цинк, в отличие от меди, стоит в ряду напряжений металлов до водорода, поэтому он вытеснил водород из раствора кислоты. При чем, это окислительно-восстановительная реакция, цинк повышает свою степень окисления с 0 до +2, а водород понижает с +1 до 0. Каждый атом цинка отдаёт по 2 электрона ионам водорода. Поэтому цинк – восстановитель, а водород – окислитель.

Разбавленная серная кислота реагирует с основными и амфотэрными оксидами с образованием соли и воды. Если поместить в пробирку немного чёрного порошка оксида меди (II) и прилить немного раствора серной кислоты, а затем содержимое нагреть на пламени спиртовки, то постепенно чёрный порошок оксида меди (II) начинает растворяться, а раствор меняет свою окраску на голубую.

В результате данной реакции образуется соль – сульфат меди (II) и вода.

Разбавленная серная кислота вступает во взаимодействие с основаниями. Например, к раствору щёлочи добавим несколько капель фенолфталеина, раствор приобретает малиновую окраску.

К этому раствору прильём разбавленную серную кислоту до исчезновения окраски.

Таким образом, между щёлочью и кислотой прошла реакция нейтрализации, при этом образовалась соль – сульфат натрия и вода.

Разбавленная серная кислота реагирует не только с растворимыми основаниями – щелочами, но и с нерастворимыми. Получим нерастворимое основание – гидроксид меди (II). Для этого, в раствор медного купороса прильём щёлочи – гидроксид натрия, в результате чего образуется гидроксид меди (II) и соль – сульфат натрия.

Теперь, к этому осадку добавим раствор серной кислоты до его исчезновения. В результате данной реакции образуется  соль – сульфат меди (II)  и вода.

Кроме этого, разбавленная серная кислота реагирует с солями. Прильём к раствору сульфата калия раствор хлорида кальция. В результате образуется малорастворимое вещество белого цвета. Это сульфат кальция.

Концентрированная серная кислота также реагирует с металлами. Если металл стоит в ряду напряжений до водорода, то в результате реакции образуется газ сероводород и вода.

Например, в реакции с цинком образуется соль – сульфат цинка, газ – сероводород и вода. Цинк изменяет свою степень окисления с 0 до +2, а сера понижает с +6  до -2. Поэтому цинк выступает в роли восстановителя, а сера – в роли окислителя.

В реакции с металлами, стоящими после водорода образуется оксид серы (IV). Например, при взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой, образуется соль – сульфат меди (II), оксид серы (IV) и вода. В этой реакции медь повышает свою степень окисления с 0 до +2, а сера понижает с +6 до +4. Поэтому медь восстановитель, а сера – окислитель.

• Обратите внимание, что в данных реакциях водород не выделяется, потому что здесь окислителем выступает не водород, а сера.
• Железо и алюминий пассивируются концентрированной серной кислотой, потому что покрываются защитной плёнкой, что позволяет перевозить  её в стальных и алюминиевых цистернах.

Концентрированная серная кислота вытесняет кислоты из их солей. Например, если к твёрдому хлориду натрия добавить концентрированной серной кислоты, то  образуется соль – гидросульфат натрия и хлороводород.

Серная кислота – это двухосновная кислота, поэтому она образует средние и кислые соли. Соли серной кислоты – сульфаты. Например, Na2SO4 – сульфат натрия, NaHSO4 – гидросульфат натрия.

Качественной реакцией на серную кислоту и её соли является ион бария. В результате взаимодействия сульфат-иона и иона бария образуется сульфат бария – осадок белого цвета.

Серная кислота находит широкое применение. Она используется при производстве взрывчатых веществ, минеральных удобрений, электролитической меди, моющих средств, эмалей и красок, искусственного шёлка, лекарств, пластмасс, при очистке нефтепрдуктов, в качестве электролита в аккумуляторах.

Среди солей серной кислоты наиболее распространена глауберова соль – Na2SO4 ∙ 10H2O, гипс – CaSO4 ∙ 2H2O, BaSO4 – сульфат бария и CuSO4 ∙ 5H2O – медный купорос, который используют для борьбы с вредителями и болезнями растений.

Таким образом, серную кислоту получают в три стадии, она представляет собой тяжёлую маслянистую жидкость. При разбавлени концентрированной кислоты следует кислоту приливать к воде, а не наоборот. Свойства разбавленной и концентрированной кислот различаются.

