Формула серной кислоты в химии

Что делает кислоту сильной или слабой? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно взглянуть на определение кислоты. Это химическое соединение, которое принимает электроны и / или отдает (диссоциирует) ионы водорода, также известные как протоны.

Следовательно, уровни кислотности кислоты зависят от ее способности диссоциировать ионы водорода, т.е. чем больше число ионов водорода, продуцируемых кислотой в растворе, тем более кислым он является. Теперь, прежде чем мы перейдем к списку сильнейших кислот на Земле, есть определенные термины и определения, с которыми вам необходимо ознакомиться.

Константа диссоциации кислоты (Ka): иногда известная как константа ионизации кислоты или просто кислотная константа — это количественно выраженная сила кислоты в водном растворе.

С одной стороны, когда pH или «мощность водорода» определяют уровень основности или, в этом случае, кислотность любого раствора, константа диссоциации кислоты говорит нам о концентрации ионов водорода [H +] или ионов гидрония [H3O +] в растворе.

• Это подводит нас к другому связанному и важному показателю кислотности pKa. Это в основном отрицательный целочисленный логарифм Ka
• pKa = -log10Ka. 
• Чем сильнее кислота, тем ниже значения pKa.

Уксусная кислота отдает протон (в зеленом цвете) воде, чтобы произвести ион гидрония и ион ацетата. (Кислород в красном, водород в белом и углерод в черном)

Функция кислотности Гаммета: (H o) Всем нам известна шкала pH, которая обычно используется для измерения уровней кислотности или основности химических веществ, но когда речь идет о суперкислотах, она просто становится бесполезной, поскольку их уровни кислотности в миллион раз больше, чем серная и соляная кислоты.

Таким образом, чтобы измерить суперкислоты на основе их уровней кислотности, исследователи придумали функцию кислотности Гаммета. Первоначально он был предложен американским физическим химиком Луи Плаком Гаммет.

Суперкислота. Суперкислота — это просто кислота с уровнем кислотности более 100% -ной серной кислоты с функцией кислотности Гаммета ниже -12. В более технических терминах его можно определить как среду, в которой химический потенциал протона выше, чем в чистой серной кислоте.

8. Серная кислота

Серная кислота (98%) на листе бумаги

Химическая формула : H2SO4
pKa значение : -3
Ho значение : 12

Серная кислота или купорос не нуждаются в формальном введении. Он не имеет запаха, цвета и вызывает интенсивную экзотермическую реакцию при смешивании с водой.

Серная кислота является важным химическим веществом, которое необходимо для многих отраслей промышленности, таких как сельское хозяйство, очистка сточных вод и нефтепереработка.

Она также используется в кислотах аккумулятора и чистящих средствах.

Она также играет важную роль в изучении кислот в целом. Серная кислота служит базовым эталоном для сравнения уровней кислотности суперкислот или кислот. Хотя существует несколько способов получения серной кислоты, обычно используют контактный процесс и влажный процесс серной кислоты.

H 2 SO 4 может нанести значительный ущерб коже человека при прямом контакте. Это также очень разъедает многие металлы. Химическое вещество гораздо более агрессивно и опасно, когда присутствует в высокой концентрации, благодаря своим превосходным окислительным и дегидратирующим свойствам.

7. Соляная кислота

Химическая формула: HCl
pK A значение: -5,9

Подобно серной кислоте, соляная кислота также является важным химическим веществом, которое широко используется в лабораториях и различных отраслях промышленности. Соляная кислота была обнаружена где-то около 800 г. н.э. иранским ученым-эрудитом по имени Джабир ибн Хайян.

Те, кто задаются вопросом, почему соляная кислота сильнее серной кислоты, несмотря на то, что последняя является контрольной точкой для суперкислот, причина этого заключается в том, что серная кислота является дипротоновой кислотой, которая обычно не полностью диссоциирует.

Другими словами, HCl сильнее серной кислоты, поскольку ее ионы водорода (HCl) легко отделяются от хлорида по сравнению с сульфат-ионом из серной кислоты.

 Так или иначе, соляная кислота в основном используется в тяжелой промышленности для удаления ржавчины с железа и стали перед дальнейшей обработкой.

 Кроме того, это жизненно важный компонент в производстве органических (винилхлорид используется для ПВХ) и многих неорганических соединений.

6. Трифторметансульфоновая кислота

Трифторметансульфоновая кислота

Химическая формула: CF 3 SO 3 H
pK A значение: -14,7

Трифторметансульфоновая кислота, наиболее известная как трифликовая кислота, была впервые синтезирована / обнаружена Робертом Хазелдином, британским химиком, еще в 1954 году. Она известна своей замечательной химической и термической стабильностью. В то время как другие сильные кислоты, такие как азотная и хлорная кислоты, подвержены окислению, трифликовая кислота — нет.

Трифликовая кислота используется во многих протонированиях и титрованиях (количественный анализ химического состава). Важная причина, по которой трифликовая кислота является предпочтительной в определенных случаях, заключается в том, что она не  сульфонирует другие вещества, что характерно для хлорсульфоновой кислоты и серной кислоты.

Излишне говорить, что это чрезвычайно опасно. Любой контакт кожи с кислотой может вызвать серьезные ожоги и может привести к незначительному повреждению тканей. Это может также вызвать отек легких и судороги и другие критические условия при вдыхании.

5. Фторсульфоновая кислота

Химическая формула: HSO 3 F
H O значение : -15.1
pK A значение : -10

Фторосерная кислота или серно-фтористоводородная кислота (официальное название) является второй сильнейшей однокомпонентной кислотой, доступной сегодня. Это желтый на вид и, конечно, очень едкий / токсичный.

