Из h2so4 получить na2so4. Серная кислота. Химические свойства серной кислоты

Часть I

1. Атомы металлов, отдавая внешние электроны, превращаются в положительные ионы:

где n - число электронов внешнего слоя атома, соответствующее номеру группы химического элемента.

2. Атомы неметаллов, принимая электроны, недостающие до завершения внешнего электронного слоя , превращаются в отрицательные ионы:

3. Между разноимённо заряженными ионами возникает связь, которая называется ионной.

4. Дополните таблицу «Ионная связь».

Часть II

1. Дополните схемы образования положительно заряженных ионов. Из букв, соответствующих правильным ответам, вы составите название одного из древнейших природных красителей: индиго.

2. Поиграйте в «крестики-нолики». Покажите выигрышный путь, который составляют формулы веществ с ионной химической связью.

3. Верны ли следующие утверждения?

3) верно только Б

4. Подчеркните пары химических элементов, между которыми образуется ионная химическая связь.
1) калий и кислород
3) алюминий и фтор
Составьте схемы образования химической связи между выбранными элементами.

5. Придумайте рисунок в стиле комиксов, отражающий процесс образования ионной химической связи.

6. Составьте схему образования двух химических соединений с ионной связью по условной записи:

Выберите химические элементы «А» и «Б» из следующего списка:
кальций, хлор, калий, кислород, азот, алюминий, магний, углерод, бром.
Подходят для данной схемы кальций и хлор, магний и хлор, кальций и бром, магний и бром.

7. Напишите небольшое литературное произведение (эссе, новеллу или стихотворение) об одном из веществ с ионной связью, которое человек применяет в быту или на производстве. Для выполнения задания используйте возможности Интернета.
Хлорид натрия – вещество с ионной связью, без него нет жизни, хотя, когда его много – это тоже нехорошо. Даже есть такая народная сказка, где рассказывается о том, что принцесса любила своего отца короля так сильно, как соль, за что была изгнана из королевства. Но, когда король однажды попробовал еду без соли и понял, что есть невозможно, он тогда понял, что дочь его очень сильно любила. Значит, соль – есть жизнь, но её потребление должно быть в
меру. Потому что чрезмерное потребление соли сильно вредит здоровью. Избыток соли в организме приводит к заболеванию почек, меняет цвет кожи, задерживает излишнюю жидкость в организме, что приводит к отёкам и нагрузке на сердце. Поэтому, надо контролировать потребление соли. 0,9% раствор хлорида натрия – это физиологический раствор, используется для вливания лекарств в организм. Поэтому, очень трудно ответить на вопрос: полезна или вредна соль? Она нам нужна в меру.

Определить тепловой эффект (энтальпию) реакции нейтрализации и сделать соответствующие выводы, используя законы термодинамики.

Задание на работу.

Опыты по определению энтальпии химических реакций проводятся в калориметрах различной конструкции. В лабораториях используется простейший калориметр, который состоит из наружного стакана 1 емкостью 500 мл, изотермической крышки 6 наружного стакана, внутреннего сосуда 2 емкостью 250 мл, который сверху закрывается изотермической крышкой 5 с тремя отверстиями: для стеклянной мешалки 4 , термометра 3 с ценой деления 0,001°С и пробирки 7 (если пробирка для работы не нужна, то отверстие закрывается пробкой). В отверстие для пробирки, когда нужно, может вставляться воронка.

Опыт 1.

Нейтрализация серной кислоты едким натром в две стадии. Проводить опыт в следующем порядке:

в калориметр отмерить 50мл одномолярного растворасерной кислоты Н 2 SO 4 ;

t 1 в калориметре;

быстро (и без потерь) влить в кислоту 25мл двумолярного раствора щелочи NaOH из сосуда и осторожно перемешать полученный раствор кислой соли NаHSO 4 (объем V 1);

определить температуру t 2 раствора после реакции, которая протекает по уравнению:

H 2 SO 4 + NaOH = NaНSO 4 + H 2 O ΔH 1 = ? (1)

где H 1 - теплота реакции;

t 1 =t 2 -t 1 иобъемV 1 полученного раствора;

к полученному раствору NaНSO 4 быстро прилить оставшиеся 25 мл раствора щелочи, перемешать и определить температуру раствораt 3 . В данном случае кислая соль превращается в среднюю по реакции:

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O ΔH 2 = ? (2)

где H 2 - теплота реакции;

определить разность температур t 2 =t 3 ‑t 2 иобъемV 2 полученного раствора;

результаты опыта занести в табл. 1;

Опыт 2.

