Lưu huỳnh trioxit thường xuất hiện dưới dạng chất lỏng không màu. Nó cũng có thể tồn tại ở dạng băng, tinh thể sợi hoặc khí. Khi lưu huỳnh trioxide tiếp xúc với không khí, khói trắng bắt đầu thoát ra. Nó là thành phần của một chất hoạt tính hóa học như axit sulfuric đậm đặc. Nó là một chất lỏng trong suốt, không màu, nhờn và rất mạnh. Nó được sử dụng trong sản xuất phân bón, chất nổ, các loại axit khác, trong ngành dầu khí và trong pin axit chì trong ô tô.

Axit sulfuric đậm đặc: tính chất

Axit sunfuric hòa tan cao trong nước, có tác dụng ăn mòn kim loại và vải, than củi và hầu hết các chất hữu cơ khác khi tiếp xúc. Những ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe do hít phải có thể xảy ra do tiếp xúc lâu dài với nồng độ thấp của chất này hoặc tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ cao.

Axit sulfuric đậm đặc được sử dụng để sản xuất phân bón và các hóa chất khác, trong lọc dầu, sản xuất sắt thép và cho nhiều mục đích khác. Vì nó có nhiệt độ sôi khá cao nên nó có thể được sử dụng để giải phóng nhiều axit dễ bay hơi hơn khỏi muối của chúng. Axit sulfuric đậm đặc có đặc tính hút ẩm mạnh. Đôi khi nó được sử dụng như một chất làm khô để khử nước (loại bỏ nước về mặt hóa học) nhiều hợp chất, chẳng hạn như carbohydrate.

Phản ứng axit sunfuric

Axit sulfuric đậm đặc phản ứng với đường theo một cách khác thường, để lại một khối carbon đen xốp, giòn. Một phản ứng tương tự cũng được quan sát thấy khi tiếp xúc với da, xenlulo và các loại sợi thực vật và động vật khác. Khi axit đậm đặc được trộn với nước, nó tỏa ra một lượng nhiệt lớn, đủ để gây sôi ngay lập tức. Để pha loãng, nên cho từ từ vào nước lạnh và khuấy liên tục để hạn chế tích tụ nhiệt. Axit sulfuric phản ứng với chất lỏng, tạo thành hydrat có đặc tính rõ rệt.

tính chất vật lý

Chất lỏng không màu, không mùi trong dung dịch loãng có vị chua. Axit sulfuric cực kỳ hung hãn khi tiếp xúc với da và tất cả các mô của cơ thể, gây bỏng nặng khi tiếp xúc trực tiếp. Ở dạng nguyên chất, H 2 SO4 không phải là chất dẫn điện nhưng tình trạng lại thay đổi theo hướng ngược lại khi thêm nước vào.

Một số tính chất là trọng lượng phân tử là 98,08. Điểm sôi là 327 độ C, điểm nóng chảy là -2 độ C. Axit sunfuric là một axit khoáng mạnh và là một trong những sản phẩm chính của ngành hóa chất do có ứng dụng thương mại rộng rãi. Nó hình thành một cách tự nhiên từ quá trình oxy hóa các vật liệu sunfua như sắt sunfua.

Tính chất hóa học của axit sunfuric (H 2 SO4) được thể hiện qua các phản ứng hóa học khác nhau:

1. Khi tương tác với chất kiềm, hai loạt muối được hình thành, bao gồm cả sunfat.
2. Phản ứng với cacbonat và bicarbonat tạo thành muối và carbon dioxide (CO 2).
3. Nó ảnh hưởng đến kim loại một cách khác nhau, tùy thuộc vào nhiệt độ và mức độ pha loãng. Lạnh và loãng sẽ giải phóng hydro, nóng và đậm đặc sẽ giải phóng khí thải SO 2.
4. Dung dịch H 2 SO4 (axit sunfuric đậm đặc) khi đun sôi phân hủy thành lưu huỳnh trioxit (SO 3) và nước (H 2 O). Tính chất hóa học còn bao gồm vai trò của một tác nhân oxy hóa mạnh.

Nguy cơ hỏa hoạn

Axit sulfuric có tính phản ứng cao, có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy phân tán mịn khi tiếp xúc. Khi đun nóng, các loại khí có độc tính cao bắt đầu thoát ra. Nó dễ nổ và không tương thích với một số lượng lớn các chất. Ở nhiệt độ và áp suất cao, những thay đổi và biến dạng hóa học khá mạnh có thể xảy ra. Có thể phản ứng mạnh với nước và các chất lỏng khác, gây bắn tung tóe.

