Ang sulfur trioxide ay karaniwang lumilitaw bilang isang walang kulay na likido. Maaari rin itong umiral sa anyo ng yelo, fibrous crystals o gas. Kapag ang sulfur trioxide ay nalantad sa hangin, ang puting usok ay nagsisimulang ilabas. Ito ay isang bahagi ng isang chemically active substance bilang concentrated sulfuric acid. Ito ay isang malinaw, walang kulay, madulas at napaka-agresibong likido. Ginagamit ito sa paggawa ng mga pataba, pampasabog, iba pang mga asido, sa industriya ng petrolyo, at sa mga baterya ng lead-acid sa mga sasakyan.

Puro sulfuric acid: mga katangian

Ang sulfuric acid ay lubos na natutunaw sa tubig, may kinakaing unti-unting epekto sa mga metal at tela, at chars ng kahoy at karamihan sa iba pang mga organikong sangkap kapag nadikit. Ang masamang epekto sa kalusugan mula sa paglanghap ay maaaring mangyari bilang resulta ng pangmatagalang pagkakalantad sa mababang konsentrasyon ng sangkap o panandaliang pagkakalantad sa mataas na konsentrasyon.

Ang puro sulfuric acid ay ginagamit upang gumawa ng mga pataba at iba pang mga kemikal, sa pagdadalisay ng langis, sa paggawa ng bakal at bakal, at para sa marami pang ibang layunin. Dahil mayroon itong medyo mataas na punto ng kumukulo, maaari itong magamit upang maglabas ng mas maraming volatile acid mula sa kanilang mga asin. Ang puro sulfuric acid ay may malakas na hygroscopic property. Minsan ito ay ginagamit bilang isang drying agent upang mag-dehydrate (chemically remove water) ng maraming compounds, tulad ng carbohydrates.

Mga reaksyon ng sulfuric acid

Ang concentrated sulfuric acid ay tumutugon sa asukal sa isang hindi pangkaraniwang paraan, na nag-iiwan ng isang malutong, spongy na itim na masa ng carbon. Ang isang katulad na reaksyon ay sinusunod kapag nakalantad sa katad, selulusa at iba pang mga hibla ng halaman at hayop. Kapag ang concentrated acid ay hinaluan ng tubig, naglalabas ito ng malaking halaga ng init, sapat na upang maging sanhi ng agarang pagkulo. Upang maghalo, dapat itong idagdag nang dahan-dahan sa malamig na tubig na may patuloy na pagpapakilos upang limitahan ang pagbuo ng init. Ang sulfuric acid ay tumutugon sa likido, na bumubuo ng mga hydrates na may binibigkas na mga katangian.

pisikal na katangian

Ang isang walang kulay at walang amoy na likido sa isang diluted na solusyon ay may maasim na lasa. Ang sulfuric acid ay lubhang agresibo kapag nakalantad sa balat at lahat ng mga tisyu ng katawan, na nagiging sanhi ng matinding paso kapag direktang kontak. Sa dalisay na anyo nito, ang H 2 SO4 ay hindi isang konduktor ng kuryente, ngunit ang sitwasyon ay nagbabago sa kabaligtaran na direksyon sa pagdaragdag ng tubig.

Ang ilang mga katangian ay ang molekular na timbang ay 98.08. Ang punto ng kumukulo ay 327 degrees Celsius, ang punto ng pagkatunaw ay -2 degrees Celsius. Ang sulfuric acid ay isang malakas na acid ng mineral at isa sa mga pangunahing produkto ng industriya ng kemikal dahil sa malawak na komersyal na aplikasyon nito. Ito ay natural na nabubuo mula sa oksihenasyon ng mga materyal na sulfide tulad ng iron sulfide.

Ang mga kemikal na katangian ng sulfuric acid (H 2 SO4) ay ipinakita sa iba't ibang mga reaksiyong kemikal:

1. Kapag nakikipag-ugnayan sa alkalis, dalawang serye ng mga asing-gamot ang nabuo, kabilang ang mga sulfate.
2. Tumutugon sa carbonates at bicarbonates upang bumuo ng mga asing-gamot at carbon dioxide (CO 2).
3. Iba ang epekto nito sa mga metal, depende sa temperatura at antas ng pagbabanto. Ang malamig at dilute ay naglalabas ng hydrogen, mainit at puro naglalabas ng SO 2 emissions.
4. Ang solusyon ng H 2 SO4 (concentrated sulfuric acid) ay nabubulok sa sulfur trioxide (SO 3) at tubig (H 2 O) kapag pinakuluan. Kasama rin sa mga katangian ng kemikal ang papel ng isang malakas na ahente ng oxidizing.

Panganib sa sunog

Ang sulfuric acid ay lubos na reaktibo upang mag-apoy ng pinong dispersed na nasusunog na materyales kapag nadikit. Kapag pinainit, ang mga lubhang nakakalason na gas ay nagsisimulang ilabas. Ito ay sumasabog at hindi tugma sa isang malaking bilang ng mga sangkap. Sa mataas na temperatura at presyon, maaaring mangyari ang medyo agresibong mga pagbabago sa kemikal at pagpapapangit. Maaaring marahas na tumugon sa tubig at iba pang mga likido, na nagiging sanhi ng pag-splash.

