Серная кислота и её свойства

Что такое серная кислота

Серная кислота H_2SO_4 — сильная двухосновная кислота, одно из важнейших веществ химической промышленности. Это тяжёлая маслянистая бесцветная жидкость без запаха, которая хорошо растворяется в воде и при этом сильно разогревается.

Правило безопасности: при разбавлении нужно лить кислоту в воду тонкой струйкой, а не наоборот. Если налить воду в кислоту, выделится столько теплоты, что вода закипит и брызги кислоты разлетятся.

Свойства разбавленной кислоты

Разбавленная серная кислота проявляет все общие свойства кислот:

• реагирует с активными металлами с выделением водорода: Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2;
• реагирует с основными оксидами: CuO + H_2SO_4 = CuSO_4 + H_2O;
• реагирует с основаниями: 2NaOH + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2H_2O;
• реагирует с солями: BaCl_2 + H_2SO_4 = BaSO_4 + 2HCl.

Последняя реакция важна: выпадает белый осадок сульфата бария, поэтому она служит качественной реакцией на сульфат-ион.

Свойства концентрированной кислоты

Концентрированная серная кислота ведёт себя иначе — она сильный окислитель за счёт серы. С металлами она не выделяет водород, а образует другие продукты, например оксид серы. С медью реакция идёт при нагревании:

Cu + 2H_2SO_4(конц.) = CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O

Кроме того, концентрированная кислота очень гигроскопична — отнимает воду у других веществ. Поэтому ей сушат газы, а при попадании на бумагу или сахар она их обугливает.

Получение серной кислоты

В промышленности серную кислоту получают из серы или серного колчедана в три стадии. Сначала получают сернистый газ, затем окисляют его до серного ангидрида на катализаторе, и наконец растворяют ангидрид, получая кислоту:

S + O_2 = SO_2

2SO_2 + O_2 = 2SO_3

SO_3 + H_2O = H_2SO_4

Вторая стадия — обратимая реакция, поэтому для неё подбирают условия по принципу Ле Шателье и применяют катализатор.

Применение

Соли серной кислоты называются сульфатами. Саму кислоту применяют при производстве удобрений, очистке нефтепродуктов, в аккумуляторах, для получения красителей и других кислот. По объёму производства серная кислота — одно из первых веществ в мире, её даже называют «хлебом химической промышленности».

Частая ошибка: считают, что концентрированная серная кислота с любыми металлами выделяет водород, как разбавленная. Это неверно: концентрированная кислота — окислитель за счёт серы, поэтому водород она не выделяет, а образует SO_2 или другие продукты восстановления серы.

Кратко о главном

• Серная кислота H_2SO_4 — сильная двухосновная кислота.
• Разбавляют только вливая кислоту в воду.
• Разбавленная реагирует как обычная кислота, с активными металлами даёт водород.
• Концентрированная — сильный окислитель, не выделяет водород и пассивирует железо.
• Соли — сульфаты; качественная реакция — белый осадок BaSO_4.