Hại cho sức khỏe

Axit sulfuric ăn mòn tất cả các mô cơ thể. Hít phải hơi có thể gây tổn thương phổi nghiêm trọng. Tổn thương màng nhầy của mắt có thể dẫn đến mất thị lực hoàn toàn. Tiếp xúc với da có thể gây hoại tử nghiêm trọng. Thậm chí một vài giọt cũng có thể gây tử vong nếu axit tiếp cận được khí quản. Tiếp xúc lâu dài có thể gây viêm khí phế quản, viêm miệng, viêm kết mạc, viêm dạ dày. Có thể xảy ra thủng dạ dày và viêm phúc mạc, kèm theo trụy tuần hoàn. Axit sulfuric rất ăn da và cần được xử lý hết sức cẩn thận. Các dấu hiệu và triệu chứng phơi nhiễm có thể nghiêm trọng và bao gồm chảy nước dãi, cực kỳ khát nước, khó nuốt, đau, sốc và bỏng. Chất nôn thường có màu cà phê xay. Tiếp xúc cấp tính qua đường hô hấp có thể dẫn đến hắt hơi, khàn giọng, nghẹt thở, viêm thanh quản, khó thở, kích ứng đường thở và đau ngực. Chảy máu mũi và nướu, phù phổi, viêm phế quản mãn tính và viêm phổi cũng có thể xảy ra. Tiếp xúc với da có thể dẫn đến bỏng nặng và viêm da.

Sơ cứu

1. Đặt nạn nhân ở nơi có không khí trong lành. Nhân viên dịch vụ khẩn cấp nên tránh tiếp xúc với axit sulfuric.
2. Đánh giá các dấu hiệu sinh tồn, bao gồm mạch và nhịp thở. Nếu không phát hiện thấy mạch, hãy thực hiện các biện pháp hồi sức tùy thuộc vào vết thương bổ sung. Nếu khó thở, hãy hỗ trợ hô hấp.
3. Cởi bỏ quần áo bẩn càng sớm càng tốt.
4. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, rửa sạch bằng nước ấm trong ít nhất 15 phút; trên da, rửa bằng xà phòng và nước.
5. Nếu hít phải khói độc, bạn nên súc miệng với nhiều nước, không nên uống rượu hoặc tự gây nôn.
6. Vận chuyển nạn nhân đến cơ sở y tế.

OVR được đánh dấu đặc biệt bằng màu sắc trong bài viết. Đặc biệt chú ý đến họ. Những phương trình này có thể xuất hiện trong Kỳ thi Thống nhất.

Axit sulfuric loãng hoạt động giống như các axit khác, che giấu khả năng oxy hóa của nó:

Và một điều nữa cần nhớ về axit sunfuric loãng: cô ấy không phản ứng với chì. Một mảnh chì ném vào H2SO4 loãng sẽ bị bao phủ bởi một lớp chì sunfat không hòa tan (xem bảng độ hòa tan) và phản ứng ngay lập tức dừng lại.

Tính chất oxy hóa của axit sunfuric

- Chất lỏng nặng, nhờn, không bay hơi, không vị và không mùi

Do lưu huỳnh ở trạng thái oxy hóa +6 (cao hơn), axit sulfuric có đặc tính oxy hóa mạnh.

Quy tắc nhiệm vụ 24 (A24 cũ) khi pha chế dung dịch axit sunfuric Bạn không bao giờ nên đổ nước vào nó. Axit sulfuric đậm đặc nên được đổ vào nước thành dòng loãng, khuấy liên tục.

Phản ứng của axit sunfuric đậm đặc với kim loại

Những phản ứng này được tiêu chuẩn hóa chặt chẽ và tuân theo sơ đồ:

H2SO4(conc.) + kim loại → kim loại sunfat + H2O + sản ​​phẩm lưu huỳnh khử.

Có hai sắc thái:

1) Nhôm, sắt Và crom Chúng không phản ứng với H2SO4 (conc.) trong điều kiện bình thường do tính thụ động. Cần phải được làm nóng.

2) C bạch kim Và vàng H2SO4 (conc) hoàn toàn không phản ứng.

lưu huỳnh V. axit sunfuric đậm đặc- chất oxy hóa

• Điều này có nghĩa là nó sẽ tự phục hồi;
• mức độ oxy hóa mà lưu huỳnh bị khử phụ thuộc vào kim loại.

Hãy xem xét sơ đồ trạng thái oxy hóa lưu huỳnh:

• Trước -2 lưu huỳnh chỉ có thể bị khử bởi các kim loại hoạt động mạnh - ở một loạt các điện áp lên đến và bao gồm cả nhôm.

