Tính chất axit của axit sunfuric. Oxit lưu huỳnh
Axit sulfuric không pha loãng là một hợp chất cộng hóa trị.
Trong phân tử, axit sulfuric được bao quanh theo hình tứ diện bởi bốn nguyên tử oxy, hai trong số đó là một phần của nhóm hydroxyl. Liên kết S–O là đôi và liên kết S–OH là đơn.
Các tinh thể giống như băng, không màu, có cấu trúc phân lớp: mỗi phân tử H 2 SO 4 được kết nối với bốn liên kết hydro mạnh lân cận, tạo thành một khung không gian duy nhất.
Cấu trúc của axit sulfuric lỏng tương tự như cấu trúc của chất rắn, chỉ có tính toàn vẹn của khung không gian là bị phá vỡ.
Tính chất vật lý của axit sunfuric
Tại điều kiện bình thường Axit sunfuric là chất lỏng nặng, nhờn, không màu, không mùi. Trong công nghệ, axit sunfuric là hỗn hợp của cả nước và anhydrit sunfuric. Nếu tỷ lệ mol của SO 3:H 2 O nhỏ hơn 1 thì đó là dung dịch axit sunfuric; nếu lớn hơn 1 thì đó là dung dịch SO 3 trong axit sunfuric.
100% H 2 SO 4 kết tinh ở 10,45 °C; T kip = 296,2°C; mật độ 1,98 g/cm3. H 2 SO 4 trộn với H 2 O và SO 3 theo bất kỳ tỷ lệ nào để tạo thành hydrat, nhiệt của quá trình hydrat hóa cao đến mức hỗn hợp có thể sôi, bắn tung tóe và gây bỏng. Vì vậy, cần phải thêm axit vào nước chứ không phải ngược lại, vì khi thêm nước vào axit, nước nhẹ hơn sẽ nổi lên trên bề mặt axit, nơi toàn bộ nhiệt sinh ra sẽ tập trung.
Khi đun nóng và đun sôi dung dịch axit sulfuric chứa tới 70% H 2 SO 4, chỉ có hơi nước thoát ra ở pha hơi. Hơi axit sunfuric cũng xuất hiện phía trên các dung dịch đậm đặc hơn.
Về đặc điểm cấu trúc và dị thường, axit sulfuric lỏng tương tự như nước. Đây là cùng một hệ thống liên kết hydro, gần như cùng một khung không gian.
Tính chất hóa học của axit sunfuric
Axit sunfuric– một trong những axit khoáng mạnh nhất; do có độ phân cực cao nên liên kết H–O dễ bị phá vỡ.
Axit sunfuric phân ly trong dung dịch nước , tạo thành ion hydro và dư lượng axit:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;
HSO 4 - = H ++ + SO 4 2- .
Phương trình tóm tắt:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .
Thể hiện tính chất của axit , phản ứng với kim loại, oxit kim loại, bazơ và muối.
Axit sulfuric loãng không thể hiện tính chất oxy hóa; khi nó tương tác với kim loại, hydro và muối chứa kim loại ở trạng thái oxy hóa thấp nhất được giải phóng. Khi lạnh, axit trơ đối với các kim loại như sắt, nhôm và thậm chí cả bari.
Axit đậm đặc có tính chất oxy hóa. Các sản phẩm tương tác có thể chất đơn giản với axit sunfuric đậm đặc được cho trong bảng. Sự phụ thuộc của sản phẩm khử vào nồng độ axit và mức độ hoạt động của kim loại được thể hiện: kim loại càng hoạt động mạnh thì khả năng khử ion sunfat của axit sunfuric càng sâu.
Tương tác với oxit:
CaO + H 2 SO 4 = CaSO 4 = H 2 O.
Tương tác với bazơ:
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O.
Tương tác với muối:
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.
tính chất oxy hóa
Axit sunfuric oxy hóa HI và HBr thành halogen tự do:
H 2 SO 4 + 2HI = I 2 + 2H 2 O + SO 2.
Axit sulfuric lấy đi về mặt hóa học nước ràng buộc từ các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm hydroxyl. Khử nước của rượu etylic với sự có mặt của axit sunfuric đậm đặc tạo ra etylen:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.
Sự cháy thành than của đường, xenlulo, tinh bột và các cacbohydrat khác khi tiếp xúc với axit sunfuric cũng được giải thích bằng sự khử nước của chúng:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.
