Охорона навколишнього середовища від забруднення викидами сульфуровмісних речовин.

Сульфатна кислота і сульфати. Найважливіші природні сульфати, якісна реакція на сульфат-іон. Застосування сульфатної кислоти і сульфатів

Мета:• Відновити знання про склад, фізичні властивості і відношення до води

сульфатної кислоти. • Ознайомити з сульфатами та їхніми властивостями, практичним

застосуванням. • Розкрити значення для хімічної промисловості і народного господарства. • Розвинути вміння встановлювати причинно-наслідковий зв’язок між

властивостями сульфатної кислоти та її застосуванням. • Загострити увагу на правилах (Т/Б) при роботі з сульфатною кислотою та

при приготуванні її водних розчинів.• Пояснити окиснювальну здатність концентрованої сульфатної кислоти. • Удосконалити вміння складати рівняння реакцій з металами, оксидами,

основами і солями в молекулярній, повній і скороченій йонних формах. • Дати поняття про якісну реакцію на сульфат-іон. • Ознайомити із сировиною та хімічними реакціями, що покладені в основу

виробництва сульфатної кислоти, з умовами їх здійснення. • Розкрити значення цих знань для управління процесом виробництва. • Формувати вміння складати рівняння реакцій, що лежать в основі

виробництва сульфатної кислоти (випалювання піриту та сульфідів, окиснення сульфур(IV) оксиду, гідратація сульфур(VI) оксиду).

• Розвивати поняття про каталіз, формувати поняття “вихід продукту реакцій”. • Висвітлити проблему охорони праці і довкілля від забруднення.

Сульфатна кислота.• Сульфатна, або сірчана, кислота їїформула —

H2SO4. • Будова молекули. Графічна формула молекули:

• Сульфатна кислота,як і всі інші кислоти, — молекулярна сполука

Кулестержневамодель молекули сульфатної кислоти

Пригадаємо

• Укажіть значення валентності та ступеня окиснення Сульфуру в сульфатній кислоті.

Фізичні властивості.За звичайних умов• чиста сульфатна кислота — безбарвна оліїста

рідина • без запаху, • майже удвічі важча за воду (ρ = 1,83 г/см3). • Температура плавлення споолуки становить

+10,3 °С, а кипіння +280 °С.• Під час кипіння кислота починає розкладатиися

на сульфур(VI) оксид і воду.• Сульфатна кислота необмежено розчиняється у

воді, тобто змішується з нею в будь яких співвідношеннях з утворенням розчину.

• Демонстраційний дослід• помістимо в стакан закріплену в лапці

штатива пробірку, у яку налито легкокиплячу (t кип. 40 °С)органічну речовину — діетиловий етер.

• У хімічний стакан наллємо 50 мл води кімнатної температури. Після цього повільно, по скляній паличці, час від часу помішуючи, увіллємо в стакан

• 50 мл концентрованої сульфатної кислоти. Спостерігатимемо, як рідина в пробірці закипає і випаровується. Причина цього явища —підвищення температури розчину. Якщо відкрити пробку й піднести до отвору пробірки запалену скіпку, пари етеру спалахнуть

Потрібно знати

• Розчинення кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти.

• Для того щоб із концентрованої сульфатної кислоти виготовити її розбавлений розчин, кислоту доливають у воду, а не навпаки.

• Тоді температура рідини зростає повільніше, і вдається запобігти її закипанню й розбризкуванню.

Вона взаємодіє з: • 1)металами, розміщеними в ряді активності до

водню; • 2) основними й амфотерними оксидами; 3)

основами;• 4) амфотерними гідроксидами; • 5) солями

Хімічні властивості.• Сульфатна кислота завдяки наявності в молекулі двох

ковалентт них полярних зв’язків О–Н є двохосновною. • Її дисоціація за першою стадією в розбавленому розчині

відбувається майже повністю (це сильна кислота), а за другою — частково:

H2SO4→H + HSO4;HSO4→H + SO4²ˉ.

• Проте у йонноомолекулярних рівняннях сульфатну кислоту записують такою сукупністю йонів:

2H++ SO4²ˉ.

Реакції з металами.• взаємодіє майже з усіма металами. Можливість цих

реакцій, а також склад їх продуктів залежать від концентрації кислоти і хімічної активності металу. Метал завжди є відновником. Тому сульфатна кислота, реагуючи з ним, буде окисником і відновлюватиметься.

+1 +6 –2

• У молекулі H2SO4 можуть відновлюватися (зменшувати ступінь окиснення) два елементи — Гідроген і Сульфур.

• Якщо з металом взаємодіє розбавлена сульфатна кислота, то відновлюється Гідроген.

• Продукти реакції — сульфат металічного елемента і водень:

2Al + 3H2SO4 (розб.) = Al2(SO4)3+ 3H2↑.

Схема взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з металами

• Нагадуємо, що «витісняти» водень здатні метали, розміщені в ряду активності перед ним.

• Із розбавленою сульфатною кислотою не реагують мідь а), ртуть, золото, платина, інші хімічно пасивні метали.

Якщо реагентом є концентрована сульфатна кислота, то відновлюється Сульфур. Із концентрованою кислотою реагують також метали, розміщені в ряду активності після водню (крім золота,платини).

• Малоактивні метали відновлюють +4

–2

• кислоту до SO2 ,а дуже активні —до H2S: Cu + H2SO4(конц.)→CuSO4+ SO2↑+

H2O; Mg + H2SO4(конц.)→MgSO4+ H2S↑+

H2O.• Складіть схеми окиснення, відновлення йдоберіть коефіцієнти методом електронного

балансу.