Các phản ứng sẽ diễn ra như thế này:

8Li+5H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → 4Li 2 VÌ THẾ 4 + 4H 2 O+H 2 S

4Mg + 5H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → 4MgSO 4 + 4H 2 O+H 2 S

8Al + 15H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) (t)→ 4Al 2 (VÌ THẾ 4 ) 3 +12H 2 O+3H 2 S

• khi tương tác giữa H2SO4 (conc) với kim loại ở một dãy điện áp sau nhôm nhưng trước sắt, nghĩa là với kim loại có hoạt tính trung bình thì lưu huỳnh bị khử thành 0 :

3 triệu + 4 giờ 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → 3MnSO 4 + 4H 2 O+S↓

2Cr + 4H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) (t)→Cr 2 (VÌ THẾ 4 ) 3 + 4H 2 O+S↓

3Zn + 4H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → 3ZnSO 4 + 4H 2 O+S↓

• tất cả các kim loại khác bắt đầu với phần cứngở một số điện áp (bao gồm cả các điện áp sau hydro, tất nhiên, ngoại trừ vàng và bạch kim), chúng chỉ có thể khử lưu huỳnh xuống +4. Vì đây là những kim loại có hoạt tính thấp:

2 Fe + 6 H 2 VÌ THẾ 4(phần tiếp theo) ( t)→ Fe 2 ( VÌ THẾ 4 ) 3 + 6 H 2 ồ + 3 VÌ THẾ 2

(lưu ý rằng sắt oxy hóa đến +3, trạng thái oxy hóa cao nhất có thể, vì nó là tác nhân oxy hóa mạnh)

Cu+2H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2

2Ag + 2H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → Ag 2 VÌ THẾ 4 + 2H 2 O+SO 2

Tất nhiên, mọi thứ đều tương đối. Độ sâu thu hồi sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nồng độ axit (90%, 80%, 60%), nhiệt độ, v.v. Vì vậy, không thể dự đoán sản phẩm một cách hoàn toàn chính xác. Bảng trên cũng có tỷ lệ phần trăm gần đúng riêng nhưng bạn có thể sử dụng. Cũng cần nhớ rằng trong Kỳ thi Thống nhất, khi sản phẩm lưu huỳnh khử không được chỉ định và kim loại không hoạt động đặc biệt, thì rất có thể, người biên dịch có nghĩa là SO 2. Bạn cần nhìn vào tình huống và tìm kiếm manh mối trong các điều kiện.

VÌ THẾ 2 - đây nói chung là sản phẩm chung của ORR với sự tham gia của conc. axit sunfuric.

H2SO4 (conc) oxy hóa một số phi kim(thể hiện tính chất khử), theo quy luật, ở mức tối đa - mức độ oxy hóa cao nhất (một oxit của phi kim loại này được hình thành). Trong trường hợp này, lưu huỳnh cũng bị khử thành SO 2:

C+2H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → CO2 2 + 2H 2 O+2SO 2

2P+5H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) → P 2 ồ 5 +5H 2 O+5SO 2

Ôxít phốt pho (V) mới hình thành phản ứng với nước tạo ra axit orthophosphoric. Do đó phản ứng được ghi ngay:

2P+5H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý ) → 2H 3 P.O. 4 + 2H 2 O+5SO 2

Điều tương tự với boron, nó biến thành axit orthoboric:

2B+3H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý ) → 2H 3 B.O. 3 +3SO 2

Sự tương tác của lưu huỳnh với trạng thái oxy hóa +6 (trong axit sunfuric) với lưu huỳnh “khác” (nằm trong một hợp chất khác) rất thú vị. Trong khuôn khổ Kỳ thi Thống nhất, sự tương tác của H2SO4 (conc) được xem xét với lưu huỳnh (một chất đơn giản) và hydro sunfua.

Hãy bắt đầu với sự tương tác lưu huỳnh (một chất đơn giản) với axit sunfuric đậm đặc. Trong một chất đơn giản, trạng thái oxy hóa là 0, trong axit là +6. Trong ORR này, lưu huỳnh +6 sẽ oxy hóa lưu huỳnh 0. Chúng ta hãy xem sơ đồ trạng thái oxy hóa của lưu huỳnh:

Lưu huỳnh 0 sẽ bị oxy hóa và lưu huỳnh +6 sẽ bị khử, nghĩa là làm giảm trạng thái oxy hóa. Lưu huỳnh đioxit sẽ thoát ra:

2 H 2 VÌ THẾ 4(phần tiếp theo) + S → 3 VÌ THẾ 2 + 2 H 2 ồ

Nhưng trong trường hợp hydro sunfua:

Cả lưu huỳnh (một chất đơn giản) và sulfur dioxide đều được hình thành:

H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) +H 2 S → S↓ + SO 2 + 2H 2 ồ

Nguyên tắc này thường có thể giúp xác định sản phẩm ORR trong đó chất oxy hóa và chất khử là cùng một nguyên tố, ở các trạng thái oxy hóa khác nhau. Chất oxy hóa và chất khử “gặp nhau nửa chừng” theo giản đồ trạng thái oxy hóa.