Нейтрализация серной кислоты едким натром одну стадию. Проводить опыт в следующем порядке:

в калориметр отмерить 50мл одномолярного растворасерной кислоты Н 2 SO 4 ;

измерить температуру раствора кислоты t 4 в калориметре;

быстро (и без потерь) влить в кислоту 50мл двумолярного раствора щелочи NaOH из сосуда и осторожно перемешать полученный раствор средней соли Nа 2 SO 4 ;

определить температуру t 5 раствора реакции полной нейтрализации,

H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O ΔH 3 = ? (3)

где H 3 - теплота реакции;

определить разность температур t 3 =t 5 -t 4 иобъемV 3 полученного раствора;

результаты опыта занести в табл. 2;

вычислить энтальпию (H 1 ,H 2 ,H 3) реакции нейтрализации по формуле:

ΔH = V ∙ d ∙ C ∙ Δt ∙ 10 ∙ 0,001, (4)

где H - соответствующая теплота реакции;

V - объем полученного раствора соли, мл;

d - плотность данного раствора, г/см 3 ;

С - удельная теплоемкость раствора, Дж (ккал);

t - соответствующая разность наблюдаемых температур до реак­ции и после реакции, °С;

10 - коэффициент пересчета теплоты реакции на один эквивалент, взятой для нейтрализации кислоты;

0,001 - коэффициент пересчета, кДж (ккал);

вычислить суммарную теплоту H 1 +H 2 реакции нейтрализации;

сравнить значение суммарной теплоты реакции H 1 +H 2 со значением H 3 и сделать соответствующие выводы;

вычислить абсолютную и относительную ошибки определения теплоты реакции (3);

записать уравнения реакций (1), (2) и (3) в виде термохимических уравнений.

Приборы и реактивы:

Калориметр, технические весы, пробирки, штатив для пробирок, химические стаканы, дистиллированная вода, двумолярный (2М) раствор едкого натра, одномолярный раствор (1М) серной кислоты H 2 SO 4

Результаты работы

Результаты опыта 1, исходные и расчетные данные, полученные по формуле (4) приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты опыта 2, исходные и расчетные данные, полученные по формуле (4) приведены в табл. 2

Таблица№2

Как видно из результатов расчета, величина H 3 близка по значению к сумме величинH 1 иH 2 и отличается от нее на 0,816 кДж/моль или на 1,3%. Это может быть связано с погрешностью измерений температуры, объемов реагентов и тепловыми потерями через поверхность калориметра.

H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O, ∆H 1 = ‑ 40,907 кДж

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O, ∆H 2 = - 19,047 кДж

2NaOH + Na 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O, ∆H 3 = - 60,770 кДж

Вывод по работе

Рассчитав тепловые эффекты реакций нейтрализации, которые проводились в две и в одну стадию и, проанализировав полученные результаты, мы убедились в справедливости закона Гесса.

Согласно закону Гесса тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном объеме или при постоянном давлении, не зависит от пути реакции, а зависит только от природы исходных и конечных веществ и их состояния.

Литература

Смирнов Г.В., Якунина Г.М.

Химия: Учебно-методическое пособие. - Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2000. - 149 с.

Смирнов Г.В., Якунина Г.М.

Химия: Учебное пособие. - Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2000. - 157 с.

Серная кислота H 2 SO 4 - одна из сильных двухосновных кислот. В разбавленном состоянии она окисляет почти все металлы, кроме золота и платины. Интенсивно реагирует с неметаллами и органическими веществами, превращая некоторые из них в уголь. При приготовлении раствора серной кислоты всегда надо её приливать к воде, а не наоборот, во избежание разбрызгивания кислоты и вскипания воды. При 10 °С затвердевает, образуя прозрачную стекловидную массу. При нагревании 100-процентная серная кислота легко теряет серный ангидрид (триокись серы SO 3) до тех пор, пока её концентрация не составит 98 %. Именно в таком состоянии её обычно и используют в лабораториях. В концентрированном (безводном) состоянии серная кислота - бесцветная, дымящаяся на воздухе (из-за паров), маслянистая жидкость с характерным запахом (Т кипения=338 °С). Она является очень сильным окислителем. Это вещество обладает всеми свойствами кислот:

Химические свойства серной кислоты

H 2 SO 4 + Fe → FeSO 4 + H 2 ;

2H 2 SO 4 + Cu → CuSO 4 + SO 2 +2H 2 O - в этом случае кислота является концентрированной.

H 2 SO 4 + CuO → CuSO 4 + H 2 O

Получающийся раствор синего цвета - CuSO 4 - раствор медного купороса. Серную кислоту еще называют купоросным маслом , так как при реакциях с металлами и их оксидами образуются купоросы. Например, при химической реакции с железом (Fe) - образуется светло-зелёный раствор железного купороса.

