Методична розробка
лекції
Тема: Сульфатна кислота. Нітратна кислота
Курс: 2
Спеціальність: всі спеціальності
ОКР: фаховий молодший
бакалавр
Кількість годин: 2
1.
Загальна характеристика сульфатної кислоти
Кислоти
– сполуки молекулярної будови, до складу яких входять атоми Гідрогену, здатні
заміщуватися на металічний елемент, і кислотні залишки.
Сульфатна
кислота Н2SО4 –
двохосновна оксигеновмісна сильна кислота. Двохосновна тому, що містить у
своєму складі два атоми Гідрогену (Н2SО4),
оксигеновмісна тому, що містить атоми Оксигену (Н2SО4).
Кислотний залишок сульфатної кислоти - SО4 . солі сульфатної кислоти називаються сульфатами.
2.
Фізичні властивості
сульфатної кислоти
Концентрована сульфатна кислота – безбарвна в’язка рідина
без запаху, добре розчиняється у воді у будь-яких пропорціях, гігроскопічна. Солі
сульфатної кислоти називаються сульфатами.
3.
Хімічні властивості
сульфатної кислоти
Дисоціація .
Сульфатна кислота дисоціює у водному розчині з
утворенням катіонів Гідрогену Н+. Оскільки вона є двохосновною,
дисоціація відбувається в дві стадії:
Н2SО4
↔ Н+ + НSО4 - ;
НSО4 - ↔ Н+ + SО42
-.
Дисоціація за першою стадією в розбавленому розчині
відбувається майже повністю, а за другою – частково, однак у йонно-молекулярних
рівняннях її за традицією записують сукупністю йонів 2Н+ + SО42
-.
Реакції з металами.
Сульфатна кислота взаємодіє майже з усіма металами.
Оскільки метал завжди виступає відновником, то кислота виконує роль окисника й
відновлюється. У молекулі Н2SО4 Н2 +1 S+6 О4-2
можуть відновитися (знизити ступінь окиснення) два елементи Гідроген і Сульфур.
Якщо з металом взаємодіє розбавлена
сульфатна кислота, то відновлюється Гідроген. Продукти цієї реакції
сульфат металічного елемента і водень. Не реагують із розбавленою сульфатною кислотою метали, які в ряді активності
розміщені
після водню: мідь, ртуть, срібло, золото та ін..
Mg
+
Н2SО4 (розб.)
= Mg
SО4 + Н2↑;
магній сульфат
Fe
+ Н2SО4 (розб.) = FeSО4
+ Н2↑.
ферум (ІІ) сульфат
Якщо з металом взаємодіє концентрована сульфатна кислота,
то відновлюється Сульфур. Із концентрованою кислотою реагують і ті метали, які
розміщені в ряду активності після водню (крім золота (Au) і платини (Pt) ). Чим
активніший метал, тим сильніше відновлюється Сульфур. Малоактивні метали
відновлюють кислоту до SO2 ( Сульфур має ступінь окиснення
+4), а дуже активні – до Н2S ( ступінь окиснення Сульфуру – 2):
Cu
+ 2Н2SО4 (конц.) = СuSО4
+
SO2↑ + 2Н2О;
4Mg
+
5Н2SО4 ( конц.) = 4Mg SО4
+ Н2S↑ +
4Н2О.
У разі
участі в реакції металу середньої активності утворюється сірка або одночасно
відбуваються дві реакції – з утворенням Н2S і
S чи S та SO2.
Реакції з основними оксидами.
Сульфатна
кислота реагує з основними оксидами з утворенням відповідного сульфату і води:
CuО + Н2SО4
= СuSО4 + Н2О.
Реакції з амфотерними
оксидами.
Сульфатна
кислота реагує з амфотерними оксидами з утворенням відповідного сульфату і
води:
ZnО + Н2SО4
= ZnSО4
+ Н2О.
Реакції з основами.
Сульфатна
кислота реагує з основами з утворенням
відповідного сульфату і води:
2NaOH
+ Н2SО4
= Na2SО4
+ 2Н2О.
Cu(ОН)2 + Н2SО4
= СuSО4 + 2Н2О.
Реакції з амфотерними
гідроксидами.
Сульфатна
кислота реагує з амфотерними гідроксидами з утворенням відповідного сульфату і води:
Zn(ОН)2 + Н2SО4
= ZnSО4
+ 2Н2О.
Реакції з солями.