HSO 3 F обычно получают путем взаимодействия фтористого водорода с триоксидом серы, и в сочетании с пентафторидом сурьмы он образует «волшебную кислоту», гораздо более сильную кислоту и протонирующий агент.

Кислота может быть использована для алкилирования углеводородов (с алкенами) и изомеризации алканов, а также для травления стекла (художественное стекло). Это обычный фторирующий агент в лабораториях.

4. Хлорная кислота

Химическая формула: HClO 4
pK A значение: -10, -15.2

Хлорная кислота является одной из самых сильных кислот Бренстеда-Лоури, которые обладают сильными окислительными свойствами и обладают высокой коррозионной активностью. Традиционно ее получают обработкой перхлората натрия соляной кислотой (HCl), которая также создает хлорид натрия.

NaClO4 + HCl → NaCl + HClO4

В отличие от других кислот, хлорная кислота не подвержена гидролизу. Это также одна из самых регулируемых кислот в мире.

 Еще в 1947 году в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, около 150 человек получили ранения и 17 человек погибли в результате химического взрыва, в котором содержалось почти 75% хлорной кислоты (по объему) и 25% ангидрида уксусной кислоты. Также было повреждено более 250 близлежащих зданий и транспортных средств.

Несмотря на взрывную природу, хлорная кислота широко используется и даже предпочтительна в некоторых типах синтеза. Это также важный компонент перхлората аммония, который используется в современном ракетном топливе.

3. Фторированная карборановая кислота

Общая структура карбоновой кислоты

Химическая формула : H (CHB 11 F 11 )
H o  значение: -18
pK a  значение : -20

Карборановые кислоты являются одной из самых сильных групп суперкислот, известных человеку, немногие из которых, как считается, имеют значение функции кислотности Гамметта, равное -18, что более чем в миллион раз выше уровня кислотности, чем чистая (100%) серная кислота.

Одним из таких членов этой группы является фторированная карборановая кислота . Хотя о существовании такого химического вещества первоначально сообщалось в 2007 году, исследователи смогли в полной мере изучить его природу только в 2013 году. До его открытия корона сильнейшей кислоты Бренстеда перешла к сильно хлорированной версии этого семейства суперкислот.

Фторированный карборан является единственной известной кислотой, которая может протонировать (переносить ион водорода) диоксид углерода с образованием катионов, соединенных водородом . В отличие от этого, CO 2 не подвергается какой-либо заметной протонации при обработке другими суперкислотами, такими как магическая кислота и HF-SbF5.

2. Волшебная кислота

Химическая формула : FSO 3 H · SbF 5
H o  значение : -23

FSO 3 H · SbF 5 , наиболее известный как магическая кислота, получают смешением фторсерной кислоты и пентафторида сурьмы в молярном соотношении 1: 1. Эта сверхкислотная система была впервые разработана в 1966 году исследователями из лаборатории Джорджа Олаха, Университета Case Western Reserve в Огайо.

Его довольно причудливое название было установлено после официального события в 1966 году, когда сотрудник лаборатории Олаха продемонстрировал протонирование углеводородов, в котором парафиновая свеча «волшебным образом» растворилась и превратилась в раствор трет-бутильного катиона после того, как она была помещена в то, что сейчас известно как волшебная кислота.

Хотя Волшебная кислота обычно используется для стабилизации ионов углерода в растворах, она имеет несколько других важных промышленных применений. Например, он может ускорить изомеризацию насыщенных углеводородов и даже протоната метана, ксенона и галогенов, которые все являются слабыми основаниями.

1. Фтороантимоновая кислота

Химическая формула : H 2 FSbF 6
H o значение : -15 (в чистом виде), -28 (с> 50 мол.%)

Фторантимоновая кислота является, пожалуй, самой сильной из всех известных суперкислот, основанных на значениях функции кислотности Гаммета. Его получают путем смешивания фтористого водорода с пентафторидом сурьмы, как правило, в соотношении 2: 1. Эта реакция носит экзотермический характер.

Этот суперкислота имеет несколько важных применений в химическом машиностроении и нефтехимической промышленности. Например, его можно использовать для отделения метана и Н 2 от неопентана и изобутана (оба алкана) соответственно.

Неудивительно, что H 2 FSbF 6 чрезвычайно агрессивен и может подвергаться сильному гидролизу при контакте с водой. Как и большинство суперкислот, фторантимоновая кислота может питаться прямо через стекло, поэтому она должна храниться в контейнерах из политетрафторэтилена.

Теперь, большинство из вас, возможно, наткнулись на карбоновые кислоты (либо хлорированная карбоновая кислота, либо фторированная карборановая кислота), когда искали «самые сильные кислоты в мире».

Ну, технически они верны, так как карбоновые кислоты являются самыми сильными известными однокомпонентными кислотами на Земле, гораздо более кислыми, чем подобные хлорной и трифликовой кислотам (фтороантимоновая кислота на самом деле является смешанной кислотой).

Источник: https://new-science.ru/8-silnejshih-kislot-izvestnyh-nam/

Серная кислота

Серная кислота — сильная двухосновная кислота, при н.у. маслянистая жидкость без цвета и запаха.

https://www.youtube.com/watch?v=Td6itaNfJrU

Обладает выраженным дегидратационным (водоотнимающим) действием. При попадании на кожу или слизистые оболочки приводит к тяжелым ожогам.

Замечу, что существует олеум — раствор SO3 в безводной серной кислоте, дымящее жидкое или твердое вещество. Олеум применяется при изготовлении красителей, органическом синтезе и в производстве серной кислот.

Известны несколько способов получения серной кислоты. Применяется промышленный (контактный) способ, основанный на сжигании пирита, окислении образовавшегося SO2 до SO3 и последующим взаимодействием с водой.