Panganib sa Kalusugan

Sinisira ng sulfuric acid ang lahat ng tisyu ng katawan. Ang paglanghap ng mga singaw ay maaaring magdulot ng malubhang pinsala sa baga. Ang pinsala sa mauhog lamad ng mga mata ay maaaring humantong sa kumpletong pagkawala ng paningin. Ang pagkakadikit sa balat ay maaaring magdulot ng matinding nekrosis. Kahit na ang ilang patak ay maaaring nakamamatay kung ang acid ay nakakakuha ng access sa trachea. Ang talamak na pagkakalantad ay maaaring maging sanhi ng tracheobronchitis, stomatitis, conjunctivitis, gastritis. Maaaring mangyari ang gastric perforation at peritonitis, na sinamahan ng circulatory collapse. Ang sulfuric acid ay napaka-caustic at dapat hawakan nang may matinding pag-iingat. Maaaring malubha ang mga palatandaan at sintomas ng pagkakalantad at kinabibilangan ng paglalaway, matinding pagkauhaw, hirap sa paglunok, pananakit, pagkabigla at pagkasunog. Karaniwang kulay ng giniling na kape ang suka. Ang talamak na pagkakalantad sa paglanghap ay maaaring magresulta sa pagbahing, pamamaos, pagkabulol, laryngitis, igsi sa paghinga, pangangati ng daanan ng hangin at pananakit ng dibdib. Ang pagdurugo mula sa ilong at gilagid, pulmonary edema, talamak na brongkitis at pulmonya ay maaari ding mangyari. Ang pagkakalantad sa balat ay maaaring magresulta sa matinding masakit na paso at dermatitis.

Pangunang lunas

1. Ilagay ang mga biktima sa sariwang hangin. Dapat iwasan ng mga tauhan ng serbisyong pang-emerhensiya ang pagkakalantad sa sulfuric acid.
2. Suriin ang mga mahahalagang palatandaan, kabilang ang pulso at bilis ng paghinga. Kung ang pulso ay hindi nakita, magsagawa ng mga hakbang sa resuscitation depende sa mga karagdagang pinsalang natanggap. Kung mahirap huminga, magbigay ng suporta sa paghinga.
3. Alisin ang maruming damit sa lalong madaling panahon.
4. Sa kaso ng pagkakadikit sa mga mata, banlawan ng maligamgam na tubig nang hindi bababa sa 15 minuto; sa balat, hugasan ng sabon at tubig.
5. Kung nakalanghap ka ng nakakalason na usok, dapat mong banlawan ang iyong bibig ng maraming tubig; hindi ka dapat uminom o magdulot ng pagsusuka sa iyong sarili.
6. Ihatid ang mga biktima sa isang pasilidad na medikal.

Ang mga OVR ay espesyal na naka-highlight sa kulay sa artikulo. Bigyang-pansin ang mga ito. Ang mga equation na ito ay maaaring lumabas sa Unified State Exam.

Ang dilute sulfuric acid ay kumikilos tulad ng iba pang mga acid, na nagtatago ng mga oxidative na kakayahan nito:

At isa pang bagay na dapat tandaan palabnawin ang sulfuric acid: siya hindi tumutugon sa tingga. Ang isang piraso ng lead na itinapon sa dilute na H2SO4 ay natatakpan ng isang layer ng hindi matutunaw (tingnan ang solubility table) lead sulfate at ang reaksyon ay agad na huminto.

Oxidizing properties ng sulfuric acid

– mabigat na mamantika na likido, hindi pabagu-bago, walang lasa at walang amoy

Dahil sa asupre sa estado ng oksihenasyon +6 (mas mataas), ang sulfuric acid ay nakakakuha ng malakas na mga katangian ng oxidizing.

Panuntunan para sa gawain 24 (lumang A24) kapag naghahanda ng mga solusyon sa sulfuric acid Hindi ka dapat magbuhos ng tubig dito. Ang puro sulfuric acid ay dapat ibuhos sa tubig sa isang manipis na stream, patuloy na pagpapakilos.

Reaksyon ng puro sulfuric acid na may mga metal

Ang mga reaksyong ito ay mahigpit na na-standardize at sumusunod sa pamamaraan:

H2SO4(conc.) + metal → metal sulfate + H2O + produktong pinababang asupre.

Mayroong dalawang mga nuances:

1) Aluminyo, bakal At kromo Hindi sila tumutugon sa H2SO4 (conc.) sa ilalim ng normal na mga kondisyon dahil sa pagiging pasibo. Kailangang painitin.

2) C platinum At ginto Ang H2SO4 (conc) ay hindi tumutugon sa lahat.

Sulfur V puro sulfuric acid- oxidizer

• Nangangahulugan ito na mababawi nito ang sarili;
• ang antas ng oksihenasyon kung saan ang sulfur ay nabawasan ay depende sa metal.

Isaalang-alang natin diagram ng estado ng oksihenasyon ng asupre:

• dati -2 Ang asupre ay maaari lamang mabawasan ng napakaaktibong mga metal - sa isang serye ng mga boltahe hanggang sa at kabilang ang aluminyo.