Химическая реакция с основаниями и щелочами (или реакция нейтрализации)

H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Сернистая кислота (или правильнее сказать - раствор сернистого газа в воде) образует два вида солей: сульфиты и гидросульфиты . Эти соли являются восстановителями.

Н 2 SO 4 + NaOH → NaНSO 3 + Н 2 O - такая реакция протекает при избытке сернистой кислоты

Н 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + 2Н 2 O - а эта реакция протекает при избытке едкого натра

Сернистая кислота обладает отбеливающим действием. Всем известно, что подобным действием обладает и хлорная вода. Но отличие заключается в том, что в отличии от хлора сернистый газ не разрушает красители, а образует с ними неокрашенные химические соединения!

Кроме основных свойств кислот сернистая кислота способна обесцвечивать раствор марганцовки по следующему уравнению:

5Н 2 SO 3 +2KMnO 4 → 2 Н 2 SO 4 +2MnSO 4 +K 2 SO 4 +Н 2 O

В этой реакции образуется бледно-розовый раствор, состоящий из сульфатов калия, марганца. Окраска обусловлена именно сульфатом марганца.

Сернистая кислота способна обесцветить бром

Н 2 SO 3 + Br 2 + Н 2 O → Н 2 SO 4 + 2HBr

В этой реакции образуется раствор, состоящий сразу из 2-х сильных кислот: серной и бромной.

Если хранить сернистую кислоту при доступе воздуха, то этот раствор окисляется и превращается в серную кислоту

2Н 2 SO 3 + O 2 → 2Н 2 SO 2

Инструкция

Поскольку сульфат натрия - это соль, образованная сильным основанием NaOH и сильной кислотой H2SO4, ее раствор имеет показатель рН, близкий к нейтральному. То есть индикаторы типа лакмуса и фенолфталеина в этой соли не меняют цвет.

В лабораторных условиях, можно получить сульфат натрия , воздействуя серной кислотой на соду кальцинированную (натрий углекислый). Реакция идет до конца, поскольку в результате образуется угольная , которая сразу же разлагается на воду и углекислый газ:
H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2CO3
H2CO3 = H2O + CO2

Полезный совет

Сульфат натрия используется во многих отраслях промышленности. Главным образом, при производстве моющих средств (как один из компонентов), а также при производстве стекла. Натрий сернокислый также находит применение в целлюлозно-бумажной промышленности, при производстве текстиля, обработке кожи и т.д. В лабораторном деле сульфат натрия широко используется для осушения органических растворителей. Может применяться также в пищевой промышленности, как добавка, код по международной номенклатуре – Е514. До сих пор находит ограниченное применение в медицине и ветеринарии.

Сульфат натрия (он же – натрий сернокислый, устаревшее название - «глауберова соль») имеет химическую формулу Na2SO4. Внешний вид – бесцветное кристаллическое вещество. Сульфат натрия широко распространен в природе в виде уже упоминавшийся «глауберовой соли», представляющей собой соединение этой соли с десятью молекулами воды: Na2SO4х10Н2О. Также встречаются минералы другого состава. Допустим, имеется целый ряд навесок солей, сходных по внешнему виду, и поставлена задача: определить, какая именно из них – натрий сернокислый.

Инструкция

Прежде всего, вспомните, что сульфат – это соль, образованная сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой (H2SO4). Поэтому ее раствор должен иметь рН, к нейтральному показателю (7). Разведите небольшое количество каждой соли в воде и с помощью индикаторов и фенолфталеина определите, какова в каждой пробирке. Запомните, что лакмус в кислой среде принимает красный оттенок, а фенолфталеин становится малиновым в щелочной.

Те пробы, в которых цвет индикаторов изменился, отставьте – в них точно нет натрия сернокислого. Вещества, рН растворов которых близок к нейтральному, подвергнете качественной реакции на сульфат-ион. Иными , прилейте к каждой пробе немного раствора хлористого бария. Та проба, где мгновенно образовался плотный белый осадок, наверняка содержит этот ион, потому что произошла такая реакция:Ba2+ + SO42- = BaSO4.

Остается выяснить, содержало ли , помимо сульфат-иона, еще и ион натрия . Может это был сернокислый калий или сернокислый литий, к примеру. Для этого небольшое количество сухого вещества, относящегося к этой пробе, поместите в пламя горелки. Если вы увидите ярко-желтую окраску – это наверняка ион натрия . Если же цвет будет ярко-красным – это литий, а темно-пурпурным – калий.

Из всего следует, что признаками, по которым можно