Сульфатна
кислота реагує з солями як розчинними, так і нерозчинними:
Na2СО3 + Н2SО4
= Na2SО4
+ СО2 ↑+ Н2О.
Mg3(РО4)2 + 3Н2SО4
= 3MgSО4
+ 2Н3РО4.
4.
Фізичні властивості нітратної кислоти
Нітратна
кислота – безбарвна рідина з різким задушливим запахом, добре розчиняється у воді у будь-яких
пропорціях. Солі нітратної кислоти називаються нітратами.
5.
Хімічні властивості нітратної кислоти
Дисоціація .
Нітратна
кислота дисоціює у водному розчині з утворенням катіонів Гідрогену Н+:
HNO3 ↔
Н+ + NO3 -
.
Реакції з металами.
Нітратна
кислота взаємодіє майже з усіма металами, за винятком найпасивніших – золота,
платини. Під час цих реакцій водень не виділяється. Причина полягає в тому, що атом Нітрогену в ступені
окиснення +5, який міститься в молекулі HNO3 , виявляє більшу здатність приєднувати електрони,
ніж атом Гідрогену в ступені окиснення +1. Отже, окисником у нітратній кислоті
є Нітроген, а не Гідроген. Відновлення кислоти може відбуватися до оксидів NО2 (нітроген
(ІV) оксид), в якому ступінь окиснення Нітрогену +4; NО(нітроген (ІІ) оксид),
в якому ступінь окиснення Нітрогену +2; N2О(нітроген (І) оксид), в якому ступінь окиснення
Нітрогену +1; азоту N2 і амоній нітрату NН4NО3 , в
амонійній групі(NН4 +)якого ступінь окиснення
Нітрогену - 3. Якщо реагентом є концентрований розчин кислоти, то Нітроген незалежно
від активності металу відновлюється переважно до ступеня окиснення +4, тобто крім
відповідного нітрату і води утворюється нітроген (ІV) оксид NО2:
Cu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2Н2О + 2NО2 ↑;
Nі + 4HNO3 (конц.) = Nі(NO3)2 + 2Н2О + 2NО2 ↑
Mg + 4HNO3 (конц.) = Mg(NO3)2 + 2Н2О + 2NО2 ↑
.
У разі
використання розбавленого розчину кислоти її відновлення відбувається як
мінімум до нітроген (ІІ) оксиду NО. Чим активніший метал і чим менша концентрація
кислоти в розчині, тим істотніше знижується ступінь окиснення Нітрогену:
3Cu + 8HNO3 (помірно розб.) = 3Cu(NO3)2 + 4Н2О + 2NО ↑;
4Zn + 10HNO3 (помірно розб.) = 4Zn(NO3)2 + 5Н2О
+ N2О ↑;
4Mg + 10HNO3 ( дуже розб.) = 4Mg(NO3)2 + 3Н2О + NН4NО3 .
Реакції з основними оксидами.
Нітратна кислота реагує з основними оксидами з
утворенням відповідного нітрату і води:
CuО + 2НNО3 = Сu(NO3)2 + Н2О.
Реакції з амфотерними
оксидами.
Нітратна кислота реагує з амфотерними оксидами
з утворенням відповідного нітрату і
води:
ZnО + 2НNО3 = Zn(NO3)2 + Н2О.
Реакції з основами.
Нітратна кислота реагує з основами з утворенням відповідного нітрату і води:
NaOH
+ НNО3 = NaNО3 + Н2О.
Cu(ОН)2 + 2НNО3 = Сu(NO3)2 + 2Н2О.
Реакції з амфотерними
гідроксидами.
Нітратна кислота реагує з амфотерними
гідроксидами з утворенням відповідного нітрату і води:
Zn(ОН)2 + 2НNО3 = Zn(NO3)2 +
2Н2О.
Реакції з солями.
Нітратна кислота реагує з солями як
розчинними, так і нерозчинними:
Na2СО3 + 2НNО3 = 2NaNО3 + СО2 ↑+ Н2О.
Mg3(РО4)2 + 6НNО3 = 3Mg(NO3)2 +
2Н3РО4.
6.
Кислотні опади
Трапляються
випадки, коли дощова вода містить домішки кислот. Молекули кислот з’являються в
атмосфері внаслідок хімічних реакцій.
За
високої температури, яка досягається при згорянні палива, пального, починають
взаємодіяти головні компоненти повітря – азот і кисень:
t
N2 + О2 = 2NО.