Ôxit lưu huỳnh (IV) tan nhiều trong nước (hòa tan 40 thể tích SO2 trong 1 thể tích nước ở 200C). Trong trường hợp này, axit sunfurơ, chỉ tồn tại trong dung dịch nước, được tạo thành:
SO2+ H2O = H2SO3
Phản ứng của SO2 với nước là thuận nghịch. Trong dung dịch nước, oxit lưu huỳnh (IV) và axit sunfuric ở trạng thái cân bằng hóa học, có thể bị dịch chuyển. Khi H2SO3 liên kết với kiềm (trung hòa axit), phản ứng tiến tới tạo thành axit sunfuric; Khi SO2 được loại bỏ (bằng cách thổi qua dung dịch nitơ hoặc đun nóng), phản ứng sẽ diễn ra đối với các nguyên liệu ban đầu. Dung dịch axit sunfurơ luôn chứa lưu huỳnh oxit (IV) nên có mùi hăng.
Axit sunfuric có đầy đủ tính chất của axit. Trong dung dịch H2SO3 phân ly theo các bước:
Н2SO3 H+ + HSO4 –
HSO3 -H++ SO3 2-
Là một axit dibasic, nó tạo thành hai loạt muối - sulfite và hydrosulfites. Sunfit được hình thành khi axit bị trung hòa hoàn toàn bằng kiềm:
Н2SO3 + 2NаОН = NaHSО4+ 2Н2О
Hydrosulfite thu được khi thiếu kiềm (so với lượng cần thiết để trung hòa hoàn toàn axit):
Н2SO3+NаОН = NaНSO3+ Н2О
Giống như oxit lưu huỳnh (IV), axit sunfuric và muối của nó là chất khử mạnh. Đồng thời, mức độ oxy hóa lưu huỳnh tăng lên. Do đó, H2SO3 dễ bị oxy hóa thành axit sulfuric ngay cả khi có oxy trong khí quyển:
2H2SO3+O2= 2H2SO4
Vì vậy, dung dịch axit sunfuric để lâu ngày luôn chứa axit sunfuric.
Quá trình oxy hóa axit sunfuric bằng nước brom và thuốc tím còn xảy ra dễ dàng hơn:
H2SO3+ Br2+ H2O = H2SO4 + 2HBr
5Н2S03+ 2КмnО4= 2Н2SO4+ 2МnSO4+ К2SO4+ 2Н2О
Ôxít lưu huỳnh (IV) và axit sunfurơ làm mất màu nhiều loại thuốc nhuộm, tạo thành các hợp chất không màu với chúng. Loại thứ hai có thể phân hủy trở lại khi đun nóng hoặc tiếp xúc với ánh sáng, dẫn đến màu sắc được phục hồi. Vì vậy, tác dụng tẩy của SO2 và H2SO4 khác với tác dụng tẩy của clo. Thông thường, lưu huỳnh (IV) oxit được dùng để tẩy len, tơ tằm và rơm rạ (những vật liệu này bị phân hủy bởi nước clo).
Một ứng dụng quan trọng được tìm thấy trong dung dịch canxi hydrosulfite Ca(HSO3)2 (dung dịch kiềm sulfite), được sử dụng để xử lý sợi gỗ và bột giấy.
Hydro sunfua và sunfua
Hydro sunfua H2S là chất khí không màu, có mùi trứng thối. Nó hòa tan cao trong nước (ở 20 °C, 2,5 thể tích hydro sunfua hòa tan trong 1 thể tích nước). Dung dịch hydro sunfua trong nước được gọi là nước hydro sunfua hoặc axit hydrosulfua (nó thể hiện tính chất của axit yếu).
Hydro sunfua là một loại khí rất độc có thể gây tổn hại hệ thần kinh. Vì vậy, cần phải làm việc với nó trong tủ hút hoặc với các thiết bị kín. Hàm lượng H2S cho phép cơ sở sản xuất là 0,01 mg trong 1 lít không khí.
Hydro sunfua xuất hiện tự nhiên trong khí núi lửa và trong nước của một số suối khoáng, ví dụ như Pyatigorsk; Matsesta. Nó được hình thành trong quá trình phân hủy các hợp chất chứa lưu huỳnh chất hữu cơ tàn tích thực vật và động vật khác nhau. Điều này giải thích đặc điểm mùi hôi Nước thải, hầm cầu và bãi rác.
Hydro sunfua có thể được sản xuất bằng cách kết hợp trực tiếp lưu huỳnh với hydro khi đun nóng:
Nhưng nó thường thu được bằng phản ứng của axit clohydric hoặc axit sunfuric loãng với sắt (II) sunfua:
2HCl + FeS = FeCl2+ H2S
Phản ứng này thường được thực hiện trong thiết bị Kipp.