Серная кислота и её соединения находят широкое применение в промышленности.

Химические свойства серной кислоты

• Химические свойства серной кислоты такие:
• 1. Взаимодействие с металлами:
• — разбавленная кислота растворяет только те металлы, которые стоят левее водорода в ряду напряжений, например H2+1SO4 + Zn0 = H2O + Zn +2SO4;
• — окислительные свойства серной кислоты велики. При взаимодействии с различными металлами (кроме Pt, Au) она может восстанавливаться до H2S-2 , S+4O2 или S0, например:
• — 2H2+6SO4 + 2Ag0 = S+4O2 + Ag2+1SO4 + 2H2O;
• — 5H2+6SO4 +8Na0 = H2S-2 + 4Na2+1SO4 + 4H2O;
• 2. Концентрированная кислота H2S+6O4также реагирует (при нагревании) с некоторыми неметаллами, превращаясь при этом в соединения серы с более низкой степенью окисления, например:
• — 2H2S+6O4 + С0 = 2S+4O2 + C+4O2 + 2H2O;
• — 2H2S+6O4 + S0 = 3S+4O2 + 2H2O;
• — 5H2S+6O4 + 2P0 = 2H3P+5O4 + 5S+4O2 + 2H2O;
• 3. С основными оксидами:
• — H2SO4 + CuO = CuSO4 + H2O;
• 4. С гидроксидами:
• — Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O;
• — 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O;
• 5. Взаимодействие с солями при обменных реакциях:
• — H2SO4 + BaCl2 = 2HCl + BaSO4;
• Образование BaSO4 (белого осадка, нерастворимого в кислотах) используется для определения этой кислоты и растворимых сульфатов.
• Моногидрат — это ионизирующий растворитель, имеющий кислотный характер. В нём очень хорошо растворять сульфаты многих металлов, например:

1. — 2H2SO4 + HNO3 = NO2+ + H3O+ + 2HSO4-;
2. — HClO4 + H2SO4 = ClO4- + H3SO4+.
3. Концентрированная кислота — это довольно сильный окислитель, особенно при нагревании, например 2H2SO4 + Cu = SO2­ + CuSO4 + H2O.

Действуя как окислитель, серная кислота, как правило, восстанавливается до SO2. Но она может быть восстановлена и до S и даже до H2S, например H2S + H2SO4 = SO2 + 2H2O + S.

Моногидрат почти не может проводить электрический ток. И, наоборот, водные растворы кислоты — это хорошие проводники. Серная кислота сильно поглощает влагу, поэтому ее используют для осушки разных газов. Как осушитель, серная кислота действует до тех пор, пока над её раствором давление водяного пара меньше, чем его давление в газе, который осушают.

Если закипятить разбавленный раствор серной кислоты, то из него уберется вода, при этом температура кипения будет повышаться до 337°С, например, когда начинают перегонять серную кислоту в концентрации 98,3%.

И наоборот, из растворов, которые более концентрированные, испаряется лишний серный ангидрид. Пар кипящей при температуре 337°С кислоты частично разложен на SO3 и H2O, которые при охлаждении опять будут соединены.

Высокая температура кипения этой кислоты подходит для использования её в выделении легколетучих кислот из их солей при нагревании.

Обобщим сведения об электролитической диссоциации в виде основных положений ныне общепризнанной теории. Они заключается в следующем. В результате такого взаимодействия образуются гидратированные, то есть связанные с молекулами воды, ионы.

Следовательно, по наличию водной оболочки ионы делятся на гидратированные (в растворах и кристаллогидратах) и не-гидратированные (в безводных солях).

Свойства гидратиронянных и негндратировашшх ионов отличаются, как вы смогли уже убедиться на примере ионов меди. При растворении в воде электролиты диссоциируют (расспадаются) на положительные и отрицательные ионы.

Свойства ионов совершенно не похожи на свойства атомов, которые их образовали.

Ионы — это одна из форм существования химического элемента.

Например, атомы металла натрия энергично взаимодействуют с водой, образуя при этом щелочь и водород Н, в то время как ионы натрия таких продуктов не образуют. Хлор имеет желто-зеленый цвет и резкий запих, ядовит, а ионы хлора — бесцветны, неядовиты, лишены запаха.

Никому не придет в голову использовать в пищу металлический натрий и газообразный хлор, в то время как без хлорида натрия, состоящего из ионов натрия и хлора, невозможно приготовление пищи.

3.