• FeS2 + O2 → (t) Fe2O3 + SO2↑
• SO2 + O2 ⇄ (кат. — V2O5) SO3
• Нитрозный способ получения основан на взаимодействии сернистого газа с диоксидом азота IV в присутствии воды. Он состоит из нескольких этапов:
• Смесь газов подается в башни, орошаемые 75-ной% серной кислотой, здесь смесь оксидов азота поглощается с образованием нитрозилсерной кислоты:
• 2. NO + NO2 + 2H2SO4 = 2NO(HSO4) + H2O
• 3. NO(HSO4) + H2O = H2SO4 + HNO2
• NO2 + SO2 + H2O = H2SO4 + NO

• Кислотные свойства
1. В водном растворе диссоциирует ступенчато.
2. H2SO4 ⇄ H+ + HSO4-
3. HSO4- ⇄ H+ + SO42-

Сильная кислота. Реагирует с основными оксидами, основаниями, образуя соли — сульфаты.

• MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
• KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O (гидросульфат калия, соотношение 1:1 — кислая соль)
• 2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O (сульфат калия, соотношение 2:1 — средняя соль)



• Реакции с солями

С солями реакция идет, если в результате выпадает осадок, образуется газ или слабый электролит (вода). Серная кислота, как и многие другие кислоты, способна растворять осадки.

1. BaBr2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HBr
2. MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2↑ + H2O
3. Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O



• Реакция с неметаллами
• Серная кислота окисляет неметаллы — серу и углерод — соответственно до угольной кислоты (нестойкой) и сернистого газа.
• S + H2SO4 → SO2 + H2O
• C + H2SO4 → CO2 + SO2 + H2O
• Реакции с металлами

Реакции разбавленная серной кислоты с металлами не составляют никаких трудностей: она реагирует как самая обычная кислота, например HCl. Все металлы, стоящие до водорода, вытесняют из серной кислоты водород, а стоящие после — не реагируют с ней.

Подчеркну, что реакции разбавленной серной кислоты с железом и хромом не сопровождаются переходом этих элементов в максимальную степень окисления. Они окисляются до +2.

1. Fe + H2SO4(разб.) → FeSO4 + H2↑
2. Zn + H2SO4(разб.) → ZnSO4 + H2↑
3. Cu + H2SO4(разб.) ⇸ (реакция не идет, медь не может вытеснить водород из кислоты)



Концентрированная серная кислота ведет себя совершенно по-иному. Водород никогда не выделяется, вместо него с активными металлами выделяется H2S, с металлами средней активности — S, с малоактивными металлами — SO2.

• Na + H2SO4(конц.) → Na2SO4 + H2S + H2O
• Zn + H2SO4(конц.) → ZnSO4 + S + H2O
• Cu + H2SO4(конц.) → CuSO4 + SO2 + H2O



Холодная концентрированная серная кислота пассивирует Al, Cr, Fe, Ni, Ba, Co. При нагревании или амальгамировании данных металлов реакция идет.

Обратите особое внимание, что при реакции железа, хрома с концентрированной серной кислотой достигается степень окисления +3. В подобных реакциях с разбавленной серной кислотой (написаны выше) достигается степень окисления +2.

Fe + H2SO4(конц.) → (t) Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Cr + H2SO4(конц.) → (t) Cr2(SO4)3 + SO2 + H2O



Иногда в тексте задания даны подсказки. Например, если написано, что выделился газ с неприятным запахом тухлых яиц — речь идет об H2S, если же написано, что выделилось простое вещество — речь о сере (S).

Источник: https://studarium.ru/article/174

Серная кислота — химические свойства и промышленное производство

Физические свойства серной кислоты:
Тяжелая маслянистая жидкость («купоросное масло»);
плотность 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).

Теплота гидратации настолько велика, что смесь может вскипать, разбрызгиваться и вызывать ожоги. Поэтому необходимо добавлять кислоту к воде, а не наоборот, поскольку при добавлении воды к кислоте более легкая вода окажется на поверхности кислоты, где и сосредоточится вся выделяющаяся теплота.

Промышленное производство серной кислоты (контактный способ):

• 1)      4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
• 2)      2SO2 + O2 V2O5→ 2SO3
• 3)      nSO3 + H2SO4 → H2SO4·nSO3 (олеум)

Измельчённый очищенный влажный пирит (серный колчедан) сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое«. Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом.
Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Газ очищают от примесей твёрдых частиц (в циклоне и электрофильтре) и паров воды (в сушильной башне).
В контактном аппарате происходит окисление сернистого газа с использованием катализатора V2O5 ( пятиокись ванадия) для увеличения скорости реакции. Процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Поэтому подбирают оптимальные условия протекания прямой реакции — повышенное давление (т.к прямая реакция идет с уменьшением общего объема) и температура не выше 500 С ( т.к реакция экзотермическая).

В поглотительной башне происходит поглощение оксида серы (VI) концентрированной серной кислотой.
Поглощение водой не используют, т.

Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3

Химические свойства серной кислоты:

1. H2SO4 — сильная двухосновная кислота, одна из самых сильных минеральных кислот, из-за высокой полярности связь Н – О легко разрывается.
2. 1)  В водном растворе серная кислота диссоциирует, образуя ион водорода и кислотный остаток:
   H2SO4 = H+ + HSO4—;
   HSO4— = H+ + SO42-.
   Суммарное уравнение:
3. H2SO4 = 2H+ + SO42-.
4. 2)  Взаимодействие серной кислоты с металлами:
   Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:
5. Zn0 + H2+1SO4(разб) → Zn+2SO4 + H2
6. 3)   Взаимодействие серной кислоты с основными оксидами:
   CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
7. 4)    Взаимодействие серной кислоты с гидроксидами:
   H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
   H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O
8. 5)     Обменные реакции с солями:
   BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
   Образование белого осадка BaSO4 (нерастворимого в кислотах) используется для обнаружения серной кислоты и растворимых сульфатов (качественная реакция на сульфат ион).

