Химические свойства и способы получения кислот

Кислоты; окислители Дистанционные уроки

Давайте рассмотрим свойства

и продукты их реакций

Автор статьи — Саид Лутфуллин

Свойства концентрированной серной кислоты — окислителя

Концентрированная серная кислота – бесцветная тяжелая маслянистая нелетучая жидкость. Не имеет запаха и тянет сказать: «без вкуса», но вкус у нее все же есть, пробовать не советую.

Разбавленная серная кислота ничем особым непримечательна. Свойства как и у других кислот. За исключением того, что она не реагирует со свинцом, так как образующийся сульфат свинца нерастворим. Нерастворимое вещество покрывает кусочек металла и «защищает его от реакции»

А вот концентрированная серная кислота – сильный окислитель (за счет атома серы в высшей степени окисления).

Раз сера – окислитель, то она будет восстанавливаться:

Глубина восстановления серы зависит от активности восстановителя:

  • сильные восстановители восстанавливают серную кислоту до H2S,
  • слабые — до SO2,
  • восстановители средней активности – до S.

На практике образуются несколько продуктов в разных пропорциях. Преобладание того или иного продукта зависит от множества факторов: от вышеупомянутой активности восстановителя, температуры, концентрации кислоты (95%, 90%. 85%, 80%, 75% – это все концентрированная кислота). Но в реалиях школьной программы все схематично и пишем один единственный продукт.

1. Взаимодействие металлов в концентрированной серной кислотой.

Концентрированная серная кислота реагирует с металлами, даже стоящими после водорода. Но кроме платины и золота – эти металлы слишком малоактивны.

Схема этих реакций:

  • Активные металлы восстанавливают серную кислоту до H2S:
  • Металлы средней активности восстанавливают серную кислоту до S:
  • Малоактивные металлы восстанавливают серную кислоту до SO2:

Некоторые металлы (конкретно нужно запомнить — Fe, Al, Cr) при контакте с концентрированной серной кислотой покрываются защитной пленкой – и реакция не идет. Поэтому серную кислоту без всякой опасности перевозят в железных цистернах. Это явление называют пассивацией.

То, что железо, алюминий и хром пассивируются не означает, что реакция невозможна. Просто нужно нагреть – при нагревании от защитной пленки не остаётся и следа:

2. Взаимодействие неметаллов с концентрированной серной кислотой.

Не все неметаллы реагируют с концентрированной серной кислотой: лишь те, что проявляют восстановительные свойства. Поэтому кислород, азот и галогены не вступают в эти реакции.

Мы рассмотрим взаимодействие с фосфором, углеродом, бором, серой. Неметаллы – не такие активные восстановители как типичные металлы – поэтому серная кислота восстанавливается до SO2.

Неметалл окисляется до высшей степени окисления: образуется оксид. Поскольку оксид неметалла – кислотный, то он тут же в момент получения реагирует с водой и образуется кислота:

Угольная кислота не образуется – получается углекислый газ:

Концентрированная серная кислота окисляет серу:

3. Взаимодействие концентрированной серной кислоты с галогенидами.

Галогениды металлов – это соли галогеноводородов (HF, HCl, HBr, HI). Галогеноводороды – летучие кислоты, а HF еще к тому же и слабая.

Поэтому серная кислота их вытесняет из солей:

Соли нужно брать твердые, не раствор. Тогда галогеноводороды будут вытесняться в виде газов.

А к фториду можно и в раствор прилить кислоты, так как фтороводородная кислота – слабая, она вытеснится. Только останется в растворе, вот и вся разница.

С хлоридами и фторидами происходит простая реакция обмена, без изменения степеней окисления.

Галоген окисляется до простого вещества. Сера восстанавливается:

А вот бромиды и иодиды – восстановители. После вытеснения галогеноводорода он тут же окисляется. Поэтому реакции концентрированной серной кислоты с бромидами и иодидами протекают с изменением степеней окисления.

Бромоводород и иодоводород окисляются так же, как и их соли:

Азотная кислота — окислитель.

Производство.

Сырье для производства азотной кислоты – аммиак. Три последовательные реакции окисления:

1. Каталитическое окисление аммиака:

Реакция экзотермическая, необратимая.

2. Окисление NO до NO2:

Реакция экзотермическая, обратимая.

3. Поглощение NO2 водой и одновременно его окисление:

Реакция экзотермическая, обратимая – по этой же схеме азотная кислота разлагается при хранении. Поэтому с течением времени прозрачная изначально азотная кислота буреет. Бурый цвет кислоте придает, образующийся при разложении NO2.

Если растворять NO2 в воде без доступа кислорода, то азот диспропорционирует:

Читайте также:  Межблочные кабели своими руками в домашних условиях

Поэтому оксид азота (IV) NO2 мы относим к кислотным. Хоть у него и нет соответствующей кислоты, при растворении его в воде образуются HNO3 и HNO2.

