Какие продукты образуются при взаимодействии концентрированной серной кислоты с магнием
Определение
Серная кислота $H_2SO_4$ — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха.
Олеум — раствор серного ангидрида $SO_3$ в концентрированной серной кислоте. Формулы, отражающие состав олеума: $H_2SO_4·SO_3$ и $H_2SO_4·2SO_3$.
Особым свойством концентрированной серной кислоты является ее способность отнимать воду, поэтому ее используют как гигроскопическое средство во многих химических реакциях, особенно при получении органических веществ, для осушки или предотвращения поглощения веществами воды. Для этих целей в лабораториях используют эксикаторы – специальные герметические сосуды:
Кроме того, благодаря этой способности, концентрированная серная кислота обугливает органические вещества (сахар, древесину), вызывает сильные ожоги кожи. На фотографиях представлены “продукты” обугливания – “угольный пирог”, получающийся из сахарной пудры действием концентрированной серной кислоты, и обугленная лучина.
При работе с серной кислотой следует соблюдать особую осторожность, так как даже при попадании на одежду или кожу разбавленной кислоты, по мере испарения воды ее концентрация будет увеличиваться.
Свойства разбавленной серной кислоты
Разбавленная $H_2SO_4$ – вступает в реакции замещения, за счет окисления катионов $Н^+$:
$H_2SO_4textrm{(разб.)} + Mg = MgSO_4 + H_2uparrow$
$2H^+ + 2bar{e} = H_2^0$ |2 1 окислитель, восстановление
$Mg – 2bar{e} = Mg^{2+}$ |2 1 восстановитель, окисление
$H_2SO_4textrm{(разб.)} + Cu (Ag, Au, Hg) ne$
Поэтому с активными металлами, стоящими до H в ряду напряжений, реагирует как обычная кислота, вытесняя водород. С благородными металлами (Au, Pt) и металлами, стоящими после Н в ряду напряжений не реагирует. Другие окислительные свойства для разбавленной $H_2SO_4$ нехарактерны. Серная кислота реагирует с основными оксидами и основаниями (в том числе нерастворимыми) и образует два ряда солей: средние — сульфаты ($Na_2SO_4$) и кислые — гидросульфаты ($NaHSO_4$).
Качественной реакцией на серную кислоту и её растворимые соли является их взаимодействие с растворимыми солями бария, при котором образуется белый осадок сульфата бария, нерастворимый в воде и кислотах, например:
$H_2SO_4 + BaCl_2 = BaSO_4 downarrow + 2HCl$
Свойства концентрированной серной кислоты
Концентрированные растворы серной кислоты проявляют сильные окислительные свойства, обусловленные наличием в её молекулах атома серы в высшей степени окисления (+6).
1. Концентрированная $H_2SO_4$ взаимодействует с металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений металлов правее водорода (медь, серебро, ртуть), с образованием сульфатов, воды и продуктов восстановления серы. Глубина восстановления серы зависит от восстановительных свойств металлов:
активные металлы (натрий, калий, литий) восстанавливают серную кислоту до сероводорода,
металлы, расположенные в ряду напряжений от алюминия до железа – до свободной серы,
металлы с меньшей активностью – до сернистого газа.
2. Концентрированные растворы серной кислоты не реагируют с золотом и платиной вследствие их малой активности.
3. Без нагревания не происходят реакции с алюминием, хромом, железом вследствие пассивирования этих металлов: на поверхности этих металлов образуется защитная оксидная плёнка.
Таким образом, продукт восстановления серной кислоты зависит от концентрации кислоты и активности металла:
| Металлы | активные | среднеактивные | неактивные |
|---|---|---|---|
| Li, K, Ba, Ca, Na, Mg | | Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb | | $H_2$, Cu, Ag, Hg, Au | |
| $H_2SO_4textrm{(разб.)}$ | соль + водород: $H_2SO_4textrm{(разб.)} + Zn = ZnSO_4 + H_2uparrow$ | не регаируют $ne$ | |
| $H_2SO_4textrm{(конц.)}$ | соль + вода + $H_2S$: | соль + вода + S: $4H_2SO_4textrm{(конц.)} + 3Zn = $ $3ZnSO_4 + 4H_2O + S$ или соль + вода + $SO_2$: $2Al + 6H_2SO_4textrm{(конц.)} = $ $Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O + 3SO_2$ | соль + вода + $SO_2$: $2H_2SO_4textrm{(конц.)} + 2Ag = $ $Ag_2SO_4 + 2H_2O + SO_2$ кроме Au, Pt, Pd (не реагируют) |
Запомни! Концентрированная серная кислоты пассивирует металлические алюминий, хром и железо.