Особые свойства концентрированной H2SO4 :

1)     Концентрированная серная кислота является сильным окислителем; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) восстанавливаться до S+4O2, S0 или H2S-2  в зависимости от активности металла.

Без нагревания не реагирует  с Fe, Al, Cr – пассивация.

  При взаимодействии с металлами, обладающими переменной валентностью, последние окисляются до более высоких степеней окисления, чем в случае с разбавленным раствором кислоты: Fe0 →Fe3+, Cr0 →Cr3+, Mn0 → Mn4+,Sn0 →Sn4+

• 
• Активный металл
• 8 Al + 15 H2SO4(конц.)→4Al2(SO4)3 + 12H2O + 3H2S
  4│2Al0 – 6e— → 2Al3+ — окисление
  3│ S6+ + 8e → S2– восстановление
• 4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S­ + 4H2O
• Металл средней активности
• 2Cr + 4 H2SO4(конц.)→ Cr2(SO4)3 + 4 H2O + S
  1│ 2Cr0 – 6e →2Cr3+— окисление
  1│ S6+ + 6e → S0 – восстановление
• Металл малоактивный
• 2Bi + 6H2SO4(конц.)→ Bi2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2
  1│ 2Bi0 – 6e → 2Bi3+ – окисление
  3│ S6+ + 2e →S4+ — восстановление
• 2Ag + 2H2SO4 →Ag2SO4 + SO2­ + 2H2O
•  2)     Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы как правило до максимальной степени окисления, сама восстанавливается до S+4O2:
• С + 2H2SO4(конц) → CO2­ + 2SO2­ + 2H2O
• S+ 2H2SO4(конц) → 3SO2­ + 2H2O
• 2P+ 5H2SO4(конц)→5SO2­ + 2H3PO4 + 2H2O
• 3) Окисление сложных веществ:
  Серная кислота окисляет HI и НВг до свободных галогенов:
• 2 КВr + 2Н2SO4 = К2SО4 + SO2 + Вr2 + 2Н2О

2 КI + 2Н2SО4 = К2SO4 + SO2 +  I2 + 2Н2О
Концентрированная серная кислота не может окислить хлорид-ионы до свободного хлора, что дает возможность получать НСl по реакции обмена:

NаСl + Н2SO4(конц.) = NаНSO4 + НСl

Серная кислота отнимает химически связанную воду от органических соединений, содержащих гидроксильные группы. Дегидратация этилового спирта в присутствии концентрированной серной кислоты приводит к получению этилена:
С2Н5ОН = С2Н4 + Н2О.

Обугливание сахара, целлюлозы, крахмала и др. углеводов при контакте с серной кислотой объясняется также их обезвоживанием:
C6H12O6 + 12H2SO4 = 18H2O + 12SO2↑ + 6CO2↑.

Источник: http://himege.ru/sernaya-kislota-ximicheskie-svojstva-i-promyshlennoe-proizvodstvo/

Серная кислота химические свойства | Дистанционные уроки

• Формула серной кислоты — H2SO4
• Очень сильная кислота, к тому же это кислота-окислительь.
• Тяжелая, маслянистая жидкость.

Чтобы лучше понять строение и свойства кислоты, почитайте про серу — именно из-за ее способности распаривать электроны и переносить их на d-подуровень степень окисления +6 стала возможной. Это максимальная степень окисления (максимальная с.о. соответствует номеру группы), поэтому для серной кислоты характерны окислительные свойства.

1. Давайте разберем все по подробнее…
2. Свойства кислоты
3. Почему серная кислота считается сильной? Потому что в растворе она практически полностью диссоциирует на ионы:   H2SO4 = 2H(+) + SO4(2-)
4.  
   Разбавленная серная кислота реагирует именно как кислота — с отщеплением водорода:

• М (металл до водорода) + H2SO4 = соль и выделение водорода: 2Na + H2SO4 = Na2SO4 + H2↑
• Основной оксид+ H2SO4 = соль + вода: MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O
• Основание+ H2SO4 = соль + вода: 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

• 
• Качественная реакция на сульфат-ион:
• Ba(2+) + SO4(-2) = BaSO4↓ (осадок белого цвета)
• Окислительные свойства серной кислоты
• Концентрированная серная кислота — довольно сильный окислитель:

1. С металлами — окисляет металл, сама восстанавливается до SO2:
   Сu + 2H2SO4 (конц) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
   Zn + 2H2SO4 (конц) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
2. C неметаллами:
   S + 2H2SO4(конц) = 3SO2 + 2H2O;
3. С оксидами неметаллов:
   СO + H2SO4 = CO2 + SO2 + H2O
4. C кислотами — неокислителями:
   2HBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + 2H2O

Серная кислота и вода

C серной кислотой надо ОЧЕНЬ АККУРАТНО обращаться: при ее разбавлении надо приливать именно кислоту к воде.

Дело в том, что растворение кислоты сопровождается выделением большого количества тепла (стакан, пробирка или колба могут нагреться до 90 градусов!) , вода сильно нагревается и может  произойти выброс ее из посуды (пробирка «плюнет» кислотой). Ожог от кислоты (тем более горячей) — очень страшный. Рубцы от ожога кислотой убрать нельзя никаким хирургическим путем.

