Окислительные свойства концентрированной серной кислоты конспект

Обновлено: 06.07.2024

а) концентрированная H ₂ +6 SO ₄ – сильный окислитель; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) может восстанавливаться до S +4 O ₂ , S 0 или H ₂ S -2 (без нагревания не реагируют также Fe, Al, Cr - пассивируются):

H ₂ SO ₄ (конц.) + Me = соль + H ₂ O + Х

б) концентрированная H ₂ S +6 O ₄ реагирует при нагревании с некоторыми неметаллами за счет своих сильных окислительных свойств, превращаясь в соединения серы более низкой степени окисления, (например, S +4 O ₂ ):

неМе + H ₂ SO ₄ (конц.) = H ₂ O + SO ₂ + кислородсодержащая кислота неМе

, где неметалл в высшей валентности

С 0 + 2H ₂ S +6 O ₄ (конц) = C +4 O ₂ + 2S +4 O ₂ + 2H ₂ O

S 0 + 2H ₂ S +6 O ₄ (конц) = 3S +4 O ₂ + 2H ₂ O

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Запишите уравнения реакций между серной концентрированной кислотой и следующими веществами: натрия, ртуть, сера.

Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

№2. Вычислите объём газа (н.у.), который образуется при взаимодействии 15% - ного раствора серной кислоты массой 900 г с цинком?

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Урок № 26. Окислительные свойства серной кислоты.

Продолжить знакомить учащихся с соединениями серы и их свойствами на примере серной кислоты;

Конкретизация общих знаний учащихся о свойствах кислот в свете ТЭД на примере разбавленной серной кислоты и знаний об ОВР на примере концентрированной серной кислоты.

Рассмотреть окислительные свойства концентрированной серной кислоты. Совершенствовать умение составлять ОВР, расставлять коэффициенты в них методом электронного баланса;

Способствовать развитию логического мышления (умению сравнивать, выделять главное);

Прививать навыки самостоятельного получения знаний;

Основные понятия : разбавленная и концентрированная серная кислота; окислитель, восстановитель, благородные металлы, сульфаты и гидросульфаты, пассивация, окислительно-восстановительные реакции, метод электронного баланса.

Средства обучения : мультимедийный проектор , презентация, ноутбук, сахарная пудра, концентрированная H ₂ SO ₄ , стакан, стеклянная палочка; таблица растворимости.

Тип урока : комбинированный

I . Организационный момент.

II . Проверка домашнего задания

Ва (NO3)2 +H2SO4 = Ва SO4 +2HNO3

Na2SO3+H2SO4= Na2SO4 +H2O + SO2

MgCl2 + 2H2SO4 кон = Mg ( HSO4 )2 + 2 НС l

2NaOH+ H2SO4 = Na2SO4 +2H2O

2Al(OH)3 + 3H2SO4= Al2(SO4)3 +3H2O

- Запишите химическую формулу серной кислоты. Определите степень окисления каждого элемента. ( H ₂ + S +6 O ₄ − 2 )

III . Актуализация знаний

1. какими физическими свойствами обладает серная кислота и ангидрид серной кислоты?

2. H ₂ SO ₄ – каким электролитом является? ( сильный электролит.)7

3. Для разбавленной кислоты характерны все общие для кислот свойства. Перечислите эти свойства химические свойства

Опорная схема для повторения:

кислота соль+Н ₂ О

если образуется газ или осадок

Выберите, с какими из перечисленных веществ реагирует разбавленная серная кислота: серебро, алюминий, оксид марганца ( II ), оксид марганца ( VII ), гидроксид калия, сульфид железа( II ), нитрат магния, нитрат бария, карбонат калия. Составьте уравнения возможных реакций в молекулярном и ионном виде.

(самостоятельная работа учащихся, проверка на слайдах)

Серная кислота двухосновная. Образует два ряда солей: сульфаты ( Na ₂ SO ₄ ) и гидросульфаты ( NaHSO ₄ ).