Ang mga reaksyon ay magiging ganito:

8Li+5H 2 KAYA 4( conc. .) → 4Li 2 KAYA 4 + 4H 2 O+H 2 S

4Mg + 5H 2 KAYA 4( conc. .) → 4MgSO 4 + 4H 2 O+H 2 S

8Al + 15H 2 KAYA 4( conc. .) (t)→ 4Al 2 (KAYA 4 ) 3 +12H 2 O+3H 2 S

• sa pakikipag-ugnayan ng H2SO4 (conc) sa mga metal sa isang serye ng mga boltahe pagkatapos ng aluminyo, ngunit bago ang bakal, iyon ay, sa mga metal na may average na aktibidad, ang asupre ay nabawasan sa 0 :

3Mn + 4H 2 KAYA 4( conc. .) → 3MnSO 4 + 4H 2 O+S↓

2Cr + 4H 2 KAYA 4( conc. .) (t)→Cr 2 (KAYA 4 ) 3 + 4H 2 O+S↓

3Zn + 4H 2 KAYA 4( conc. .) → 3ZnSO 4 + 4H 2 O+S↓

• lahat ng iba pang mga metal simula sa hardware sa isang bilang ng mga boltahe (kabilang ang mga pagkatapos ng hydrogen, maliban sa ginto at platinum, siyempre), maaari lamang nilang bawasan ang asupre sa +4. Dahil ang mga ito ay mga mababang-aktibong metal:

2 Fe + 6 H 2 KAYA 4(conc.) ( t)→ Fe 2 ( KAYA 4 ) 3 + 6 H 2 O + 3 KAYA 2

(tandaan na ang iron ay nag-oxidize sa +3, ang pinakamataas na posibleng oxidation state, dahil ito ay isang malakas na oxidizing agent)

Cu+2H 2 KAYA 4( conc. .) → CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2

2Ag + 2H 2 KAYA 4( conc. .) → Ag 2 KAYA 4 + 2H 2 O+SO 2

Siyempre, ang lahat ay kamag-anak. Ang lalim ng pagbawi ay depende sa maraming mga kadahilanan: konsentrasyon ng acid (90%, 80%, 60%), temperatura, atbp. Samakatuwid, imposibleng mahulaan ang mga produkto nang ganap na tumpak. Ang talahanayan sa itaas ay mayroon ding sariling tinatayang porsyento, ngunit maaari mo itong gamitin. Kinakailangan ding tandaan na sa Unified State Examination, kapag ang produkto ng pinababang asupre ay hindi ipinahiwatig at ang metal ay hindi partikular na aktibo, kung gayon, malamang, ang mga compiler ay nangangahulugang SO 2. Kailangan mong tingnan ang sitwasyon at maghanap ng mga pahiwatig sa mga kondisyon.

KAYA 2 - ito ay karaniwang isang karaniwang produkto ng ORR na may partisipasyon ng conc. sulpuriko acid.

Ang H2SO4 (conc) ay nag-oxidize ng ilan hindi metal(na nagpapakita ng pagbabawas ng mga katangian), bilang isang panuntunan, sa isang maximum - ang pinakamataas na antas ng oksihenasyon (isang oxide ng non-metal na ito ay nabuo). Sa kasong ito, ang asupre ay nabawasan din sa SO 2:

C+2H 2 KAYA 4( conc. .) → CO 2 + 2H 2 O+2SO 2

2P+5H 2 KAYA 4( conc. .) →P 2 O 5 +5H 2 O+5SO 2

Ang bagong nabuong phosphorus oxide (V) ay tumutugon sa tubig upang makagawa ng orthophosphoric acid. Samakatuwid, ang reaksyon ay naitala kaagad:

2P+5H 2 KAYA 4( conc. ) → 2H 3 P.O. 4 + 2H 2 O+5SO 2

Ang parehong bagay sa boron, ito ay nagiging orthoboric acid:

2B+3H 2 KAYA 4( conc. ) → 2H 3 B.O. 3 +3SO 2

Ang pakikipag-ugnayan ng asupre na may estado ng oksihenasyon na +6 (sa sulfuric acid) sa "iba pang" sulfur (na matatagpuan sa ibang tambalan) ay lubhang kawili-wili. Sa loob ng balangkas ng Unified State Examination, ang interaksyon ng H2SO4 (conc) ay isinasaalang-alang na may sulfur (isang simpleng substance) at hydrogen sulfide.

Magsimula tayo sa pakikipag-ugnayan sulfur (isang simpleng substance) na may puro sulfuric acid. Sa isang simpleng sangkap ang estado ng oksihenasyon ay 0, sa isang acid ito ay +6. Sa ORR na ito, ang sulfur +6 ay mag-oxidize ng sulfur 0. Tingnan natin ang diagram ng mga estado ng oksihenasyon ng sulfur:

Ang sulfur 0 ay mag-oxidize, at ang sulfur +6 ay mababawasan, iyon ay, babaan ang estado ng oksihenasyon. Ang sulfur dioxide ay ilalabas:

2 H 2 KAYA 4(conc.) + S → 3 KAYA 2 + 2 H 2 O

Ngunit sa kaso ng hydrogen sulfide:

Parehong sulfur (isang simpleng substance) at sulfur dioxide ay nabuo:

H 2 KAYA 4( conc. .) +H 2 S → S↓ + SO 2 + 2H 2 O

Ang prinsipyong ito ay kadalasang makakatulong sa pagtukoy ng isang produkto ng ORR kung saan ang ahente ng oxidizing at ang ahente ng pagbabawas ay iisang elemento, sa magkaibang mga estado ng oksihenasyon. Ang ahente ng oxidizing at ang ahente ng pagbabawas ay "nagtatagpo sa isa't isa sa kalahati" ayon sa diagram ng estado ng oksihenasyon.