 Соли серной кислоты

• Средние: все атомы водорода замещены на металл:   Na2SO4
• Кислые: от кислоты остался один водород: NaHSO4 — гидросульфат натрия.

1. Переход средняя соль —-> кислая соль:
2. Na2SO4 + H2SO4 = 2NaHSO4
3. Переход кислая соль —->средняя соль:
4. 2NaHSO4 = (t) = Na2SO4 + H2SO4
5. Как видите, серная кислота не обладает большим разнообразием продуктов реакции, но по химическим свойствам — очень активна и как кислота, и как кислота-окислитель.

Обсуждение: «Серная кислота химические свойства»

(Правила комментирования)

Источник: https://distant-lessons.ru/sernaya-kislota-ximicheskie-svojstva.html

Формула Серной кислоты структурная химическая

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: H2SO4

Химический состав Серной кислоты

Символ Элемент Атомный вес Число атомов Процент массы

H	Водород	1,008	2	2,1%
O	Кислород	15,999	4	65,3%
S	Сера	32,064	1	32,7%

Молекулярная масса: 98,076

Серная кислота H2SO4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6).

При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха, с кислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO3.

Если молярное отношение SO3 : H2O меньше 1, то это водный раствор серной кислоты, если больше 1 — раствор SO3 в серной кислоте (олеум).

Название

В XVIII—XIX веках серу для пороха производили из серного колчедана (пирит) на купоросных заводах. Серную кислоту в то время называли «купоросным маслом» (как правило это был кристаллогидрат, по консистенции напоминающий масло), очевидно отсюда происхождение названия её солей (а точнее именно кристаллогидратов) — купоросы.

Получение серной кислоты

Промышленный (контактный) способ

В промышленности серную кислоту получают окислением диоксида серы (сернистый газ, образующийся в процессе сжигания серы или серного колчедана) до триоксида (серного ангидрида)с последующим взаимодействием SO3 с водой. Получаемую данным способом серную кислоту также называют контактной (концентрация 92-94 %).

Нитрозный (башенный) способ

Раньше серную кислоту получали исключительно нитрозным методом в специальных башнях, а кислоту называли башенной (концентрация 75 %). Сущность этого метода заключается в окислении диоксида серы диоксидом азота в присутствии воды.

Другой способ

В тех редких случаях, когда сероводород (H2S) вытесняет сульфат(SO4-) из соли (с металлами Cu,Ag,Pb,Hg) побочным продуктом является серная кислота. Сульфиды данных металлов обладают высочайшей прочностью, а также отличительным чёрным окрасом.

Физические и физико-химические свойства

Очень сильная кислота, при 18оС pKa (1) = −2,8, pKa (2) = 1,92 (Кz 1,2 10-2); длины связей в молекуле S=O 0,143 нм, S—OH 0,154 нм, угол HOSOH 104°, OSO 119°; кипит, образуя азеотропную смесь (98,3 % H2SO4 и 1,7 % H2О с температурой кипения 338,8оС).

Образует гидраты H2SO4·nH2O, где n = 1, 2, 3, 4 и 6,5.

Олеум

Растворы серного ангидрида SO3 в серной кислоте называются олеумом, они образуют два соединения H2SO4·SO3 и H2SO4·2SO3. Олеум содержит также пиросерные кислоты. Температура кипения водных растворов серной кислоты повышается с ростом её концентрации и достигает максимума при содержании 98,3 % H2SO4.

Температура кипения олеума с увеличением содержания SO3 понижается. При увеличении концентрации водных растворов серной кислоты общее давление пара над растворами понижается и при содержании 98,3 % H2SO4 достигает минимума. С увеличением концентрации SO3 в олеуме общее давление пара над ним повышается.

Давление пара над водными растворами серной кислоты и олеума можно вычислить по уравнению:

lg p=A-B/T+2,126

величины коэффициентов А и В зависят от концентрации серной кислоты. Пар над водными растворами серной кислоты состоит из смеси паров воды, H2SO4 и SO3, при этом состав пара отличается от состава жидкости при всех концентрациях серной кислоты, кроме соответствующей азеотропной смеси.

С повышением температуры усиливается диссоциация. Максимальную вязкость имеет олеум H2SO4·SO3, с повышением температуры η снижается. Электрическое сопротивление серной кислоты минимально при концентрации SO3 и 92 % H2SO4 и максимально при концентрации 84 и 99,8 % H2SO4.

Для олеума минимальное ρ при концентрации 10 % SO3. С повышением температуры ρ серной кислоты увеличивается.

Диэлектрическая проницаемость 100%-ной серной кислоты 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); криоскопическая постоянная 6,12, эбулиоскопическая постоянная 5,33; коэффициент диффузии пара серной кислоты в воздухе изменяется в зависимости от температуры; D = 1,67·10⁻⁵T3/2 см²/с.

Химические свойства

Наиболее сильными восстановителями концентрированная серная кислота восстанавливается до S и H2S. Концентрированная серная кислота поглощает водяные пары, поэтому она применяется для сушки газов, жидкостей и твёрдых тел, например, в эксикаторах. Однако концентрированная H2SO4 частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки.

Отщепляя воду от органических соединений и оставляя при этом чёрный углерод (уголь), концентрированная серная кислота приводит к обугливанию древесины, сахара и других веществ. Разбавленная H2SO4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением. Окислительные свойства для разбавленной H2SO4 нехарактерны.

Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H2SO5 и пероксодисерная H2S2O8 кислоты. Серная кислота реагирует также с основными оксидами, образуя сульфат и воду.

На металлообрабатывающих заводах раствор серной кислоты применяют для удаления слоя оксида металла с поверхности металлических изделий, подвергающихся в процессе изготовления сильному нагреванию. Так, оксид железа удаляется с поверхности листового железа действием нагретого раствора серной кислоты.