Азотная кислота – жидкость с резким запахом. Свежая азотная кислота бесцветная. При хранении она разлагается и за счет бурого NO2 приобретает желтоватый цвет.

Важно знать, что азотная кислота летучая, легкокипящая, поэтому и имеет запах. А раз она летучая, то ее можно вытеснить из соли нелетучей кислотой, например, концентрированной серной:

Важно, чтобы нитрат был твердым, а серная кислота концентрированная – меньше воды. Чтобы азотная кислота испарялась, испаряется – значит покидает реакционную смесь, значит реакция идет до конца.

Химические свойства.

Свойства азотной кислоты в целом повторяют свойства концентрированной серной. Но с одной поправкой, в отличие от серной, азотная кислота и концентрированная, и разбавленная проявляет сильные окислительные свойства.

1. Взаимодействие с металлами.

До чего может восстанавливаться азот? Вспомним диаграмму степеней окисления азота:

Получиться может любой из этих продуктов. А на практике – несколько сразу. Мы рассмотрим упрощенный вариант: берем только преобладающий продукт и только два фактора, влияющие на глубину восстановления:

  • Активность металла – чем активнее, тем глубже идет восстановление.
  • Концентрация кислоты – разбавленная кислота восстанавливается глубже.

Еще больше упрощая берем только четыре продукта: NH4NO3, N2O, NO, NO2.

Наиболее глубокое восстановление дает разбавленная кислота и активный металл – NH4NO3.

Соответственно при взаимодействии концентрированной кислоты и малоактивного металла образуется NO2. Самое неглубокое восстановление.

Теперь нужно определить в каком случае будет N2O, а в каком NO. Фактор активности металла – решающий. С активным металлом и концентрированной кислотой будет N2O. А с малоактивным металлом и разбавленной кислотой образуется NO.

8Na + 10HNO3 конц → 8NaNO3 + N 2 O ↑ + 5H2O

Концентрированная азотная кислота пассивирует Fe, Cr, Al, как и концентрированная серная.

Чтобы провести реакцию нужно нагреть:

С разбавленной кислотой эти металлы реагируют и без нагревания:

2. Взаимодействие с неметаллами (C, P, B, S).

Неметаллы окисляются до высших кислот. Реагирует и концентрированная, и разбавленная азотная кислота. Неметаллы – не очень хорошие восстановители, поэтому кислота восстанавливается как в реакции с малоактивными металлами (образуются N2O и NO2).

В отличие от серной кислоты, очень концентрированная азотная кислота (безводная) окисляет при нагревании иод до иодноватой кислоты (HIO3):

3. Взаимодействие с галогенидами.

Эти реакции могут запутать, хотя ничего сложного в них нет. Вам нужно просто понять логику каждой из них.

На что следует опираться:

  • Реакции могут быть либо окислительно-восстановительными, либо обменными.
  • Помним, что фториды (F–) и хлориды (Cl–) – восстановители плохие, если быть точнее, то никакие. А бромиды (Br–) и иодиды (I–) – хорошие восстановители.
  • HF – слабая кислота, HCl, HBr, HI – сильные.

Фториды металлов – это соли слабых кислот, поэтому сильная азотная кислота вытесняет фтороводород. И не важно концентрированная или разбавленная – это простая реакция обмена/p>

Фтороводород не реагирует с азотной кислотой. Реакция обмена невозможна и окислительно-восстановительная тоже: фторид – слабый восстановитель.

Хлориды металлов и хлороводород не реагируют с азотной кислотой. Хлорид ион – слабый восстановитель – не возможна ОВР. Хлориды металлов не реагируют, потому что соляная кислота – сильная (предыдущая плавиковая – слабая, если помните).

Бромиды и иодиды вступают с азотной кислотой в окислительно-восстановительное взаимодействие. Сами окисляются до простых веществ. Азотная кислота восстанавливается до NO2 если концентрированная, разбавленная – до NO, то есть так, как будто взаимодействует с малоактивным металлом.

Химические свойства серной кислоты

Общее описание

Серная кислота (H2SO4) обладает характерными свойствами кислот и является сильным окислителем. Это наиболее активная неорганическая кислота с температурой плавления 10°C. Кислота закипает при 296°C с выделением воды и оксида серы SO3. Способна поглощать пары воды, поэтому её используют для осушения газов.

Рис. 1. Серная кислота.

Серную кислоту получают промышленным путём из диоксида серы (SO2), который образуется при горении серы или серного колчедана. Два основных способа образования кислоты:

  • контактный(концентрация 94 %) – окисление диоксида серы до трёхокиси серы (SO3) с последующим гидролизом:
Читайте также:  Torque Pro (OBD 2; мобильная информация

Раствор SO3 в серной кислоте называется олеумом. Его также используют для получения серной кислоты.

