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Ãëàâà 4. Ïîäãðóïïà êèñëîðîäà è åå òèïè÷íûå ïðåäñòàâèòåëè § 20. Êèñëîðîäñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ ñåðû (VI) (îêîí÷àíèå)Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòû. Âûäåëÿþò äâå îñîáåííîñòè ýòîé êèñëîòû:
Ïðè ïðîâåäåíèè îïûòîâ ñ êîíöåíòðèðîâàííûìè êèñëîòàìè (ñåðíîé, àçîòíîé, õëîðîâîäîðîäíîé, ôîñôîðíîé è äð.) íàäî ñòðîãî ñîáëþäàòü ïðàâèëà òåõíèêè áåçîïàñíîñòè: 1. Ïðîâîäèòü îïûòû â âûòÿæíîì øêàôó õèìè÷åñêîãî êàáèíåòà.
1. Êîíöåíòðèðîâàííàÿ ñåðíàÿ êèñëîòà — ñèëüíûé îêèñëèòåëü. Îíà îêèñëÿåò ïðîñòûå âåùåñòâà (íåìåòàëëû, ìåòàëëû) è ñëîæíûå. à) Îêèñëåíèå íåìåòàëëîâ. Óãîëü è ñåðà îêèñëÿþòñÿ ñåðíîé êèñëîòîé äî èõ äèîêñèäîâ:
á) Îêèñëåíèå ñëîæíûõ âåùåñòâ:
â) Âçàèìîäåéñòâèå êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòû ñ ìåòàëëàìè.  îòëè÷èå îò ðàçáàâëåííîé ñåðíîé êèñëîòû êîíöåíòðèðîâàííàÿ êèñëîòà îêèñëÿåò ïî÷òè âñå ìåòàëëû, ñòîÿùèå â ðÿäó àêòèâíîñòè äî âîäîðîäà, çà èñêëþ÷åíèåì àëþìèíèÿ, æåëåçà, õðîìà è íèêåëÿ, êîòîðûå ïîä åå âîçäåéñòâèåì ïîêðûâàþòñÿ òâåðäîé íåðàñòâîðèìîé îêñèäíîé ïëåíêîé (ýòî ñâîéñòâî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ õðàíåíèÿ è ïåðåâîçêè áåçâîäíîé ñåðíîé êèñëîòû â ñòàëüíûõ áàëëîíàõ). Âçàèìîäåéñòâóÿ ñ àêòèâíûìè ìåòàëëàìè (Na, Ê, Ñà), ñåðà âîññòàíàâëèâàåòñÿ äî àòîìîâ â ñòåïåíè îêèñëåíèÿ -2. Ñ ìåòàëëàìè ñðåäíåé àêòèâíîñòè ñåðà âîññòàíàâëèâàåòñÿ äî àòîìîâ â ñòåïåíè îêèñëåíèÿ +4 è 0. Êîíöåíòðèðîâàííàÿ ñåðíàÿ êèñëîòà ðåàãèðóåò è ñ ìàëîàêòèâíûìè ìåòàëëàìè, ñòîÿùèìè â ðÿäó àêòèâíîñòè ïîñëå âîäîðîäà (ìåäü, ñåðåáðî, ðòóòü). Ñ ïëàòèíîé è çîëîòîì îíà íå ðåàãèðóåò. Ðåàêöèè èäóò ïðè íàãðåâàíèè. Óáåäèìñÿ â ðåàëüíîñòè ïðîòåêàíèÿ îäíîé èç òàêèõ ðåàêöèé è åå óñëîâèé.
1.  äåìîíñòðàöèîííóþ ïðîáèðêó ïîëîæèì íåñêîëüêî êóñî÷êîâ ìåäíîé ñòðóæêè èëè ìåäíîé ïðîâîëîêè è ïðèëüåì êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòû. Èçìåíåíèé íå íàáëþäàåòñÿ. 2. Íà êðàé ïðîáèðêè ïîìåñòèì âëàæíóþ ëàêìóñîâóþ áóìàæêó. Ïðîáèðêó îñòîðîæíî íàãðååì. Âûäåëÿåòñÿ ñåðíèñòûé ãàç (åãî îïðåäåëÿþò ïî çàïàõó èëè ïîêðàñíåíèþ ñìî÷åííîé âîäîé ëàêìóñîâîé áóìàæêè), ðàñòâîð â ïðîáèðêå ïðèîáðåòàåò ãîëóáóþ îêðàñêó, îáðàçóåòñÿ ñóëüôàò ìåäè, èäåò îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíàÿ ðåàêöèÿ îêèñëåíèÿ ìåäè êèñëîòîé.
Ýòîò ïðîöåññ âêëþ÷àåò â ñåáÿ äâå ðåàêöèè: îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíóþ è îáìåííóþ ðåàêöèþ ñîëåîáðàçîâàíèÿ, èäóùóþ áåç èçìåíåíèÿ ñòåïåíåé îêèñëåíèÿ. 2. Êîíöåíòðèðîâàííàÿ ñåðíàÿ êèñëîòà àêòèâíî âçàèìîäåéñòâóåò ñ âîäîé, îáðàçóÿ ãèäðàòû: H2SO4 + nÍ2O = H2SO4 • nÍ2O + Q Ýòî ñâîéñòâî øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â ëàáîðàòîðèè è ïðîìûøëåííîñòè äëÿ îñóøêè ãàçîâ è äëÿ îáåçâîæèâàíèÿ íåêîòîðûõ âåùåñòâ. Ñåðíàÿ êèñëîòà íàñòîëüêî æàäíî ïðèñîåäèíÿåò ê ñåáå âîäó, ÷òî äàæå ñïîñîáíà îòíèìàòü îò âåùåñòâ ýëåìåíòû, âõîäÿùèå â ñîñòàâ âîäû (âîäîðîä è êèñëîðîä), íàïðèìåð èç îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, ñîñòîÿùèõ èç ýëåìåíòîâ óãëåðîäà, âîäîðîäà è êèñëîðîäà, — ñàõàðà, êëåò÷àòêè, êðàõìàëà è äð. Óáåäèìñÿ â ýòîì íà îïûòàõ.
