Содержание
Оксид серы(VI), серная кислота, сульфаты — урок. Химия, 8–9 класс.
Оксид серы(\(VI\))
Oксид серы(VI) образуется при каталитическом окислении сернистого газа:
2SO2+O2⇄t,k2SO3.
При обычных условиях это жидкость, которая реагирует с водой с образованием серной кислоты:
SO3+h3O=h3SO4.
Эта реакция протекает даже с парами воды. Поэтому оксид серы(\(VI\)) дымит на воздухе.
Особенностью оксида серы(\(VI\)) является его способность растворяться в концентрированной серной кислоте с образованием олеума.
Оксид серы(\(VI\)) — типичный кислотный оксид. Он реагирует с основаниями и основными оксидами c образованием солей:
SO3+2NaOH=Na2SO4+h3O,
SO3+CaO=CaSO4.
Степень окисления серы в этом оксиде — \(+6\). Это максимальное значение для серы, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он может быть только окислителем.
Серная кислота
Серная кислота h3SO4 — важнейшее соединение серы. Чистая серная кислота представляет собой бесцветную вязкую маслянистую жидкость, котoрая почти в два раза тяжелее воды.
Серная кислота неограниченно смешивается с водой. Растворение серной кислоты сопровождается сильным разогреванием раствора, и может происходить его разбрызгивание. Поэтому серную кислоту растворяют осторожно: тонкой струйкой кислоту вливают в воду при постоянном перемешивании.
Серная кислота очень гигроскопична и используется для осушки разных веществ.
Химические свойства серной кислоты зависят от её концентрации.
Серная кислота любой концентрации реагирует:
- с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием соли и воды:
h3SO4+CuO=CuSO4+h3O,
h3SO4+Zn(OH)2=ZnSO4+2h3O;
- с солями, если образуется газ или нерастворимое вещество:
h3SO4+CaCO3=CaSO4+h3O+CO2↑,
h3SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl.
Разбавленная кислота реагирует только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода. В реакции образуются сульфаты и выделяется водород. Окислительные свойства в этом случае проявляют атомы водорода:
h3+1SO4+Zn0=Zn+2SO4+h3↑0.
Концентрированная кислота реагирует:
- со всеми металлами, кроме золота и платины, за счёт сильных окислительных свойств атома серы:
2h3S+6O4+Cu0=Cu+2SO4+S+4O2+2h3O.
В реакциях с активными металлами продуктами реакции могут быть сернистый газ, сероводород или сера.
Обрати внимание!
При низкой температуре пассивирует железо и алюминий и с ними не реагирует.
- С твёрдыми солями других кислот:
h3SO4(к)+2NaNO3(тв)=Na2SO4+2HNO3.
- Со многими органическими веществами (происходит обугливание сахара, бумаги, древесины и т. д., так как отнимается вода):
Соли серной кислоты
Серная кислота образует два ряда солей. Средние соли называются сульфатами (Na2SO4,CaSO4), а кислые — гидросульфатами (NaHSO4,Ca(HSO4)2).
Качественной реакцией на серную кислоту и её соли является реакция с растворимыми солями бария — выпадает белый осадок сульфата бария:
Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl,SO42−+Ba2+=BaSO4↓.
Серная кислота — одно из важнейших химических веществ. Она используется:
- для получения других кислот;
- для производства минеральных удобрений;
- для очистки нефтепродуктов;
- в свинцовых аккумуляторах;
- в производстве моющих средств, красителей, лекарств.
Соли серной кислоты также находят применение. Медный купорос CuSO4⋅5h3O используется для борьбы с заболеваниями растений, гипс CaSO4⋅2h3O применяется в строительстве, сульфат бария BaSO4 — в медицине.
11 класс. Химия. Оксиды. Основания. Кислоты — Оксиды
Комментарии преподавателя
Классификация оксидов
Оксиды – это соединения, состоящие из двух элементов, одним их которых является кислород в степени окисления -2. Например, оксид кальция: Са+2О-2. Не стоит путать оксиды и пероксиды. В состав пероксида входит кислород в степени окисления -1. Например, Н+12О-12, атомы кислорода связаны друг с другом.