Данные металлы могут растворяться в $H_2SO_4textrm{(конц.)}$ при сильном нагревании, при этом образуются соль металла (III) и продукты восстановления кислоты:
$8Al+15H_2SO_4textrm{(конц.)} stackrel{t^circ}{=} 4Al_2(SO_4)_3+3H_2Suparrow + 12H_2O $
$2Cr + 6H_2SO_4textrm{(конц.)} stackrel{t^circ}{=} Cr_2(SO_4)_3 + 3SO_2 uparrow+ 6H_2O$
$2Fe + 6H_2SO_4textrm{(конц.)} stackrel{t^circ}{=} Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2uparrow + 6H_2O$
Взаимодействие серной кислоты с неметаллами
Взаимодействие серной кислоты с неметаллами происходит с выделением $SO_2$ и окислением неметаллов до высшей степени окисления:
$C + 2H_2SO_4textrm{(конц.,гор.)} = CO_2uparrow+ 2SO_2uparrow+ 2H_2O$
$S + 2H_2SO_4textrm{(конц.)} = 3SO_2 uparrow+ 2H_2O$
$2P + 5H_2SO_4 = 2H_3PO_4 + 5SO_2uparrow + 2H_2O $
$H_2SO_4textrm{(конц.)} + H_2S = SO_2uparrow + Sdownarrow + 2H_2O$
Источник
IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.
Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.
Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:
Ме0 – 2e— → Ме+2
Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.
Взаимодействие с простыми веществами
с кислородом
Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.
Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO2):
2Mg + O2 = 2MgO
2Ca + O2 = 2CaO
2Ba + O2 = 2BaO
Ba + O2 = BaO2
Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me3N2.
с галогенами
Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:
Мg + I2 = MgI2 – иодид магния
Са + Br2 = СаBr2 – бромид кальция
Ва + Cl2 = ВаCl2 – хлорид бария
с неметаллами IV–VI групп
Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.
Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C22-, фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:
Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:
С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me2Si, с азотом – нитриды (Me3N2), фосфором – фосфиды (Me3P2):
с водородом
Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.
Взаимодействие со сложными веществами
с водой
Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:
c кислотами-неокислителями
Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:
Ве + Н2SO4(разб.) = BeSO4 + H2↑
Mg + 2HBr = MgBr2 + H2↑
Ca + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + H2↑
c кислотами-окислителями
− разбавленной азотной кислотой
С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N2O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH4NO3):
4Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O
4Mg + 10HNO3(сильно разб.) = 4Mg(NO3)2 + NН4NO3 + 3H2O
− концентрированной азотной кислотой
Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:
Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.
− концентрированной серной кислотой
Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:
Be + 2H2SO4 → BeSO4 + SO2↑+ 2H2O
Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.
Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:
4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O
с щелочами
Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:
Be + 2KOH + 2H2O = H2↑ + K2[Be(OH)4] — тетрагидроксобериллат калия
При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород
Be + 2KOH = H2↑+ K2BeO2 — бериллат калия
с оксидами
Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:
Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.
Источник
Серная кислота – сильная двухосновная кислота, при н.у. маслянистая жидкость без цвета и запаха.
Обладает выраженным дегидратационным (водоотнимающим) действием. При попадании на кожу или слизистые оболочки приводит к тяжелым ожогам.
Замечу, что существует олеум – раствор SO3 в безводной серной кислоте, дымящее жидкое или твердое вещество. Олеум применяется
при изготовлении красителей, органическом синтезе и в производстве серной кислот.
Известны несколько способов получения серной кислоты. Применяется промышленный (контактный) способ, основанный на сжигании пирита, окислении
образовавшегося SO2 до SO3 и последующим взаимодействием с водой.