Используя таблицу растворимости, определите какие ионы связываясь с сульфат-ионами, образуют осадок ( Ba 2+ , Sr 2+ , Ca 2+ , Ag + , Pb 2+ )

Качественная реакция. Для качественного обнаружения сульфатов используют растворимые соли бария. Образуется белый мелкокристаллический осадок сульфата бария, не растворимый в кислотах и щелочах.

IV. Изучение нового материала

Вводная беседа о физических свойствах серной кислоты.

Серная кислота H ₂ SO ₄

Физические свойства:

Обладает сильным водоотнимающим действием. Серная кислота очень едкое вещество:

-легко обугливает органически вещества;

-при попадании на кожу вызывает сильнейшие ожоги.

При смешивании серной кислоты с водой выделяется большое количество теплоты.

При растворении серной кислоты нужно влить её тонкой струёй в воду и перемешать. Если воду влить в серную кислоту, то вода, не успев смешаться с серной кислотой, может закипеть и выбросить брызги на лицо и руки.

Рассказ учителя об химических свойствах серной кислоты с элементами самостоятельной работы учащихся.

Химические свойства:

Химические свойства серной кислоты в значительной степени зависят от её концентрации.

Концентрированная серная кислота – сильный окислитель. Она взаимодействует даже с малоактивными металлами и некоторыми неметаллами (углем, серой, фосфором)

Взаимодействие с металлами

Li … Mn

Zn … Pb H

Cu Ag …

средней активности

малоактивные

Ме + H ₂ SO _4конц Ме SO ₄ + Н ₂ О +

H ₂ S -2

активные M

средней активности М

малоактивные M

Составить реакцию взаимодействия магния с концентрированной серной кислотой:

Zn 0 -2 e = Zn 2+ 4 окисление, восстановитель

S +6 +8 e = S -2 1 восстановление, окислитель

Закрепление

Расставьте коэффициенты методом электронного бланса

..Zn + ..H ₂ SO ₄ = .. ZnSO ₄ + ..H ₂ O + ..SO ₂

..Zn + ..H ₂ SO ₄ = ..ZnSO ₄ + ..H ₂ O + ..H ₂ S

… Zn + …H ₂ SO ₄ = …ZnSO ₄ + …H ₂ O +… S

Составить реакцию взаимодействия меди с концентрированной серной кислотой: сл.13

Cu 0 -2 e = Cu 2+ 1 окисление, восстановитель

S +6 +2 e = S +4 1 восстановление, окислитель

..S + ..H ₂ SO ₄ = ..H ₂ O + ..SO ₂

2P + 5 H ₂ SO ₄ = 2H ₃ PO ₄ + 5SO ₂ + 2H ₂ O

P 0 - 5 e → P 5+ *2 восстановитель

S 6+ +2 e → S +4 *5 окислитель

V Рефлексия слайд 15

Что нового вы узнали о серной кислоте? (Концентрированная серная кислота, в отличии от разбавленной взаимодействует со всеми металлами, стоящими в ряду напряжения, как до водорода, так и после него. При этом выделяются различные серосодержащие соединения).

Вы открыли склянку с вязкой бесцветной жидкостью и увидели выделяющийся из нее белый дым. Когда в склянку опустили лучину, то ее конец обуглился. Какое вещество находиться в склянке? (Скорее всего, в склянке находится конц. серная кислота. Но для окончательного результата необходимо ее разбавить и провести качественную реакцию с хлоридом бария.)

VI . Домашнее задание слайд 16

Изучить § 21, составить уравнение реакций по схеме 6 ст. 77 , задание .3 б),Тесты с.78,

Цель урока: опираясь на знания учащихся о свойствах кислот, изучить свойства серной кислоты, подчеркнуть свойства концентрированной серной кислоты.