H2SO4 (conc), isang paraan o iba pa, nakikipag-ugnayan sa halides. Dito lamang kailangan mong maunawaan na ang fluorine at chlorine ay "ang kanilang sarili na may bigote" at Ang ORR ay hindi nangyayari sa mga fluoride at chlorides, ay sumasailalim sa isang karaniwang proseso ng pagpapalitan ng ion kung saan nabuo ang hydrogen halide gas:

CaCl 2 + H 2 SO 4 (conc.) → CaSO 4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4 (conc.) → CaSO 4 + 2HF

Ngunit ang mga halogens sa komposisyon ng bromides at iodide (pati na rin sa komposisyon ng kaukulang hydrogen halides) ay na-oxidized sa mga libreng halogens. Ang sulfur lamang ang nababawasan sa iba't ibang paraan: ang iodide ay isang mas malakas na ahente ng pagbabawas kaysa sa bromide. Samakatuwid, binabawasan ng iodide ang sulfur sa hydrogen sulfide, at bromide sa sulfur dioxide:

2H 2 KAYA 4( conc. .) + 2NaBr → Na 2 KAYA 4 + 2H 2 O+SO 2 +Br 2

H 2 KAYA 4( conc. .) + 2HBr → 2H 2 O+SO 2 +Br 2

5H 2 KAYA 4( conc. .) + 8NaI → 4Na 2 KAYA 4 + 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓

H 2 KAYA 4( conc. .) + 8HI → 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓

Ang hydrogen chloride at hydrogen fluoride (pati na rin ang kanilang mga asing-gamot) ay lumalaban sa oxidizing action ng H2SO4 (conc).

At sa wakas, ang huling bagay: ito ay natatangi para sa puro sulfuric acid, walang ibang makakagawa nito. Meron siyang ari-arian na nag-aalis ng tubig.

Nagbibigay-daan ito sa concentrated sulfuric acid na magamit sa iba't ibang paraan:

Una, pagpapatuyo ng mga sangkap. Ang concentrated sulfuric acid ay nag-aalis ng tubig mula sa sangkap at ito ay "nagiging tuyo."

Pangalawa, isang katalista sa mga reaksyon kung saan inaalis ang tubig (halimbawa, pag-aalis ng tubig at esterification):

H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (conc.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O

H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (conc.)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O

Mga pisikal na katangian ng sulfuric acid:
Malakas na madulas na likido ("langis ng vitriol");
density 1.84 g/cm3; non-volatile, mataas na natutunaw sa tubig - na may malakas na pag-init; t°pl. = 10.3°C, t°kukulo. = 296°C, napaka-hygroscopic, may mga katangian ng pag-alis ng tubig (charring ng papel, kahoy, asukal).

Ang init ng hydration ay napakahusay na ang timpla ay maaaring kumulo, tumilamsik at magdulot ng paso. Samakatuwid, kinakailangang magdagdag ng acid sa tubig, at hindi kabaligtaran, dahil kapag ang tubig ay idinagdag sa acid, ang mas magaan na tubig ay mapupunta sa ibabaw ng acid, kung saan ang lahat ng init na nabuo ay puro.

Pang-industriya na produksyon ng sulfuric acid (paraan ng pakikipag-ugnay):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleum)

Ang durog, nilinis, basang pyrite (sulfur pyrite) ay ibinubuhos sa tapahan sa itaas para sa pagpapaputok sa " fluidized bed". Ang hangin na pinayaman ng oxygen ay ipinapasa mula sa ibaba (counterflow principle).
Ang furnace gas ay lumalabas sa furnace, ang komposisyon nito ay: SO 2, O 2, singaw ng tubig (basa ang pyrite) at maliliit na particle ng cinder (iron oxide). Ang gas ay dinadalisay mula sa mga impurities ng solid particle (sa isang cyclone at electric precipitator) at singaw ng tubig (sa isang drying tower).
Sa isang contact apparatus, ang sulfur dioxide ay na-oxidize gamit ang isang catalyst V 2 O 5 (vanadium pentoxide) upang mapataas ang rate ng reaksyon. Ang proseso ng oksihenasyon ng isang oksido patungo sa isa pa ay nababaligtad. Samakatuwid, ang mga pinakamainam na kondisyon para sa direktang reaksyon ay napili - nadagdagan ang presyon (dahil ang direktang reaksyon ay nangyayari na may pagbaba sa kabuuang dami) at isang temperatura na hindi mas mataas kaysa sa 500 C (dahil ang reaksyon ay exothermic).

Sa absorption tower, ang sulfur oxide (VI) ay sinisipsip ng concentrated sulfuric acid.
Ang pagsipsip ng tubig ay hindi ginagamit, dahil ang sulfur oxide ay natutunaw sa tubig na may pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init, kaya ang nagresultang sulfuric acid ay kumukulo at nagiging singaw. Upang maiwasan ang pagbuo ng sulfuric acid fog, gumamit ng 98% concentrated sulfuric acid. Ang sulfur oxide ay natutunaw nang mahusay sa naturang acid, na bumubuo ng oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Mga kemikal na katangian ng sulfuric acid:

Ang H 2 SO 4 ay isang malakas na dibasic acid, isa sa pinakamalakas na mineral acid; dahil sa mataas na polarity nito, ang H - O bond ay madaling masira.

