Химические свойства концентрированной серной кислоты

Оказывается, при взаимодействии некоторых кислот с металлами в роли окислителя могут выступать не ионы H⁺, а анионы кислотного остатка. К таким кислотам относится концентрированная серная кислота. Она может окислять (растворять) даже металлы, расположенные в ряду активности за водородом.

Массовая доля H₂SO₄ в концентрированной серной кислоте составляет 98 %. То есть вода в концентрированной серной кислоте практически отсутствует. Поэтому ионные уравнения для реакций с участием концентрированной серной кислоты не записывают.

Еще раз напомним, что особыми свойствами обладает только концентрированная серная кислота. Разбавленная серная кислота обладает всеми свойствами обычных кислот. Например, разбавленная H₂SO₄ реагирует только с металлами, расположенными в ряду активности перед водородом:

Как видно, в реакциях с разбавленной серной кислотой, также как и с обычными кислотами, выделяется водород.

Металлы, находящиеся в ряду активности за водородом, с разбавленной серной кислотой не реагируют:

Рассмотрим особенности концентрированной серной кислоты.

Реакции с металлами

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами в роли окислителя выступают не ионы водорода, а входящий в состав кислотного остатка атом серы. Это приводит к следующим особенностям концентрированной серной кислоты:

1. H₂SO₄(к) является более сильным окислителем, чем обычные кислоты. Она реагирует практически со всеми металлами, в том числе с Cu, Ag и Hg, расположенными в ряду активности за водородом;

2. при взаимодействии H₂SO₄(к) с металлами водород (H₂) не выделяется! Вместо водорода образуются продукты восстановления серы: .

а) В отличие от обычных кислот, концентрированная серная кислота окисляет железо до степени окисления +3, а не +2:

Сравните продукты реакции железа с разбавленной и концентрированной H₂SO₄.

б) Концентрированная серная кислота реагирует со всеми металлами (кроме шести благородных металлов Au, Pt, Ir, Os, Rh, Ru):

в) Продукты восстановления серы () зависят от условий протекания реакции, активности металла и концентрации кислоты. Чем выше активность металла и чем ниже концентрация кислоты, тем сильнее восстанавливается сера.

г) Концентрированная серная кислота без нагревания не реагирует с Fe, Al и Cr, так как поверхность этих металлов покрыта защитной оксидной пленкой. При нагревании указанные металлы реагируют с концентрированной серной кислотой:

Обратите внимание, с разбавленной серной кислотой Fe, Al и Cr реагируют без нагревания.

Учитель демонстрирует реакцию концентрированной серной кислоты с медной проволокой (проводить под тягой!).

Реакции с солями

Помимо высокой окислительной активности, концентрированная серная кислота обладает еще рядом особенностей. Она способна вытеснять сильные азотную и соляную кислоты из их твердых солей.

Возможность вытеснения серной кислотой других кислот из солей объясняется ее низкой летучестью. Температура кипения H₂SO₄ довольно высока и составляет 280 ^оС. Образующиеся в результате реакции между твердой солью и H₂SO₄(к) летучие кислоты HCl и HNO₃, удаляются из реакционной системы в виде газа:

.

Обратите внимание, подобные реакции не протекают с разбавленной серной кислотой (или раствором соли и концентрированной серной кислотой), так как HCl и HNO₃ хорошо растворяются в воде и не могут удаляться из реакционной смеси.