Сформировать понятие о строении серной кислоты.
Ознакомиться с физическими свойствами серной кислоты.
Сформировать представление о производстве серной кислоты.
Повторить, какие общие свойства класса кислот характерны для разбавленной серной кислоты, разобрать окислительные свойства концентрированной серной кислоты.
Узнать, какое практическое значение имеет серная кислота и ее соли.
Уметь проводить химический эксперимент в строгом соответствии с правилами техники безопасности.

Развивать умение сравнивать, систематизировать, наблюдать, делать выводы.
Продолжить формирование исследовательских навыков учащихся при работе с литературой, выполнением лабораторных опытов.
Развивать речь, память, внимание, мышление, эмоциональную сферу.

Воспитывать ответственность и аккуратность, коммуникативные навыки.
Воспитывать позитивное отношение к химии.
Организация совместной деятельности, ведущей к активизации учебно-познавательного процесса.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Форма работы: групповая.

комплекс “Компьютер + проектор для демонстрации презентации к уроку”;
раздаточный материал (инструкционные карточки);
реактивы для работы в группах (указаны в инструкциях).

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

- Скажите, пожалуйста, с каким элементом и какой группы мы начали знакомство на предыдущих уроках? (Сера, IV группа)

- С какими соединения серы мы уже познакомились? (Cероводород, оксид серы (IV), сернистая кислота, оксид серы (VI)).

- Сегодня мы продолжим знакомство с соединениями серы и будем вести разговор о серной кислоте и ее солях. Запишите тему урока в тетрадях: “Серная кислота. Окислительные свойства серной кислоты”.

- Назовите мне, пожалуйста, формулу серной кислоты (H₂SO₄), запишите ее в тетрадь.

- Определите степень окисления серы в серной кислоте (+6).

- Вы, конечно, что-то слышали об использовании этого вещества, чтобы еще больше заинтересовать вас, давайте посмотрим рекламу серной кислоты и ее солей. (Заранее учеником приготовлена презентация “Необходимость серной кислоты и ее солей”, презентация сделана в Microsoft Power Point).

Презентация “Необходимость серной кислоты и ее солей”. Приложение 1.

Применение серной кислоты.

Серная кислота – один из основных продуктов химической промышленности.

Основным потребителем серной кислоты является производство минеральных удобрений – суперфосфата и сульфата аммония. Производство минеральных удобрений потребляет около половины всей производимой кислоты.

Серная кислота в качестве электролита используется в автомобильных аккумуляторах.

Серная кислота нужна для получения из жиров и последующей жирных кислот очистки, которые идут на производства мыла и порошков (синтетических моющих средств). Красители и пластмассы тоже не могут быть изготовлены без серной кислоты. Фармацевтическая промышленность не может обойтись без серной кислоты.

Серная кислота часто применяется при переработке (разложении) некоторых руд и концентратов, например титана, циркония, ванадия и некоторых других металлов.

Значительное количество серной кислоты расходуется при переработке жидкого топлива – для очистки керосина, парафина, смазочных масел от сернистых и непредельных соединений.

Серная кислота применяется так же для осушения газов.

На металлообрабатывающих заводах серную кислоту используют в цехах гальванопокрытий. Кислота растворяет тончайший слой металла и с ним удаляются следы загрязнений

В текстильной промышленности серная кислота, вернее ее соли – сульфаты, нужна для аппретурной обработки тканей, после которой ткань приобретает свой настоящий вид. А так же для протравливания (пропитки) ткани солями при окрашивании, это обеспечивает прочное соединение красителей с тканью.

Серная кислота требуется для дубления и окрашивания кожи.

НО! Отрицательно влияет на печень, вызывает расстройство желудка.

Серная кислота широко применяется в различных органических синтезах, например для сульфирования соединений – при производстве сульфокислот. Для производства уксусной кислоты, этилового спирта.

Серная кислота применяется в качестве водоотнимающего средства в реакциях нитрования - при производстве нитробензола, нитроцеллюлозы (пироксилина), нитроглицерина и т.д.

Широко используются и соли серной кислоты.

Медный купорос – применяют для борьбы с различными грибками – вредителями сельского хозяйства, для производства медных покрытий и получения различных соединений меди.