1) Ang sulfuric acid ay naghihiwalay sa may tubig na solusyon , na bumubuo ng isang hydrogen ion at isang acidic na nalalabi:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;
HSO 4 - = H + + SO 4 2- .
Summary equation:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .

2) Pakikipag-ugnayan ng sulfuric acid sa mga metal:
Ang dilute sulfuric acid ay natutunaw lamang ang mga metal sa serye ng boltahe sa kaliwa ng hydrogen:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (diluted) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Reaksyon ng sulfuric acidna may mga pangunahing oksido:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Reaksyon ng sulfuric acid sahydroxides:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Palitan ang mga reaksyon sa mga asin:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ang pagbuo ng isang puting precipitate ng BaSO 4 (hindi matutunaw sa mga asido) ay ginagamit upang makita ang sulfuric acid at mga natutunaw na sulfates (kuwalitatibong reaksyon sa sulfate ion).

Mga espesyal na katangian ng puro H 2 SO 4:

1) Puro sulfuric acid ay malakas na ahente ng oxidizing ; kapag nakikipag-ugnayan sa mga metal (maliban sa Au, Pt), ito ay nabawasan sa S +4 O 2, S 0 o H 2 S -2 depende sa aktibidad ng metal. Nang walang pag-init, hindi ito tumutugon sa Fe, Al, Cr - passivation. Kapag nakikipag-ugnayan sa mga metal na may variable na valency, ang huli ay nag-oxidize sa mas mataas na estado ng oksihenasyon kaysa sa kaso ng isang dilute acid solution: Fe 0→ Fe 3+ , Cr 0→ Cr 3+ , Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Aktibong metal

8 Al + 15 H 2 SO 4 (conc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 e— → 2Al 3+ — oksihenasyon
3│ S 6+ + 8e → S 2– pagbawi

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Katamtamang aktibidad ng metal

2Cr + 4 H 2 SO 4 (conc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksihenasyon
1│ S 6+ + 6e → S 0 – pagbawi

Mababang-aktibong metal

2Bi + 6H 2 SO 4 (conc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 KAYA 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksihenasyon
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - pagbawi

2Ag + 2H 2 SO 4 →Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Ang concentrated sulfuric acid ay nag-oxidize ng ilang mga non-metal, kadalasan sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon, at ito mismo ay nababawasan saS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (conc) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (conc) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (conc) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Oxidation ng mga kumplikadong sangkap:
Ang sulfuric acid ay nag-oxidize ng HI at HBr sa mga libreng halogens:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Ang concentrated sulfuric acid ay hindi maaaring mag-oxidize ng mga chloride ions sa libreng chlorine, na ginagawang posible upang makakuha ng HCl sa pamamagitan ng exchange reaction:
NaCl + H 2 SO 4 (conc.) = NaHSO 4 + HCl

Ang sulfuric acid ay nag-aalis ng tubig na nakagapos ng kemikal mula sa mga organikong compound na naglalaman ng mga hydroxyl group. Ang dehydration ng ethyl alcohol sa pagkakaroon ng concentrated sulfuric acid ay gumagawa ng ethylene:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

Ang charring ng asukal, selulusa, almirol at iba pang mga carbohydrates sa pakikipag-ugnay sa sulfuric acid ay ipinaliwanag din sa pamamagitan ng kanilang pag-aalis ng tubig:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Ang acid na may metal ay tiyak sa mga klase ng compound na ito. Sa panahon ng kurso nito, ang hydrogen proton ay nabawasan at, kasabay ng acid anion, ay pinalitan ng isang metal cation. Ito ay isang halimbawa ng isang reaksyon na gumagawa ng asin, bagaman mayroong ilang mga uri ng mga pakikipag-ugnayan na hindi sumusunod sa prinsipyong ito. Nagpapatuloy sila bilang mga reaksyon ng redox at hindi sinamahan ng paglabas ng hydrogen.

Mga prinsipyo ng mga reaksyon ng mga acid na may mga metal

Ang lahat ng mga reaksyon sa metal ay humahantong sa pagbuo ng mga asing-gamot. Ang tanging pagbubukod ay, marahil, ang reaksyon ng isang marangal na metal na may aqua regia, isang halo ng hydrochloric acid at anumang iba pang pakikipag-ugnayan ng mga acid na may mga metal ay humahantong sa pagbuo ng isang asin. Kung ang acid ay hindi puro sulfuric o nitric, kung gayon ang molecular hydrogen ay inilabas bilang isang produkto.

Ngunit kapag ang concentrated sulfuric acid ay tumutugon, ang pakikipag-ugnayan sa mga metal ay nagpapatuloy ayon sa prinsipyo ng isang proseso ng pagbabawas ng oksihenasyon. Samakatuwid, ang dalawang uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga tipikal na metal at malalakas na inorganic acid ay natukoy sa eksperimento:

• pakikipag-ugnayan ng mga metal na may dilute acids;
• pakikipag-ugnayan sa puro acid.

Ang mga reaksyon ng unang uri ay nangyayari sa anumang acid. Ang tanging pagbubukod ay puro at nitric acid ng anumang konsentrasyon. Tumutugon sila ayon sa pangalawang uri at humantong sa pagbuo ng mga asing-gamot at mga produkto ng pagbawas ng asupre at nitrogen.