Под действием электрического тока положительно заряженные ионы движутся к отрицательному полюсу источника тока — катоду, и поэтому называются катионами, а отрицательно заряженные ионы движутся к положительному полюсу источника тока — аноду, и поэтому называются анионами. Следовательно, существует еще одна классификация ионов — по знаку их заряда. Сумма зарядов катионов равна сумме зарядов анионов, вследствие чего растворы электролитов остаются электронейтральными.

Ионы — это положительно или отрицательно заряженные частицы, в которые превращаются атомы или группы атомов одного или нескольких химических элементов в результате отдачи или присоединения электронов.

Само слово «ион» в переводе с греческого означает «странствующий». В растворах ноны беспорядочно передвигаются («странствуют») в различных направлениях. 

По составу воны делятся на простые и сложные.

2. Причиной диссоциации электролита вводных растворах является его гидратация, то есть взаимодействие электролита с молекулами воды и разрыв химической связи в нем.

4. Электролитическая диссоциация — процесс обратимый для слабых электролитов. Наряду с процессом диссоциации (распад электролита на ионы) протекает и обратный процесс — ассоциация (соединение ионов). Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости, например:

5. Не все электролиты в одинаковой мере диссоциируют на ионы.

Степень диссоциации зависит от природы электролита и его концентрации. По степени диссоциации электролиты делят на сильные и слабые.

6. Химические свойства растворов электролитов определяются свойствами тех ионов, которые они образуют при диссоциации.

По характеру образующихся ионов различают три типа электролитов: кислоты, основания и соли.

Следует учитывать, что диссоциация электролитов по второй ступени происходит намного слабее и равновесие сдвинуто влево. Диссоциация по третьей ступени при обычных условиях не происходят.

Все кислоты объединяет то. что они при диссоциации обязательно образуют катионы водорода. Поэтому логично предположить, что общие характерные свойства кислот — кислый вкус, изменение окраски индикаторов и др. — обусловлены именно катионами водорода.

Очевидно, что свойства солей определяются как катионами металла, так и анионами кислотного остатка. Так. соли аммония имеют как общие свойства, обусловленные ионами, так и специфические, обусловленные различными анионами.

Аналогично, общие свойства сульфатов — солей серной кислоты — определяются ионами SO 2- 4+ , а различные — разными катионами. В отличие от многоосновных кислот и оснований, содержащих несколько гидроксид-нонов, такие соли, как К2S04, АlCl3 и т.д.

диссоциируют сразу полностью, а не ступенчато.

КЕКУЛЕ (Kekule), Фридрих Август

7 сентября 1829 г. – 13 июля 1896 г.

Немецкий химик Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц родился в Дармштадте в семье чиновника. В юности Кекуле собирался стать архитектором. Он начал изучать архитектуру в Гисенском университете, но, прослушав курс лекций Ю.

Либиха в дармштадтском Высшем техническом училище, заинтересовался химией. В 1849 г. Кекуле начал изучение химии у Либиха; после окончания университета в 1852 г. Кекуле уехал в Париж, где занимался химией у Ж. Дюма,А. Вюрца и Ш.

Жерара.

По возвращении в Германию Кекуле основал небольшую химическую лабораторию в Гейдельберге. Был приват-доцентом в Гейдельбергском (1856–1858) и профессором в Гентском (1858–1865) университетах. С 1865 г. до конца жизни занимал должность профессора Боннского университета, в котором некоторое время исполнял также обязанности ректора.

Экспериментальные работы Кекуле относятся к органической химии. В 1854 г. он получил тиоуксусную, а в 1856 г. – гликолевую кислоту. В 1872 г. совместно с нидерландским химиком А. Франшимоном (1844–1919) Кекуле синтезировал трифенилметан и антрахинон.

С целью проверки гипотезы о равноценности всех атомов водорода в бензоле он получил его галоген-, нитро-, амино- и карбоксипроизводные; занимался также исследованиями ненасыщенных кислот и синтетических красителей.

Однако основные работы Кекуле были посвящены теоретической химии; главной его заслугой стало создание теории валентности.

Мысль о том, что атом элемента обладает способностью к «насыщению», была высказана в 1853 г. Э. Франклендом при рассмотрении конституции металлорганических соединений. Развивая эту идею, в 1854 г. Кекуле впервые высказал идею о «двухосновности», или «двухатомности» (позднее он стал использовать термин «валентность») серы и кислорода, а в 1857 г.