Железный купорос – для приготовления желтой кровяной соли, для очистки воды и консервирования дерева.

Горькая соль (сульфат магния) – как успокоительное при повышенной возбудимости ЦНС, при лечении столбняка, при отравлении (очищает организм, а также полностью блокирует поступление яда в кровь), и как слабительное.

Вот теперь, я думаю, серная кислота вызвала у вас интерес. Поэтому давайте выясним, что это за вещество с точки зрения химии. Каковы же задачи урока? (Учитель формулирует задачи урока). Как же будем решать поставленные задачи?

III. Усвоение новых знаний.

Работать сегодня мы будем по группам. Каждая группа получает свое задание. Для его выполнения вам предлагается Карточка-инструкция, в которой указаны вопросы, подлежащие проработке, методика проведения химического эксперимента, указаны задания каждому члену группы. (Карточки-инструкции для каждой группы прилагаются. Приложение 2)

И так, сейчас вы внимательно читаете инструкцию, распределяете работу внутри группы и прорабатываете материал по теме: “Серная кислота”. На выполнение вам дается 6 минут, затем заслушаем отчет о проделанной работе каждой группы.

Не забывайте, если необходима будет помощь при выполнении заданий, можно обратиться к своему консультанту в группе или учителю.

Время вышло. Заканчиваем работу в группах. Заслушаем отчет о проделанной работе каждой группы. И так, все основные выкладки о проделанной работе каждый выступающий будет записывать на доске, а вы, ребята, к себе в тетради. Если возникают вопросы по ходу выступления, обязательно задавайте.

Что же у нас получилось после подведения итогов работы каждой группы? А у нас получился почти готовый продукт “Серная кислота”. Осталось изучить окислительные свойства концентрированной серной кислоты. С этими свойствами познакомлю вас я.

Запишите в тетрадях: “Окислительные свойства концентрированной серной кислоты”.

Взаимодействие с металлами

1. В пробирку поместить порошок цинка и добавить 2 мл концентрированной серной кислоты.

Вывод: При взаимодействии цинка с концентрированной серной кислотой выделяется не водород Н₂. А соединения серы или сама сера (SO₂, H₂S, S).

Запишем уравнение реакции:

2. В пробирку поместить кусочек медной проволоки и добавить концентрированную серную кислоту (чтобы покрыла проволоку), нагреть пробирку.

Вывод: концентрированная серная кислоты взаимодействует с мелью. При этом выделяется сернистый газ SO₂.

Запишем уравнение реакции:

Вывод: концентрированная серная кислота реагирует как с металлами до водорода, так и после. НО! Концентрированная серная кислота при комнатной температуре пассивирует железо и алюминий. Поэтому кислоту можно перевозить в стальных цистернах.

В результате реакций образуются сульфаты металла, вода и продукт восстановления серы (S, SO₂, H₂S).

IV. Подведение итогов.

Учитель дает качественную оценку работы класса в целом. Учащиеся за работу в группах выставляют себе оценки, за тем их комментирует учитель.

V. Закрепление знаний.

Осуществите цепочку превращений:

VI. Информация о домашнем задании.

Наш урок подходит к концу. Я попрошу вас оценить нашу с вами работу на уроке. Что нового вы сегодня узнали (чего не знали ранее)? Какие практические умения и навыки вы сегодня применяли?

Что понравилось в нашей работе и что не понравилось? Что было непонятно? Что вы научились выполнять? Какие были затруднения? Что показалось интересным?

ОВР в статье специально выделены цветом. Обратите на них особое внимание. Эти уравнения могут попасться в ЕГЭ.

Разбавленная серная ведет себя, как и остальные кислоты, окислительные свои возможности прячет:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑

Автор статьи — Саид Лутфуллин

И еще, что надо помнить про разбавленную серную кислоту : она не реагирует со свинцом . Кусок свинца, брошенный в разбавленную H2SO4 покрывается слоем нерастворимого (см. таблицу растворимости) сульфата свинца и реакция моментально прекращается.