H2SO4 (conc), cách này hay cách khác, tương tác với halogenua. Chỉ ở đây bạn cần hiểu rằng flo và clo "có ria mép" và ORR không xảy ra với florua và clorua, trải qua quá trình trao đổi ion thông thường trong đó khí hydro halogenua được hình thành:

CaCl 2 + H 2 SO 4 (kết hợp) → CaSO 4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4 (kết luận) → CaSO 4 + 2HF

Nhưng các halogen trong thành phần của bromua và iodua (cũng như trong thành phần của hydro halogenua tương ứng) bị oxy hóa thành halogen tự do. Chỉ lưu huỳnh bị khử theo nhiều cách khác nhau: iodide là chất khử mạnh hơn bromide. Do đó, iodua khử lưu huỳnh thành hydro sunfua và bromua thành lưu huỳnh đioxit:

2H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) + 2NaBr → Na 2 VÌ THẾ 4 + 2H 2 O+SO 2 +Anh 2

H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) + 2HBr → 2H 2 O+SO 2 +Anh 2

5H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) + 8NaI → 4Na 2 VÌ THẾ 4 + 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓

H 2 VÌ THẾ 4( đồng ý .) + 8HI → 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓

Hydro clorua và hydro florua (cũng như muối của chúng) có khả năng chống lại tác dụng oxy hóa của H2SO4 (conc).

Và cuối cùng, điều cuối cùng: đây là điều duy nhất dành cho axit sulfuric đậm đặc, không ai khác có thể làm được điều này. Cô bé có tính chất loại bỏ nước.

Điều này cho phép axit sulfuric đậm đặc được sử dụng theo nhiều cách khác nhau:

Đầu tiên, làm khô các chất. Axit sulfuric đậm đặc loại bỏ nước khỏi chất và nó “trở nên khô”.

Thứ hai, chất xúc tác trong các phản ứng loại bỏ nước (ví dụ, khử nước và este hóa):

H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (kết luận)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O

H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (kết luận)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O

Tính chất vật lý của axit sunfuric:
Chất lỏng nhờn nặng (“dầu vitriol”);
mật độ 1,84 g/cm3; không bay hơi, hòa tan cao trong nước - với nhiệt độ mạnh; t°pl. = 10,3°C, t°sôi. = 296°C, rất hút ẩm, có đặc tính khử nước (làm cháy giấy, gỗ, đường).

Sức nóng của quá trình hydrat hóa lớn 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.

Sản xuất công nghiệp axit sulfuric (phương pháp tiếp xúc):

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)

Pyrit ướt (lưu huỳnh pyrit) được nghiền, tinh chế, ướt được đổ vào lò nung phía trên để nung trong " giường tầng sôi". Không khí được làm giàu oxy được truyền từ bên dưới (nguyên lý dòng chảy ngược).
Khí lò thoát ra khỏi lò có thành phần là: SO 2, O 2, hơi nước (pyrit ướt) và các hạt than cực nhỏ (oxit sắt). Khí được làm sạch khỏi các tạp chất của các hạt rắn (trong lốc xoáy và thiết bị lọc bụi điện) và hơi nước (trong tháp sấy).
Trong thiết bị tiếp xúc, sulfur dioxide được oxy hóa bằng chất xúc tác V 2 O 5 (vanadi pentoxide) để tăng tốc độ phản ứng. Quá trình oxy hóa oxit này sang oxit khác là thuận nghịch. Do đó, các điều kiện tối ưu cho phản ứng trực tiếp đã được chọn - áp suất tăng (vì phản ứng trực tiếp xảy ra với tổng thể tích giảm) và nhiệt độ không cao hơn 500 C (vì phản ứng tỏa nhiệt).

Trong tháp hấp thụ, oxit lưu huỳnh (VI) được hấp thụ bởi axit sunfuric đậm đặc.
Sự hấp thụ bằng nước không được sử dụng vì oxit lưu huỳnh hòa tan trong nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn, do đó axit sunfuric thu được sôi và biến thành hơi nước. Để ngăn chặn sự hình thành sương mù axit sunfuric, hãy sử dụng axit sunfuric đậm đặc 98%. Ôxít lưu huỳnh hòa tan rất tốt trong axit như vậy, tạo thành ôle: H 2 SO 4 nSO 3

Tính chất hóa học của axit sunfuric:

H 2 SO 4 là một axit hai bazơ mạnh, một trong những axit vô cơ mạnh nhất, do có độ phân cực cao nên liên kết H – O dễ bị phá vỡ.