разделил все элементы на одно-, двух- и трехосновные; углерод Кекуле (одновременно с немецким химиком Г. Кольбе) определил как четырёхатомный элемент. В 1858 г. Кекуле (одновременно с шотландским химиком А. Купером) указал на способность атомов углерода при насыщении своих «единиц сродства» образовывать цепи.

Это механическое учение о соединении атомов в цепи с образованием молекул легло в основу теории химического строения.

В 1865 г. Кекуле высказал предположение, что молекула бензола имеет форму правильного шестиугольника, образованного шестью углеродными атомами, с которыми связаны шесть атомов водорода.

Объединив представление об образовании цепей с учением о существовании кратных связей, он пришел к идее чередования в бензольном кольце простых и двойных связей (сходные структурные формулы предложил незадолго до этого И. Лошмидт).

Несмотря на то, что эта теория сразу столкнулась с возражениями, она довольно быстро привилась в науке и практике.

Концепция Кекуле открыла путь к установлению структуры многих циклических (ароматических) соединений. Для объяснения неспособности бензола присоединять галогенводороды Кекуле в 1872 г.

выдвинул осцилляционную гипотезу, согласно которой в бензоле простые и двойные связи постоянно меняются местами. В 1867 г.

Кекуле опубликовал работу о пространственном расположении атомов в молекуле, где указывал, что связи углеродного атома могут не находиться в одной плоскости.

Кекуле несколько лет был президентом Немецкого химического общества. Он являлся одним из организаторов Международного конгресса химиков в Карлсруэ (1860). Весьма плодотворной была педагогическая деятельность Кекуле.

Он автор получившего широкую известность «Учебника органической химии» (1859–1861). Целый ряд учеников Кекуле стали выдающимися химиками; среди них можно особо отметить Л. Мейера, Я. Вант-Гоффа, А. Байера и Э. Фишера.

БУТЛЕРОВ, Александр Михайлович

3(15) сентября 1828 г. – 5(17) августа 1886 г.

Русский химик Александр Михайлович Бутлеров родился в Чистополе Казанской губернии в семье помещика, офицера в отставке.

Рано лишившись матери, Бутлеров воспитывался в одном из частных пансионов в Казани, затем учился в Казанской гимназии.

В шестнадцатилетнем возрасте он поступил на физико-математическое отделение Казанского университета, который в то время был центром естественнонаучных исследований в России.

В первые годы студенчества Бутлеров увлекался ботаникой и зоологией, но затем под влиянием лекций К. К. Клауса и Н. Н. Зинина заинтересовался химией и решил посвятить себя этой науке. В 1849 г.

Бутлеров окончил университет и по представлению Клауса был оставлен на кафедре в качестве преподавателя. В 1851 г. он защитил магистерскую диссертацию «Об окислении органических соединений», а в 1854 г. – докторскую диссертацию «Об эфирных маслах». В 1854 г.

Бутлеров стал экстраординарным, а в 1857 г. – ординарным профессором химии Казанского университета.

Во время заграничной поездки в 1857-1858 гг. Бутлеров познакомился со многими ведущими химиками Европы, участвовал в заседаниях только что организованного Парижского химического общества. В лаборатории Ш. А.

Вюрца Бутлеров начал цикл экспериментальных исследований, послуживший основой теории химического строения.

Её главные положения он сформулировал в докладе «О химическом строении вещества», прочитанном на Съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (сентябрь 1861 г.).

Основы этой теории сформулированы таким образом: 1) «Полагая, что каждому химическому атому свойственно лишь определённое и ограниченное количество химической силы (сродства), с которой он принимает участие в образовании тела, я назвал бы химическим строением эту химическую связь, или способ взаимного соединения атомов в сложном теле»; 2) «… химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением».

С этими постулатами прямо или косвенно связаны и все остальные положения классической теории химического строения. Бутлеров намечает путь для определения химического строения и формулирует правила, которыми можно при этом руководствоваться. Предпочтение он отдаёт синтетическим реакциям, проводимым в условиях, когда радикалы, в них участвующие, сохраняют своё химическое строение.

Оставляя открытым вопрос о предпочтительном виде формул химического строения, Бутлеров высказывался об их смысле: «…

когда сделаются известными общие законы зависимости химических свойств тел от их химического строения, то подобная формула будет выражением всех этих свойств».