Классификация оксидов
По строению оксиды могут быть ионными или ковалентными соединениями. К ионным соединениям относятся оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Остальные оксиды – это оксиды с ковалентной полярной связью. Такие оксиды в твердом состоянии могут иметь либо атомную (SiO2), либо ионную кристаллическую решетку (твердые СО2 или SO2).
По кислотно-основным свойствам оксиды делятся на:
Кислотным оксидам соответствуют кислоты. Основным оксидам соответствуют основания. Амфотерным – амфотерные соединения. Несолеобразующими называются те оксиды, которым не соответствуют ни кислота, ни основание.
— Основные оксиды
К основным оксидам относятся оксиды металлов главной подгруппы первой и второй групп и оксиды некоторых переходных металлов в низших степенях окисления. (Ag2O, HgO, NiO, Cu2O).
— Кислотные оксиды
Кислотные оксиды – это оксиды неметаллов (CO2, SO2, SiO2, SO3, P2O5) и некоторых переходных металлов в высоких степенях окисления (CrO3, Mn2O7, V2O5).
— Амфотерные оксиды
К амфотерным оксидам относятся оксиды некоторых металлов в степени окисления +2, +3, +4.
Это: BeO, ZnO, Cr2O3, Al2O3, SnO, TiO2, MnO2 .
— Несолеобразующие оксиды
Несолеобразующие оксиды представлены в основном такими: CO, NO, N2O, h3O, F2O, SiO.
Оксиды обладают физическими свойствами. Многие оксиды неметаллов при стандартных условиях газообразны CO2, SO2, SO3, оксиды азота. Есть жидкие оксиды. Это, например, Mn2O7, Сl2O7. Большинство оксидов металлов – твердые (Ag2O, HgO, NiO, Cu2O)
Рис. 1
Оксиды бывают бесцветными (CO2, SO2.) или имеют окраску, например, NO2- , бурый газ (лисий хвост). Рис. 1.
Химические свойства оксидов
1. Отношение к воде:
С водой реагируют оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. (Li2O, Na2O, K2O, Pb2O, Cs2O, CaO, SrO, BaO, RaO)
Na2O + h3O →2 NaOH (1)
CaO + h3O → Ca (OH) 2 (2)
Оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания, с водой не реагируют.
Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот. Исключение – SiO2.
N2O5 + h3O → 2HNO3 (3)
SO3 + h3O → h3SO4 (4)
Амфотерные и несолеобразующие оксиды с водой не взаимодействуют.
2. Важным химическим свойством оксидов являются реакции, приводящие к образованию солей.
В реакциях солеобразования участвуют вещества, обладающие противоположными кислотно-основными свойствами.
Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды.
MnO +2 HCl → MnCl2 + h3O (5)
Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами с образованием соли и воды, так и со щелочами.
ZnO +2 HCl → ZnCl2 + h3O (6)
ZnO +2 KOH → K2ZnO2 + h3O (7)
Такая реакция (7) может протекать как в растворе, так и при сплавлении. При этом образуются различные продукты, в которых металл, образующий оксид, находится в ионной форме.
Кислотные оксиды реагируют с основаниями, с образованием соли и воды.
SO2 +2 KOH → K2SO3 + h3O (8)
Основные и кислотные оксиды способны взаимодействовать между собой с образованием солей.
MnO + SO2 → MnSO3 (9)
3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2 (10)
Получение оксидов
1. При горении простых веществ. Не реагируют благородные газы, галогены, золото и платина.
Li +O2 →Li2O (11)
4P + 5O2 →2P2O5 (12)
2. При горении сложных веществ.
Ch5 + 2O2 → CO2 +2h3O (13)
2h3S + 3O2 → 2SO2 +2h3O (14)
3. Термическое разложение некоторых сложных веществ.
Mg(OH) MgO + h3O
h3SiO3SiO2 + h3O
(CuOH)2CO3 2CuO + CO2+ h3O
2Cu(NO3)2 CuO + 4 NO2+ h3O
Оксиды – это довольно распространённый тип соединений. Примером такого соединения является вода, которая очень важна для жизни всех живых организмов, а также кварц и огромное количество его разновидностей. Рис. 2. Массовая доля кварца и его разновидностей в земной коре составляет 60%.