SO2 + O2 ⇄ (кат. – V2O5) SO3
Нитрозный способ получения основан на взаимодействии сернистого газа с диоксидом азота IV в присутствии воды. Он состоит из нескольких этапов:
1. NO + O2 → NO2
Смесь газов подается в башни, орошаемые 75-ной% серной кислотой, здесь смесь оксидов азота поглощается с образованием
нитрозилсерной кислоты:
2. NO + NO2 + 2H2SO4 = 2NO(HSO4) + H2O
3. NO(HSO4) + H2O = H2SO4 + HNO2
В водном растворе диссоциирует ступенчато.
H2SO4 ⇄ H+ + HSO4-
HSO4- ⇄ H+ + SO42-
Сильная кислота. Реагирует с основными оксидами, основаниями, образуя соли – сульфаты.
MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O (гидросульфат калия, соотношение 1:1 – кислая соль)
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O (сульфат калия, соотношение 2:1 – средняя соль)
С солями реакция идет, если в результате выпадает осадок, образуется газ или слабый электролит (вода). Серная кислота, как и многие
другие кислоты, способна растворять осадки.
BaBr2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HBr
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2↑ + H2O
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O
Серная кислота окисляет неметаллы – серу и углерод – соответственно до угольной кислоты (нестойкой) и сернистого газа.
S + H2SO4 → SO2 + H2O
C + H2SO4 → CO2 + SO2 + H2O
Реакции разбавленная серной кислоты с металлами не составляют никаких трудностей: она реагирует как самая обычная кислота, например HCl.
Все металлы, стоящие до водорода, вытесняют из серной кислоты водород, а стоящие после – не реагируют с ней.
Подчеркну, что реакции разбавленной серной кислоты с железом и хромом не сопровождаются переходом этих элементов в максимальную степень окисления.
Они окисляются до +2.
Fe + H2SO4(разб.) → FeSO4 + H2↑
Zn + H2SO4(разб.) → ZnSO4 + H2↑
Cu + H2SO4(разб.) ⇸ (реакция не идет, медь не может вытеснить водород из кислоты)
Концентрированная серная кислота ведет себя совершенно по-иному. Водород никогда не выделяется, вместо него с активными металлами
выделяется H2S, с металлами средней активности – S, с малоактивными металлами – SO2.
Na + H2SO4(конц.) → Na2SO4 + H2S + H2O
Zn + H2SO4(конц.) → ZnSO4 + S + H2O
Cu + H2SO4(конц.) → CuSO4 + SO2 + H2O
Холодная концентрированная серная кислота пассивирует Al, Cr, Fe, Ni, Be, Co. При нагревании или амальгамировании
данных металлов реакция идет.
Обратите особое внимание, что при реакции железа, хрома с концентрированной серной кислотой достигается степень окисления +3.
В подобных реакциях с разбавленной серной кислотой (написаны выше) достигается степень окисления +2.
Fe + H2SO4(конц.) → (t) Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Cr + H2SO4(конц.) → (t) Cr2(SO4)3 + SO2 + H2O
Иногда в тексте задания даны подсказки. Например, если написано, что выделился газ с неприятным запахом тухлых яиц – речь идет
об H2S, если же написано, что выделилось простое вещество – речь о сере (S).
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Серная кислота
Строение молекулы и физические свойства
Серная кислота H2SO4 – это сильная кислота, двухосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях серная кислота – тяжелая маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде.
Растворение серной кислоты в воде сопровождается выделением значительного количества кислоты. Поэтому по правилам безопасности в лаборатории при смешивании серной кислоты и воды мы добавляем серную кислоту в воду небольшими порциями при постоянном перемешивании.
Валентность серы в серной кислоте равна VI.
Способы получения
1. Серную кислоту в промышленности производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита FeS2.
Основные стадии получения серной кислоты :
- Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
- Очистка полученного газа от примесей.
- Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
- Взаимодействие серного ангидрида с водой.
Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):
| Аппарат | Назначение и уравнения реакций |
| Печь для обжига | 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + Q Измельченный очищенный пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащенный кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800оС |
| Циклон | Из печи выходит печной газ, который состоит из SO2, кислорода, паров воды и мельчайших частиц оксида железа. Такой печной газ очищают от примесей. Очистку печного газа проводят в два этапа. Первый этап — очистка газа в циклоне. При этом за счет центробежной силы твердые частички ссыпаются вниз. |
| Электрофильтр | Второй этап очистки газа проводится в электрофильтрах. При этом используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра). |
| Сушильная башня | Осушку печного газа проводят в сушильной башне – снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льется концентрированная серная кислота. |
| Теплообменник | Очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата. |
| Контактный аппарат | 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 + Q В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO3):
Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоев катализатора, начинается процесс окисления SO2 в SO3. Образовавшийся оксид серы SO3 выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню. |
| Поглотительная башня | Получение H2SO4 протекает в поглотительной башне. Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3. nSO3 + H2SO4 → H2SO4·nSO3 Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю. |
Общие научные принципы химического производства:
- Непрерывность.
- Противоток
- Катализ
- Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
- Теплообмен
- Рациональное использование сырья
Химические свойства
Серная кислота – это сильная двухосновная кислота.
1. Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени:
H2SO4 ⇄ H+ + HSO4–
По второй ступени серная кислота диссоциирует частично, ведет себя, как кислота средней силы:
HSO4– ⇄ H+ + SO42–
2. Серная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например, серная кислота взаимодействует с оксидом магния:
H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O
Еще пример: при взаимодействии серной кислоты с гидроксидом калия образуются сульфаты или гидросульфаты:
H2SO4 + КОН → KHSО4 + H2O
H2SO4 + 2КОН → К2SО4 + 2H2O
Серная кислота взаимодействует с амфотерным гидроксидом алюминия:
3H2SO4 + 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6H2O
3. Серная кислота вытесняет более слабые из солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.). Также серная кислота вытесняет летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI).
Например, серная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:
Н2SO4 + 2NaHCO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O
Или с силикатом натрия:
H2SO4 + Na2SiO3 → Na2SO4 + H2SiO3
Концентрированная серная кислота реагирует с твердым нитратом натрия. При этом менее летучая серная кислота вытесняет азотную кислоту:
NaNO3(тв.) + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3
Аналогично – концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород из твердых хлоридов, например, хлорида натрия:
NaCl(тв.) + H2SO4 → NaHSO4 + HCl
4. Также серная кислота вступает в обменные реакции с солями.
Например, серная кислота взаимодействует с хлоридом бария:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
5. Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.
Например, серная кислота реагирует с железом. При этом образуется сульфат железа (II):
H2SO4(разб.) + Fe → FeSO4 + H2
Серная кислота взаимодействует с аммиаком с образованием солей аммония:
H2SO4 + NH3 → NH4HSO4
Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO2. С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н2S.
Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании реакция возможна.
6H2SO4(конц.) + 2Fe → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
6H2SO4(конц.) + 2Al → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до сернистого газа:
2H2SO4(конц.) + Cu → CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
2H2SO4(конц.) + Hg → HgSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
2H2SO4(конц.) + 2Ag → Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2O
При взаимодействии с щелочноземельными металлами и магнием концентрированная серная кислота восстанавливается до серы:
3Mg + 4H2SO4 → 3MgSO4 + S + 4H2O
При взаимодействии с щелочными металлами и цинком концентрированная серная кислота восстанавливается до сероводорода:
5H2SO4(конц.) + 4Zn → 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O
6. Качественная реакция на сульфат-ионы – взаимодействие с растворимыми солями бария. При этом образуется белый кристаллический осадок сульфата бария:
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl
Видеоопыт взаимодействия хлорида бария и сульфата натрия в растворе (качественная реакция на сульфат-ион) можно посмотреть здесь.
7. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты проявляются и при взаимодействии с неметаллами.
Например, концентрированная серная кислота окисляет фосфор, углерод, серу. При этом серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV):
5H2SO4(конц.) + 2P → 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O
2H2SO4(конц.) + С → СО2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
2H2SO4(конц.) + S → 3SO2 ↑ + 2H2O
Уже при комнатной температуре концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород:
3H2SO4(конц.) + 2KBr → Br2↓ + SO2↑ + 2KHSO4 + 2H2O
5H2SO4(конц.) + 8KI → 4I2↓ + H2S↑ + K2SO4 + 4H2O
H2SO4(конц.) + 3H2S → 4S↓ + 4H2O
Источник