Karaniwang pakikipag-ugnayan ng mga acid sa mga metal

Ang mga metal na matatagpuan sa kaliwa ng hydrogen sa karaniwang serye ng electrochemical ay tumutugon sa iba pang mga acid na may iba't ibang konsentrasyon, maliban sa nitric acid, upang bumuo ng asin at maglabas ng molecular hydrogen. Ang mga metal na matatagpuan sa kanan ng hydrogen sa serye ng electronegativity ay hindi maaaring tumugon sa mga acid sa itaas at nakikipag-ugnayan lamang sa nitric acid, anuman ang konsentrasyon nito, na may concentrated sulfuric acid at may aqua regia. Ito ay isang tipikal na reaksyon sa pagitan ng mga acid at metal.

Mga reaksyon ng mga metal na may puro sulfuric acid

Mga reaksyon na may dilute na nitric acid

Ang dilute nitric acid ay tumutugon sa mga metal na matatagpuan sa kaliwa at sa kanan ng hydrogen. Sa panahon ng reaksyon sa mga aktibong metal, ang ammonia ay nabuo, na agad na natutunaw at tumutugon sa nitrate anion, na bumubuo ng isa pang asin. Ang acid ay tumutugon sa mga medium-active na metal upang maglabas ng molecular nitrogen. Sa mga mababang-aktibo, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagpapalabas ng divalent nitrogen oxide. Kadalasan, maraming mga produkto ng pagbabawas ng asupre ang nabuo sa isang reaksyon. Ang mga halimbawa ng mga reaksyon ay ibinigay sa graphical na apendiks sa ibaba.

Mga reaksyon na may puro nitric acid

Sa kasong ito, ang nitrogen ay kumikilos din bilang isang ahente ng oxidizing. Ang lahat ng mga reaksyon ay nagtatapos sa pagbuo ng isang asin at ang paglabas ng mga redox na reaksyon. Ang mga scheme para sa daloy ng mga redox na reaksyon ay iminungkahi sa graphical na apendiks. Sa kasong ito, ang reaksyon na may mababang-aktibong mga elemento ay nararapat na espesyal na pansin. Ang pakikipag-ugnayan ng mga acid na ito sa mga metal ay hindi tiyak.

Reaktibiti ng mga metal

Ang mga metal ay madaling tumugon sa mga acid, bagaman mayroong ilang mga hindi gumagalaw na sangkap. Ito rin ay mga elemento na may mataas na pamantayang potensyal ng electrochemical. Mayroong isang bilang ng mga metal na binuo batay sa tagapagpahiwatig na ito. Ito ay tinatawag na serye ng electronegativity. Kung ang metal ay nasa kaliwa ng hydrogen sa loob nito, maaari itong tumugon sa dilute acid.

Mayroon lamang isang pagbubukod: ang bakal at aluminyo, dahil sa pagbuo ng 3-valent oxides sa kanilang ibabaw, ay hindi maaaring tumugon sa acid nang walang pag-init. Kung ang halo ay pinainit, ang metal oxide film sa una ay tumutugon, at pagkatapos ito mismo ay natutunaw sa acid. Ang mga metal na matatagpuan sa kanan ng hydrogen sa serye ng aktibidad ng electrochemical ay hindi maaaring tumugon sa inorganic acid, kabilang ang dilute sulfuric acid. Mayroong dalawang pagbubukod sa panuntunan: ang mga metal na ito ay natutunaw sa puro at dilute na nitric acid at aqua regia. Tanging ang rhodium, ruthenium, iridium at osmium ay hindi maaaring matunaw sa huli.

RATIO NG MGA METAL SA ACIDS

Kadalasan sa pagsasanay sa kemikal, ang mga malakas na acid tulad ng sulfuric acid ay ginagamit. H 2 SO 4, hydrochloric HCl at nitrogen HNO 3 . Susunod, isinasaalang-alang namin ang kaugnayan ng iba't ibang mga metal sa mga nakalistang acid.

Hydrochloric acid ( HCl)

Ang hydrochloric acid ay ang teknikal na pangalan para sa hydrochloric acid. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng hydrogen chloride gas sa tubig - HCl . Dahil sa mababang solubility nito sa tubig, ang konsentrasyon ng hydrochloric acid sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay hindi lalampas sa 38%. Samakatuwid, anuman ang konsentrasyon ng hydrochloric acid, ang proseso ng dissociation ng mga molekula nito sa isang may tubig na solusyon ay aktibong nagpapatuloy:

HCl H + + Cl -

Ang mga hydrogen ions ay nabuo sa prosesong ito H+ kumilos bilang isang oxidizing agent, oxidizing mga metal na matatagpuan sa serye ng aktibidad sa kaliwa ng hydrogen . Ang pakikipag-ugnayan ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:

Ako + HClasin +H 2

Sa kasong ito, ang asin ay isang metal chloride ( NiCl 2, CaCl 2, AlCl 3 ), kung saan ang bilang ng mga chloride ions ay tumutugma sa estado ng oksihenasyon ng metal.

Ang hydrochloric acid ay isang mahinang oxidizing agent, kaya ang mga metal na may variable na valency ay na-oxidized pinakamababang positibong estado ng oksihenasyon:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 →Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ At atbp. .