1) 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- .

2) Tương tác của axit sunfuric với kim loại:
Axit sulfuric loãng chỉ hòa tan các kim loại nằm trong dãy điện áp ở bên trái của hydro:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (pha loãng) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Phản ứng của axit sulfuricvới các oxit bazơ:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Phản ứng của axit sunfuric vớihydroxit:
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) Phản ứng trao đổi với muối:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Sự hình thành kết tủa trắng BaSO 4 (không tan trong axit) được sử dụng để phát hiện axit sunfuric và sunfat hòa tan (phản ứng định tính với ion sunfat).

Tính chất đặc biệt của H 2 SO 4 đậm đặc:

1) Tập trung axit sulfuric là chất oxy hóa mạnh ; khi tác dụng với kim loại (trừ Au, Pt) bị khử thành S +4 O 2, S 0 hoặc H 2 S -2 tùy theo hoạt tính của kim loại. Nếu không đun nóng, nó không phản ứng với Fe, Al, Cr - thụ động. Khi tương tác với kim loại có hóa trị thay đổi, kim loại này sẽ bị oxy hóa lên trạng thái oxy hóa cao hơn hơn trong trường hợp dung dịch axit loãng: Fe 0→ Fe 3+, Cr0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Kim loại hoạt động

8 Al + 15 H 2 SO 4 (liên tục) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 e— → 2Al 3+ — quá trình oxy hóa
3│ S 6+ + 8e → S 2– phục hồi

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

Kim loại hoạt tính trung bình

2Cr + 4 H 2 SO 4 (kết hợp) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - quá trình oxy hóa
1│ S 6+ + 6e → S 0 – phục hồi

Kim loại ít hoạt động

2Bi + 6H 2 SO 4 (kết hợp) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – quá trình oxy hóa
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - phục hồi

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

2) Axit sulfuric đậm đặc oxy hóa một số phi kim loại, thường đến trạng thái oxy hóa tối đa và bản thân nó bị khử thànhS+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) Oxy hóa các chất phức tạp:
Axit sunfuric oxy hóa HI và HBr thành halogen tự do:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Axit sulfuric đậm đặc không thể oxy hóa các ion clorua thành clo tự do, điều này có thể thu được HCl bằng phản ứng trao đổi:
NaCl + H 2 SO 4 (kết luận) = NaHSO 4 + HCl

Axit sulfuric loại bỏ nước liên kết hóa học khỏi 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.

Axit với kim loại đặc trưng cho các loại hợp chất này. Trong quá trình hoạt động, proton hydro bị khử và kết hợp với anion axit được thay thế bằng cation kim loại. Đây là một ví dụ về phản ứng tạo ra muối, mặc dù có một số loại tương tác không tuân theo nguyên tắc này. Chúng tiến hành như phản ứng oxi hóa khử và không kèm theo sự giải phóng hydro.

Nguyên lý phản ứng của axit với kim loại

Mọi phản ứng với kim loại đều dẫn đến tạo thành muối. Có lẽ ngoại lệ duy nhất là phản ứng của kim loại quý với nước cường toan, hỗn hợp axit clohydric và bất kỳ tương tác nào khác của axit với kim loại đều dẫn đến sự hình thành muối. Nếu axit không phải là sunfuric đậm đặc hay nitric đậm đặc thì hydro phân tử sẽ được giải phóng dưới dạng sản phẩm.

Nhưng khi axit sunfuric đậm đặc phản ứng, sự tương tác với kim loại diễn ra theo nguyên tắc quá trình oxy hóa - khử. Do đó, hai loại tương tác giữa kim loại điển hình và axit vô cơ mạnh đã được xác định bằng thực nghiệm:

• tương tác của kim loại với axit loãng;
• tương tác với axit đậm đặc.

Phản ứng loại thứ nhất xảy ra với bất kỳ axit nào. Ngoại lệ duy nhất là axit đậm đặc và axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào. Chúng phản ứng theo loại thứ hai và dẫn đến sự hình thành muối và các sản phẩm khử lưu huỳnh và nitơ.

Tương tác điển hình của axit với kim loại

Các kim loại nằm ở bên trái hydro trong dãy điện hóa tiêu chuẩn phản ứng với các axit khác có nồng độ khác nhau, ngoại trừ axit nitric, để tạo thành muối và giải phóng hydro phân tử. Các kim loại nằm ở bên phải hydro trong dãy độ âm điện không thể phản ứng với các axit trên và chỉ tương tác với axit nitric, bất kể nồng độ của nó, với axit sulfuric đậm đặc và với nước cường toan. Đây là phản ứng điển hình giữa axit và kim loại.

Phản ứng của kim loại với axit sunfuric đậm đặc

Phản ứng với axit nitric loãng

Axit nitric loãng phản ứng với các kim loại nằm ở bên trái và bên phải của hydro. Trong quá trình phản ứng với kim loại hoạt động, amoniac được hình thành, chất này hòa tan ngay và phản ứng với anion nitrat, tạo thành một loại muối khác. Axit phản ứng với các kim loại có hoạt tính trung bình để giải phóng nitơ phân tử. Với những chất có hoạt tính thấp, phản ứng tiến hành với việc giải phóng oxit nitơ hóa trị hai. Thông thường, một số sản phẩm khử lưu huỳnh được hình thành trong một phản ứng. Ví dụ về các phản ứng được cung cấp trong phần phụ lục đồ họa bên dưới.

Phản ứng với axit nitric đậm đặc

Trong trường hợp này, nitơ cũng đóng vai trò là tác nhân oxy hóa. Tất cả các phản ứng đều kết thúc bằng sự hình thành muối và giải phóng các phản ứng oxi hóa khử. Sơ đồ dòng phản ứng oxi hóa khử được đề xuất trong phần phụ lục đồ họa. Trong trường hợp này, phản ứng với các nguyên tố có hoạt tính thấp đáng được quan tâm đặc biệt. Sự tương tác này của axit với kim loại là không đặc hiệu.

Khả năng phản ứng của kim loại

Kim loại phản ứng với axit khá dễ dàng, mặc dù có một số chất trơ. Đây cũng là những nguyên tố có tiềm năng điện hóa tiêu chuẩn cao. Có một số kim loại được xây dựng trên cơ sở chỉ số này. Nó được gọi là chuỗi độ âm điện. Nếu kim loại nằm ở bên trái hydro thì nó có thể phản ứng với axit loãng.

Chỉ có một ngoại lệ: sắt và nhôm do tạo thành oxit hóa trị 3 trên bề mặt nên không thể phản ứng với axit nếu không đun nóng. Nếu hỗn hợp được đun nóng, màng oxit kim loại ban đầu phản ứng và sau đó tự hòa tan trong axit. Các kim loại nằm ở bên phải hydro trong dãy hoạt động điện hóa không thể phản ứng với axit vô cơ, kể cả axit sunfuric loãng. Có hai trường hợp ngoại lệ đối với quy tắc này: những kim loại này hòa tan trong axit nitric đậm đặc và loãng và nước cường toan. Chỉ rhodium, ruthenium, iridium và osmium không thể hòa tan trong chất sau.

TỶ LỆ KIM LOẠI TRÊN AXIT

Thông thường trong thực hành hóa học, các axit mạnh như axit sulfuric được sử dụng. H 2 SO 4, HCl hydrochloric và nitơ HNO 3 . Tiếp theo, chúng tôi xem xét mối quan hệ của các kim loại khác nhau với các axit được liệt kê.

Axit hydrochloric ( HCl)

Axit clohydric là tên kỹ thuật của axit clohydric. Nó thu được bằng cách hòa tan khí hydro clorua trong nước - HCl . Do độ hòa tan trong nước thấp nên nồng độ axit clohydric trong điều kiện bình thường không vượt quá 38%. Do đó, bất kể nồng độ axit clohydric, quá trình phân ly các phân tử của nó trong dung dịch nước diễn ra tích cực:

HCl H + + Cl -

Các ion hydro hình thành trong quá trình này H+ đóng vai trò là chất oxi hóa, oxi hóa kim loại nằm trong dãy hoạt động ở bên trái của hydro . Sự tương tác diễn ra theo sơ đồ sau:

Tôi + HClmuối +H 2

Trong trường hợp này, muối là clorua kim loại ( NiCl 2, CaCl 2, AlCl 3 ), trong đó số lượng ion clorua tương ứng với trạng thái oxy hóa của kim loại.

Axit clohydric là chất oxy hóa yếu nên kim loại có hóa trị thay đổi sẽ bị oxy hóa thành trạng thái oxy hóa dương thấp nhất:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 →Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ Và vân vân. .

Ví dụ:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│ Al 0 – 3 e- → Al 3+ - quá trình oxy hóa

3│2 H + + 2 e- → H2 - sự hồi phục

Axit clohydric làm thụ động chì ( Pb ). Sự thụ động của chì là do sự hình thành chì clorua, khó hòa tan trong nước, trên bề mặt của nó ( II ), giúp bảo vệ kim loại khỏi tiếp xúc với axit:

Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2

Axit sunfuric (H 2 VÌ THẾ 4 )

Ngành công nghiệp sản xuất axit sulfuric có nồng độ rất cao (lên tới 98%). Cần tính đến sự khác biệt về đặc tính oxy hóa của dung dịch loãng và axit sunfuric đậm đặc đối với kim loại.