Н2S- ít hơn kết nối mạnh mẽ hơn nước. Điều này là do kích thước lớn của nguyên tử lưu huỳnh so với nguyên tử oxy. Do đó, liên kết H-0 ngắn hơn và bền hơn Kết nối H-S. Khi đun nóng mạnh, hydro sunfua gần như bị phân hủy hoàn toàn thành lưu huỳnh và hydro:
Khí H2S cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh tạo thành lưu huỳnh (IV) oxit và nước:
2H2S+ 3O2= 2SO2+ 2H2O
Khi thiếu oxy, lưu huỳnh và nước được hình thành:
2H2S+O2= 2S+ 2H2O
Phản ứng này được sử dụng để sản xuất lưu huỳnh từ hydro sunfua ở quy mô công nghiệp.
Hydro sunfua là chất khử khá mạnh. Tính chất hóa học quan trọng này của nó có thể được giải thích như sau. Trong dung dịch, H2S tương đối dễ dàng nhường electron cho các phân tử oxy trong không khí:
Н2S - 2е- = S + 2H + 2
O2 + 4e- = 2O 2- 1
Trong trường hợp này, H2S bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển thành lưu huỳnh, làm cho nước hydro sunfua bị đục. Phương trình phản ứng tổng quát:
2H2S + O2 = 2S + 2H2O
Điều này cũng giải thích thực tế là hydro sunfua không tích tụ với số lượng rất lớn trong tự nhiên trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ - oxy trong không khí sẽ oxy hóa nó thành lưu huỳnh tự do.
Hydro sunfua phản ứng mạnh với dung dịch halogen. Ví dụ:
Н2S + I2 = 2HI + S
Lưu huỳnh thoát ra và dung dịch iot bị đổi màu.
Axit hydro sunfua, dưới dạng axit dibasic, tạo thành hai loại muối - trung bình (sulfua) và axit (hydrosulfua). Ví dụ: Na2S là natri sunfua, NaHS là natri hydrosulfua. Hydrosulfide hầu như đều hòa tan cao trong nước. Sunfua của kim loại kiềm và kiềm thổ cũng hòa tan trong nước, trong khi các kim loại khác thực tế không hòa tan hoặc ít tan; một số trong số chúng không hòa tan trong axit loãng. Do đó, các sunfua như vậy có thể dễ dàng thu được bằng cách cho hydro sunfua đi qua muối của kim loại tương ứng, ví dụ:
CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4
Một số sunfua có màu đặc trưng: CuS và РbS - đen, CdS - vàng, ZnS - trắng, MnS - hồng, SnS - nâu, Sb2S3 - cam, v.v. Phân tích định tính các cation dựa trên độ hòa tan khác nhau của sunfua và sự khác nhau màu sắc của nhiều người trong số họ.
VÉ SỐ 39
Axit sunfuric. Biên lai. Thể chất và Tính chất hóa học. Ý nghĩa của axit sunfuric.
Axit sunfuric H2SO4 là axit hai bazơ mạnh tương ứng với nhiệt độ cao nhất quá trình oxy hóa lưu huỳnh (+6). Trong điều kiện bình thường, axit sunfuric đậm đặc là chất lỏng nặng, nhờn, không màu, không mùi, có vị chua “đồng”. Trong công nghệ, axit sunfuric là hỗn hợp của cả nước và anhydrit sunfuric SO3. Nếu tỉ lệ mol của SO3:H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - dung dịch SO3 trong axit sulfuric (oleum).