1. Îáóãëèâàíèå ëó÷èíû è áóìàãè, à) Îïóñòèì ëó÷èíó â êîíöåíòðèðîâàííóþ ñåðíóþ êèñëîòó. Îíà ïî÷åðíåëà. Îïîëîñíåì åå â âîäå. Ðàññìîòðèì ëó÷èíó: íà åå ïîâåðõíîñòè îáðàçîâàëñÿ óãîëü — îíà îáóãëèëàñü. á) Ïîëîæèì ëèñò áåëîé áóìàãè íà êàôåëüíóþ ïëèòêó. Ëó÷èíó îïóñòèì â ðàñòâîð ñåðíîé êèñëîòû (1:5) è çàòåì íàïèøåì íà ëèñòå áóìàãè ôîðìóëó ñåðíîé êèñëîòû. Îñòîðîæíî íàãðååì ëèñò íàä ïëàìåíåì ñïèðòîâêè. Êèñëîòà ñòàíîâèòñÿ áîëåå êîíöåíòðèðîâàííîé è îáóãëèâàåò áóìàãó, íà êîòîðîé îò÷åòëèâî ïðîÿâëÿåòñÿ íàäïèñü: H2SO4. 2. Îáóãëèâàíèå ñàõàðà.  íåáîëüøîé õèìè÷åñêèé ñòàêàí ïîìåñòèì îêîëî 10 ã ðàñòåðòîãî â ïîðîøîê ñàõàðà (ñàõàðíîé ïóäðû). Ê íåì)7 ïî ñòåêëÿííîé ïàëî÷êå îñòîðîæíî ïðèëüåì îêîëî 5 ìë êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòû è áûñòðî ïåðåìåøàåì äî îáðàçîâàíèÿ ãóñòîé êàøèöû, îñòàâèâ ïàëî÷êó ïîñåðåäèíå ñòàêàíà. Ïðîèñõîäèò ðåàêöèÿ, ñàõàð îáóãëèâàåòñÿ (ïðè ýòîì óãîëü ÷àñòè÷íî ïðåâðàùàåòñÿ â óãëåêèñëûé ãàç çà ñ÷åò âîññòàíîâëåíèÿ ñåðíîé êèñëîòû äî ñåðíèñòîãî ãàçà). Âûäåëÿþùèåñÿ ãàçû (ÑO2, SO2) âñïó÷èâàþò îñòàëüíóþ ìàññó óãëåðîäà, êîòîðàÿ âûõîäèò èç ñòàêàí÷èêà (ðèñ. 23). Ñ ïîìîùüþ ñòåêëÿííîé ïàëî÷êè ýòó ïîðèñòóþ óãëåðîäíóþ ìàññó ìîæíî âûíóòü â âèäå «ýñêèìî»: Ñ12Í22O11 + H2SO4 → 12Ñ + H2SO4 • 11Í2O Ïðîìûøëåííîå çíà÷åíèå è ïðèìåíåíèå ñåðíîé êèñëîòû. Ñåðíàÿ êèñëîòà — âàæíåéøèé ïðîäóêò õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè.  ïðîìûøëåííî ðàçâèòûõ ñòðàíàõ ïðîèçâîäñòâî ñåðíîé êèñëîòû çàíèìàåò ïåðâîå ìåñòî ñðåäè äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ïðîèçâîäñòâ. Ïî ïðîèçâîäñòâó è èñïîëüçîâàíèþ ñåðíîé êèñëîòû ñóäÿò î ðàçâèòèè ïðîìûøëåííîñòè â öåëîì è î õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè â ÷àñòíîñòè. Ñåðíàÿ êèñëîòà ïðèìåíÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ îáëàñòÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà è îòíîñèòñÿ ê ñòðàòåãè÷åñêèì âèäàì ïðîäóêòîâ ïðîèçâîäñòâà. Øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäÿò è ñîëè ñåðíîé êèñëîòû. Ñóëüôàòû àììîíèÿ è êàëèÿ èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå óäîáðåíèé; ñóëüôàò íàòðèÿ — â ìåäèöèíå (â êà÷åñòâå ñëàáèòåëüíîãî ñðåäñòâà), â ïðîèçâîäñòâå ñîäû è ñòåêëà. Ñóëüôàò êàëüöèÿ (â âèäå êðèñòàëëîãèäðàòîâ: ãèïñà, àëåáàñòðà è äð.) øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ â ñòðîèòåëüíîì äåëå è â ìåäèöèíå; êóïîðîñû (æåëåçíûé è ìåäíûé) ïðèìåíÿþò äëÿ áîðüáû ñ âðåäèòåëÿìè ðàñòåíèé ïðè îïðûñêèâàíèè, ñóëüôàò öèíêà — äëÿ ïðîèçâîäñòâà ìèíåðàëüíûõ êðàñîê è â ìåäèöèíå. Ñëîæíî ïåðå÷èñëèòü âñå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ñåðíîé êèñëîòû è åå ñîëåé. Íåçàìåíèìû îíè è â õèìè÷åñêèõ ëàáîðàòîðèÿõ äëÿ íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé è îáó÷åíèÿ. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ Îêñèä ñåðû (VI) • Ñâîéñòâà ñåðíîé êèñëîòû • Êà÷åñòâåííàÿ ðåàêöèÿ íà ñóëüôàò-èîí Âîïðîñû è çàäàíèÿ
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