К оксидам относится углекислый газ, ржавчина и очень многие известные минералы.
Диоксид циркония – чрезвычайно стабильное соединение, поэтому его образование очень выгодно и приводит к выделению большого количества энергии. Из-за этого, если удается поджечь цирконий, его практически невозможно затушить, потому что он отбирает кислород даже у углекислого газа и песка. Затушить горящий цирконий можно только инертными газами.
Рис. 2
Источники
http://www.youtube.com/watch?t=5&v=bT0Olh2Cn1c
http://www. youtube.com/watch?t=7&v=Sb8bpeBVio0
источник презентации — http://ppt4web.ru/khimija/oksidy3.html
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass — конспект
Оксиды: интересные факты
Оксидом является соединение, образованное двумя химическими элементами, один из которых кислород. Практически все элементы Периодической системы Менделеева Д. И. способны образовывать оксиды. Но оксиды Гелия, Неона, Аргона не получены. Наиболее известным и широко распространённым оксидом является вода. Она повсюду. Даже радуга – это результат преломления солнечных лучей в каплях воды.
Формулы оксидов
Элемент с постоянной валентностью образует один оксид. Например, у двухвалентного кальция оксид: CaO. Если у элемента переменная валентность, то он способен образовывать несколько оксидов. Примером являются окиды хрома: СrO, Сr2O3, СrO3.
Формула определяется в зависимости от валентностей составляющих элементов. Приведём пример для оксида серы.
1.Кислород двухвалентен. Сера черырёхвалентна. Пишем валентности над символами
IV II
химических элементов: SO.
2. Определяем наименьшее число, которое делится на 2 и 4. Таким числом является 4.
3. Определяем индекс возле серы: делим полученное число на значение валентности 4/4=1. Значит, индекс возле серы не пишем.
4. Этим же методом находим индекс возле кислорода: 4/2=2.
5. Получили формулу: SO2.
Интересное об оксидах
Причиной эффекта собачьей пещеры в Италии является оксид углерода СО2. Он тяжелее воздуха, поэтому получается так, что газ в пещере как раз покрывает собачью голову. Невысокие животные гибнут от удушья за несколько минут. А за счёт своего роста человек может легко пройти по ней.
В 1890 году парусное судно «Малборо» направлялось в Англию из Новой Зеландии. На борту было 23 члена экипажа и несколько пассажиров. В Англию судно не прибыло. Лишь через 23 года корабль появился вновь возле Огненной Земли. Шёл на всех парусах и оказался абсолютно не повреждённым. Оказывается, что причиной гибели людей стало извержение вулкана на острове Мартиника. Вулканические газы содержали 1,6% СО.
СО не растворяется в воде, не обладает запахом, определить его сложно. А на людей и животных воздействует, как яд. При этом для некоторых видов рыб он не опасен, хотя китоподобные могут погибнуть и при очень небольшой концентрации газа в воздухе. Холоднокровные, например жабы, могут переносить концентрацию СО в 1000 раз большую, чем теплокровные.
Появление кислот в атмосфере
Кислотные дожди появляются, когда с атмосферным кислородом и водяным паром соединяются оксиды серы и азота. Эти оксиды выбрасываются в окружающую среду металлургическими предприятиями, электростанциями, автомобильным транспортом. Полученные таким образом кислоты имеют вид дождя и разносятся ветром.
Оксид серы выбросов реагирует с водой, в результате образуется сернистая кислота:
SO2+h3O=h3SO3.
И взаимодействуя с кислородом воздуха, она частично превращается в серную кислоту:
2Н2SO3+О2=2Н2SO4.
Оксиды азота появляются в атмосфере в результате реакций азота и кислорода. Взаимодействие осуществляется при высоких температурах сгорания топлива
N2+O2=2NO
Но образуемое соединение быстро взаимодействует с кислородом:
2NO+O2=2NO2,
А полученный оксид азота реагирует с влагой из окружающей среды
2NO2+Н2О=НNO2+НNO3.