Halimbawa:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│ Al 0 – 3 e- → Al 3+ - oksihenasyon

3│2 H + + 2 e- → H 2 - pagbawi

Ang hydrochloric acid ay nagpapasa ng tingga ( Pb ). Ang pagiging pasibo ng lead ay sanhi ng pagbuo ng lead chloride, na mahirap matunaw sa tubig, sa ibabaw nito ( II ), na nagpoprotekta sa metal mula sa karagdagang pagkakalantad sa acid:

Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2

Sulfuric acid (H 2 KAYA 4 )

Ang industriya ay gumagawa ng sulfuric acid ng napakataas na konsentrasyon (hanggang sa 98%). Ang pagkakaiba sa mga katangian ng oxidizing ng isang dilute solution at concentrated sulfuric acid na may paggalang sa mga metal ay dapat isaalang-alang.

Maghalo ng sulfuric acid

Sa isang dilute aqueous solution ng sulfuric acid, karamihan sa mga molekula nito ay naghihiwalay:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

Nagawa ang mga ion H+ magsagawa ng isang function ahente ng oxidizing .

Tulad ng hydrochloric acid, diluted Ang solusyon ng sulfuric acid ay tumutugon lamang sa mga aktibong metal At average na aktibidad (matatagpuan sa serye ng aktibidad hanggang sa hydrogen).

Ang kemikal na reaksyon ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:

Meh+H2SO4(razb .) → asin+H2

Halimbawa:

2 Al + 3 H 2 SO 4 (dil.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

1│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - oksihenasyon

3│2 H + + 2 e- → H 2 - pagbawi

Ang mga metal na may variable na valency ay na-oxidized sa isang dilute na solusyon ng sulfuric acid sa pinakamababang positibong estado ng oksihenasyon:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ At atbp. .

nangunguna ( Pb ) ay hindi natutunaw sa sulfuric acid (kung ang konsentrasyon nito ay mas mababa sa 80%) , dahil ang nagresultang asin PbSO4 hindi matutunaw at lumilikha ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng metal.

Puro sulfuric acid

Sa isang puro solusyon ng sulfuric acid (higit sa 68%), karamihan sa mga molekula ay nasa hindi naghihiwalay kundisyon, samakatuwid Ang asupre ay gumaganap bilang isang ahente ng oxidizing , na nasa pinakamataas na estado ng oksihenasyon ( S+6 ). Puro H2SO4 nag-oxidize ng lahat ng mga metal na ang karaniwang potensyal ng elektrod ay mas mababa kaysa sa potensyal ng ahente ng oxidizing - sulfate ion SO 4 2- (0.36 V). Kaugnay nito, kasama ang puro tumutugon sa sulfuric acid at ilang mga low-reactive na metal .

Ang proseso ng pakikipag-ugnayan ng mga metal na may puro sulfuric acid sa karamihan ng mga kaso ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:

Ako + H 2 KAYA4 (conc.)asin + tubig + produkto ng pagbabawas H 2 KAYA 4

Mga produkto sa pagbawi Ang sulfuric acid ay maaaring maglaman ng mga sumusunod na sulfur compound:

Ipinakita ng pagsasanay na kapag ang isang metal ay tumutugon sa puro sulfuric acid, ang isang halo ng mga produktong pagbabawas ay inilabas, na binubuo ng H 2 S, S at SO 2. Gayunpaman, ang isa sa mga produktong ito ay nabuo sa pangunahing dami. Natutukoy ang likas na katangian ng pangunahing produkto aktibidad ng metal : mas mataas ang aktibidad, mas malalim ang proseso ng pagbabawas ng sulfur sa sulfuric acid.

Ang pakikipag-ugnayan ng mga metal na may iba't ibang aktibidad na may puro sulfuric acid ay maaaring kinakatawan ng sumusunod na diagram:

aluminyo (Al ) At bakal ( Fe ) huwag mag-react sa malamig puro H2SO4 , nagiging natatakpan ng mga siksik na pelikulang oksido, ngunit kapag pinainit, nagpapatuloy ang reaksyon.

Ag , Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt huwag tumugon sa sulfuric acid.

Puro sulfuric acid ay malakas na ahente ng oxidizing , samakatuwid, kapag ang mga metal na may variable na valency ay nakikipag-ugnayan dito, ang huli ay na-oxidized sa mas mataas na estado ng oksihenasyon kaysa sa kaso ng isang dilute acid solution:

Fe 0→ Fe 3+,

Cr 0→ Cr3+,

Mn 0→Mn 4+,

Sn 0→ Sn 4+

nangunguna ( Pb ) nag-oxidize sa divalent estado na may pagbuo ng natutunaw na lead hydrogen sulfatePb ( HSO 4 ) 2 .

