Окислительные свойства серной кислоты

ОВР в статье специально выделены цветом. Обратите на них особое внимание. Эти уравнения могут попасться в ЕГЭ.

Разбавленная серная ведет себя, как и остальные кислоты, окислительные свои возможности прячет:

 

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑

 

Автор статьи — Саид Лутфуллин

И еще, что надо помнить про разбавленную серную кислоту: она не реагирует со свинцом. Кусок свинца, брошенный в разбавленную H2SO4 покрывается слоем нерастворимого (см. таблицу растворимости) сульфата свинца и реакция моментально прекращается.

 

Pb + H2SO4 ≠

 

Окислительные свойства серной кислоты

 

Концентрированная серная кислота – тяжелая маслянистая жидкость, не летучая, не имеет вкуса и запаха

 

За счет серы в  степени окисления +6(высшей) серная кислота приобретает сильные окислительные свойства.

 

Правило для задания 24 (по-старому А24) при приготовлении растворов серной кислоты никогда нельзя в нее  лить воду.  Концентрированую серную кислоту нужно тонкой струйкой вливать в воду, постоянно помешивая.

 

 Взаимодействие концентрированной серной кислоты с металлами

 

Эти реакции строго стандартизированны и идут по схеме:

H2SO4(конц.) + металл → сульфат металла + H2O + продукт восстановленной серы.

 

Есть два нюанса:

 

1) Алюминий, железо и хром с H2SO4 (конц) в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.

2) С платиной и золотом H2SO4 (конц)  не реагирует вообще.

 

Сера в концентрированной серной кислоте – окислитель

 

  • значит, сама будет восстанавливаться;
  • то, до какой степени окисления будет восстанавливаться сера, зависит от металла.

 

Рассмотрим диаграмму степеней окисления серы:

 

окислительные свойства серной кислоты

 

  • До -2 серу могут восстановить только очень активные металлы — в ряду напряжений до алюминия включительно.

Реакции будут идти вот так:

8Li + 5H2SO4(конц.) → 4Li2SO4 + 4H2O + H2S↑

 

4Mg + 5H2SO4(конц.) → 4MgSO4 + 4H2O + H2S↑

 

8Al + 15H2SO4(конц.) (t)→ 4Al2(SO4)3 + 12H2O + 3H2S↑

 

  • при взаимодействии H2SO4 (конц) с  металлами в ряду напряжений после алюминия, но до железа, то есть с металлами со средней активностью сера восстанавливается до 0:

 

3Mn + 4H2SO4(конц.) → 3MnSO4 + 4H2O + S↓

 

2Cr + 4H2SO4(конц.) (t)→ Cr2(SO4)3 + 4H2O + S↓

 

3Zn + 4H2SO4(конц.) → 3ZnSO4 + 4H2O + S↓

 

  • все остальные металлы, начиная с железа в ряду напряжений (включая те, что после водорода, кроме золота и платины, конечно), могут восстановить серу только до +4. Так как это малоактивные металлы:

 

2Fe + 6H2SO4(конц.) (t)→ Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

 

(обратите внимание, что железо окисляется до +3, до максимально возможной, высшей степени окисления, так как оно имеет дело с сильным окислителем)

 

Cu + 2H2SO4(конц.) → CuSO4 + 2H2O + SO2

 

2Ag + 2H2SO4(конц.) → Ag2SO4 + 2H2O + SO2

 

окислительные свойства серной кислоты

 

Конечно, все относительно. Глубина восстановления будет зависеть от многих факторов: концентрации кислоты (90%, 80%, 60%), температуры и т.д. Поэтому совсем уж точно предсказать продукты нельзя. Приведенная выше таблица тоже имеет свой процент приблизительности, но пользоваться ей можно. Еще необходимо помнить, что в ЕГЭ, когда продукт восстановленной серы не указан, и металл не отличается особой активностью, то, скорее всего, составители имеют в виду SO2. Нужно смотреть по ситуации и искать зацепки в условиях.

 

SO2 – это вообще частый продукт ОВР с участием конц. серной кислоты.