Качественной реакцией на серную кислоту и её растворимые соли является их взаимодействие с растворимыми солями бария, при котором образуется белый осадок сульфата бария, нерастворимый в воде и кислотах, например.

• Применение
• Серную кислоту применяют:

• в обработке руд, особенно при добыче редких элементов, в том числе урана, иридия, циркония, осмия и т. п.;
• в производстве минеральных удобрений;
• как электролит в свинцовых аккумуляторах;
• для получения различных минеральных кислот и солей;
• в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих 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 (этанол из этилена);
• сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей);
• алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) и др.
• Для восстановления смол в фильтрах на производстве дистилированной воды.

Мировое производство серной кислоты ок. 160 млн тонн в год. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений.

На P2O5 фосфорных удобрений расходуется в 2,2-3,4 раза больше по массе серной кислоты, а на (NH4)2SO4 серной кислоты 75 % от массы расходуемого (NH4)2SO4.

Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Исторические сведения

В IX веке персидский алхимик Ар-Рази, прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO4•7H2O и CuSO4•5H2O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик Альберт Магнус, живший в XIII веке. Схема получения серной кислоты из железного купороса — термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси.

В трудах алхимика Валентина (XIII в) описывается способ получения серной кислоты путём поглощения водой газа (серный ангидрид), выделяющегося при сжигании смеси порошков серы и селитры. Впоследствии этот способ лег в основу т. н. «камерного» способа, осуществляемого в небольших камерах, облицованных свинцом, который не растворяется в серной кислоте.

В СССР такой способ просуществовал вплоть до 1955 г. Алхимикам XV в известен был также способ получения серной кислоты из пирита — серного колчедана, более дешевого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах.

Впоследствии, в связи с развитием катализа этот метод вытеснил камерный способ синтеза серной кислоты. В настоящее время серную кислоту получают каталитическим окислением (на V2O5) оксида серы (IV) в оксид серы (VI), и последующим растворением оксида серы (VI) в 70 % серной кислоте с образованием олеума.

В России производство серной кислоты впервые было организовано в 1805 году под Москвой в Звенигородском уезде. В 1913 году Россия по производству серной кислоты занимала 13 место в мире.

Дополнительные сведения

Мельчайшие капельки серной кислоты могут образовываться в средних и верхних слоях атмосферы в результате реакции водяного пара и вулканического пепла, содержащего большие количества серы. Получившаяся взвесь, из-за высокого альбедо облаков серной кислоты, затрудняет доступ солнечных лучей к поверхности планеты.

Поэтому (а также в результате большого количества мельчайших частиц вулканического пепла в верхних слоях атмосферы, также затрудняющих доступ солнечному свету к планете) после особо сильных вулканических извержений могут произойти значительные изменения климата.

Взрыв вулкана Пинатубо в 1991 году, отправивший в атмосферу 3·107 тонн серы, привёл к тому, что 1992 и 1993 года были значительно холоднее, чем 1991 и 1994.

Стандарты

• Кислота серная техническая ГОСТ 2184—77
• Кислота серная аккумуляторная. Технические условия ГОСТ 667—73
• Кислота серная особой чистоты. Технические условия ГОСТ 1422—78
• Реактивы. Кислота серная. Технические условия ГОСТ 4204—77

Источник: http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/s/formula-sernoj-kisloty-strukturnaya-khimicheskaya

Серная кислота, ее химические свойства

Билет № 21

1. Серная кислота, ее химические свойства в свете представлений об электролитической диссоциации и окислительно-восстановительных реакциях (взаимодействие с металлами, оксидами металлов, основаниями и солями)

Серная кислота — важнейший продукт химической промышленности. Формула серной кислоты H2SO4. Бесцветная маслянистая жидкость, тяжелее воды. При смешивании с водой образуются гидраты, происходит сильное разогревание, поэтому категорически запрещено вливать воду в концентрированную серную кислоту. Следует вливать серную кислоту в воду тонкой струйкой при постоянном перемешивании.

Серная кислота отнимает воду от органических веществ, обугливая их. В промышленности способность концентрированной серной кислоты связывать воду используется для осушения газов.

Серная кислота — сильный электролит, в водном растворе диссоциирует полностью. Окрашивает индикаторы лакмус и метилоранж в красный цвет.

Строго говоря, отщепляется один ион водорода (диссоциация по второй ступени очень мала):

H2SO4 = H+ + HSO4−

• Металлы, расположенные в ряду напряжений левее водорода, вытесняют из растворов серной кислоты водород:
• Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ (образуется соль — сульфат цинка)
• Окислителем в данной реакции является водород кислоты:
• Zn0 + H2+1SO4 = Zn+2SO4 + H20↑

Концентрированная серная кислота взаимодействует при нагревании и с металлами правее водорода, кроме золота и платины. Окислителем будет сера. В реакции с медью восстанавливается до оксида серы (IV):

1. Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O (выделяется бесцветный газ)
2. с указанием степеней окисления:
3. Cu0 + 2H2S+6O4 = Cu+2SO4 + S+4O2↑ + 2H2O
4. При концентрации близкой к 100 % серная кислота пассивирует железо*, реакция не идет.

• С оксидами металлов реакция протекает с образованием соли и воды:
• MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O
• в ионном виде (оксиды на ионы не раскладываем!):
• MgO + 2H+ + SO42− = Mg2+ + SO42− + H2O
• MgO + 2H+ = Mg2+ + H2O
• Серная кислота реагирует с основаниями, с образованием соли и воды:
• 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
• в ионном виде:
• 2Na+ + 2OH− + 2H+ + SO42−= 2Na+ + SO42−+
  2H2O
• OH− + H+ = H2O
• Качественной реакцией на сульфат-ион является взаимодействие с
  солями бария — выпадает белый кристаллический осадок сульфата
  бария, нерастворимый в азотной кислоте:
• H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl
• 2H+ + SO42− + Ba2+ + 2Cl− = BaSO4↓ + 2H+ + 2Cl−
• SO42− + Ba2+ = BaSO4↓

Серная кислота используется для получения многих кислот, так как вытесняет их из солей. В лаборатории так можно получать соляную кислоту (при нагревании, с последующим растворением в воде выделяющегося хлороводорода) и др.:

1. 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl↑
2. сокращенное ионное уравнение:
3. Cl− + H+ = HCl↑
4. Серная кислота применяется в промышленности для очистки нефтепродуктов, поверхности металлов перед нанесением покрытий, очистки (рафинирования) меди, в производстве удобрений, глюкозы и пр.

2. Получение и собирание углекислого газа. Доказательство наличия этого газа в сосуде

Углекислый газ в лаборатории получают, приливая

1. соляную кислоту к мелу:
   CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
2. соляной или серной кислоты к соде:
   Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑

Закрываем пробирку, где идет реакция, пробкой с газоотводной трубкой. Трубку опускаем в колбу (углекислый газ тяжелее воздуха), горлышко желательно прикрыть куском ваты.

• Доказываем наличие углекислого газа, приливая в колбу прозрачный раствор известковой воды, взбалтываем. Известковая вода мутнеет вследствие образования нерастворимого карбоната кальция:
• Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
• автор: Владимир Соколов

Источник: https://staminaon.com/ru/chemistry/chemistry_9-21.htm

Формула серной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

• Серная кислота (жирное масло) представляет собой сильную минеральную двухосновную кислоту, содержащую атом серы в наивысшей степени окисления (+6).
• Химическая и структурная формула серной кислоты
• Химическая формула: (
  mathrm{H} 2 mathrm{SO} 4
  )

Молекулярный вес: 98,078 г / моль.

Физические свойства серной кислоты

В нормальных условиях это тяжелая жирная жидкость без цвета или запаха (может иметь желтоватый оттенок) с кислым «медным» вкусом. Температура кристаллизации чистой серной кислоты составляет + 10 ° С.

Неограниченное смешивание с водой с выделением большого количества тепла, поэтому, чтобы избежать «кипения» раствора, всегда следует добавлять серную кислоту в воду, а не наоборот.

Раствор (
mathrm{SO} 3
) в серной кислоте называют олеумом. Олеум содержит пиросульфовые кислоты, образованные реакциями:

1. Химические свойства серной кислоты
2. Разбавленная серная кислота проявляет типичные кислотные свойства:
3. реагирует с металлами в электрохимической серии напряжений на водород с образованием сульфатов и высвобождением водорода:
4. (
   Z n+H_{2} S O_{4}=Z n S O_{4}+H_{2} uparrow
   )
5. реагирует с основными оксидами:
6. (
   MgO+H_{2} S O_{4}=M g S O_{4}+H_{2}O
   )
7. и основаниями для образования соответствующей соли и воды:
8. (
   2NaOH+H_{2} S O_{4}=N a S O_{4}+2H_{2}O
   )
9. вытесняет более слабые кислоты из их солей:
10. (
    H_{2} S O_{4}+CH_{3} COON_{a}
    ightarrow N a HS O_{4}+CH_{3}COOH )
11. Концентрированная серная кислота активно поглощает водяной пар, способна вытеснять воду из органических соединений с образованием углерода, воды и тепла (обугливая сахар):
12. (
    C_{12} H_{22}O{11}(сахароза)+H{2}SO_{4}(конц)
    ightarrow 12C(уголь)+11 H_{2}O+H_{2}SO_{4}
    )
13. Концентрированная серная кислота является очень сильным окислителем:

окисляет металлы, независимо от их положения в серии напряжений (кроме золота и платины), при этом уменьшается до SO2. Водород не выпускается.

• (
  Cu+2H{2}SO_{4}(конц) = CuSO_{4}+SO_{2}+2H_{2}O
  )
• (
  Zn+2H{2}SO_{4}(конц) = ZnSO_{4}+SO_{2}+2H_{2}O
  )
• реагирует с неметаллами:
• (
  S+2H{2}SO_{4}(конц) = 3SO_{2}+2H_{2}O
  )
• с оксидами неметаллических металлов:
• (
  CO+H_{2}SO_{4}= CO_{2}+SO_{2}+H_{2}O
  )
• с неокисляющими кислотами:
• (
  2HCl+H_{2}SO_{4}= Cl_{2}+SO_{2}+2H_{2}O
  )
• Качественная реакция на сульфатно-ионное взаимодействие с растворимыми солями бария с образованием нерастворимых в воде и кислоте белого осадка сульфата бария:
• (
  H_{2}SO_{4}+BaCl_{2}= BaSO_{4} downarrow +2HCl
  )

Концентрированная серная кислота является очень едким веществом. При воздействии на живую ткань он обезвоживает углеводороды, высвобождая избыточное тепло, что приводит к вторичному термическому ожогу в дополнение к химическому ожогу. Поэтому ущерб, вызванный серной кислотой, потенциально опаснее, чем ущерб, вызванный другими кислотами.

ПРИМЕР

Задача

К 3 л воды добавляли 2 мл 96% -ной серной кислоты, плотность которой составляла 1,84 г / мл. Вычислите рН полученного раствора.