Axit sunfuric- H2SO3, axit hai bazơ yếu. Nó không bị cô lập ở dạng tự do; nó tồn tại trong dung dịch nước. Muối của axit sunfuric... To lớn từ điển bách khoa
Axit sunfuric- (H2SO3) axit dibasic yếu. Chỉ tồn tại trong dung dịch nước. Muối S. đến sunfit. Được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy, bột giấy và thực phẩm. Xem thêm Axit và anhydrit... Bách khoa toàn thư tiếng Nga về bảo hộ lao động
axit sunfuric- - [AS Goldberg. Từ điển năng lượng Anh-Nga. 2006] Chủ đề năng lượng nói chung EN axit sulfuric ... Hướng dẫn dịch thuật kỹ thuật
axit sunfuric- H2SO3, axit hai bazơ yếu. Nó không bị cô lập ở dạng tự do; nó tồn tại trong dung dịch nước. Muối sunfit của axit sunfuric. * * * Axit sunfuric Axit sunfuric, H2SO3, một axit hai bazơ yếu. Không được đánh dấu ở dạng tự do,... ... từ điển bách khoa
axit sunfuric- sulfito rūgštis statusas T sritis chemija formulė H₂SO₃ atitikmenys: agl. axit sunfuric. axit sunfuric ryšiai: sinonimas – vandenilio trioksosulfatas (2–) … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Axit sunfuric- H2SO3 là axit hai bazơ yếu tương ứng với trạng thái oxi hóa của lưu huỳnh +4. Chỉ được biết đến trong dung dịch nước loãng. Hằng số phân ly: K1 = 1,6 10 2, K2 = 1,0 10 7 (18°C). Cung cấp hai loại muối: sulfite thông thường và axit... ... Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô
Axit sunfuric- H2SO3, axit hai bazơ yếu. Nó không bị cô lập ở dạng tự do; nó tồn tại trong nước. ồ. Muối S. k. sulfit ... Khoa học Tự nhiên. từ điển bách khoa
Axit sunfuric- gặp Sera... Từ điển bách khoa F.A. Brockhaus và I.A. Efron
Khi sulfur dioxide (SO2) hòa tan trong nước, nó tạo ra một hợp chất hóa học gọi là axit sulfurous. Công thức của chất này được viết như sau: H 2 SO 3. Trên thực tế, mối liên hệ này cực kỳ không ổn định, thậm chí có thể lập luận rằng nó không thực sự tồn tại. Tuy nhiên, công thức này thường được sử dụng để thuận tiện cho việc viết phương trình phản ứng hóa học.
Axit sunfuric: tính chất cơ bản
Dung dịch nước của sulfur dioxide được đặc trưng bởi môi trường axit. Bản thân nó có tất cả các tính chất vốn có của axit, bao gồm cả phản ứng trung hòa. Axit sunfuric có khả năng tạo thành hai loại muối: hydrosulfite và sulfite thông thường. Cả hai đều thuộc nhóm chất khử. Loại thứ nhất thường thu được khi có mặt axit sunfurơ với lượng khá lớn: H 2 SO 3 + KOH -> KHSO 3 + H 2 O. Ngược lại thì thu được sulfite thông thường: H 2 SO 3 + 2KOH -> K 2 SO 3 + 2H 2 O. Phản ứng định tính của các muối này là sự tương tác của chúng với một axit mạnh. Kết quả là khí SO 2 thoát ra, có thể dễ dàng phân biệt bằng mùi hăng đặc trưng.
Axit sunfuric có thể có tác dụng tẩy trắng. Không có gì bí mật khi nước clo cũng mang lại tác dụng tương tự. Tuy nhiên, kết nối được đề cập có một lợi thế quan trọng: không giống như clo, axit sulfuric không dẫn đến sự phá hủy thuốc nhuộm; sulfur dioxide tạo thành thuốc nhuộm không màu cùng với chúng các hợp chất hóa học. Đặc tính này thường được sử dụng để tẩy các loại vải làm từ lụa, len, nguyên liệu thực vật cũng như bất kỳ thứ gì bị phá hủy bởi các chất oxy hóa có chứa Cl. Ngày xưa, hợp chất này thậm chí còn được dùng để trả lại Mẫu ban đầu mũ rơm của phụ nữ. H 2 SO 3 là chất khử khá mạnh. Với sự tiếp cận của oxy, dung dịch của nó dần dần biến thành axit sulfuric. Trong những trường hợp khi nó tương tác với chất khử mạnh hơn (ví dụ: hydro sunfua), thì ngược lại, axit sunfuric lại thể hiện đặc tính oxy hóa. Sự phân ly của chất này xảy ra theo hai giai đoạn. Đầu tiên, anion hydrosulfite được hình thành, sau đó bước thứ hai xảy ra và nó biến thành anion sulfite.
Axit sunfuric được sử dụng ở đâu?