При этом Бутлеров был убеждён, что структурные формулы не могут быть просто условным изображением молекул, а должны отражать их реальное строение. Он подчёркивал, что каждая молекула имеет вполне определённую структуру и не может совмещать несколько таких структур.

Большое значение для становления теории химического строения имело её экспериментальное подтверждение в работах как самого Бутлерова, так и его школы.

Бутлеров предвидел, а затем и доказал существование позиционной и скелетной изомерии. Получив третичный бутиловый спирт, он сумел расшифровать его строение и доказал (совместно с учениками) наличие у него изомеров. В 1864 г.

Бутлеров предсказал существование двух бутанов и трёх пентанов, а позднее и изобутилена.

Им было высказано также предположение о существовании четырех валериановых кислот; строение первых трёх было определено в 1871 г. Э. Эрленмейером, а четвёртая получена самим Бутлеровым в 1872 г.

Чтобы провести идеи теории химического строения через всю органическую химию, Бутлеров издал в 1864-1866 гг. в Казани книгу «Введение к полному изучению органической химии», 2-е изд. которой вышло уже в 1867-1868 гг.

на немецком языке.

В 1868 г. по представлению Д. И. Менделеева Бутлеров был избран ординарным профессором Петербургского университета, где и работал до конца жизни. В 1870 г. он стал экстраординарным, а в 1874 г. – ординарным академиком Петербургской академии наук. С 1878 по 1882 г. был Президентом и председателем Отделения химии Русского физико-химического общества.

Преподавательская деятельность Бутлерова длилась 35 лет и проходила в трех высших учебных заведениях: Казанском, Петербургском университетах и на Высших женских курсах (он принимал участие в их организации в 1878 г.).

Под руководством Бутлерова работало множество его учеников, среди которых можно назвать В. В. Марковникова,Ф. М. Флавицкого, А. М. Зайцева (в Казани), А. Е. Фаворского, И. Л. Кондакова (в Петербурге). Бутлеров стал основателем знаменитой казанской («бутлеровской») школы химиков-органиков.

Бутлеров прочитал также множество популярных лекций, главным образом на химико-технические темы.

Кроме химии, Бутлеров много внимания уделял практическим вопросам сельского хозяйства, садоводству, пчеловодству, а позднее также и разведению чая на Кавказе. С конца 1860-х гг.

Бутлеров активно интересовался спиритизмом и медиумизмом, которым посвятил несколько статей; это увлечение Бутлерова и его попытки дать спиритизму научное обоснование стали причиной его полемики с Менделеевым. Умер Бутлеров в дер. Бутлеровка Казанской губернии, не дожив до окончательного признания своей теории.

Два наиболее значительных русских химика – Д. И. Менделеев и Н. А. Меншуткин – лишь спустя десять лет после смерти Бутлерова признали справедливость теории химического строения.

Реакция тримеризации бензола

Кислоты в химии — реакции, свойства и примеры

Кислоты — это сложные химические вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода, способных замещаться атомами металла, и кислотных остатков.

Кислоты проявляют ряд общих химических свойств: диссоциацию и разложение, взаимодействуют с металлами, основаниями, солями, основными и амфотерными оксидами. Для ряда кислот характерны специфические свойства. Все кислоты имеют определенную окраску в индикаторах.

Рассмотрим подробнее общие свойства кислот.

Диссоциация

Кислоты — это электролиты, которые при диссоциации образуют катионы водорода и анионы кислотного остатка. Диссоциация кислот происходит ступенчато. По способности к диссоциации кислоты разделяют на две группы:

1. Хорошо диссоциирующие (сильные): H2SO4, HCl, HBr, HNO3, HClO4, HI.

2. Малодиссоциирующие (слабые): H2CO3, H2SO3, H2SiO3.

H2SO4 = H+ +HSO4−

HSO4− = H+ + SO42−

Разложение

В результате реакций разложения кислородсодержащих кислот образуются кислотный оксид и вода. Бескислородные кислоты образуют простые вещества. Для разложения некоторых кислот необходимо нагревание или излучение (HCl, HNO3, H3PO4) другие же разлагаются самопроизвольно в момент образования (H2CO3, H2SO3, HNO2).

H2CO3 = CO2 + H2O

2HCl = H2 + Cl2

Взаимодействие кислот с металлами

Металл может вытеснять водород из кислоты только в том случае, если металл стоит левее водорода в ряду активности металлов. Продукты реакции — соль и водород.

• Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
• Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2
• При взаимодействии с кислотами-окислителями, например, азотной, образуется продукт восстановления кислоты, хотя протекание реакции также неоднозначно.

Высокая окислительная способность серной и азотной кислот позволяет им вступать в реакции с металлами. Продукты реакции будут зависеть от активности металла и от концентрации кислот.

Таблица: химические свойства кислот-окислителей

Кислоты реагируют с основаниями и амфотерными гидроксидами, в результате образуются соль и вода. Взаимодействие кислот с основаниями называют реакцией нейтрализации.

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Fe(OH)2 + 2HBr → FeBr2 + 2H2O

Взаимодействие кислот с солями

Сильные кислоты вытесняют слабые из растворов их солей, при этом образуются новая соль и новая кислота. Условие протекания реакции кислот с солями — одним из продуктов реакции должны быть нерастворимая соль или слабая кислота, вода, газ.

H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + HCl

HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2

Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами

Кислоты вступают в реакцию с основными и амфотерными оксидами (последние ведут себя как основные оксиды). В результате реакции образуется соль и вода.

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

2HCl + MgO = MgCl2 + H2O

Восстановительные свойства бескислородных кислот

1. Бескислородные кислоты (кроме HF) проявляют восстановительные свойства за счет химического элемента, который входит в состав аниона, при действии на них различных окислителей.
2. Например, в качестве окислителей для всех галогеноводородных кислот выступают диоксид марганца MnO2, перманганат калия KMnO4, дихромат калия K2Cr2O7.
3. Результат этих реакций — образование свободных галогенов.
4. 4HCl + MnO2 =MnCl2 + Cl2 + 2H2O
5. 14HBr + K2Cr2O7 = 2CrBr3 + 3Br2 + 2KBr + 7H2O
6. 16HI + 2KMnO4 = 2MnI2 + 5I2 + 2KI + 8H2O

Из галогеноводородных кислот наибольшая восстановительная активность — у йодоводородной.

Ее могут окислять оксид железа (III) и соль трехвалентного железа.

• 6HI + Fe2O3 = 2FeI2 + I2 + 3H2O
• Высокая восстановительная активность характерна для сероводородной кислоты, она может быть окислена диоксидом серы.
• 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

Способность окрашивать индикаторы

Индикаторы кислот — это специальные вещества, при помощи которых определяют наличие кислот в растворе.

Вопросы для самоконтроля

1. С чем реагируют кислоты?

2. При каких условиях кислоты взаимодействуют с солями? Приведите пример.

3. 1. Составьте уравнения реакций и назовите продукты реакций:
   2. Ca + HCl
   3. Na + H2SO4
   4. CaO + HNO3
   5. Fe2O3 + H2SO4
   6. KOH + HNO3
   7. Al(OH)3 + HF
   8. HNO3 + CaCO3

4. Разбавленный раствор серной кислоты реагирует с: медью, хлоридом меди, сульфатом меди, цинком?

5. • Соляная кислота вступает в реакцию с каждым из двух веществ:
   • а. водой и цинком;
   • б. магнием и оксидом серы (IV);
   • в. железом и оксидом кальция;

   г. сульфатом натрия и углеродом.

Учёба без слёз

Пошаговый гайд от Екатерины Мурашовой о том, как перестать делать уроки за ребёнка и выстроить здоровые отношения с учёбой

Взаимодействие кислот с оксидами металлов

Цель урока:

1. Знакомство учащихся еще с одним свойством кислот — взаимодействие их с оксидами металлов: а) значение реакции обмена между кислотами и оксидами

   б) очистка поверхности металла от ржавчины

2. Проверить и закрепить полученные знания и умения: а) типы химических реакций

   б) свойства кислот

3. Обобщение полученных знаний.
4. Закрепление знаний учащихся .
5. Подготовка к практической работе.

Методы работы:

Беседа. Демонстрация опыта: взаимодействие серной кислоты с оксидом  меди(II) . Лабораторные опыты. Взаимодействие соляной кислоты с оксидом магния. Демонстрация опыта. Пропускание оксида углерода (IV) через раствор серной кислоты. Обобщение и наблюдение.

Фронтальная беседа.

1. Какие известные вам кислоты?
2. Сравните свойства серной и соляной кислот.
3. Какое правило нужно соблюдать при использовании серной кислоты в воде?
4. Назовите общие свойства кислот. Ответ поясните примерами.
5. Перед вами две кислоты: а) обратите внимание на их признаки; б) по этим признакам назовите каждую;

   в) запишите их формулы.