 

H2SO4 (конц) окисляет некоторые неметаллы (которые проявляют восстановительные свойства), как правило, до максимальной — высшей степени окисления (образуется оксид этого неметалла). Сера при этом тоже восстанавливается до SO2:

 

C + 2H2SO4(конц.) → CO2↑ + 2H2O + 2SO2

 

2P + 5H2SO4(конц.) → P2O5 + 5H2O + 5SO2

Свежеобразованный оксид фосфора (V) реагирует с водой, получается ортофосфорная кислота. Поэтому реакцию записывают сразу:

 

2P + 5H2SO4(конц) → 2H3PO4 + 2H2O + 5SO2

 

То же самое с бором, он превращается в ортоборную кислоту:

 

2B + 3H2SO4(конц) → 2H3BO3 + 3SO2

 

Очень интересны взаимодействие серы со степенью окисления +6 (в серной кислоте) с «другой» серой (находящейся в другом соединении). В рамках ЕГЭ рассматривается взаимодействиеH2SO4 (конц)  с серой (простым веществом) и сероводородом.

Начнем с взаимодействия серы (простого вещества) с концентрированной серной кислотой. В простом веществе степень окисления 0, в кислоте +6. В этой ОВР сера +6 будет окислять серу 0. Посмотрим на диаграмму степеней окисления серы:

окислительные свойства серной кислоты

Сера 0 будет окисляться,  а сера +6 будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления.  Будет выделяться сернистый газ:

 

2H2SO4(конц.) + S → 3SO2↑ + 2H2O

 

Но в случае с сероводородом:

 

окислительные свойства серной кислоты

 

 Образуется и сера (простое вещество), и сернистый газ:

 

H2SO4(конц.) + H2S → S↓ + SO2↑ + 2H2O

 

Этот принцип часто может помочь в определении продукта ОВР, где окислитель и восстановитель – один и тот же элемент, в разных степенях окисления. Окислитель и восстановитель «идут навстречу друг другу» по диаграмме степеней окисления.

 

H2SO4 (конц) , так или иначе, взаимодействует с галогенидами. Только вот тут надо понимать, что фтор и хлор – «сами с усами» и с фторидами и хлоридами ОВР не протекает, проходит обычный ионно-обменный процесс, в ходе которого образуется газообразный галогеноводород:

 

CaCl2 + H2SO4(конц.) → CaSO4 + 2HCl↑

 

CaF2 + H2SO4(конц.) → CaSO4 + 2HF↑

 

А вот галогены в составе бромидов и иодидов (как и в составе соответствующих галогеноводородов) окисляются ей до свободных галогенов. Только вот сера восстанавливается по-разному: иодид является более cильным восстановителем, чем бромид. Поэтому иодид восстанавливает серу до сероводорода, а бромид до сернистого газа:

 

2H2SO4(конц.) + 2NaBr → Na2SO4 + 2H2O + SO2↑ + Br2

 

H2SO4(конц.) + 2HBr → 2H2O + SO2↑ + Br2

 

5H2SO4(конц.) + 8NaI → 4Na2SO4 + 4H2O + H2S↑ + 4I2

H2SO4(конц.) + 8HI → 4H2O + H2S↑ + 4I2

 

Хлороводород и фтороводород (как и их соли) устойчивы к окисляющему действию H2SO4 (конц).

 

И наконец, последнее: для концентрированной серной кислоты это уникально, больше никто так не может. Она обладает водоотнимающим свойством.

 

Это позволяет использовать концентрированную серную кислоту самым разным образом:

 

Во-первых, осушение веществ. Концентрированная серная кислота забирает воду от вещества и оно «становится сухим».

 

Во-вторых, катализатор в реакциях, в которых отщепляется вода (например, дегидратация и этерификация):

 

H3C–COOH + HO–CH3 (H2SO4(конц.))→ H3C–C(O)–O–CH3 + H2O

 

H3C–CH2–OH (H2SO4(конц.))→ H2C=CH2 + H2O

 

Обсуждение: "Окислительные свойства серной кислоты"

  • Марзиева Ася says:

    Здравствуйте
    А при взаимодействии концентрированной серной кислоты с алюминием разве сероводород образуется? Не сернистый газ? И, если нет, то почему?

    • Лолита Окольнова says:

      Именно сероводород. Алюминий достаточно активный металл если реагирует с концентрированной серной при нагревании. А активные металлы восстанавливают серу до -2

  • Марзиева Ася says:

    Всё понятно) Спасибо большое))

    • Лолита Окольнова says:

      И вам спасибо за добрый отзыв! С Наступающим Новым Годом! ❄❄

  • Марзиева Ася says:

    С наступающим!

(Правила комментирования)