Серная кислота

Се́ рная кислота́ H₂SO₄ — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO₃. Если молярное отношение SO₃: H₂O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1 — раствор SO₃ в серной кислоте (олеум). Раствор серной кислоты в воде с содержанием H₂SO₄ менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой. Раствор серной кислоты в воде с содержанием H₂SO₄ более 70% называют концентрированной серной кислотой.

Серная кислота — сильный окислитель, особенно при нагревании и в концентрированном виде; окисляет HI и частично HBr до свободных галогенов, углерод до CO₂, S — до SO₂, окисляет многие металлы (Cu, Hg и др.). При этом серная кислота восстанавливается до SO₂, а наиболее сильными восстановителями — до S и H₂S. Концентрированная H₂SO₄ частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H₂SO₄ взаимодействует со всемиметаллами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением. Окислительные свойства для разбавленной H₂SO₄ нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H₂SO₅ и пероксодисерная H₂S₂O₈ кислоты

Химические свойства
Кислотно-основные свойства

Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот. Её диссоциация (ионизация) выражается следующим образом

H₂SO₄—> 2Н + SO₄

Разбавленная серная кислота реагирует:
1) с основными оксидами:

CuO + H₂SO₄ --> CuSO4 + H2O

4) с основаниями:

H₂SO₄ + 2NaOH --> Na₂SO₄ + 2H₂O

5) обменные реакции с солями:

Ba²⁺ + SO₄^2- --> BaSO₄

Окислительно-восстановительные свойства

В разбавленной Na₂SO₄ окислителями являются ионы водорода, а в концентрированной – сульфат-ион SO₄

В разбавленной серной кислоте растворяются металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся до водорода. При этом образуются сульфаты металлов и выделяется водород:

Zn + Na₂SO₄ = ZnSO4 + H₂

Металлы, которые находятся в электрохимическом ряду напряжений после водорода (Cu, Ag, Hg, Au), не реагируют с разбавленной серной кислотой

Концентрированная серная кислота Na₂SO₄ окисляет некоторые неметаллы (серу, углерод и т.д.), восстанавливаясь до оксида серы(IV) SO₂:

S + 2H₂SO₄ = 3SO₂ + 2H₂O

Получение серной кислоты.

В промышленности серную кислоту получают контактным способом. Процесс получения происходит в три стадии:

1. Получение SO₂ путём обжига пирита:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

2. Окисление SO₂ в SO₃ в присутствии катализатора – оксида ванадия (V):
2SO₂ + O₂ = 2SO₃

3. Растворение SO₃ в ранее произведённой серной кислоте

nSO₃ + H₂SO₄—> H₂SO₄ * nSO₃