Концентрированная серная кислота – тяжелая маслянистая жидкость, не летучая, не имеет вкуса и запаха

За счет серы в степени окисления +6(высшей) серная кислота приобретает сильные окислительные свойства.

Правило для задания 24 (по-старому А24) при приготовлении растворов серной кислоты никогда нельзя в нее лить воду. Концентрированую серную кислоту нужно тонкой струйкой вливать в воду, постоянно помешивая.

Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами

Эти реакции строго стандартизированны и идут по схеме:

H2SO4(конц.) + металл → сульфат металла + H2O + продукт восстановленной серы.

Есть два нюанса:

1) Алюминий, железо и хром с H2SO4 (конц) в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.

2) С платиной и золотом H2SO4 (конц) не реагирует вообще.

Сера в концентрированной серной кислоте – окислитель

значит, сама будет восстанавливаться;
то, до какой степени окисления будет восстанавливаться сера, зависит от металла.

Рассмотрим диаграмму степеней окисления серы:

До -2 серу могут восстановить только очень активные металлы — в ряду напряжений до алюминия включительно.

Реакции будут идти вот так:

при взаимодействии H2SO4 (конц) с металлами в ряду напряжений после алюминия, но до железа, то есть с металлами со средней активностью сера восстанавливается до 0:

все остальные металлы, начиная с железа в ряду напряжений (включая те, что после водорода, кроме золота и платины, конечно), могут восстановить серу только до +4. Так как это малоактивные металлы:

(обратите внимание, что железо окисляется до +3, до максимально возможной, высшей степени окисления, так как оно имеет дело с сильным окислителем)

Конечно, все относительно. Глубина восстановления будет зависеть от многих факторов: концентрации кислоты (90%, 80%, 60%), температуры и т.д. Поэтому совсем уж точно предсказать продукты нельзя. Приведенная выше таблица тоже имеет свой процент приблизительности, но пользоваться ей можно. Еще необходимо помнить, что в ЕГЭ, когда продукт восстановленной серы не указан, и металл не отличается особой активностью, то, скорее всего, составители имеют в виду SO ₂. Нужно смотреть по ситуации и искать зацепки в условиях.

SO ₂– это вообще частый продукт ОВР с участием конц. серной кислоты.

H2SO4 (конц) окисляет некоторые неметаллы (которые проявляют восстановительные свойства), как правило, до максимальной — высшей степени окисления (образуется оксид этого неметалла). Сера при этом тоже восстанавливается до SO ₂:

Свежеобразованный оксид фосфора ( V ) реагирует с водой, получается ортофосфорная кислота. Поэтому реакцию записывают сразу:

То же самое с бором, он превращается в ортоборную кислоту:

Начнем с взаимодействия серы (простого вещества) с концентрированной серной кислотой. В простом веществе степень окисления 0, в кислоте +6. В этой ОВР сера +6 будет окислять серу 0. Посмотрим на диаграмму степеней окисления серы:

Сера 0 будет окисляться, а сера +6 будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления. Будет выделяться сернистый газ:

Но в случае с сероводородом:

Образуется и сера (простое вещество), и сернистый газ:

А вот галогены в составе бромидов и иодидов (как и в составе соответствующих галогеноводородов) окисляются ей до свободных галогенов. Только вот сера восстанавливается по-разному: иодид является более cильным восстановителем, чем бромид. Поэтому иодид восстанавливает серу до сероводорода, а бромид до сернистого газа:

Хлороводород и фтороводород (как и их соли) устойчивы к окисляющему действию H2SO4 (конц).

И наконец, последнее: для концентрированной серной кислоты это уникально, больше никто так не может. Она обладает водоотнимающим свойством .

Это позволяет использовать концентрированную серную кислоту самым разным образом:

Во-вторых, катализатор в реакциях, в которых отщепляется вода (например, дегидратация и этерификация):

Читайте также: