Сульфат натрия
Характеристики и физические свойства сульфата натрия
Кристаллизуется из водных растворов с десятью молекулами воды (Na2SO4×10H2O) и в таком виде называется глауберовой солью по имени немецкого врача и химика И.Р. Глаубера, который первым получил её действием серной кислоты на хлорид натрия.
Рис. 1. Сульфат натрия. Внешний вид.
Таблица 1. Физические свойства сульфата натрия.
Молекулярная формула |
Na2SO4 |
Молярная масса |
142 |
Плотность (20oС), г/см3 |
2,68 |
Температура плавления, oС |
883 |
Растворимость в воде (20oС), г/100 мл |
19,2 |
Получение сульфата натрия
Основной промышленный способ получения сульфата натрия мало чем отличается, от того, что использовал И.Р. Глаубер, когда впервые получил эту соль. Реакция обмена между серной кислотой и хлоридом натрия, проводимая при нагревании до 500oС в специальной печи:
2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl↑.
Кроме этого сульфат натрия встречается в природе в виде минерала тенардита (безводный) и мирабилита (гидрат).
Химические свойства сульфата натрия
В водном растворе сульфат натрия диссоциирует на ионы:
Na2SO4↔ 2Na+ + SO42-.
Твердый сульфат натрия взаимодействует с концентрированнойсерной кислотой
Na2SO4 + H2SO4 (conc) = 2NaHSO4 (solution).
Вступает в реакции обмена с кислотными оксидами (1), гидроксидами (2) и солями (3):
Na2SO4 + SO3 = Na2S2O7 (1);
Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2NaOH (2);
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl (3).
Сульфат натрия восстанавливается водородом (4) и углеродом (5):
Na2SO4 + 4H2 = Na2S + 4H2O (t = 550 – 600oC6 kat = Fe2O3) (4);
Na2SO4 + 2C + CaCO3 = Na2CO3 + CaS + CO2 (t = 1000oC) (5).
Применение сульфата натрия
Безводный сульфат натрия применяется для изготовления стекла. Раньше эту соль использовали в качестве одного из составляющих стиральных порошков и другим моющих средств. Кроме этого сульфат натрия нашел применение в текстильной промышленности, кожевенном деле, производстве цветных металлов, а также в химическом анализе.
Примеры решения задач
Задание | Вычислите объем кислорода, выделяющийся при образовании сульфата натрия по реакции взаимодействии пероксида натрия массой 47,5 г с раствором серной кислоты. |
Решение | Уравнение реакции имеет следующий вид:
2Na2O2 + 2H2SO4 (dilute, hot) = 2Na2SO4 + 2H2O + O2↑. Рассчитаем количество моль пероксида натрия (молярная масса равна 78 г/моль): n = m / M; n(Na2O2) = m (Na2O2) / M (Na2O2); n (Na2O2) = 47,5 / 78 = 0,61 моль. Согласно уравнению реакции n (Na2O2) : n (O2) = 2: 1. Значит, n(O2) = ½ × n(Na2O2) = ½ × 0,61 = 0,305 моль. Тогда, объем выделяющегося кислорода будет равен: V = n × Vm; V (O2) = n (O2) × Vm; V (O2) = 0,305 × 22,4 = 6,832л. |
Ответ | Объем кислорода равен 6,832 л. |
Задание | Вычислите количество теплоты, выделяющейся при образовании сульфата натрия из пероксида натрия массой 7,5 г и оксида серы (IV). Термохимическое уравнение реакции имеет следующий вид:
Na2O2 + SO2 = Na2SO4 + 654,4 кДж. |
Решение | Запишем еще раз термохимическое уравнение реакции:
Na2O2 + SO2 = Na2SO4 + 654,4 кДж. Согласно уравнению реакции, в неё вступили 1 моль пероксида натрия и 1 моль оксида серы (IV). Рассчитаем массу пероксида натрия по уравнению, т.е. теоретическую массу (молярная масса – 78 г/моль): m = n × M; mtheor (Na2O2) = n (Na2O2) × M (Na2O2); mtheor (Na2O2) = 1 × 78 = 78 г. Составим пропорцию: mprac(Na2O2)/mtheor (Na2O2) = Qprac/Qtheor. Тогда, количество теплоты, выделяющейся в ходе реакции взаимодействия между пероксидом натрия и оксидом серы (IV) равно: Qprac = Qtheor × mprac(Na2O2)/mtheor(Na2O2); Qprac = 654,4 × 7,5/ 78 = 62,92 кДж. |
Ответ | Количество теплоты равно 62,92 кДж. |