Нітроген (ІІ) оксид, що утворюється, швидко реагує з
киснем за звичайних умов:
2NО + О2 = 2NО2.
Сульфур (ІV) оксид SО2 потрапляє в повітря при спалюванні вугілля ( сполуки Сульфуру є домішками), а також
із газовими викидами під час випалюванні сульфідних руд:
t
2ZnS + 3О2 = 2ZnО + 2SО2↑.
Оксиди
NО2 і SО2
взаємодіють із водою, крапельки якої наявні в атмосфері. Продуктами цих реакцій
є нітратна і сульфітна кислоти, а остання ще й окислюється киснем у сульфатну
кислоту:
4NО2 + 2Н2О
+ О2 = 4НNО3;
SО2 + Н2О = Н2SО3;
Н2SО3
+ Н2О = Н2SО4.
Невелика
кількість цих кислот разом із дощем і снігом потрапляє на земну поверхню.
Кислотні
опади завдають значної шкоди довкіллю. Вони зменшують урожаї
сільськогосподарських культур, спричиняють різні захворювання у тварин і людей,
руйнування будівель і пам’ятників із мармуру та вапняку, оскільки мармур і вапняк містять кальцій
карбонат, який реагує із кислотами, металевих виробів.
Запобігання
утворенню оксидів Нітрогену можна, знизивши температуру згоряння палива і
пального. З метою зменшення викидів сірчистого газу SО2
в атмосферу теплоелектростанціями перевагу віддають паливу з меншим вмістом
Сульфуру, а відпрацьовані гази очищають від сульфур (ІV) оксиду пропусканням крізь водну суспензію кальцій
гідроксиду Са(ОН)2 чи розпилюють у них негашене вапно СаО:
SО2 + Са(ОН)2 = СаSО3;
SО2 + СаО = СаSО3.
Домашнє завдання для студентів 2 курсу з теми
СУЛЬФАТНА КИСЛОТА. НІТРАТНА КИСЛОТА
Опрацюйте ⸹21, матеріал лекції, складіть
конспект, письмово виконайте завдання 155 - 165.
Завдання 155. Укажіть правильну відповідь.
Нітратній кислоті відповідає оксид: а) NО; б) N2О3; в) N2О5; г) N2О.
Завдання 156. Яких частинок
більше в розбавленому розчині сульфатної кислоти: а) молекул кислоти чи йонів НSО4 - ; б) йонів SО42
– чи йонів Н+ ?
Завдання 157. Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння:
а) Н2SО4 + МnО
→ б) Н2SО4
+ Рb(NO3)2 →
Н2SО4
+ Fe(ОН)3 → Н2SО4
+NаF →
Завдання 158. Складіть рівняння тих реакцій, які можливі:
а) Аg + Н2SО4(розб.)
→
б) Мg + Н2SО4(розб.)
→
Аg + Н2SО4(
конц.) → Zn + Н2SО4(
конц.) →
Завдання 159. Знайдіть відповідність між елементом і його
функцією в реакції нітратної кислоти з металом:
1) Гідроген; а) окисник;
2) Нітроген;
б)
відновник;
3) Оксиген; в)
не змінює ступеня окиснення.
4) металічний елемент;
Завдання 160. Допишіть схеми реакцій і складіть рівняння:
а) НNО3 + L2О → б) НNО3 + Fe(ОН)3 →
НNО3 + Sr(ОН)2
→ НNО3 + ZnСО3 →
Завдання 161. Складіть рівняння між: а) концентрованою
нітратною кислотою і сріблом; б) дуже розбавленою нітратною кислотою і
кальцієм.
Завдання 162. Чому, на ваш погляд, до сполук, які
спричиняють утворення кислотних опадів, не зараховують кислотний оксид СО2
?
Завдання 163. Співвідношення мас сульфатної кислоти і
води в деякому розчині становить 1:7. Обчислити масову частку кислоти в
розчині.
Завдання 164. У яку масу води потрібно додати 60 г
концентрованої сульфатної кислоти з масовою часткою Н2SО4 98%, щоб утворився розчин із масовою часткою Н2SО4 20% ?
Завдання 165. У результаті взаємодії 5,3г натрій
карбонату з достатньою кількістю нітратної кислоти добуто 8,1 г натрій нітрату.
Визначте відносний вихід цього продукту реакції.
Комментариев нет:
Отправить комментарий