Сфера влияния кислотных дождей
Таким образом в воздухе появляются примеси кислот: серной, сернистой, азотной и азотистой. И эти примеси с осадками попадают на землю. Кислотные дожди негативно сказываются на росте растений, здоровье животных и людей.
В 1952 году непрозрачный туман охватил улицы Лондона, в результате чего погибло 4000 жителей. Частички смога раздражали дыхательные пути, а в лёгких появлялась слизь. Многие люди получили сердечные приступы с предшествующим тяжёлым кашлем. По оценкам учёных тот туман был более кислым, чем лимонный сок. Затем правительством было запрещено сжигать в городе топливо, образующее большое количество дыма. Это было сделано во избежание образования серной и азотной кислот.
Урожайность многих культур уменьшается на 3-8%, потому что листья повреждаются кислотами.
Изменяется состав воды в озёрах и ставках. В результате погибает рыба и многие виды насекомых. Исчезают птицы и животные, которые ими питаются. У улиток истончается карбонатная раковина, которая защищает их. В результате они гибнут. Также разрушаются ракушки обитателей водоёмов. Это негативно сказывается на экосистемах.
Кислотные дожди закисляют почвы. Большинству растений это не по нраву. Существует совсем немного растений, способных расти на кислых почвах без ущерба для себя. Такое растение — хвощ полевой. Из-за жёсткости им не питаются травоядные животные.
Кроме того кислотные дожди увеличивают коррозию металлов, разрушают мрамор и известняк.
После того, как был определён вред подобных дождей, в развитых странах стали устанавливать улавливатели, не пропускающие кислотные оксиды в воздух.
Основные, кислотные, амфотерные оксиды и их свойства, получение
Получение оксидов происходит с помощью различных способов. Из наиболее простых
2h3 + O2 = 2h3O
Существуют основные и кислотные оксиды. Они различаются тем, что при взаимодействии оксида с водой образуется либо кислота, либо основание. Эти реакции относят к реакциям соединения:
СаО+Н2О=Са(ОН)2.
1. Основные оксиды и кислотные оксиды способны взаимодействовать между собой:
СаО+SO3=CaSO4
2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами. Образуются соответствующая соль и вода:
CaO+h3SO4=CaSO4+h3O
3. Образуются соответствующая соль и вода и при взаимодействии кислотных оксидов со щелочами:
СО2+2NaOH=Na2CO3+h3O.
В химии существуют вещества, проявляющие двойственность свойств. Это подобные двуликому Янусу амфотерные оксиды. Выступают как в качестве кислотных, так и в качестве основных оксидов. Поэтому со щелочами они проявляют особенности, характерные для кислотных оксидов, а с кислотами – основных.
Применение оксидов
Известно около 300 оксидов. Из железных руд, содержащих оксиды железа, получают железо.
Песок, состоящий преимущественно состоит из SiO2, используют при производстве стекла.
Некоторые оксиды являются основой для красок: ZnO – белой, Fe2O3 – коричневой, Cr2O3 – зелёной. А природные и искусственные кристаллы оксидов алюминия, окрашенные примесями, используют для изготовления ювелирных украшений.
Эти соединения могут как дарить жизнь, так и разрушать её. То есть значение оксидов в жизни человека и природе является довольно существенным.
оксид серы(IV) и три типа реакций
Оксид серы(IV) обладает кислотными свойствами, которые проявляются в реакциях с веществами, проявляющими основные свойства. Кислотные свойства проявляются при взаимодействии с водой. При этом образуется раствор сернистой кислоты:
SO2 + h3O=h3SO3
Степень окисления серы в сернистом газе (+4) обусловливает восстановительные и окислительные свойства сернистого газа:
вос-тель: S+4 – 2e => S+6
ок-тель: S+4 + 4e => S0
Восстановительные свойства проявляются в реакциях с сильными окислителями: кислородом, галогенами, азотной кислотой, перманганатом калия и другими. Например:
2SO2 + O2 = 2SO3
S+4 – 2e => S+6 2
O20 + 4e => 2O-2 1
С сильными восстановителями газ проявляет окислительные свойств. Например, если смешать сернистый газ и сероводород, то они взаимодействуют при обычных условиях:
2h3S + SO2 = 3S + 2h3O
S-2 – 2e => S0 2
S+4 + 4e => S0 1
Сернистая кислота существует только в растворе. Она неустойчива и разлагается на сернистый газ и воду. Сернистая кислота не относится к сильным кислотам. Она является кислотой средней силы и диссоциирует ступенчато. При добавлении к сернистой кислоте щёлочи образуются соли. Сернистая кислота даёт два ряда солей: средние – сульфиты и кислые – гидросульфиты.
