Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Формула серной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Серная кислота (купоросное масло) – сильная минеральная двухосновная кислота, содержащая атом серы в высшей степени окисления (+6).

Химическая и структурная формула серной кислоты

Химическая формула: H2SO4

Химическая и структурная формула серной кислоты

Молекулярная масса: 98,078г/моль.

Физические свойства серной кислоты

При обычных условиях – тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха (может иметь желтоватый оттенок), с кислым «медным» вкусом. Температура кристаллизации чистой серной кислоты +10°С.

Неограниченно смешивается с водой с выделением большого количества тепла, поэтому во избежание «вскипания» раствора всегда следует добавлять серную кислоту в воду, а не наоборот.

Раствор SO3 в серной кислоте называется олеум. Олеум содержит пиросерные кислоты, образующиеся по реакциям:

    \[    H_{2}SO_{4} + SO_{3} \to H_{2}S_{2}O_{7} \]

    \[    H_{2}SO_{4} + 2SO_{3} \to H_{2}S_{3}O_{10} \]

Серная кислота – сильная кислота, константа диссоциации Ка = 103. Образует средние и кислые соли – сульфаты и гидросульфаты.

Химические свойства серной кислоты

Разбавленная серная кислота проявляет типичные свойства кислот:

  • реагирует с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений до водорода с образованием сульфатов и выделением водорода:

        \[    Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2} \uparrow \]

  • реагирует с основными оксидами:

        \[    MgO + H_{2}SO_{4} = MgSO_{4} + H_{2}O \]

  • и с основаниями с образованием соответствующей соли и воды:

        \[    2NaOH + H_{2}SO_{4} = Na_{2}SO_{4} + 2H_{2}O \]

  • вытесняет более слабые кислоты из их солей:

        \[    H_{2}SO_{4} + CH_{3}COONa \to NaHSO_{4} + CH_{3}COOH \]

    Концентрированная серная активно поглощает пары воды, способна вытеснять воду из органических соединений, с образованием углерода, воды и выделением тепла (обугливание сахара):

    C_{12}H_{22}O_{11} (сахароза) + H_{2}SO_{4}(конц)\to 12 C(уголь) + 11 H_{2}O (пар) + H_{2}SO _{4}

    Концентрированная серная кислота – очень сильный окислитель:

  • окисляет металлы, вне зависимости от их положения в ряду напряжений (кроме золота и платины) восстанавливаясь при этом до SO2. Выделения водорода не происходит.

    Cu + 2H_{2}SO_{4}(конц)= CuSO_{4} + SO_{2} + 2H_{2}O

    Zn + 2H_{2}SO_{4}(конц)= ZnSO_{4} + SO_{2} + 2H_{2}O

  • реагирует с неметаллами:

    S + 2H_{2}SO_{4}(конц)= 3SO_{2} + 2H_{2}O

  • с оксидами неметаллов:

        \[    CO + H_{2}SO_{4} = CO_{2} + SO_{2} + H_{2}O \]

  • с кислотами – неокислителями:

        \[    2HCl + H_{2}SO_{4} = Cl_{2} + SO_{2} + 2H_{2}O \]

Качественная реакция на сульфат-ион – взаимодействие с растворимыми солями бария, с образованием нерастворимого в воде и кислотах белого осадка сульфата бария:

    \[    H_{2}SO_{4} + BaCl_{2} = BaSO_{4} \downarrow + 2HCl \]

Концентрированная серная кислота – очень едкое вещество. При попадании на живые ткани дегидрирует углеводороды, выделяя избыточное тепло, что приводит к вторичному термическому ожогу, дополнительно к химическому ожогу. Поэтому повреждения, вызываемые серной кислотой, потенциально более опасны, чем повреждения, вызванные другими кислотами.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Рассчитать, сколько мл 96%-ного раствора серной кислоты с плотностью 1,8355 г/см ^{3} необходимо взять для приготовления одного литра 30%-ного раствора (плотность 1,219 г/см ^{3})?
Решение Масса серной кислоты в 1 л 30%-ного раствора равна:

m_{30\%}(H_{2}SO_{4}) = \rho \cdot V \cdot \omega /100 = 1,219 \cdot 1000 \cdot 30 / 100 = 365,7 г

Масса серной кислоты в 1 мл 96%-ного раствора равна:

m_{96\%}(H_{2}SO_{4}) = \rho \cdot V \cdot \omega /100 = 1,8355 \cdot 1 \cdot 96 / 100 = 1,762 г

    \[    m_{30\%}(H_{2}SO_{4}) = m_{96\%}(H_{2}SO_{4}) \cdot V \]

Объем 96%-ного раствора серной кислоты будет равен:

V = m_{30\%}}(H_{2}SO_{4}) / m_{96\%}}(H_{2}SO_{4}) = 365,7 / 1,762 = 207,55 мл

Ответ 207,55 мл 96%-ного раствора H2SO4.
ПРИМЕР 2
Задание К 3 л воды прибавили 2 мл 96% серной кислоты, плотность которой равна 1,84 г/мл. Вычислить pH полученного раствора.
Решение Серная кислота – сильная кислота, в растворе полностью диссоциирует на ионы:

    \[    H_{2}SO_{4} \to 2H^{+} + SO_{4}^{2-} \]

Рассчитаем массу раствора серной кислоты:

m (p-pa H_{2}SO_{4}) = \rho \cdot V = 1,84 \cdot 2 = 3,68 г

Рассчитаем массу серной кислоты в растворе:

m (H_2SO_4)=\frac{m(p-pa H_2SO_4)\cdot \omega (H_2SO_4)}{100}=\frac{3,68 \cdot 96}{100}=3,53 г

Молярная масса серной кислоты равна 98 г/моль.

Найдем количество вещества серной кислоты в растворе:

n(H_2SO_4)=\frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)}=\frac{3,53}{98}=0,036 моль

Суммарный объем раствора будет равен:

V = V(H_{2}SO_{4}) + V(H_{2}O) = 0,002 + 3 = 3,002 л

Рассчитаем молярную концентрацию серной кислоты:

C_M(H_2SO_4)=\frac{n(H_2SO_4)}{V}=\frac{0,036}{3,002}=0,012 моль/л

Из уравнения реакции диссоциации серной кислоты следует, что концентрация ионов водорода равна:

[H^{+}] = 2C_{M}(H_{2}SO_{4}) = 2 \cdot 0,012 = 0,024 моль/л

Вычислим pH полученного раствора:

    \[    pH = -lg[H^{+}] = -lg0,024 = 1,62 \]

Ответ рН полученного раствора серной кислоты равен 1,62.