Việc sản xuất chất này đóng một vai trò lớn trong việc sản xuất các loại nguyên liệu rượu như một chất khử trùng, đặc biệt, với sự trợ giúp của nó, có thể ngăn chặn quá trình lên men của sản phẩm trong thùng và do đó đảm bảo an toàn cho sản phẩm. Nó cũng được sử dụng để ngăn chặn quá trình lên men của hạt trong quá trình chiết xuất tinh bột từ nó. Axit lưu huỳnh và các chế phẩm dựa trên nó có đặc tính kháng khuẩn rộng, và do đó chúng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp rau quả để đóng hộp. Canxi hydrosulfite, còn được gọi là rượu sulfite, được sử dụng để chế biến gỗ thành bột sulfite, từ đó giấy được sản xuất. Vẫn còn phải nói thêm rằng hợp chất này gây độc cho con người, và do đó bất kỳ công trình phòng thí nghiệm và các thí nghiệm với nó đòi hỏi sự thận trọng và tăng cường sự chú ý.
Sulfur dioxide được hình thành khi đốt lưu huỳnh trong không khí hoặc oxy. Nó cũng thu được bằng cách nung các sunfua kim loại, chẳng hạn như pyrit sắt, trong không khí (“đốt”):
Bằng phản ứng này, sulfur dioxide thường thu được trong công nghiệp (đối với các phương pháp sản xuất công nghiệp khác, xem 9 § 131).
Lưu huỳnh đioxit là một loại khí không màu (“lưu huỳnh đioxit”) có mùi lưu huỳnh nóng nồng. Nó ngưng tụ khá dễ dàng thành chất lỏng không màu, sôi ở nhiệt độ . Khi chất lỏng bay hơi, nhiệt độ giảm mạnh (đến ).
Sulfur dioxide hòa tan cao trong nước (khoảng 40 thể tích trong 1 thể tích nước ở mức 3); trong trường hợp này, phản ứng một phần với nước xảy ra và axit sunfuric được hình thành:
Vì vậy, sulfur dioxide là một anhydrit của axit sulfuric. Khi đun nóng, độ hòa tan giảm và cân bằng chuyển dịch sang trái; dần dần toàn bộ sulfur dioxide lại được giải phóng khỏi dung dịch.
Phân tử này có cấu tạo tương tự như phân tử ozone. Hạt nhân của các nguyên tử cấu thành nó tạo thành một tam giác cân:
Ở đây nguyên tử lưu huỳnh, giống như nguyên tử oxy trung tâm trong phân tử ozon, ở trạng thái lai hóa và góc gần bằng . Quỹ đạo -orbital của nguyên tử lưu huỳnh, định hướng vuông góc với mặt phẳng phân tử, không tham gia quá trình lai hóa. Do quỹ đạo này và quỹ đạo có hướng tương tự của các nguyên tử oxy, liên kết ba tâm được hình thành; cặp electron mang nó thuộc về cả ba nguyên tử của phân tử.
Sulphur dioxide được sử dụng để sản xuất axit sulfuric, và cũng (với số lượng nhỏ hơn nhiều) để tẩy rơm, len, lụa và làm chất khử trùng (để tiêu diệt nấm mốc trong tầng hầm, hầm, thùng rượu, bể lên men).
Axit sunfuric là một hợp chất rất dễ vỡ. Nó chỉ được biết đến trong dung dịch nước. Khi cố gắng tách axit sunfuric, nó sẽ phân hủy thành nước. Ví dụ, khi axit sunfuric đậm đặc tác dụng với natri sunfite, lưu huỳnh dioxit được giải phóng thay vì axit sunfuric:
Dung dịch axit sunfuric phải được bảo vệ khỏi tiếp xúc với không khí, nếu không nó sẽ hấp thụ oxy từ không khí và oxy hóa từ từ thành axit sunfuric:
Axit sunfuric là chất khử tốt. Ví dụ, các halogen tự do bị khử thành hydro halogenua:
Tuy nhiên, khi tương tác với chất khử mạnh, axit sunfuric có thể đóng vai trò là chất oxy hóa. Vì vậy, phản ứng của nó với hydro sunfua chủ yếu diễn ra theo phương trình:
Là dibasic, axit sulfurous tạo thành hai loạt muối. Muối trung bình của nó được gọi là sulfite, muối có tính axit - hydrosulfites.
Giống như axit, sunfit và hydrosulfite là chất khử. Khi chúng bị oxy hóa, thu được muối của axit sulfuric.
Khi nung, sunfit của các kim loại hoạt động mạnh nhất bị phân hủy tạo thành sunfua và sunfat (phản ứng tự oxy hóa - tự phục hồi):
Kali và natri sunfite được sử dụng để tẩy trắng một số vật liệu, trong ngành dệt để nhuộm vải và trong nhiếp ảnh. Dung dịch (muối này chỉ tồn tại trong dung dịch) được sử dụng để chế biến gỗ thành bột giấy sulfite, từ đó thu được giấy.