Оксид серы(VI)
Триоксид серы проявляется кислотные свойства. Он бурно реагирует с водой, при этом выделяется большое количество теплоты. Эту реакцию используют для получения важнейшего продукта химической промышленности – серной кислоты.
SO3 + h3O = h3SO4
Поскольку сера в триоксиде серы имеет высшую степень окисления, то оксид серы(VI) проявляет окислительные свойства. Например, он окисляет галогениды, неметаллы с низкой электроотрицательностью:
2SO3 + C = 2SO2 + CO2
S+6 + 2e => S+4 2
C0 – 4e => C+4 2
Серная кислота вступает в реакции трёх типов: кислотно-основные, ионообменные, окислительно-восстановительные. Так же активно она взаимодействует с органическими веществами.
Кислотно-основные реакции
Серная кислота проявляет кислотные свойства в реакциях с основаниями и основными оксидами. Эти реакции лучше проводить с разбавленной серной кислотой. Поскольку серная кислота является двухосновной, то она может образовывать как средние соли (сульфаты), так и кислые (гидросульфаты).
Ионообменные реакции
Для серной кислоты характерны ионообменные реакции. При этом она взаимодействует с растворами солей, образуя осадок, слабую кислоту либо выделяя газ. Эти реакции осуществляются с большей скоростью, если брать 45%-ную или ещё более разбавленную серную кислоту. Выделение газа происходит в реакциях с солями неустойчивых кислот, распадающихся с образованием газов (угольной, сернистой, сероводородной) либо с образованием летучих кислот, таких как соляная.
Окислительно-восстановительные реакции
Наиболее ярко серная кислота проявляет свои свойства в окислительно-восстановительных реакциях, так как в её составе сера имеет высшую степень окисления +6. Окислительные свойства серной кислоты можно обнаружить в реакции, например, с медью.
В молекуле серной кислоты два элемента-окислителя: атом серы с С.О. +6 и ионы водорода H+. Медь не может быть окислена водородом в степени окисления +1, но сера может. Это является причиной окисления серной кислотой такого неактивного металла, как медь.
В разбавленных растворах серной кислоты окислителем является преимущественно ион водорода H+. В концентрированных растворах, особенно в горячих, преобладают окислительные свойства серы в степени окисления +6.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Химические свойства кислорода и серы: реакции с металлами и неметаллами
Следующая тема:   Свойства сложных веществ с содержанием азота: оксиды азота
Кислотные оксиды. Образование кислотных дождей
Оксиды — соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2 [1].
По кислотно-основным свойствам оксиды классифицируют на основные, кислотные и амфотерные. Также существуют несолеобразующие оксиды, у которых нет соответствующих гидратов, которые были бы кислотами или основаниями.
Гидраты — продукты соединения с водой, получаемые присоединением воды к данному веществу прямо или косвенно (в несколько стадий) [1].
Кислотные оксиды — оксиды, проявляющие кислотные свойства, им соответствуют кислородсодержащие кислоты [1].
Термин «кислотный дождь» впервые был введен английским метеорологом Робертом Смитом. Он обратил внимание на то, что дождь в его городе способен разъедать камень и чугун. Это явление связано с тем, что углекислый газ, который содержится в воздухе, реагирует с водой, образуя слабую угольную кислоту. В связи с развитием промышленности, транспорта, деятельности металлургических предприятий и тепловых электростанций кислотность дождей резко повышается, так как увеличиваются выбросы в атмосферу оксидов серы и различных оксидов азота [2].