6. Приводятся формулы различных веществ: а) выпишите из них формулы кислот и назовите их. б) подчеркните формулы бескислородных кислот: Cu (OH)₂‚ HCl‚ CO₂‚ P₂O₅‚ H₃PO₄‚ KOH‚ H₂SO₄‚H₂S‚ Al₂O₃‚ H₂SO₃‚ CuSO₄‚ HNO₃.

   в) определите валентность кислотных остатков.

7. Пойдут ли реакции: а) между медью и соляной кислотой; б) между цинком и соляной кислотой; в) между железом и разбавленной серной кислотой?

   Какой этот тип химической реакции?

8. Какие известны еще типы химических реакции? Приведите примеры.

Урок начинается с постановки «проблем».

1. Взаимодействуют ли кислоты с оксидами металлов, неметаллов?
2. Как получить соль металла, не вытесняющего водород из кислоты? Объяснить на примере получения сульфата меди (II).

Решаем первый вопрос: будут ли реагировать кислоты с оксидами металлов? Демонстрация опыта. Взаимодействие оксида меди с серной кислотой.

Показать оксид меди, серную кислоту и предложить учащимся описать их свойства. Затем учитель наливает в стакан объемом 150-200мл. 20-25мл. серной кислоты(1:5), высыпает ложку оксида меди (II), перемешивает. Происходят ли какие изменения? Заметных изменений нет. Нагреваем. Что наблюдаем?

Раствор становится голубым, черный порошок на дне стакана растворился. Добавляем еще немного оксида и перемешиваем до полного его растворения. Добавление оксида меди прекращаем до того, когда новая порция не остается на дне стакана не растворившейся. И только тогда приливаем немного воды.

Что представляет собой раствор голубого цвета? Как выделить образовавшееся вещество из раствора?

1. Показать фильтрование горячего раствора: а) приготовление фильтра.

   б) правила фильтрования.

2. Выпаривание филтрата в фарфоровой чашке.

• Обратить внимание на некоторые трудности выпаривания – соль разлетается, чтобы этого избежать, нужно особенно подчеркивать, что раствор надо перемешивать и выпаривать только до появления первых кристаллов, а не досуха.
• На доске записываем уравнение реакции:
• CuO+H₂SO₄= CuSO₄ + H₂O
• Можно ли отнести эту реакцию к одному из известных вам типов?

Атомы меди и водорода поменялись местами. Это реакция обмена. Реакцией обмена называются реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями.

1. Вывод учащихся: при взаимодействии серной кислоты с оксидом меди, получается соль и вода.
2. Могут ли другие кислоты реагировать с оксидами?
3. Учащиеся выполняют лабораторные опыты:

1. Взаимодействие соляной кислоты с оксидом железа (III).(оксид железа должен быть в виде буро-красного порошка. Темно-серая кристаллическая модификация почти не растворятся в кислотах).
2. Взаимодействие оксида магния с соляной кислотой.

Учащиеся оформляют лабораторную работу.

Взаимодействие кислот с оксидами металлов.

• Будут ли реагировать кислоты с оксидами неметаллов?
• Демонстрация опыта: Пропускание углекислого газа CO2 через раствор кислоты.
• Почернение лучинки, смоченной в кислоте после опыта, показывает, что кислота не изменилась.
• Учащиеся делают вывод: С кислотами взаимодействуют оксиды металлов, а оксиды неметаллов с кислотами не взаимодействуют.
• Практическое применение этих реакций:

1. Используют для очистки поверхности металлов при различных покрытиях, в целях защиты металлов от разрушения. При травлении железа используют 5-10% раствор серной кислоты или 10% раствор соляной кислоты. Учащимся предлагают составить уравнения реакций, проходящих на поверхности железа при обработке его серной кислотой перед оцинкованием.
2. Применение ингибиторов.

Самостоятельная работа учащихся:

1. Закончить уравнения химических реакций. Назвать полученные вещества:

2. Какие четыре типа химических реакций вам известны? К какому из них относятся данные реакции:

1. а) окисление простых веществ кислородом,
2. б) восстановление металлов из их оксидов водородом,
3. в) вытеснение металлом водорода из кислот,
4. г) реакция между водородом и оксидами металлов?
5. Приведение по одному примеру уравнений реакций каждого типа.
6. На дом: §36 страница 74. Упражнение 3,4

19.03.2010