Рис. 2. Процесс получения серной кислоты.

Реакция с водой способствует выделению большого количества тепла. Поэтому к воде примешивают кислоту, а не наоборот. Вода легче кислоты, она остаётся на поверхности. Если добавить воду в кислоту, вода мгновенно закипит, что приведёт к разбрызгиванию кислоты.

Свойства

Серная кислота образует два вида солей:

  • кислые– гидросульфаты (NaHSO4, KHSO4);
  • средние– сульфаты (BaSO4, CaSO4).

Химические свойства концентрированной серной кислоты представлены в таблице.

Реакция

Что образуется

Пример

Качественная реакция: H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 (белый осадок) + 2HCl

Окисление сложных веществ

Обугливание сахаров (целлюлозы, крахмала, глюкозы)

Рис. 3. Реакция с сахаром.

Разбавленная кислота не окисляет малоактивные металлы, стоящие в электрохимическом ряду после водорода. При взаимодействии с активными металлами (литием, калием, натрием, магнием) выделяется водород и образуется соль. Концентрированная кислота проявляет окислительные свойства с тяжёлыми, щелочными и щелочноземельными металлами при нагревании. Отсутствует реакция с золотом и платиной.

Серная кислота (разведённая и концентрированная) на холоде не взаимодействует с железом, хромом, алюминием, титаном, никелем. Благодаря пассивации металлов (образования защитной оксидной плёнки) серную кислоту можно перевозить в металлических цистернах. Оксид железа разрушается при нагревании.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали о свойствах серной кислоты. Это мощный окислитель, вступающий в реакции с металлами, неметаллами, органическими соединениями, солями, основаниями, оксидами. При взаимодействии с водой выделяется тепло. Получают серную кислоту из оксида серы. Концентрированная кислота без нагревания не взаимодействует с некоторыми металлами, что позволяет перевозить кислоту в металлической таре.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 286.

Не понравилось? — Напиши в комментариях, чего не хватает.

Содержание

  1. Общее описание
  2. Свойства
  3. Что мы узнали?

Бонус

  • Тест по теме
  • Неметаллы
  • Химические свойства неметаллов
  • Получение водорода
  • Получение кислорода
  • Химические свойства уксусной кислоты
  • Аммиак
  • Получение аммиака
  • Окисление аммиака
  • Фосфор
  • Химические свойства фосфора
  • Адсорбция
  • Природные источники углеводородов
  • Кристаллогидраты
  • Круговорот азота в природе
  • Круговорот углерода в природе
  • Аллотропные модификации углерода
  • Силикатная промышленность
  • Сульфиды
  • Сера
  • Алкены
  • Сероводород
  • Озон
  • Азот
  • Раствор аммиака
  • Кремний
  • Оксид азота
  • Химические свойства алканов
  • Формула алканов
  • Алканы
  • Получение азотной кислоты
  • Химические свойства кремния
  • Соединения кремния
  • Валентность кремния
  • Непредельные углеводороды
  • Предмет органической химии
  • Азотная кислота
  • Применение кислорода Химические свойства серной кислоты

показать все

По многочисленным просьбам теперь можно: сохранять все свои результаты, получать баллы и участвовать в общем рейтинге.

  1. 1. Андрей Костяков 1,399
  2. 2. Даниил Юраков 354
  3. 3. Ваня Епишко 314
  4. 4. Игорь Проскуренко 247
  5. 5. Александр С 245
  6. 6. Дина Тагирова 228
  7. 7. Вика Грицман 205
  8. 8. Андрей Юшин 174
  9. 9. Камилла Давлятова 148
  10. 10. Ирина Зверева 141
  1. 1. Кристина Волосочева 19,120
  2. 2. Ekaterina 18,721
  3. 3. Юлия Бронникова 18,580
  4. 4. Darth Vader 17,856
  5. 5. Алина Сайбель 16,787
  6. 6. Мария Николаевна 15,775
  7. 7. Лариса Самодурова 15,735
  8. 8. Liza 15,165
  9. 9. TorkMen 14,876
  10. 10. Игорь Проскуренко 13,697

Самые активные участники недели:

  • 1. Виктория Нойманн — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Bulat Sadykov — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Дарья Волкова — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

  • 1. Наталья Старостина — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Николай З — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Давид Мельников — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

Азотная кислота

Описание и свойства

Азотная кислота (HNO3) является сильной кислотой с едкими, растворяющими и окисляющими свойствами.

Азотная кислота 70% представляет собой прозрачную или почти бесцветную жидкость с резким запахом.

