Сярна киселина: контактен метод и свойства
Сярната киселина се произвежда по контактния метод в три етапа: получаване на SO2 (изгаряне на сяра или изпичане на пирит), каталитично окисление на SO2 до SO3 върху V2O5 и поглъщане на SO3 с концентрирана сярна киселина. Окислението е обратимо и екзотермично, затова се работи с излишък от въздух и при умерена температура. Концентрираната H2SO4 е силен окислител и водоотнемащо вещество: овъглява захарта, пасивира желязото и при разреждане отделя много топлина.
Какво да запомним
- Степени на окисление на сярата: FeS2 −1, SO2 +4, SO3 +6, H2SO4 +6.
- 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
- Разреждане: киселината се налива бавно във водата, никога обратно.
- Разредената H2SO4 отделя H2 с активни метали (Zn, Fe), но не и с Cu.
Пример
От 32 t сяра се получават 98 t чиста H2SO4, което отговаря на 98 : 0,98 = 100 t 98% киселина.
Проверете се: 10 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Каква е степента на окисление на сярата в SO3?
- +4
- −2
- +3
- +6
Отговор: +6
Три кислородни атома по −2 дават −6, следователно сярата е +6.
Кое уравнение описва изпичането на пирита?
- FeS2 + 3O2 → FeSO4 + SO2
- FeS2 + 2O2 → Fe + 2SO2
- 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
- 2FeS2 + 7O2 → 2FeSO4 + 2SO3
Отговор: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
При изпичането желязото се окислява до Fe2O3, а сярата до SO2.
Защо окислението на SO2 до SO3 се провежда с излишък от въздух?
- Излишъкът от O2 измества равновесието надясно
- Въздухът охлажда катализатора
- Азотът реагира със SO2
- Така се намалява налягането
Отговор: Излишъкът от O2 измества равновесието надясно
Увеличената концентрация на изходно вещество измества равновесието към продукта (Льо Шателие).
Колко тона 98% сярна киселина се получават от 32 t сяра при пълно превръщане? (S = 32, H2SO4 = 98)
- 98 t
- 100 t
- 96 t
- 32 t
Отговор: 100 t
32 t S = 1 Mmol → 1 Mmol H2SO4 = 98 t чиста киселина; 98 : 0,98 = 100 t разтвор.
Защо при разреждане концентрираната сярна киселина се налива във водата, а не обратно?
- Иначе киселината се разлага
- Водата е по-тежка от киселината
- Иначе се отделя SO2
- Отделя се много топлина и водата може да кипне и да изпръска
Отговор: Отделя се много топлина и водата може да кипне и да изпръска
Ако водата се налее в киселината, тя кипва на повърхността и пръска концентрирана киселина.
Какъв газ се отделя при нагряване на мед с концентрирана сярна киселина?
- H2
- O2
- SO2
- H2S
Отговор: SO2
Cu + 2H2SO4 (конц.) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O; сярната киселина е окислител.
Кое свойство на концентрираната сярна киселина се проявява, когато тя овъглява захарта?
- Водоотнемащото
- Основното
- Редукционното
- Амфотерното
Отговор: Водоотнемащото
Киселината отнема водорода и кислорода от захарта под формата на вода и остава въглерод.
Какво става с желязото в студена концентрирана сярна киселина?
- Разтваря се бурно с отделяне на H2
- Стопява се
- Превръща се в пирит
- Пасивира се и практически не реагира
Отговор: Пасивира се и практически не реагира
По повърхността се образува плътен оксиден слой, който спира реакцията.
Кой от изброените метали отделя водород с разредена сярна киселина?
- Мед
- Сребро
- Злато
- Цинк
Отговор: Цинк
Цинкът е преди водорода в реда на активност: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
Колко литра SO2 (н.у.) се получават при изпичането на 240 g пирит? (FeS2 = 120)
- 44,8 L
- 179,2 L
- 22,4 L
- 89,6 L
Отговор: 89,6 L
n(FeS2) = 2 mol; от 1 mol FeS2 се получават 2 mol SO2: 4 mol · 22,4 = 89,6 L.