Опыты по химии. Серная кислота

Взаимодействие серной кислоты с металлами

Разбавленная и концентрированная серные кислоты ведут себя по-разному. Разбавленная серная кислота ведет себя, как обычная кислота. Активные металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода

Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H₂, Cu, Hg, Ag, Au

вытесняют водород из разбавленной серной кислоты. Мы видим пузырьки водорода при добавлении разбавленной серной кислоты в пробирку с цинком.

H₂SO₄ + Zn = Zn SO₄ + H₂ ↑

Медь стоит в ряду напряжений после водорода – поэтому разбавленная серная кислота не действует на медь. Как поведут себя цинк и медь в концентрированной серной кислоте?

Цинк, как активный металл, может образовывать с концентрированной серной кислотой сернистый газ, элементарную серу, и даже сероводород.

2H₂SO₄ + Zn = SO₂↑ +ZnSO₄ + 2H₂O

Медь — менее активный металл. При взаимодействии с концентрированно серной кислотой восстанавливает ее до сернистого газа.

2H₂SO_{4 конц.} + Cu = SO₂↑ + CuSO₄ + 2H₂O

Итак, в пробирках с концентрированной серной кислотой мы наблюдаем выделение сернистого газа.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с растворами кислот.

Сернистый газ ядовит, опыт следует проводить под тягой.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Гигроскопичность серной кислоты

Концентрированная серная кислота жадно набирает воду отовсюду и способна для этого даже разрушать молекулы. Древесина состоит из множества органических веществ, среди которых – целлюлоза (C₆H₇O₂(OH)₃)_n . Концентрированная серная кислота разрушает органические молекулы, отнимая водород и кислород – составляющие воды. Разрушение органических молекул сопровождается выделением свободного углерода. Поэтому лучинка при соприкосновении с концентрированной серной кислотой чернеет, обугливается. Кислота ведет себя, как обезвоживающий агент. Если поставить открытую емкость концентрированной серной кислотой в помещении, через некоторое время объем жидкости заметно увеличится: кислота будет притягивать влагу из воздуха.

Оборудование: химический стакан, деревянная лучинка.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с концентрированными кислотами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Качественная реакция на сульфит- и сульфат-ионы

Сера образует ряд кислот. Соли серной кислоты H₂SO₄ называют сульфатами, сернистой H₂SO₃ – сульфитами. Качественная реакция на сульфат и сульфит-ионы – реакция с растворимой солью бария. Возьмем растворы сульфата и сульфита натрия и добавим в пробирки раствор хлорида бария.

BaCl₂ + Na₂SO₃ = BaSO₃↓ + 2NaCl

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaCl

В двух пробирках появляются белые кристаллические осадки сульфата бария и сульфита бария. Как различить эти осадки? При добавлении раствора азотной кислоты осадок сульфита бария растворяется, а осадок сульфата бария остается без изменения.

BaSO₃+ 2HNO₃ = Ba(NO₃ )₂ +SO₂ ↑ +H₂O

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с растворами кислот. Хлорид бария – ядовитое вещество, остерегаться попадания раствора на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Разбавление серной кислоты

Разбавление кислоты ‑ приготовление раствора меньшей концентрации. Раствор меньшей концентрации содержит большее количество воды. Однако ни в коем случае при разбавлении нельзя добавлять воду в кислоту. Существует строгое правило: лить кислоту в воду! Нарушение этого правила может привести к несчастному случаю. Дело в том, что при приготовлении растворов часто происходит их разогрев. При приготовлении растворов серной кислоты происходит сильный разогрев. В нашем опыте при добавлении небольшого количества концентрированной серной кислоты температура поднимается до 90 градусов! Представьте, что будет, если добавить воду в кислоту. Вода, попав в массу концентрированной кислоты, моментально разогреется до кипения — произойдет выброс кислоты.Особенно опасна кислота для глаз и слизистых оболочек. Поэтому правила техники безопасности при приготовлении растворов – правила сохранения жизни и здоровья. На производстве при составлении растворов мастера надевают резиновые сапоги и перчатки, резиновые фартуки и защитные очки. И всегда кислоту льют в воду, а не наоборот.

Оборудование: химические стаканы, термометр.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с концентрированными кислотами.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Распознавание растворов хлорида бария, сульфата натрия и серной кислоты (практическая работа).

Отберем в пробирки пробы растворов. Лакмус покажет нам, в какой из пробирок кислота. Лакмус стал красным во второй пробирке. Для того чтобы подтвердить наличие кислоты в этой пробирке, опустим в раствор гранулу цинка. Выделяется газ. Во второй пробирке – серная кислота. Оставшиеся два раствора испытаем хлоридом бария. В пробирке с сульфатом натрия должен появиться белый осадок сульфата бария.

Na₂SO₄+ BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄↓

В колбе номер один находится сульфат натрия. В последней пробирке должен быть хлорид бария. Убедимся в этом с помощью серной кислоты. Серная кислота с хлоридом бария дает белый осадок сульфата бария.

H₂SO₄+ BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl

В колбе номер три – хлорид бария.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, колбы, пинцет, пипетки.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с кислотами. Хлорид бария – ядовитое вещество, остерегаться попадания раствора на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Реакция серной кислоты с органическими веществами

Концентрированная серная кислота H₂SO₄ жадно поглощает воду и способна даже разрушать молекулы, чтобы «достать» воду из органических соединений. Возьмем сахар – это органическое вещество сахароза. C₁₂H₂₂O_11. Молекула сахарозы состоит из атомов углерода, водорода и кислорода. Добавим в сахарную пудру воды и прильем концентрированную серную кислоту. Через несколько секунд начинается бурная реакция.

Выделяется уголь и газы: сернистый SO₂ и углекислый CO₂. Газы вспучивают смесь, и она поднимается в стакане. Кислота ведет себя, как дегидратирующий агент – вещество, отбирающее воду из соединений, и как окислитель.

Оборудование: химические стаканы, пипетка, мензурка, дистиллированная вода.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с растворами кислот. Выделяющиеся газы ядовиты, опыт следует проводить под тягой.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Действие концентрированной серной кислоты на бумагу

Очистка газов с помощью серной кислоты