Mga halimbawa:

Aktibo metal

8 A1 + 15 H 2 SO 4 (conc.) →4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S

4│2 Al 0 – 6 e- → 2 Al 3+ - oksihenasyon

3│ S 6+ + 8 e → S 2- - pagbawi

Katamtamang aktibidad ng metal

2 Cr + 4 H 2 SO 4 (conc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S

1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksihenasyon

1│ S 6+ + 6 e → S 0 - pagbawi

Mababang-aktibong metal

2Bi + 6H 2 SO 4 (conc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2

1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksihenasyon

3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - pagbawi

Nitric acid ( HNO 3 )

Ang kakaiba ng nitric acid ay ang nitrogen na kasama sa komposisyon HINDI 3 - ay may pinakamataas na estado ng oksihenasyon na +5 at samakatuwid ay may malakas na mga katangian ng pag-oxidizing. Ang maximum na halaga ng potensyal ng elektrod para sa nitrate ion ay 0.96 V, samakatuwid ang nitric acid ay isang mas malakas na ahente ng oxidizing kaysa sa sulfuric acid. Ang papel ng isang oxidizing agent sa mga reaksyon ng mga metal na may nitric acid ay nilalaro ni N 5+ . Kaya naman, hydrogen H 2 hindi kailanman namumukod-tangi kapag ang mga metal ay nakikipag-ugnayan sa nitric acid ( anuman ang konsentrasyon ). Ang proseso ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:

Ako + HNO 3 asin + tubig + produkto ng pagbabawas HNO 3

Mga Produkto sa Pagbawi HNO 3 :

Karaniwan, kapag ang nitric acid ay tumutugon sa isang metal, ang isang halo ng mga produkto ng pagbabawas ay nabuo, ngunit bilang isang panuntunan, ang isa sa mga ito ay nangingibabaw. Aling produkto ang magiging pangunahing isa ay depende sa konsentrasyon ng acid at ang aktibidad ng metal.

Puro nitric acid

Isang acid solution na may density ngρ > 1.25 kg/m 3, na tumutugma sa
mga konsentrasyon > 40%. Anuman ang aktibidad ng metal, ang reaksyon ng pakikipag-ugnayan sa HNO3 (conc.) nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:

Ako + HNO 3 (conc.)→ asin + tubig + HINDI 2

Ang mga marangal na metal ay hindi tumutugon sa puro nitric acid (Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt ), at ilang mga metal (Sinabi ni Al , Ti , Cr , Fe , Co , Ni ) sa mababang temperatura pasivated na may puro nitric acid. Posible ang reaksyon sa pagtaas ng temperatura; nagpapatuloy ito ayon sa pamamaraan na ipinakita sa itaas.

Mga halimbawa

Aktibong metal

Al + 6 HNO 3 (conc.) → Al (NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2

1│ Al 0 – 3 e → Al 3+ - oksihenasyon

3│ N 5+ + e → N 4+ - pagbawi

Katamtamang aktibidad ng metal

Fe + 6 HNO 3(conc.) → Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO

1│ Fe 0 – 3e → Fe 3+ - oksihenasyon

3│ N 5+ + e → N 4+ - pagbawi

Mababang-aktibong metal

Ag + 2HNO 3 (conc.) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2

1│ Ag 0 – e → Ag + - oksihenasyon

1│ N 5+ + e → N 4+ - pagbawi

Maghalo ng nitric acid

Produkto sa pagbawi depende sa nitric acid sa isang dilute solution aktibidad ng metal kasangkot sa reaksyon:

Mga halimbawa:

Aktibong metal

8 Al + 30 HNO 3(dil.) → 8Al(NO 3) 3 + 9H 2 O + 3NH 4 NO 3

8│ Al 0 – 3e → Al 3+ - oksihenasyon

3│ N 5+ + 8 e → N 3- - pagbawi

Ang ammonia na inilabas sa panahon ng pagbabawas ng nitric acid ay agad na tumutugon sa labis na nitric acid, na bumubuo ng asin - ammonium nitrate NH4NO3:

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.

Katamtamang aktibidad ng metal

10Cr + 36HNO 3(dil.) → 10Cr(NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2

10│ Cr 0 – 3 e → Cr 3+ - oksihenasyon

3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - pagbawi

Maliban sa molekular na nitrogen ( N 2 ) kapag ang mga metal ng intermediate na aktibidad ay nakikipag-ugnayan sa dilute na nitric acid, sila ay nabuo sa pantay na dami Nitric oxide ( I) – N 2 O . Sa equation ng reaksyon kailangan mong isulat isa sa mga sangkap na ito .

Mababang-aktibong metal

3Ag + 4HNO 3(dil.) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO

3│ Ag 0 – e → Ag + - oksihenasyon

1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - pagbawi

"Aqua regia"

Ang "Royal vodka" (dating acids ay tinatawag na vodkas) ay isang halo ng isang volume ng nitric acid at tatlo hanggang apat na volume ng concentrated hydrochloric acid, na may napakataas na aktibidad ng oxidizing. Ang ganitong halo ay may kakayahang matunaw ang ilang mga mababang-aktibong metal na hindi tumutugon sa nitric acid. Kabilang sa mga ito ang "hari ng mga metal" - ginto. Ang epektong ito ng "regia vodka" ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang nitric acid ay nag-oxidize ng hydrochloric acid, naglalabas ng libreng chlorine at bumubuo ng nitrogen chloroxide ( III ), o nitrosyl chloride - NOCl:

HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl

2 NOCl → 2 NO + Cl 2

Ang klorin sa sandali ng paglabas ay binubuo ng mga atomo. Ang atomic chlorine ay isang malakas na ahente ng oxidizing, na nagpapahintulot sa "regia vodka" na makaapekto kahit na ang pinaka-hindi gumagalaw na "mga marangal na metal".

Ang mga reaksyon ng oksihenasyon ng ginto at platinum ay nagpapatuloy ayon sa mga sumusunod na equation:

Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2 + 4NO + 8H2O

Para sa Ru, Os, Rh at Ir Ang "Aqua regia" ay hindi gumagana.

E.A. Nudnova, M.V. Andryukhova