• Якщо в холодну концентровану сульфатну кислоту занурити кусочок заліза, то ми не помітимо взаємодії речовин.

• Насправді кислота починає реагувати з металом:2Fe + 3H2SO4 (конц.) = Fe2O3+ 3SO2↑+ 3H2O.

• Однак реакція відразу припиняється, бо на поверхні металу утворюється тонка плівка ферум(ІІІ) оксиду, інертна щодо кислоти (оксид реагує з кислотою тільки при нагріванні).

• Таке явище називають пасивацією. Аналогічно поводиться щодо цієї кислоти алюміній.

Реакції зі складними речовинами.Сульфатна кислота взаємодіє з• основними оксидами амфотерними оксидами,• основами, • амфотерними гідроксидами з утворенням у кожному випадку солі і води.

•H2SO4 + Ві(OH)3→

•H2SO4 + MnO →

• Будучи нелеткою і сильною кислотою, вона вступає в реакції обміну з більшістю солей.

• Напишіть рівняння реакцій сульфатної кислоти зі сполуками, що мають такі формули:

• Li2O, • Fe(OH)3, • Na3PO4.

H2SO4 + Pb(NO3)2→H2SO4 + NaF →

Розклад цукру і целюлози під дією сульфатної кислоти

Застосування сульфатної кислоти

Сульфати.• Сульфатна кислота утворює солі, загальна назва

яких — сульфати• Більшість сульфатів розчиняється у воді.• При випарюванні їх розчинів часто виділяються

кристалогідрати, наприклад CuSO4•5H2O, FeSO4•7H2O, Al2(SO4)3•18H2O.

• Малорозчинними є солі CaSO4 і Ag2SO4, а практично нерозчинними — BaSO4 і PbSO4.

• Утворення осаду барій сульфату використовують як якісну реакцію на йони SO4²ˉ

Найважливіші природні сульфати• гіпсСаSO4·2Н2О; глауберова сільNa2SO4·10H2О; гірка

сільMgSO4·7H2О. • Із наведених формул стає зрозуміло, що це

кристалогідрати, тобто вони містять кристалізаційну воду, яка при нагріванні випаровується.

• На цій властивості кристалогідратів ґрунтується виробництво алебастру 2СаSO4·Н2О з природного гіпсу, який нагрівають до 120–190 °С, у наслідок чого він втрачає частину води.

• При змочуванні водою кімнатної температури алебастр легко приєднує воду й знову перетворюється на гіпс.

• Це відбувається щоразу при накладанні гіпсових пов’язок на травмовані частини тіла, під час виготовлення гіпсових виробів художнього та будівельного призначення.

• Глауберову сіль Na2SO4·10H2О застосовують у виробництві скла, соди, фарб, у медицині.

• Гірку сіль MgSO4·7H2О використовують в обробці тканин, дубінні шкіри, виготовленні медичних препаратів.

• Купрум(ІІ) сульфат, пентагідрат, або мідний купорос CuSO4•5H2O,застосовують у сільському господарстві як засіб проти хвороб і шкідників рослин.

Лабораторний дослід

Інструктаж з БЖД

Якісна реакція на сульфат-аніони

• Якісною реакцією на сульфат аніони є взаємодія їх з катіонами Барію (розчинними у воді сполуками Барію), у результаті чого утворюється нерозчинний у воді і кислотах білий дрібнокристалічний осад барій сульфату.

• Скорочене йонне рівняння якісної реакції таке:

• Ba²+ + SO4²ˉ = BaSO4 ²ˉ↓

Презентація учня про кислотні дощі

Охорона навколишнього середовища• Охорона навколишнього середовища полягає

насамперед у зменшенні викидів, а отже, у модернізації виробництва, запровадженні технології замкненого циклу, коли гази, що є відходами названих виробництв, використовують як сировину для інших виробництв.

• Користь від цього подвійна — не забруднюється навколишнє середовище, а вироблена з гідроген сульфідних відходів нафтопереробної промисловості сульфатна кислота має найменшу вартість.

• Удосконаленням технології виробництва сульфатної кислоти

• займався український хімік Іван Євграфович Ададуров (1879–1938).

• З якими з перелічених речовин взаємодіє розбавлена сульфатна кислота: залізо, купрум(ІІ) оксид, мідь, натрій гідроксид, нітратна кислота, калій карбонат, нітроген(ІІ) оксид? Напишіть молекулярні рівняння реакцій, зазначте їх типи.

• Запропонуйте спосіб розпізнавання концентрованої та розбавленої сульфатної кислоти, що перебувають у банках без етикеток.Мотивуйте його.

• Обчисліть масову частку кристалізаційної води в гіркій солі.

ВИСНОВКИ

• Сульфатна кислота H2SO4 — безбарвна оліїста рідина без запаху, яка необмежено розчиняється у воді. Це сильна й нелетка двохосновна кислота.

• Вона реагує з металами, основними й амфотерними оксидами, основами, амфотерними гідроксидами, а також солями з утворенням сульфатів.

• Сульфатну кислоту та її солі широко використовують у різних галузях.

Завдання додому

• Опрацювати §9.• Виконати вправу 82 (ст.70) письмово.• Скласти міні-твір «Подорож сульфатної

кислоти до Країни хімічних сполук».