Читайте также:  Договор купли-продажи транспортного средства бланк 2020 года скачать бесплатно в формате Word, PDF

Концентрированная азотная кислота легко разлагается (особенно под действием света и тепла) и часто имеет желтоватый или красноватый оттенок из-за растворенного в ней диоксида азота (NO2).

Чистая азотная кислота, содержащая свободный диоксид азота, называется дымящей азотной кислотой. Она обладает сильным окислительным эффектом и может способствовать возгоранию некоторых легковоспламеняющихся веществ. Например, соломы или древесных опилок.

100% красная (дымящая) азотная кислота в чистом виде бесцветна, если ее хранить в холодильнике, исключая попадание воздуха. При контакте с воздухом дымящаяся азотная кислота быстро разлагается с образованием сильно токсичного диоксида азота.

Азотная кислота, которая окрашена в желтый цвет растворенным диоксидом азота, может быть обесцвечена небольшим количеством мочевины или нитрата мочевины.

Соли азотной кислоты называются нитратами (селитра). На рынке в основном представлены соли калия и натрия – нитрат калия и нитрат натрия.

Азотная кислота выпускается производителями в различных концентрациях:

  • Дымящая азотная кислота (чистая, холодная) – от 85% до 100%
  • Концентрированная азотная кислота: среднее – 69% (от 68% до 70%)
  • Азотная кислота (обычная, возможно без указания процентного содержания) – 65%
  • Разбавленная азотная кислота – 25%

Растворение металлов

Азотная кислота растворяет большинство металлов. Исключение составляют только драгоценные металлы: золото, платина и иридий.

Некоторые металлы (алюминий, титан, цирконий, гафний, ниобий, тантал и вольфрам) сопротивляются действию азотной кислоты, образуя непроницаемый оксидный слой на металле.

Поскольку таким образом можно было разделить золото и серебро, азотную кислоту раньше называли «разделительной водой».

При смешивании с соляной кислотой образуется так называемая «царская водка», которая способна растворить любые драгоценные металлы.

История возникновения

Вполне возможно, что арабские алхимики производили азотную кислоту еще до средневековья. Производство царской водки из азотной кислоты и хлорида аммония предположительно практиковалось арабскими алхимиками в 7 или 8 веке.

В 9-м веке арабский алхимик Гебер добывал азотную кислоту путем сухого нагрева селитры.

В 13 веке Альбертус Магнус использовал азотную кислоту в качестве «разделительной воды» для производства золота.

Производство серной кислоты и нитрата калия, которое до сих пор широко используется в лабораторных условиях, восходит к Иоганну Рудольфу Глауберу (1604-1670). Он произвел чистый нитрит, перегоняя селитру с серной кислотой.

Глаубер был также первым, кто разработал процесс приготовления царской водки.

Производство

Азотная кислота производится в промышленных масштабах, начиная с 1908 года.

В лабораторном масштабе дымящая азотная кислота может быть приготовлена ​​путем взаимодействия концентрированной серной кислоты с нитратами щелочных металлов. До 1908 года азотная кислота была извлечена этим способом с использованием нитрата натрия (чилийская селитра или азотнокислый натрий).

Использование

Азотная кислота является важным промежуточным продуктом для производства удобрений и других химических соединений. Например, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты, красителей и лекарств.

Азотная кислота является одним из важнейших сырьевых материалов в химической промышленности.

Она служит:

  • в качестве разделительной воды для разделения золота и серебра (серебро растворяется);
  • в смеси с соляной кислотой (царская водка) для растворения золота;
  • для травления и обжига металлов (графические и гальванические технологии);
  • для нитрования органических веществ при производстве красителей, лекарств, взрывчатых и дезинфицирующих средств;
  • в форме сложных эфиров для производства взрывчатых веществ;
  • для полировки металлов;
  • в медицине для лечения бородавок (входит в состав препаратов).

Поскольку азотная кислота может преобразовывать аминогруппы в основаниях (аденин, тимин, гуанин, цитозин) ДНК в гидроксильные группы, она используется для генерации мутаций в ДНК. Из-за этого свойства азотной кислоты она считается опасным канцерогенным веществом.

Ювелиры используют азотную кислоту в различных концентрациях и в сочетании с соляной кислотой в качестве тестовой кислоты для определения содержания золота в ювелирных изделиях.

Воздействие на организм человека

Раствор и пары азотной кислоты оказывают сильное коррозионное воздействие на кожу, глаза и слизистые оболочки.

Вдыхание паров приводит к бронхиальному катару, пневмонии и прижиганию альвеол. Что в итоге может привести к отеку легких и смерти.

При кратковременном вдыхании кислоты возможен сильный кашель (до рвоты), ангина, ожег слизистых горла, сильная головная боль.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector