Химические свойства серной кислоты

Физические свойства серной кислоты

При обычных условиях серная кислота – тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом. Если молярное отношение SO3: Н2О меньше 1, то это водный раствор серной кислоты, если больше 1, – раствор SO3 в серной кислоте.

100 %-ная H2SO4 кристаллизуется при 10,45 °С; Ткип = 296,2 °С; плотность 1,98 г/см3. H2SO4 смешивается с Н2О и SO3 в любых соотношениях с образованием гидратов, 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.

При нагревании и кипении водных растворов серной кислоты, содержащих до 70 % H2SO4, в паровую фазу выделяются только пары воды. Над более концентрированными растворами появляются и пары серной кислоты.

По структурным особенностям и аномалиям жидкая серная кислота похожа на воду. Здесь та же система водородных связей, почти такой же пространственный каркас.

Серная кислота – одна из самых сильных минеральных кислот, из-за высокой полярности связь Н – О легко разрывается.

  1. В водном растворе серная кислота диссоциирует, образуя ион водорода и кислотный остаток:

H2SO4 = H+ + HSO4-;

HSO4- = H+ + SO42-.

Суммарное уравнение:

H2SO4 = 2H+ + SO42-.

  1. Проявляет свойства кислот, реагирует с металлами, оксидами металлов, основаниями и солями.

Разбавленная серная кислота не проявляет окислительных свойств, при ее взаимодействии с металлами выделяется водород и соль, содержащая металл в низшей степени окисления. На холоде кислота инертна по отношению к таким металлам, как железо, алюминий и даже барий.

Концентрированная кислота обладает окислительными свойствами. Возможные продукты взаимодействия простых веществ с концентрированной серной кислотой приведены в таблице. Показана зависимость продукта восстановления от концентрации кислоты и степени активности металла: чем активнее металл, тем глубже он восстанавливает сульфат-ион серной кислоты.

1. Взаимодействие с оксидами:

CaO + H2SO4 = CaSO4 = H2O.


 

 

Взаимодействие с основаниями:

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O.

Взаимодействие с солями:

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O.

  1. Окислительные свойства

Серная кислота окисляет HI и НВг до свободных галогенов:

H2SO4 + 2HI = I2 + 2H2O + SO2.

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↑.