При взаимодействие кислотного оксида с водой образуется кислота:
SO2 + H2O ↔ H2SO3
CO2 + H2O ↔ H2CO3
Образование таких дождей оказывают негативное воздействие на:
кислотность водоемов и рек, что приводит к гибели рыб и замедлению развития водорослей;
кислотность почв и рост растений;
памятники и здания, так как кислотные дожди влияют на облицовочный материал (мрамор и др. ), разрушая его;
срок службы железобетонных конструкций.
Таким образом, выпадение кислотных осадков — это важная экологическая проблема, которая требует решения в будущем [3].
Качественная реакция на углекислый газ. Получение и растворение углекислого газа в воде.
Для проведения эксперимента собирали прибор для получения газов (рис. 1) и проверяли его на герметичность.
Рис. 1. Установка для получения углекислого газа
Для доказательства того, что выделяющийся газ является углекислым, необходимо налить в пробирку, находящуюся в штативе, 2–3 мл известковой воды (Са(ОН)2). А в пробирку прибора для получения газов поместить несколько кусочков мрамора и прилить 2 мл соляной кислоты. Закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Газоотводную трубку поместить в известковую воду в пробирке.
СО2 + Са(ОН)2 → СаСО3↓+ Н2О
При пропускании углекислого газа через раствор гидроксида кальция (известковая вода) образуется белый осадок карбоната кальция (CaCO3).
СаСО3 + СО2 + Н2О → Са(НСО3)2
При дальнейшем пропускании избытка углекислого газа через образовавшуюся взвесь, наблюдается растворение осадка вследствие образования растворимой соли Са(НСО3)2.
После этого газоотводную трубку опускали в чистый стакан и вносили туда тлеющую лучину. Наблюдалось затухание лучины. Следовательно, углекислый газ не поддерживает горение.
Далее газоотводную трубку опускали в пробирку с водой, в которую было добавлено несколько капель лакмуса. Наблюдалось изменение цвета лакмуса с фиолетового на красный.
СО2 + Н2О ↔ Н2СО3
h3СО3 ↔ 2Н++СО32-
Это связано с тем, что углекислый газ взаимодействует с водой, при этом образуется неустойчивая слабая угольная кислота (Н2СО3). После стояния раствора цвет индикатора снова становится фиолетовым, так как со временем угольная кислота разлагается на углекислый газ и воду.
Заключение
На современном этапе развития общества, становится очевиден вред и урон, наносимый кислотными дождями. В развитых странах на производствах устанавливают уловители, которые не допускают попадение загрязнений в атмосферу. Обязательной частью автомобильного двигателя в некоторых странах стал прибор, который удаляет из выхлопа машины оксиды азота [2].
Угольная кислота (Н2СО3) образуется при насыщении воды углекислым газом. Её самые концентрированные растворы можно пить без вреда для здоровья. На хорошей растворимости углекислого газа основано его использование при изготовлении искусственных минеральных вод и прохладительных напитков, например лимонада. Хорошо известно, что углекислый газ из такого раствора постепенно улетучивается, а при нагревании — довольно быстро. В чистом виде угольная кислота существовать не может. Она устойчива только в разбавленных водных растворах и образуется при растворении СО2 в Н2О [3].
Литература:
-
Лёвкин А. Н., Карцова А. А. Школьная химия: самое необходимое [Текст]: учебное пособие для школьников / А. Н. Лёвкин, А. А. Карцова. — СПб, Авалон, Азбука-классика, 2006. — 288 с. -
Савина Л. А. Я познаю мир. Химия: энцикл.: [Текст] / Л. А. Савина. — М.: АСТ: Астрель: Хранитель, 2007. — 398 с. -
Леенсон И. А. Превращение веществ. Химия: Энциклопедия ОЛМА [Текст] / И. А. Леенсон. — М.: ОЛМА Медиа Групп, 2013. — 303 с.
SO2 — молекула месяца
SO2 — молекула месяца
Диоксид серы — SO 2 |