Решение

1. Серная кислота является сильной кислотой, полностью диссоциирует в растворе в ионы:
2. (
   H_{2} S O_{4}
   ightarrow 2 H^{+}+S O_{4}^{2-}
   )
3. Рассчитайте массу раствора серной кислоты:
4. (
   mleft(p-p a H_{2} S O_{4}
   ight)=
   ho cdot V=1,84 cdot 2=3,68г
   )
5. Рассчитайте массу серной кислоты в растворе:
6. (
   mleft(H_{2} S O_{4}
   ight)=frac{mleft(p-p a H_{2} S O_{4}
   ight) omegaleft(H_{2} S O_{4}
   ight)}{100}=frac{3,68 cdot 96}{100}=3,53_{Gamma}
   )
7. Молярная масса серной кислоты составляет 98 г / моль.
8. Найдите количество вещества серной кислоты в растворе:
9. (
   nleft(H_{2} S O_{4}
   ight)=frac{mleft(H_{2} S O_{4}
   ight)}{Mleft(H_{2} S O_{4}
   ight)}=frac{3,53}{98}=0,036моль
   )
10. Общий объем решения будет равен:
11. (
    V=Vleft(H_{2} S O_{4}
    ight)+Vleft(H_{2} O
    ight)=0,002+3=3,002л
    )
12. Рассчитайте молярную концентрацию серной кислоты:
13. (
    C_{M}left(H_{2} S O_{4}
    ight)=frac{nleft(H_{2} S O_{4}
    ight)}{V}=frac{0,036}{3,002}=0,012 моль/л
    )
14. Из уравнения реакции для диссоциации серной кислоты следует, что концентрация ионов водорода равна:
15. (
    left[H^{+}
    ight]=2 C_{M}left(H_{2} S O_{4}
    ight)=2 cdot 0,012=0,024
    моль/л)
16. Рассчитайте pH полученного раствора:
17. (
    p H=-l gleft[H^{+}
    ight]=-l g 0,024=1,62
    )

Ответ

Значение рН полученного раствора серной кислоты составляет 1,62.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/formula-sernoj-kisloti/

Оксид серы(VI), серная кислота, сульфаты — урок. Химия, 8–9 класс

• Оксид серы((VI))
• Oксид серы(VI) образуется при каталитическом окислении сернистого газа:
• 2SO2+O2⇄t,k2SO3.
• При обычных условиях это жидкость, которая реагирует с водой с образованием серной кислоты:
• SO3+H2O=H2SO4.

Эта реакция протекает даже с парами воды.

Поэтому оксид серы((VI)) дымит на воздухе.

1. Особенностью оксида серы((VI)) является его способность растворяться в концентрированной серной кислоте с образованием олеума.
2. Оксид серы((VI)) — типичный кислотный оксид. Он реагирует с основаниями и основными оксидами c образованием солей:
3. SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O,
4. SO3+CaO=CaSO4.

Степень окисления серы в этом оксиде — (+6). Это максимальное значение для серы, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он может быть только окислителем.

Серная кислота H2SO4 — важнейшее соединение серы. Чистая серная кислота представляет собой  бесцветную вязкую маслянистую жидкость, котoрая почти в два раза тяжелее воды.

Серная кислота неограниченно смешивается с водой. Растворение серной кислоты сопровождается сильным разогреванием раствора, и может происходить его разбрызгивание. Поэтому серную кислоту растворяют осторожно: тонкой струйкой кислоту вливают в воду при постоянном перемешивании.

• Серная кислота очень гигроскопична и используется для осушки разных веществ.
• Химические свойства серной кислоты зависят от её концентрации.
• Серная кислота любой концентрации реагирует:

• с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием соли и воды:

H2SO4+CuO=CuSO4+H2O,

H2SO4+Zn(OH)2=ZnSO4+2H2O;

• с солями, если образуется газ или нерастворимое вещество:

H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑,

H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl.

Разбавленная кислота реагирует только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода. В реакции образуются сульфаты и выделяется водород. Окислительные свойства  в этом случае проявляют атомы водорода:

H2+1SO4+Zn0=Zn+2SO4+H2↑0.

Концентрированная кислота реагирует:

• со всеми металлами, кроме золота и платины, за счёт сильных окислительных свойств атома серы:

2H2S+6O4+Cu0=Cu+2SO4+S+4O2+2H2O.

В реакциях с активными металлами продуктами реакции могут быть сернистый газ, сероводород или сера.

Обрати внимание!

При низкой температуре пассивирует железо и алюминий и с ними не реагирует.

• С твёрдыми солями других кислот:

H2SO4(к)+2NaNO3(тв)=Na2SO4+2HNO3.

• Со многими органическими веществами (происходит обугливание сахара, бумаги, древесины и т. д., так как отнимается вода):

Серная кислота образует два ряда солей. Средние соли называются сульфатами (Na2SO4,CaSO4), а кислые — гидросульфатами (NaHSO4,Ca(HSO4)2). 

1. Качественной реакцией на серную кислоту и её соли является реакция с растворимыми солями бария — выпадает белый осадок сульфата бария:
2. Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl,SO42−+Ba2+=BaSO4↓.
3. Серная кислота — одно из важнейших химических веществ. Она используется:

• для получения других кислот;
• для производства минеральных удобрений;
• для очистки нефтепродуктов;
• в свинцовых аккумуляторах;
• в производстве моющих средств, красителей, лекарств.

Соли серной кислоты также находят применение. Медный купорос CuSO4⋅5H2O используется для борьбы с заболеваниями растений, гипс CaSO4⋅2H2O применяется в строительстве, сульфат бария BaSO4 — в медицине.

Источник: https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/khimiia-nemetallov-157456/sera-i-ee-soedineniia-161314/re-fac8c084-2637-4f71-ac29-406c4d1ec3a1