Axit sulfuric loãng

Trong dung dịch axit sunfuric loãng, hầu hết các phân tử của nó phân ly:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H ++ SO 4 2-

Ion được tạo ra H+ thực hiện một chức năng chất oxy hóa .

Giống như axit clohiđric, pha loãng dung dịch axit sunfuric phản ứng chỉ với kim loại hoạt động Và hoạt động trung bình (nằm trong chuỗi hoạt động cho đến hydro).

Phản ứng hóa học xảy ra theo sơ đồ sau:

Meh+H2SO4(razb .) → muối+H2

Ví dụ:

2 Al + 3 H 2 SO 4 (pha loãng) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

1│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - Quá trình oxy hóa

3│2 H + + 2 e- → H2 - sự hồi phục

Kim loại có hóa trị thay đổi bị oxy hóa bằng dung dịch axit sunfuric loãng để trạng thái oxy hóa dương thấp nhất:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ Và vân vân. .

Chỉ huy ( Pb ) không tan trong axit sunfuric (nếu nồng độ của nó dưới 80%) , vì muối thu được PbSO4 không hòa tan và tạo ra một lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại.

Axit sulfuric đậm đặc

Trong dung dịch axit sunfuric đậm đặc (trên 68%), hầu hết các phân tử đều ở dạng không liên kết do đó điều kiện lưu huỳnh đóng vai trò là chất oxi hóa , ở trạng thái oxy hóa cao nhất ( S+6 ). Tập trung H2SO4 oxy hóa tất cả các kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn thế điện cực của chất oxy hóa - ion sunfat SO 4 2- (0,36V). Về vấn đề này, với tập trung phản ứng với axit sunfuric và một số kim loại có độ phản ứng thấp .

Quá trình tương tác của kim loại với axit sunfuric đậm đặc trong hầu hết các trường hợp diễn ra theo sơ đồ sau:

Tôi + H 2 VÌ THẾ4 (phần kết)muối + nước + sản ​​phẩm khử H 2 VÌ THẾ 4

Sản phẩm phục hồi Axit sulfuric có thể chứa các hợp chất lưu huỳnh sau:

Thực tiễn đã chỉ ra rằng khi kim loại phản ứng với axit sunfuric đậm đặc, hỗn hợp các sản phẩm khử được giải phóng, bao gồm H2S, S và SO2. Tuy nhiên, một trong những sản phẩm này được hình thành với số lượng chiếm ưu thế. Bản chất của sản phẩm chính được xác định hoạt động kim loại : hoạt độ càng cao thì quá trình khử lưu huỳnh trong axit sunfuric càng sâu.

Sự tương tác của các kim loại có hoạt tính khác nhau với axit sulfuric đậm đặc có thể được biểu diễn bằng sơ đồ sau:

Nhôm (Al ) Và sắt ( Fe ) không phản ứng với lạnh lẽo tập trung H2SO4 , được bao phủ bởi màng oxit dày đặc, nhưng khi đun nóng, phản ứng vẫn tiếp tục.

Ag , Âu , Ru , os , Rh , tôi , Pt không phản ứng với axit sunfuric.

Tập trung axit sulfuric là chất oxy hóa mạnh , do đó, khi kim loại có hóa trị thay đổi tương tác với nó, kim loại sau sẽ bị oxy hóa lên trạng thái oxy hóa cao hơn hơn trong trường hợp dung dịch axit loãng:

Fe 0→ Fe3+,

Cr 0→ Cr3+,

Mn 0→Mn 4+,

Sn 0→ Sn 4+

Chỉ huy ( Pb ) oxy hóa thành hóa trị hai trạng thái hình thành chì hydro sunfat hòa tanPb ( HSO 4 ) 2 .

Ví dụ:

Tích cực kim loại

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

4│2 Al 0 – 6 e- → 2 Al 3+ - quá trình oxy hóa

3│ S 6+ + 8 e → S 2- - sự hồi phục

Kim loại hoạt tính trung bình

2 Cr + 4 H 2 SO 4 (kết hợp) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S

1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - quá trình oxy hóa

1│ S 6+ + 6 e → S 0 - sự hồi phục

Kim loại ít hoạt động

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

1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – Quá trình oxy hóa

3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - sự hồi phục

Axit nitric ( HNO 3 )

Điểm đặc biệt của axit nitric là nitơ có trong chế phẩm SỐ 3 - có trạng thái oxy hóa cao nhất là +5 và do đó có đặc tính oxy hóa mạnh. Giá trị cực đại của thế điện cực của ion nitrat là 0,96 V, do đó axit nitric có tính oxy hóa mạnh hơn axit sunfuric. Vai trò của chất oxy hóa trong phản ứng của kim loại với axit nitric là do N 5+ . Kể từ đây, hydro H 2 không bao giờ nổi bật khi kim loại tương tác với axit nitric ( bất kể nồng độ ). Quá trình diễn ra theo sơ đồ sau:

Tôi + HNO 3 muối + nước + sản ​​phẩm khử HNO 3

Sản phẩm phục hồi HNO 3 :

Thông thường, khi axit nitric phản ứng với kim loại, hỗn hợp các sản phẩm khử được hình thành, nhưng theo quy luật, một trong số chúng chiếm ưu thế. Sản phẩm nào sẽ là sản phẩm chính phụ thuộc vào nồng độ của axit và hoạt động của kim loại.

Axit nitric đậm đặc

Dung dịch axit có nồng độρ > 1,25 kg/m 3, tương ứng với
nồng độ > 40%. Bất kể hoạt động của kim loại, phản ứng tương tác với HNO3 (kết luận) tiến hành theo sơ đồ sau:

Tôi + HNO 3 (kết luận)→ muối + nước + KHÔNG 2

Kim loại quý không phản ứng với axit nitric đậm đặc (Âu , Ru , os , Rh , tôi , Pt ) và một số kim loại (Al , Ti , Cr , Fe , có , Ni ) Tại nhiệt độ thấp thụ động bằng axit nitric đậm đặc. Phản ứng có thể xảy ra khi tăng nhiệt độ; nó diễn ra theo sơ đồ trình bày ở trên.

Ví dụ

Kim loại hoạt động

Al + 6 HNO 3 (kết hợp) → Al (NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2

1│ Al 0 – 3 e → Al 3+ - quá trình oxy hóa

3│ N 5+ + e → N 4+ - sự hồi phục

Kim loại hoạt tính trung bình

Fe + 6 HNO 3(kết hợp) → Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO

1│ Fe 0 – 3e → Fe 3+ - quá trình oxy hóa

3│ N 5+ + e → N 4+ - sự hồi phục

Kim loại ít hoạt động

Ag + 2HNO 3 (kết hợp) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2

1│ Ag 0 – e → Ag + - quá trình oxy hóa

1│ N 5+ + e → N 4+ - sự hồi phục

Axit nitric loãng

Sản phẩm phục hồi axit nitric trong dung dịch loãng phụ thuộc vào hoạt động kim loại tham gia phản ứng:

Ví dụ:

Kim loại hoạt động

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

8│ Al 0 – 3e → Al 3+ - quá trình oxy hóa

3│ N 5+ + 8 e → N 3- - sự hồi phục

Amoniac giải phóng trong quá trình khử axit nitric ngay lập tức phản ứng với axit nitric dư, tạo thành muối - amoni nitrat NH4NO3:

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.

Kim loại hoạt tính trung bình

10Cr + 36HNO 3(pha loãng) → 10Cr(NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2

10│ Cr 0 – 3 e → Cr 3+ - quá trình oxy hóa

3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - sự hồi phục

Ngoại trừ nitơ phân tử ( N 2 ) khi kim loại có hoạt tính trung gian tác dụng với axit nitric loãng thì chúng tạo thành với số lượng bằng nhau Oxit nitric ( I) – N 2 O . Trong phương trình phản ứng bạn cần viết một trong những chất này .

Kim loại ít hoạt động

3Ag + 4HNO 3(pha loãng) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO

3│ Ag 0 – e → Ag + - quá trình oxy hóa

1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - sự hồi phục

"Nước cường toan"

“Royal vodka” (trước đây axit được gọi là vodka) là hỗn hợp của một thể tích axit nitric và ba đến bốn thể tích axit clohydric đậm đặc, có hoạt tính oxy hóa rất cao. Hỗn hợp như vậy có khả năng hòa tan một số kim loại có hoạt tính thấp không phản ứng với axit nitric. Trong số đó có “vua kim loại” - vàng. Tác dụng này của rượu vodka regia được giải thích là do axit nitric oxy hóa axit clohydric, giải phóng clo tự do và tạo thành nitơ clorua ( III ), hoặc nitrosyl clorua – NOCl:

HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl

2 NOCl → 2 NO + Cl 2

Clo tại thời điểm giải phóng bao gồm các nguyên tử. Clo nguyên tử là một chất oxy hóa mạnh, cho phép rượu vodka regia có thể ảnh hưởng đến ngay cả những kim loại quý trơ nhất.

Phản ứng oxi hóa vàng và bạch kim diễn ra theo phương trình sau:

Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O

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

Đối với Ru, Os, Rh và Ir "Nước cường toan" không hoạt động.

E.A. Nudnova, MV Andryukhova